SU1259224A2 - Система управлени вибростендом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматического регулировани  и может быть применено дл  точного воспроизведени  вибраций, задаваемых генератором, на вибростенде. Цель изобретени  - повышение точности регулировани  путем коррекции формы колебаний вибростенда на высоких частотах . Система управлени  вибростендом содержит датчик вибраций, два предварительных усилител , усилитель обратной св зи, усилитель мощности, вибростенд, алгебраический cyi-a-iaTop, усилитель с регулируемым коэффициентом усилени , задатчик вибрЕщий,, два блока управлени  усилителем, генератор импульсов, источник регулируемого опорного напр жени , блок пам ти и фазоуправл ющий блок. Фазоуправл - ющий блок содержит нуль-орган, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, реверсивный счетгшк, сумматор, суммирующий счетчик и сдвиговый регистр. Введение фазоуправл ющего блока и блока пам ти позвол ет осуществл ть регулировку режима возбуждени  с исправлением формы колебаний стенда независимо от величины их фазовой задержки. 1 з.п.ф-лы, 4 ил. S

Description

1 1

Изобретение относитс  к области автоматического регулировани , может быть применено дл  точного воспроизведени  вибраций, задаваемых генератором , на Бибростенде и  вл етс  дополнительным к авт.св. № 1117588.

Цель изобретени  - повышение точности регулировани  путем коррекции формы колебаний вибростенда на высоких частотах.

На фиг. представлена функциональна  схема системы; на фиг.2 - структура фазоуправл ющего блока; на фиг.З и 4 - эпюры работы элементов фазоуправл ющего блока.

Система управлени  вибростендом содержит датчик 1 вибраций, первый предварительный усилитель 2, усилитель 3 обратной св зи, усилитель 4 мощности, вибростенд 5, алгебраический сумматор 6, усилитель 7 с регулируемым коэффициентом усилени , задатчик 8 вибраций, первый блок 9 управлени  усилением, генератор Ю импульсов, второй предварительный усилитель 1I, второй блок 12 управлени  усилением, источник 13 регулируемого опорного напр жени , блок 14 пам ти , фазоуправл ющий блок 15. Задатчик 8 вибраций состоит из посто нного запоминающего устройства 16 значений функции siniDt (ПЗУ), цифроанало- гового преобразовател  17 (ЦА11), фильтра 18 нижних частот (ФНЧ). Блок

14пам ти содержит аналого-цифровой преобразователь 19 (АЦП), оперативное запоминающее устройство 20 (ОЗУ) цифроаналоговый преобразователь 21

и фильтр 22 нижних частот. Фазоуп- равл ющий блок 15 имеет сигнальные входы 23 и 24 - первый и второй соответственно , числовые выходы 25 и 26 - первый и второй соответственно, импульсный вход 27, синхровход 28, потенциальный выход 29, а также нуль- органы 30 и 31, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 32, И 33, суммирующий счетчик 34, реверсивный счетчик 35, сумматор 36, сдвиговый двухразр дный регистр 37 с подключенной к его входу последовательного занесени  шиной 38 единичного потенциала. Сигнал на импуль- сньй вход 27 поступает с тактового генератора 39.

Устройство работает следующим образом .

На вход 27 в фазоуправл ющий блок

15подаютс  с тактового генератора

10

15

25

592242

39 импульсы с частотой , пропорциональной частоте f возбуждени  стенда. Частота « определ етс  из соотношени  fти N - f, где N - коли5 честно точек на период сигнала, равное объему суммирующего счетчика 34 (весу разр да переполнени ). Такой же объем N имеют счетчик 35 и каждое из запоминающих устройств: ПЗУ 16 и ОЗУ 20. Импульсы с шины 27 тактируют счетчик 34, вырабатывающий последовательность натуральных чисел в виде непрерывно повтор ющегос  р да значений от О до N-1. С первого числового выхода 25 блока 15 эти числа передаютс  в задатчик 8 вибрации на адресный вход ПЗУ 16,  чейки которого содержат отсчеты функции синуса. Номер  чейки пропорционален фазе от20 счета, определ емой с дискретностью 2fi/N. Поэтому врем  прохождени  чисел одного р да по адресным шинам ПЗУ 16 соответствует одному периоду гармонической функции, формируемой на его выходе в виде потока кодов и преобразуемой в электрическое колебание элементами ЦАП 17 и ФНЧ 18,

