Система управления вибростендом

 

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВИБРО . СТЕНДОМ, содержащая датчик вибраций, соединенный через первый предварительный усилитель с входом усилителя обратной связи, усилитель мощности, соединенный выходом с входом возбуждения вибростенда, алгебраический сумматор, первый усилитель с -регулируемым коэффициентом передачи, задатчик вибраций, выходом соединенный с задающим входом первого блока управления усилением, и генератор импульсов, соединенньй выходом с его тактовым В5ФДОМ, отличающаяся тем. что, с целью повышения точности И упрощения системы, в нее введены второй предварительный усилитель и второй блок управления усилением, подключенный выходом к управляющему входу первого усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, вход которого связан с выходом алгебраического сумматора, а выход - с входом усилителя мощности, задающий вход второго блока управления усилением подключен к источнику регулируемого опорного напряжения, тактовый вход к выходу генератора импульсов, а вход фактического значения сигнала i к выходу первого предварительного (П усилителя, вход фактического значения сигнала первого блока управления с усилением подключен к выходу усилителя обратной связи и к инвертирующему входу алгебраического сумматора, прямой вход которого соединен с выходом второго предварительного усилителя, подключенного входом к выходу за,датчика вибраций, а выход первого блока ч1 управления усилением связан с управО1 ляющим входом усилителя обратной 00 00 связи.

..SU„„1117588

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двторСкому свидьтельствМ (21) 35 > 3587/24- 24 (22) 17. 11 ° 82 (46) 07. 10.84. Бюл. В 37 (72) В.Д; Гусев, И.А. Прбхоров, А.К. Ксенофонтов и В.А. Маленький (71) Специальное конструкторское бюро "Виброприбор" (53) 621.503.55(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 491932, кл. G 05 В 19/02, G 05 D 19/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

У 941933, кл. G 05 В 19/02, G 05 D 19/00, 1980 (прототип). (54)(57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВИБРО. СТЕНДОМ, содержащая датчик вибраций, соединенный через первый предварительный усилитель с входом усилителя обратной связи, усилитель мощности, соединенный выходом с входом возбуждения вибростенда, алгебраический сумматор, первый усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, задатчик вибраций, выходом соединенный с задающим входом первого блока управления усилением, и генератор импульсов, соединенный выходом с его тактовым входом, отличающаяся тем, 3159 G 05 В 19 02 G 05 D 9 00 что, с целью повышения точности и упрощения системы, в нее введены второй предварительный усилитель и второй блок управления усилением, подключенный выходом к управляющему входу первого усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, вход которого связан с выходом алгебраического сумматора, а выход — с входом усилителя мощности, задающий вход второго блока управления усилением подключен к источнику регулируемого опорного напряжения, тактовый вход— к выходу генератора импульсов, а вход фактического значения сигнала — g к выходу первого предварительного усилителя, вход фактического значения сигнала первого блока управления усилением подключен к выходу усилителя обратной связи и к инвертирующему входу алгебраического сумматора, пря- Е мой вход которого соединен с выходом второго предварительного усилителя, > а подключенного входом к выходу задатчика вибраций, а выход первого блока управления усилением связан с управляющим входом усилителя обратной связи.

1 1117588 2

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть применено для точного .воспроизведения вибраций, задаваемых генератором., на вибростенде.

Известна система управления вибростендом, содержащая датчик вибраций, соединенный через усилитель с входом усилителя обратной связи, и последователЬно соединенные задающее 1Î устройство, элемент сравнения и управляющее устройство, соединенное с вибростендом, фазовый ключ, фильтр, фазосдвигающий блок и два формирователя, вход одного из которых подключен к выходу задающего устройства, 15 вход другого — к выходу усилителя, а выходы обоих формирователей подключены к соответствующим входам фазового ключа, выход которого через фильтр связан с одним из входов фазо„20 сдвигающего блока, с другим входом которого соединен выход усилителя обратной связи, а выход — с другим входом элемента сравнения (1 1.

Однако устройство воспроизводит вибрацию с некоторой заранее обусловленной амплитудной ошибкой о .

Известна также система управления вибростендом; содержащая датчик вибраций, соединенный через усилитель с входом усилителя обратной связи, и последовательно соединенные задающее устройство, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, элемент сравнения и управляющее устройство, соединенное с вибростендом, фазовый ключ, фильтр, первый фазосдвигающий блок и два формирователя,.вход одного из которых подключен к выходу задающего устройства, вход другого— к выходу усилителя, и выходы обоих формирователей подключены к соответствующим входам фазового ключа, выход которого через фильтр связан с одним из входов первого фазосдвигающего блока, с другим входом которого соединен выход усилителя обратной связи, а выход — с другим входом элемента сравнения, генератор импульсов

50 и последовательно соединенные второй фазосдвигающий блок, формирователь импульсов, группу элементов И, реверсивный счетчик, ключ, выход которого подключен к входу управления усилителя с регулируемым коэффициентом уси- 55 ленин, вторые входы элементов И груп-пы соединены с выходом генератора импульсов, а управляющий вход ключа— с вторым выходом формирователя импульсов, второй вход которого подключен к выходу задающего устройства, выход первого фазосдвигающего блока соединен с входом второго фазосдвигающего блока. Система управления обеспечивает автоматическое поддержание равенства амплитуд задающего устройства и вибростола (2 3.

Однако в известной системе отсутствует стабилизация амплитуды задающего устройства, которая может меняться с частотой, что ухудшает точность виброиспытаний. Кроме того, система достаточно сложна.

Цель изобретения — повышение точности и упрощение системы.

