Адаптивное устройство для гашения вибрации

Изобретение относится к средствам активного гашения вибраций для компенсации (гашения) вибраций фундаментных конструкций, возбуждаемых роторными машинами и механизмами. Устройство содержит датчики периода вращения валов механизмов, равное число компенсирующих источников и контрольных приемников, установленных на фундаментной конструкции, электронный тракт системы гашения, состоящий из анализатора, дискретного интегратора, синтезатора, формирователя экспоненциальных функций, измерителя периода. Причем выходы датчиков периода вращения валов механизмов соединены с входами формирователя экспоненциальных функций и входами измерителя периода. Выходы контрольных приемников соединены с первыми входами анализатора. Выход измерителя периода соединен со вторым входом анализатора. Выход формирователя экспоненциальных функций соединен с третьим входом анализатора и первым входом синтезатора. Кроме того, устройство содержит модальный анализатор, модальный синтезатор, коммутатор и калибратор. При этом выход анализатора соединен с входом модального анализатора. Выход модального анализатора параллельно соединен с первым входом дискретного интегратора и входом калибратора, первый выход которого соединен со вторым входом дискретного интегратора, а второй выход соединен с первым входом коммутатора. Выход дискретного интегратора соединен со вторым входом коммутатора, который в свою очередь последовательно соединен с входом модального синтезатора и вторым входом синтезатора, выходы которого соединены с входами компенсирующих источников. Технический результат заключается в повышении эффективности гашения вибрации фундаментных конструкций, возбуждаемых роторными машинами и механизмами. 1 ил.

 

Изобретение относится к области борьбы с вибрацией и шумом и может быть использовано для компенсации (гашения) вибраций фундаментных конструкций, возбуждаемых роторными машинами и механизмами.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные опорный приемник колебаний, нерекурсивный цифровой фильтр, компенсирующий излучатель, установленный на конструкции, последовательно соединенный контрольный приемник, устройство управления на базе нерекурсивного цифрового фильтра (Авторское свидетельство СССР №1494031, класс G10K 11/00. 30.01.1987 г.).

Недостатком известного устройства является невозможность гашения вибраций, возбуждаемых роторными машинами и механизмами.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) к предлагаемому является адаптивное устройство для гашения вибрации, содержащее датчики периода вращения валов механизмов, равное число компенсирующих источников и контрольных приемников, установленных на фундаментной конструкции, электронный тракт системы гашения, состоящий из анализатора, дискретного интегратора, синтезатора, формирователя экспоненциальных функций, измерителя периода, причем выходы датчиков периода вращения валов механизмов соединены с входами формирователя экспоненциальных функций и входами измерителя периода, выходы контрольных приемников соединены с первыми входами анализатора, выход измерителя периода соединен со вторым входом анализатора, выход формирователя экспоненциальных функций соединен с третьим входом анализатора и первым входом синтезатора, выход анализатора соединен с входом дискретного интегратора, выход которого в свою очередь соединен со вторым входом синтезатора, выходы которого соединены со входами компенсирующих источников (Адаптивная компенсация дискретных компонент шума и вибрации. Г.С. Любашевский, А.И. Орлов, Б.Д. Тартаковский. «Акустический журнал», 1992 г., вып. 3, том 38).

Недостатком данного устройства является то, что в случае, когда число степеней свободы (мод) фундаментной конструкции меньше числа пар «компенсирующий источник - контрольный приемник», применение известного устройства становиться невозможным из-за неустойчивости процесса компенсации (гашения), кроме того, данная система не может быть использована.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности гашения вибрации.

Технический результат достигается за счет того, что адаптивное устройство для гашения вибрации, содержащее датчики периода вращения валов механизмов, равное число компенсирующих источников и контрольных приемников, установленных на фундаментной конструкции, электронный тракт системы гашения, состоящий из анализатора, дискретного интегратора, синтезатора, формирователя экспоненциальных функций, измерителя периода, причем выходы датчиков периода вращения валов механизмов соединены с входами формирователя экспоненциальных функций и входами измерителя периода, выходы контрольных приемников соединены с первыми входами анализатора, выход измерителя периода соединен со вторым входом анализатора, выход формирователя экспоненциальных функций соединен с третьим входом анализатора и первым входом синтезатора, снабжено модальным анализатором, модальным синтезатором, коммутатором, калибратором, при этом выход анализатора соединен с входом модального анализатора, выход модального анализатора параллельно соединен с первым входом дискретного интегратора и входом калибратора, первый выход которого соединен со вторым входом дискретного интегратора, а второй выход соединен с первым входом коммутатора, выход дискретного интегратора соединен со вторым входом коммутатора, который в свою очередь последовательно соединен с входом модального синтезатора и вторым входом синтезатора, выходы которого соединены с входами компенсирующих источников.

На чертеже приведена схема предложенного устройства.