С выхода задатчика 8 вибрации гармонический сигнал определенной ам30 плитуды А принимаетс  на вход предварительного усилител  11, который увеличивает амплитуду до значени  2А. Усиленный сигнал подводитс  к пр мому входу алгебраического сумма35 тора 6. На инверсный вхОд алгебраического сумматора 6 от датчика 1 через предварительный усилитель 2, регулируемый усилитель 3 обратной св зи и блока 14 пам ти поступает сиг40 нал,равный по амплитуде сигналу задатчика 8. Это равенство поддерживаетс  первым блоком 9 управлени  усилением , которьй сравнивает подводи- N2)ie к нему сигналы задатчика 8 и уси45 лители 3, привод  амплитуду последнего к величине А. Блок 9 управлени  усилением реализует импульсно-астати- ческое управление, использу  дл  этого , как и в известном устройстве, пе50 риодические сигналы в виде пилообразного напр жени  от генератора 10 импульсов.

Аналогичным образом второй блок 12 управлени  усилением, сравнива 

55 сигналы предварительного усилител  2 и источника 13 опорного напр жени , поддерживает уровень возбуждени  вибростенда 5 (через усилитель 4 мощности ) таким, чтобы амплитуда вибраций , измер ема  датчиком 1, равн лась заданной с помощью источника 13

Как бы ни мен лс  уровень возбуждени  стенда 5 и, следовательно, вы- ходкое напр жение датчика 1, амплитуда сигнала на входах блоков 9 и 14 остаетс  неизменной и при неизменной амплитуде сигнала задатчика 8 вибрации, : которые отличаютс  лишь формой и фазой Дл  корректировки искажений формы колебаний вибростола выходной сигнал усилител  3 обратной св зи необходимо записать в блок 14 пам ти и затем считывать из него синфазно с сигна- лом задатчика 8. Чтобы запомнить сигнал , на синхровход 28 фазоуправл ю- щего блока 15 подаетс  импульс, обнул ющий выходы сдвигового регистра 37, а следовательно, и потенциальный выход . 29 блока 15. Сигнал О, передаваемый по проводу с выхода 29 на управл ющий вход блока 14 пам ти, задает ОЗУ 20 режим записи. Выходы ОЗУ 20 отключаютс , и на инвертирую- щем входе алгебраического сумматора 6 устанавливаетс  нулевой потенциал. Сумматор 6 пропускает на вход возбуждени  стенда образцовый сигнал задатчика 8 вибраций, а установленный в нулевое состо ние реверсивный счетчик 35 обеспечивает ОЗУ 20 одинаковый с ПЗУ 16 адресный режим, поскольку сумматор 36 вынужден повтор ть на втором числовом выходе 26 коды первого числового выхода 25. Запоминаемый аналоговый сигнал дискретизируетс , преобразуетс  с помощью АЦП 19 в поток двоичных кодов и записываетс  в  чейку ОЗУ 20 с тактовой частотой суммирующего счетчика 34 и по тем же адресам, которые он формирует дп  ПЗУ 16,

Наличие двух разр дов сдвиго:Ього регистра 37 обеспечивает полную за- пись сигнала в пам ть (т.е. его значений за период) независимо от того, в какой момент времени на входе 28 блока 15 по витс  импульс синхронизации .

