RU2661067C1 - Система управления для стенда прочностных испытаний - Google Patents
Система управления для стенда прочностных испытаний Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661067C1 RU2661067C1 RU2017110363A RU2017110363A RU2661067C1 RU 2661067 C1 RU2661067 C1 RU 2661067C1 RU 2017110363 A RU2017110363 A RU 2017110363A RU 2017110363 A RU2017110363 A RU 2017110363A RU 2661067 C1 RU2661067 C1 RU 2661067C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- unit
- multiplier
- calculator
- Prior art date
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 24
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M17/00—Testing of vehicles
- G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерительной и испытательной техники и может быть использовано для формирования переменных нагрузок в циклических программных испытаниях для определения надежности и эксплуатационного ресурса авиационных конструкций. Система управления для стенда прочностных испытаний содержит объект регулирования, гидропривод, включающий электрогидравлический распределитель и гидроцилиндр, датчик обратной связи (динамометр), измеритель рассогласования с суммирующим входом и вычитающим входом, задатчик опорной величины силового нагружения и блок управления. Система управления дополнительно содержит блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний, вычислитель и умножитель, причем вход блока амплитуды оценки высокочастотных колебаний подключен к выходу измерителя рассогласования, выход блока амплитуды оценки высокочастотных колебаний подключен на вход вычислителя, первый вход умножителя подключен к выходу блока управления, второй вход умножителя подключен к выходу вычислителя, а выход умножителя подключен на вход электрогидравлического распределителя. Технический результат - повышение точности воспроизведения заданной программы силового нагружения конструкций. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области измерительной и испытательной техники и может быть использовано для формирования переменных нагрузок в циклических программных испытаниях для определения надежности и эксплуатационного ресурса авиационных конструкций. Совершенствование методов и средств натурных ресурсных испытаний конструкций авиационной, ракетной и космической техники является важной составной частью мер, направленных на повышение надежности и обеспечения заданного эксплуатационного ресурса разрабатываемых аппаратов и систем, поэтому актуальной проблемой является увеличения точности реализации нагрузки в процессе испытаний. Целью изобретения является повышенные точности воспроизведения заданной программы силового нагружения конструкций.
Известен способ стабилизации планера самолета в пространстве при прочностных испытаниях и устройство для его осуществления (патент RU 2562672 С2). Указанное устройство содержит датчики перемещения по крену, расположенные в корне крыла, и датчики перемещения по тангажу, установленные в носовой и хвостовой частях фюзеляжа, каналы нагружения и систему автоматического управления. Каналы нагружения содержат сервоприводы с электрогидравлическими распределителями, гидроцилиндры, тензодинамометры. Описание указанного способа прочностных испытаний и устройств для его реализаций также дано в книге Щербань К.С. Ресурсные испытания натурных конструкций самолетов - М.: Изд-во физико-математической литературы, 2001. - с. 159-162.
Управление сервоприводами в данном устройстве осуществляется с помощью системы автоматического управления, в которой обычно используются такие типовые алгоритмы управления, как пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор или пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор.
Однако указанная система управления стендом испытаний авиационных конструкций обладает таким недостатком, как возникновение высокочастотных колебаний при изменении направления движения штока гидроцилиндра, что ведет к снижению точности формирования заданной величины силового нагружения конструкций.
Известна система управления нагружением для ресурсных испытаний конструкций (патент RU 1646410 А1), которая содержит задатчик, регулятор, сумматор, силовой привод, объект нагружения и датчик нагружения. В данной системе был введен блок коррекции, в котором формируется дополнительный сигнал в канал управления, величина которого зависит от производной опорного сигнала и ошибки на выходе сумматора.
Однако данная система управления обладает тем же недостатком, а именно возникновение высокочастотных колебаний при изменении направления движения штока гидроцилиндра, что ведет к снижению точности формирования заданной величины силового нагружения конструкций.
Кроме того, известна система управления стендом (SU 1423979 А1), содержащая объект регулирования (нагружаемая конструкция), исполнительный механизм (гидропривод), электрогидравлический распределитель, гидроцилиндр, датчик обратной связи (динамометр), измеритель рассогласования с суммирующим входом и вычитающим входам, задатчик опорной величины силового нагружения. Данная система управления стендом принята за прототип.