Поставленная цель достигается тем, что в систему управления вибростендом, содержащую датчик вибраций, соединенный через первый предварительный усилитель с входом усилителя обратной связи, усилитель мощности, соединенный выходом с входом возбуждения вибростенда, алгебраический сумматор, первый усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, задатчик вибраций, выходом соединенный с задающим входом первого блока управления усилением, и генератор импульсов, соединенный выходом с его тактовым входом, введены второй предварительный усилитель и второй блок управления усилением, подключенный выходом— к управляющему входу первого усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, вход которого связан с выходом алгебраического сумматора, а выход— с входом усилителя мощности, задающий вход второго блока управления усилением подключен к источнику регулируемого опорного напряжения, тактовый вход — к выходу генератора импульсов, а вход фактического значения сигнала — к выходу первого предварительного усилителя, вход фактического значения сигнала первого блока управления усилением подключен к выходу усилителя обратной связи и к инвертирующему входу алгебраического сумматора, прямой вход которого соединен с выходом второго предварительного усилителя, подключенного входом к выходу задатчика вибраций, а выход первого блока управления усилением связан с управляющим входом усилителя обратной связи.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемой системы; на

3 1117 фиг.2 — структура блока управления усилением.

Система управления вибростендом содержит датчик 1 вибраций, первый предварительный усилитель 2,усилитель 1

3 обратной связи, усилитель 4 мощности, вибростенд 5, алгебраический сумматор 6, первый усилитель 7 с регулируемым коэффициентом передачи, задатчик 8 вибраций, первый блок 9 1Î управления усилением, генератор 10 импульсов, второй предварительный

I усилитель 11, второй блок 12 управления усилением, источник 13 регулируемого опорного напряжения. Каждый блок 9 и 12 управления усилением имеет тактовый вход 14, вход 15 . фактического значения сигнала, вход

16 зада-ного значения сигнала, выход

17, выходной транзистор 18, накопи- 2О тельный конденсатор 19, резисторы

20, запоминающие элементы 21 и 22, элементы 23 и 24 сравнения, элементы

НЕ 25 и 26, элементы И 27 и 28, нако" питель 29 управляющего напряжения, 25 а также ключи 30 и 31.

Устройство работает следующим образом.

Задатчик 8 вибраций вырабатывает гармонический сигнал определенной Зп амплитуды А и подает его на вход предварительного усилителя 11, который увеличивает амплитуду до значения

2А. Усиленный сигнал подводится к прямому входу алгебраического сумма" З тора 6. На инверсный вход алгебраического сумматора 6 от датчика 1 через предварительный усилитель 2 и регулируемый усилитель 3 обратной связи поступает сигнал, равный по 4О амплитуде сигналу задатчика 8. Это равенство поддерживается первым блоком 9 управления усилением, который сравнивает подводимые к нему сигналы задатчика 8 и усилителя 3, приводя 4 амплитуду последнего к величине А.

Для обеспечения астатического регулирования амплитуды сигнала на выходе усилителя 3 блок 9 управления усилением получает тактовые сигналы от генератора 10 пилообразных импульсов.

Аналогичным образом второй блок

12 управления усилением, сравнивая сигналы предварительного усилителя 2 и источника 13 опорного напряжения, подцерживает уровень возбуждения вибростенда 5 (через усилитель 4 мощнос588 ти)так м, чтобы амплитуда вибраций, измеряемая датчиком 1, равнялась заданнои с помощью источника 13.

Для правильной работы блоков 9 и

12 управления усилением необходимо, чтобы пилообразное напряжение от генератора 10, периодически нарастающе от нуля до максимума с быстрым возвратом к нулю, превосходило по амплитуде наибольшие значения напряжений на входах 15 и 16 (фиг.2), Запоминающие элементы 21 z» 22 представляют собой пиковые детекторы с запоминающими конденсаторами, на которых выделяются амплитуды поцводимых сигналов.

Эти амплитудные значения сравниваются затем элементами 23 и 24 сравнения с текущим значением напряжения от генератора 10. В результате сравнения на выходе элементов 23 и 24 сравнения

1формируется сигнал логической единицы после того, как напряжение генератора 10 превысит напряжение от элемента 21 или 22. Логические элементы

25 — 28 преобразуют разность напряжений на входах 15 и 16 в длительность замыкания ключей 30 и 31. Ключ 30 замыкается, если О >V а ключ 31 если „ < У . Накопитель 29 управляющего напряжения построен на основе конденсатора 19, заряжаемого от источника Е при замыкании ключа 31 (через резистор 20). Разряд осуществ. ляется через ключ 30 и связанный с ним другой резистор 20. Выходной транзистор 18 (полевой) с большим входным сопротивлением со стороны конденсатора 19 повторяет накапливаемое напряжение и осуществляет управление усилителем 3 или 7, причем чем выше напряжение на выходе 17, тем выше коэффициент передачи усилителя 3 или 7. Напряжение на выходе 17 прекращает изменяться, когда напряжение на входах 15 и 16 сравнивается. Таким образом, блоки 9 и 12 управления усилением обеспечивают астатическое (интегральное) регулирование выходных напряжений усилителей 3 и 7. Регулированием усилителя 7 поддерживается заданная амплитуда вибраций вибростола. Отличительной особенностью предложенной системы является то, что при изменении уровня возбуждения стенда сигнал на инверсном входе сумматора

6 остается равным по амплитуде сигна- лу, формируемому задатчиком 8, так

1! 17588. что на выходе сумматора амплитуда также всегда равна А. Обратная связь корректирует искажения формы и уменьшает сдвиг фазы колебаний вибростола относительно задаваемых задатчиком

8, а элементы регулирования усиления б неим еннос т ь амплитуобеспечивают ды °

Таким образом, достаточно простыми средствами обеспечивается высокая точ5 ность воспроизведения колебаний вибростола во всем рабочем диапазоне частот.

ВНИИ ПИ Заказ 7218/31

Тираж 841 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4