Устройство для регулирования частоты колебаний платформы

(23) Приоритет по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ КОЛЕ БАНИЙ ПЛАТФОРМЫИзобретение относится к области регулирования механических колебаний резонансных объектов, например вибрационных устройств, применяемых в строительной индустрии, обогатительной, пищевойи других отраслях промышленности,Известно устройство, используемое длявыявления и поддержания экстремальныхзначений амплитуды колебаний резонансного объекта И ,0В известном устройстве для поддержания экстремальных значений амплитудыколебаний используются, фазовые характеристики объекта, связанные однозначнойзависимостью с амплитудными характерис 5тиками, имеющими экстремум (резонансный режим), причем предполагается, чторезонансному режиму соответствует фазовый сдвиг между управляющим воздействием и управляемой величиной равныйЯ/Д . Указанное соответствие споаведливодля объектов, обладающих высокой добротностью, т. е, малой степенью затухания колебаний. 2Однако ряд резонансных объектов, выполняющих технологические операции, например виброуплотнение бетонных смесей, обладает относительно низкой добротностью. Применение для этих объектов известного устройства пе обеспечивает поддержание максимальной амплитуды колебаний, так как для объектов с низкой добротностью угол фазового сдвига, равный %/2 , не соответствует резонансу.Еля резонансных объектов, обладающих низкой добротностью, возможно построение систем экстремального управления на основе известных .методов поиска экстремума (метод запоминания экстремума, метод синхронного детектирования и т. д).Однако применение указанных методов к резонансным объектам требует введения в экстремальный, регулятор уст ройства выделения огибающей амплитуд колебаний управляемой величины.Построение таких устройств представпяет собой сложную техническую задачу,а для промышленных резонансных объектов, работающих, как правило, на низких частотах, проблема построения устройств для выделения огибающей амплитуд колебаний резко усложняется,5Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство ддя регулирования колебаний резонансного объекта, состоящее из электромагнитного вибровозбудитедя с рабочим органом и упругих элементов, включающее датчик виброперемещений рабочего органа и усилитель 2.Устройство является самовозбуждаю 15 щейся колебательной системой, установившиеся колебания в которой осуществляются на частоте, равной частоте собственных колебаний системы, Для объектов с высокой добротностью устройство обеспечивает колебания, близкие к резонансу, поскольку в таких объектах частота собственных колебаний практически совпадает с частотой резонанса, т. е. с частотой, при которой амплитуда колебаний максимальна, В объектах же с низкой добротностью частота собственных колебаний существенно отличается от частоты резонанса, и, следовательно, установление в системе колебаний с частотой, равной частоте собственных колебаний системы, не обеспечивает выявления и поддержания резонансного режима. Это снижает интенсивность колебаний электро,магнитного вибровозбудитедя с рабочим органом и,как следствие, снижает эффективность ведения технологического процесса, протекающего в рабочем органе,Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит преобразоватедь, последовательно соединенные генератор напряжения и коммутатор и последователь 45 но соединенные регулятор, дифференциа тор, первый ключ, блок памяти, сумматор, генератор частоты и второй ключ, выход которого подключен к первому входу усилителя, второй вход которого соединен с50 выходом первого ключа, а выход - со входом преобразователя, связанного выходом с электромагнитным вибровозбудитедем, первый выход коммутатора подключен ко второму входу первого кдюча,55 второй выход - ко второму входу второго . ключа, а вход - ко второму входу сумматора, вход регулятора соединен с выхо-, дом датчика виброперемещения. На фиг. 1 изображена функциональнаясхема устройства; на фиг. 2 - эпюры,иллюстрирующие работу устройства врежиме самовозбуждения; на фиг. 3 эпюры, иллюстрирующие работу устройства в режиме принудительного возбужденияколебаний,Устройство содержит платформу 1,электромагнитный вибровозбудитель 2,упругие ( виброизолирующие) элементы3, датчик 4 виброперемещения платформы, регулятор 5, дифференциатор 6, первый 7 и второй 8 ключи, коммутатор 9,усилитель 10, преобразователь 11, упругие элементы 12 электромагнитноговибровозбудителя, блок 13.