Однако указанная система управления стендом испытаний авиационных конструкций обладает тем же недостатком, а именно возникновение высокочастотных колебаний при изменении направления движения штока гидроцилиндра, что не позволяет обеспечить требования на высокую точность формирования заданной величины силового нагружения конструкций.
Целью изобретения является повышение точности системы силового нагружения конструкций и снижение амплитуды высокочастотных колебаний, возникающих при изменении направления движения штока гидроцилиндра.
Поставленная цель достигается тем, что в систему управления для стенда прочностных испытаний, содержащую объект регулирования, гидропривод, включающий электрогидравлический распределитель и гидроцилиндр, датчик обратной связи (динамометр), измеритель рассогласования с суммирующим входом и вычитающим входом, задатчик опорной величины силового нагружения и блок управления, введены блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний, вычислитель и умножитель, причем вход блока амплитуды оценки высокочастотных колебаний подключен к выходу измерителя рассогласования, выход блока амплитуды оценки высокочастотных колебаний подключен на вход вычислителя, первый вход умножителя подключен к выходу блока управления, второй вход умножителя подключен к выходу вычислителя, а выход умножителя подключен на вход электрогидравлического распределителя.
Поставленная цель достигается тем, что блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний содержит блок дифференцирования, блок выделения абсолютного значения сигнала, блок ограничения сигнала и фильтр, причем вход блока дифференцирования подключен к выходу измерителя рассогласования, выход блока дифференцирования подключен ко входу блока выделения абсолютного значения сигнала, выход блока выделения абсолютного значения сигнала подключен ко входу устройства ограничения, выход которого подключен ко входу фильтра, а выход фильтра подключен на вход вычислителя.
На фиг. 1 показана структурная схема системы управления стенда прочностных испытаний.
На фиг. 2 - блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний.
На фиг. 3 - функциональный график устройства ограничения.
На фиг. 4 - структурная схема системы управления без блоков подстройки коэффициента усилений контура регулирования.
На фиг. 5 - график сигнала у на выходе динамометра 5 для схемы, изображенной на фиг. 4.
На фиг. 6 - график сигнала u на входе электрогидравлического распределителя 3 для схемы, изображенной на фиг. 4.
На фиг. 7- график сигнала е на выходе измерителя рассогласования 6 для схемы, изображенной на фиг. 4.
На фиг. 8 график сигнала у на выходе динамометра 5 для схемы, изображенной на фиг. 1.
На фиг. 9 - график сигнала u на входе электрогидравлического распределителя 3 для схемы, изображенной на фиг. 1.
На фиг. 10 - график сигнала е на выходе измерителя рассогласования 6 для схемы, изображенной на фиг. 1.
Система управления стенда прочностных испытаний включает в себя объект регулирования 1 (нагружаемая конструкция), исполнительный механизм 2 (гидропривод), электрогидравлический распределитель 3, гидроцилиндр 4, датчик 5 обратной связи (динамометр), измеритель рассогласования 6 с суммирующим входом и вычитающим входом, задатчик опорной величины силового нагружения 7, блок управления 8, блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний 9, вычислитель 10, умножитель 11, блок дифференцирования 12, блок выделения абсолютного значения сигнала 13, блок ограничения сигнала 14 и фильтр 15.
Предлагаемая система управления (фиг. 1) работает следующим образом. При возникновении высокочастотных колебаний в системе управления в блоке 9 осуществляется оценка амплитуды этих колебаний, значение этой оценки поступает на вычислитель 10. На выходе вычислителя 10 формируется сигнал в обратной зависимости от величины входного сигнала вычислителя 10. Выходной сигнал вычислителя 10 поступает на второй вход умножителя 11, в результате чего осуществляется уменьшение коэффициента усиления в канале управления при возникновении высокочастотных колебаний. Таким образом, достигается ограничение амплитуды колебаний при одновременном сохранении требований на точность воспроизведения циклограммы силового нагружения.
Блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний (фиг. 2) работает следующим образом. Вход блока дифференцирования 12 подключен к выходу измерителю рассогласования 6, выход блока дифференцирования 12 подключен ко входу блока 13 для выделения абсолютного значения сигнала с выхода блока дифференцирования 12, выход блока 13 подключен на вход устройства ограничения 14, выход устройства ограничения 14 подключен ко входу фильтра 15, где выход фильтра 15 подключен на вход вычислителя 10.