Адаптивное устройство для гашения вибрации содержит датчики периода вращения валов механизмов 1, равное число компенсирующих источников 3 и контрольных приемников 4, установленных на фундаментной конструкции 5, электронный тракт системы гашения, состоящий из анализатора 6, дискретного интегратора 7, синтезатора 8, формирователя экспоненциальных функций 9, измерителя периода 10, причем выходы датчиков периода вращения валов механизмов 1 соединены с входами формирователя экспоненциальных функций 9 и входами измерителя периода 10, выходы контрольных приемников 4 соединены с первыми входами анализатора 6, выход измерителя периода 10 соединен со вторым входом анализатора 6, выход формирователя экспоненциальных функций 9 соединен с третьим входом анализатора 6 и первым входом синтезатора 8, модальный анализатор 11, модальный синтезатор 12, коммутатор 13, калибратор 14, при этом выход анализатора 6 соединен с входом модального анализатора 11, выход модального анализатора 11 параллельно соединен с первым входом дискретного интегратора 7 и входом калибратора 14, первый выход которого соединен со вторым входом дискретного интегратора 7, а второй выход соединен с первым входом коммутатора 13, выход дискретного интегратора 7 соединен со вторым входом коммутатора 13, который в свою очередь последовательно соединен с входом модального синтезатора 12 и вторым входом синтезатора 8, выходы которого соединены с входами компенсирующих источников 3.

Устройство работает следующим образом. С датчиков 1, установленных на механизмах 2, возбуждающих вибрации механической конструкции 5, сигналы поступают на формирователь 9 и измеритель периода 10. Выходные сигналы формирователя 9 поступают на третий вход анализатора 6 и второй вход синтезатора 8. Одновременно сигналы контрольных приемников 4 поступают на первый вход анализатора 6, который производит нахождение коэффициентов ряда Фурье этих сигналов в экспоненциальном базисе, синтезируемым в формирователе 9 на временном интервале, вычисляемом в измерителе периода 10. Последовательности коэффициентов ряда Фурье с анализатора 6 поступают сначала в модальный синтезатор 11 и затем на вход интегратора 7, в котором производится операция умножения на обратную матрицу объекта управления и операции накопления полученных результатов. На выходе интегратора 7 формируются амплитуды и фазы сигналов управления, которые поступают на вход модального анализатора 12, который производит преобразование базиса векторов коэффициентов с помощью матрицы, коэффициенты которой зависят от собственных колебаний конструкции 5. Для получения этих коэффициентов используется коммутатор 13 и калибратор 14. После чего сигналы поступают на третий вход синтезатора 8, где формируются сигналы управления компенсирующими источниками 3. В результате минимизируется вибрационное поле в точках установки контрольных приемников 4, что приводит к снижению вибрации механической конструкции 5. В штатном режиме работы системы коммутатор 13 попускает на свой выход сигнал со входа, к которому подключен дискретный интегратор 7. В режиме калибровки, проводимом перед началом штатной работы, коммутатор 13 пропускает на свой выход сигнал со входа, к которому подключен калибратор 14. В режиме калибровки на выходе блока 14 выставляется единичная комплексная амплитуда одной из M мод (собственных колебаний конструкции), последовательно для всех мод с номерами от 1 до M. Смена возбуждения от одной моды к другой производится через определенное время, необходимое для установления переходных процессов в системе. На входе блока 14 фиксируются последовательно M амплитуд и фаз мод, при воздействии на конструкцию заданных единичных возбуждений. Из этих амплитуд и фаз в памяти блока последовательно формируется (комплексная) матрица размером M×M. Далее эта матрица обращается (находится обратная к исходной) по стандартной процедуре, передается в блок 7 и запоминается в его памяти для использования в процессе штатной работы.

Адаптивное устройство для гашения вибрации, содержащее датчики периода вращения валов механизмов, равное число компенсирующих источников и контрольных приемников, установленных на фундаментной конструкции, электронный тракт системы гашения, состоящий из анализатора, дискретного интегратора, синтезатора, формирователя экспоненциальных функций, измерителя периода, причем выходы датчиков периода вращения валов механизмов соединены с входами формирователя экспоненциальных функций и входами измерителя периода, выходы контрольных приемников соединены с первыми входами анализатора, выход измерителя периода соединен со вторым входом анализатора, выход формирователя экспоненциальных функций соединен с третьим входом анализатора и первым входом синтезатора, отличающееся тем, что оно снабжено модальным анализатором, модальным синтезатором, коммутатором, калибратором, при этом выход анализатора соединен с входом модального анализатора, выход модального анализатора параллельно соединен с первым входом дискретного интегратора и входом калибратора, первый выход которого соединен со вторым входом дискретного интегратора, а второй выход соединен с первым входом коммутатора, выход дискретного интегратора соединен со вторым входом коммутатора, который в свою очередь последовательно соединен с входом модального синтезатора и вторым входом синтезатора, выходы которого соединены с входами компенсирующих источников.