памяти, генератор 14 напряжения, сумматор 15, генератор 16 частоты.На приведенных на фиг, 2 эпюрах обозначены импульсы 1 токапротекающиечерез электромагнитный вибровозбудитель, импульсы Р тягового усилия, развиваемого электромагнитным вибровозбудителем, перемещение сР платформы,сигнална выходе дифференциатора,импульсы Оп питания электромагнитноговибровозбудителя,На приведенных на фиг. 3 эпюрах обозначены напряжение Он на выходе генератора напряжения, напряжения ОКО .- на выходах коммутатора, управляюКсщие соответственно первым и вторым ключами, напряжение О б на выходе блокапамяти, напряжение 0 на выходе сумматора,Устройство работает следующим образом.Платформе 1 сообщается вибрационное воздействие, создаваемое электромагнитным вибровозбудитедем. 2, Вибровозбудитель 2 установлен на упругих элементах 3, осуществляющих виброизоляцию фундамента. Гармонические колебания платформы 1 воспринимаются датчиком 4 виброперемещений, сигнал с которого поступает на регулятор 5, осуществляю.щий автоматическую регулировку усиления. Сигнал с регулятора 5, амплитуда которого постоянна независимо от амплитуды колебаний платформы 1, поступает на вход дифференциатора 6. Поскольку сигнал на входе дифференциатора 6 изменяется по гармоническому закону Абеб, где А - амплитуда, постоянная на всех частотах, на выходе дифференциатора 6 появляется сигнал, изменяющийся по за 7522кону ОЭ АСо 3 ы 1, т. е. пропорциональный частоте колебаний платформы 1.Дальнейшая работа устройства зависит от состояния первого 7 и второго 8 ключей, управляемых коммутатором 9, При замкнутом первом ключе 7 и разомкнутом втором ключе 8 устройство работает в режиме самовозбуждения, при разомкнутом первом ключе 7 и замкнутом втором ключе 8 устройство работает в,режиме при нудительного возбуждения колебаний.В режиме самовозбуждения сигнал с выхода дифференциатора 6 через замкнутый ключ 7 поступает на первый вход усилителя 10, а с выхода последнего через тиристорный преобразователь 11 питания - на вход электромагнитного вибровозбудителя 2.При подаче на устройство напряжения возникает первоначальный возмущающий 20 импульс, вызывающий сжатие упругих алементов 1 2 вибровозбудителя 2 и движение платформы 1, переходящее в собственные колебания. В результате этого на выходе датчика 4 виброперемещения возникает электрический сигнал переменного тока, пропорциональный перемещению д (фиг. 2) платформы 1, частота которого равна частоте собственных колебаний, В регуляторе 5 сигнал, сохраняя гармо- ЗО ническую форму, стабилизируется по амплитуде и далее дифференциатором 6 дифференцируется. Образовавшийся на выходе дифференциатора гармонический сигнал Х (фиг.2) через усилитель 10 поступает З 5 на тиристорный преобразователь 1 1 пи тания, вырабатывающий прямоугольные импульсы О(фиг, 2) питания вибровозбудителя 2.Поскольку длительность импульсов 4 О 0 составляет половину периода собствен- . ных колебаний, обратное движение платформы 1 осуществляется за счет энергии, накопленной во время сжатия упругих алементов. Возникает режим установив шихся колебаний, при котором преобразователь 1 1 питает вибровозбудитель 2 импульсами тока 1 (фиг. 2), частота повторения которых,.как и импульсов тягового усилия Р (фиг, 2), равна частоте соб о ,ственных колебаний.При изменении параметров технологи.ческого процесса, протекающего в платформе 1 во время вибрационного воздей 55 ствия, изменяются параметры резонансного объекта (электромагнитный вибровозбудитель с платформой), что приводит к установлению в устройстве новой частоты 54 6собственных колебаний, Таким образом, частота собственных колебаний функционально связана с изменением свойств объекта.Для резонансных объектов с низкойдобротностью частота собственных ко,лебаний, которая устанавливается в устройстве, существенно отличается от частоты резонанса, при котором амплитудаколебаний максимальна, причем частотарезонанса всегда меньше частоты собственных колебаний. Это снижает интенсивность колебаний электромагнитного.