Для реализации блока дифференцирования 12 используется динамическое звено с передаточной функции вида:
где Тх выбирается достаточно малой величины с учетом условия 
, здесь ƒ частота возникающих высокочастотных колебаний, которая определяется свойствами гидропривода.
Блок 13 для выделения абсолютного значения сигнала с выхода блока дифференцирования 12 реализует зависимость между входным сигналом х и выходным сигналом х1 следующего вида: х1=|х|,
Устройства ограничения 14 реализуют функциональную зависимость:
график которой представлен на Фиг. 3.
Величина нижнего порога а 1 выбирается исходя из допустимого уровня амплитуды высокочастотных колебаний и уровня помех в канале управления, а выбор величины верхнего порога а 2, осуществляется исходя из допустимой степени уменьшения коэффициента усиления в канале управления.
Для реализации фильтра 15 используется динамическое звено с передаточной функции, вида:
где Tz выбирается, например, с учетом условия 
.
Вычислитель 10 выполнен в виде функционального блока, реализующего обратно пропорциональную зависимость между выходным сигналом и входным сигналом:
где z выход блока оценки амплитуды высокочастотных колебаний 9,
х2 - выход устройства ограничения 14.
Предложенная система управления была апробирована на стенде прочностных испытаний.
Первоначально эксперимент был проведен для системы без блоков подстройки коэффициента усилений контура регулирования в соответствии со схемой (фиг. 4), где в блоке управления 8 был использован пропорционально-интегральный регулятор с передаточной функцией вида 
, где K1=0.543, К2=0.678. Результаты эксперимента для этой схемы приведены на фиг. 5-7.
Затем эксперимент был поведен на стенде с системой управления с блоками подстройки (фиг. 1). По результатам проведенных экспериментов на стенде с данной системой управления (фиг. 8-10), следует, что предлагаемая система управления позволяет уменьшить амплитуду высокочастотных колебаний примерно в 3-5 раз и одновременно позволяет сохранить высокую точность воспроизведения заданной диаграммы силового нагружения авиационных конструкций.
Claims (2)
1. Система управления для стенда прочностных испытаний, содержащая объект регулирования, гидропривод, включающий электрогидравлический распределитель и гидроцилиндр, датчик обратной связи (динамометр), измеритель рассогласования с суммирующим входом и вычитающим входом, задатчик опорной величины силового нагружения и блок управления, отличающаяся тем, что в нее введены блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний, вычислитель и умножитель, причем вход блока амплитуды оценки высокочастотных колебаний подключен к выходу измерителя рассогласования, выход блока амплитуды оценки высокочастотных колебаний подключен на вход вычислителя, первый вход умножителя подключен к выходу блока управления, второй вход умножителя подключен к выходу вычислителя, а выход умножителя подключен на вход электрогидравлического распределителя.
2. Система управления по п. 1, отличающаяся тем, что блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний содержит блок дифференцирования, блок выделения абсолютного значения сигнала, блок ограничения сигнала и фильтр, причем вход блока дифференцирования подключен к выходу измерителя рассогласования, выход блока дифференцирования подключен ко входу блока выделения абсолютного значения сигнала, выход блока выделения абсолютного значения сигнала подключен ко входу устройства ограничения, выход которого подключен ко входу фильтра, а выход фильтра подключен на вход вычислителя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110363A RU2661067C1 (ru) | 2017-03-28 | 2017-03-28 | Система управления для стенда прочностных испытаний |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110363A RU2661067C1 (ru) | 2017-03-28 | 2017-03-28 | Система управления для стенда прочностных испытаний |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2661067C1 true RU2661067C1 (ru) | 2018-07-11 |
Family
ID=62916809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017110363A RU2661067C1 (ru) | 2017-03-28 | 2017-03-28 | Система управления для стенда прочностных испытаний |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2661067C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772243C1 (ru) * | 2021-04-20 | 2022-05-18 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | Система управления для стенда прочностных испытаний |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4062234A (en) * | 1977-01-28 | 1977-12-13 | Caterpillar Tractor Co. | Dynamometer test stand |
| SU1665262A1 (ru) * | 1983-08-19 | 1991-07-23 | Предприятие П/Я Г-4639 | Устройство дл прочностных испытаний силовых конструкций и их составных элементов |
| RU2249803C1 (ru) * | 2003-07-21 | 2005-04-10 | Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро "Полет"(ЗАО КБ "Полет") | Стенд для испытаний конструкций на прочность и способ его сборки и настройки |
| RU2529733C1 (ru) * | 2013-04-17 | 2014-09-27 | Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Стенд для испытаний на прочность |
| CN103115768B (zh) * | 2011-11-16 | 2015-07-01 | 中国北方车辆研究所 | 大功率传动装置倾斜路况试验模拟系统 |
-
2017
- 2017-03-28 RU RU2017110363A patent/RU2661067C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4062234A (en) * | 1977-01-28 | 1977-12-13 | Caterpillar Tractor Co. | Dynamometer test stand |
| SU1665262A1 (ru) * | 1983-08-19 | 1991-07-23 | Предприятие П/Я Г-4639 | Устройство дл прочностных испытаний силовых конструкций и их составных элементов |
| RU2249803C1 (ru) * | 2003-07-21 | 2005-04-10 | Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро "Полет"(ЗАО КБ "Полет") | Стенд для испытаний конструкций на прочность и способ его сборки и настройки |
| CN103115768B (zh) * | 2011-11-16 | 2015-07-01 | 中国北方车辆研究所 | 大功率传动装置倾斜路况试验模拟系统 |
| RU2529733C1 (ru) * | 2013-04-17 | 2014-09-27 | Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Стенд для испытаний на прочность |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Диссертация на тему: "СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ НАТУРНЫХ РЕСУРСНЫХ ИСПЫТАНИЙ КОНСТРУКЦИЙ ПАССАЖИРСКИХ САМОЛЁТОВ", 2014. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772243C1 (ru) * | 2021-04-20 | 2022-05-18 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | Система управления для стенда прочностных испытаний |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8849603B2 (en) | Systems and methods for control system verification and health assessment | |
| CN106154833B (zh) | 一种电液负载模拟装置输出反馈控制方法 | |
| JP7348977B2 (ja) | 変化するシステムパラメーターのリアルタイム補償を有する検査システム | |
| CN106292280B (zh) | 周期性干扰的期望补偿型自适应鲁棒力控制方法 | |
| RU2661067C1 (ru) | Система управления для стенда прочностных испытаний | |
| CN109933102A (zh) | 一种针对柔性立管振动控制的方法及装置 | |
| CN110110475B (zh) | 基于在线学习渐消因子的扩展卡尔曼滤波方法 | |
| CN104035334A (zh) | 基于广义阻滞力的液压动态调平方法 | |
| RU2586859C1 (ru) | Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала | |
| RU2772243C1 (ru) | Система управления для стенда прочностных испытаний | |
| Mitov et al. | H-infinity Control of an Electrohydraulic Power Steering System | |
| US20040078120A1 (en) | Non-linear compensation of a control system having an actuator and a method therefore | |
| CN104332081A (zh) | 飞行模拟器杆力模拟逼真度的评价方法 | |
| KR20210019661A (ko) | 가변식 이득 조절기를 이용한 구조연동시험 방법 | |
| Laperdin et al. | Experimental study of dynamical properties of a stand loading channel for strength tests of aircraft structures | |
| CN101988866B (zh) | 力纷争控制律试验装置 | |
| DE102011009126B4 (de) | Verfahren zur Steuerung/Regelung des Fluges eines Drehflüglers | |
| CN104020775A (zh) | 检测控制表面的干扰和/或不受控制移动的方法和系统 | |
| CN114326846B (zh) | 一种比例阀滞环补偿方法、装置及电子设备 | |
| JP6061517B2 (ja) | 試験装置 | |
| Elmayyah et al. | Reduced Order Model for an Electro-Hydraulic Valve of A Gas Turbine Engine's Controller. | |
| CN109918842A (zh) | 撬杠施加起落架载荷的修正方法 | |
| Amali et al. | Application of Artificial Neural Network to Predict Static Loads on an Aircraft Rib | |
| Silva et al. | Identification of experimental unsteady aerodynamic impulse responses | |
| Smith et al. | Deriving optimal control from data using machine learning for force control systems |