является повышение интенсивности колебаний электромагнитного вибровозбудителя 2 с платформой 1 путем периодического уменьшения частоты колебанийотносительно установившейся частотысобственных колебаний, ирйчем периодическое уменьшение частоты колебанийосуществляется так, чтобы проходмласьчастота, соответствующая частоте резонанса, Это осуществляется путем перевода устройства в режим принудительного возбуждения колебаний,Подготовка к режиму принудительного возбуждения колебаний осуществляется еще во время режима самовозбуждения,.Во время работы устройства в режимесамовозбуждения: сигнал с дифференциатора 6 через первый ключ поступает, кроме усилителя 10, на вход блока памяти13, в котором фиксируется амплитудноезначение сигнала с дифференциатора 6,пропорциональное частоте собственныхколебаний (фиг, 3, кривая Оу ).Переход на режим принудительноговозбуждения колебаний осуществляетсяпри размыкании первого ключа 7 и замыкании второго ключа 8, причем переключение ключей осуществляется коммутатором 9, управляемым напряжением свыхода генератора 14 пилообразного напряжения (фиг. 3, кривая Огп ). Интервалам времени, на которых напряжениеОг,1 н равное нулю, соответствует наличиенапряжения на том выходе коммутатора9, который управляет замыканием первого ключа 7 (фиг, 3, кривая О ), аинтервалам времени, на которых напряжение Огпн отлично от нуля, соответствует наличае напряжения на том выходекоммутатора 9, который управляет замыУстройство для регулирования частоты колебаний платформы, содержащееэлектромагнитный вибровозбудитель с упругими элементами и установленной нанем платформой, датчик виброперемещенийплатформы и усилитель, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что с целью повышениябыстродействия устройства, оно содержитпреобразователь, последовательно соединенные генератор напряжения и коммутатор и последовательно соединенные регулятор, дифференциатор, первый ключ, блокпамяти, сумматор, генератор частоты ивторой ключ, выход которого подключен кпервому входу усилителя, второй входкоторого соединен с выходом первогоключа, а выход - со входом преобразователя, связанного выходом с электромагнитным вибровозбудителем, первыйвыход коммутатора подключен ко второму входу первого ключа, второй выходко второму входу второго ключа, авход - ко второму входу сумматора,вход регулятора соединен с выходом дат-чика виброперемещения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР590695, кп, б 05 В 13/02, 1976.2, Авторское свидетельство СССР91880, кл, 6 01 М 7/00, 1957спрототип). 7 75225 санием второго ключа 8 (фиг. 3, кривая )к )Напряжение 0 с выхода блока 13 памяти алгебраически суммируется в сумматоре 15 с напряжением О.пн, посту-. 5 пающим с выхода генератора 14 пилообразного напряжения. Алгебраическая сумма напряжений 0 (фиг. 3) с выхода сумматора 15 поступает на вход генератора 16 частоты, определяя частоту О принудительных колебаний электромагнитного вибровозбудителя 2 с платформой 1, причем частота принудительных колебаний в этом режиме плавно уменьшается относительно установившейся частоты собственных колебаний, проходя частоту, соответствующую резонансу. Напряжение с выхода генератора 16 частоты через замкнутый второй ключ 8 поступает на второй вход усилителя 10, управляя 20 тиристорным преобразователем 1 1 питания с частотой, вырабатываемой генератором 16.Поскольку переключение ключей 7 и 8. определяется режимом работы генера тора.14 пилообразного напряжения, устройство периодически переключается с режима самовозбуждения на режим принудительного возбуждения колебаний. Такое переключение обеспечивает не толь-ЗО ко периодическое прохождение частоты, соответствующей резонансу но и периодическую настройку на новые значения частоты собственных колебаний, которые возникают из-за изменения параметров тех нологического процесса, протекающего в платформе при вибрационном воздействии.Периодическое прохождение частоты, соответствующей резонансу, увеличивает 4 8амплитуду колебаний платформы в области резонанса, интенсифицируя процессы,протекающие в платформе,Формула изобретенияд, 4 Филиал ПП ент од, ул, Проектная, 4 Редактор Л. Тираж 856 ударственного комитетзобретений и открыт Ж 35, Раушскан на тор 9, Сивин