Действительно, регистр 37 тактируетс  импульсами переполнени  счетчика 34, занос  в свои разр ды сигнал 1, передаваемый по шине 38. На потенциальном выходе 29 блока 15 сигнал 1 по витс  после второго переполнени  счетчика 34, которьй :с этому моменту ртформирует всю последовательность адресов O...N-1 и обра , титс  к каждой из  чеек ОЗУ 20 дл  записи в нее кода АЦП 19. С установлением единичного потенциала на выходе 29 ОЗУ 20 перейдет в режим считывани  записанного сигнала, который преобразуетс  в аналЪговыу электрический сигнал с по.мощью ЦАП 21 и ФНЧ 22 и подаетс  на инвертирующий вход сумматора 6 и на вход 24 блока 15. На вход 23 блока 15 поступает сигнал задатчика .8 вибраций. Нуль-органы 30 и 31 выдел ют знаки сигналов: положительной полуволне соответствует единичный сигнал на выходе нуль- органа, отрицательной полуволне - нулевой сигнал (эпюры И, И. , Ило , Из)..

Если сигналы на шинах 23 и 24 син фазны, то выходные сигналы нуль-органов 30 и 31 одинаковы по значению и на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ MIDi 32 удерживаетс  О. Нулевой потенциал запирает элемент И 33, не дава  тем самым изменитьс  коду реверсивного Счетчика 35. Если фазы напр жени  задатчика 8 и блока 14 не совпадут, то на выходе элемента ИС- КЛЮ ШОЩЕЕ ИП1-5 32 по витс  единичный сигнал, длительностью пропорциональный .разности фаз (как это показано, например, на эпюре Иза) и тогда элемент И 33 пропустит на счетный вход реверсивного счетчика 35 такое количество импульсов, которое скомпенсирует фазовый сдвиг с точностью до величины кванта (эпюра 33 ) Устройство сработает следующим образом: счетчик 35 выдаст пр мой код суммы иьтульсов, если напр жение И окажетс  запаздывающим по отношению к И , или инверсный код суммы, ecjm H,j будет опережать Hj, так как в первом случае работа счетчика зависит от нуль-органа 30, который управл ет суммированием; а во втором случае - от нуль-органа 31, задающего счетчику режим вычитани . Сумматор 36 изменит адреса ОЗУ 20, соЪтветственно увеличив или уменьшив их на величину кода счетчика 33, и тем самым устранит фазовое различие между напр жени ми и Hj.

Алгебраический 6 вырабатывает разность напр жений - 2112 и Д Uj образцовый гармонический сигнал, равный A-siniJt Если вибростенд 5 не иска;кает форму

колебаний, стола, то U( A sin j}t5 и тогда Ug 2AsintJt-AsinitJt Asinii)t. Если искажени  имеютс ,- TOj представл   U( Asinu t- (t), где 30(t) искажающа  функци , получим

Ug 2Asint :-(Asini3t-c((t)) Asin(;)t + c4(t) .

Очевидно, что возбуждающее воздействие , пропорциональное U, окажетс  искаженным в такой же степени, но с другим знаком, что приведет к выравниванию колебаний вибростола по форме образцового сигнала.

Дл  изменени  частоты .1 возбуждени  стенда 5 достаточно изменить частоту ftft тактовых импульсов на входе 27 устройства, а чтобы исправить форму колебаний вибростола на новой частоте , нужно пропустить по шине 28 очередной синхроимпульс.

Таким образом, предложенна  система осуществл ет регулировку режима возбуждени  с исправлением формы колебаний стенда независимо от величи- нь1 их фазовой задержки.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1, Система управлени  вибростендом по авт.ев, № 1117588, отличающа  с  тем, что, с целью повышени  точности регулировани  путем коррекции формы колебаний вибростенда на высоких частотах, в нее дополнительно введены блок пам ти, фа- зоуправл ющий блок и генератор тактовых импульсов, причем импульсные зходы блока пам ти и фазоуправл юще- го блока подключень к выходу генератора тактовых импульсов, синхровход фазоуправл ющего блока соединен с шиной нулевого потенциала, первый сигнальньш вход фазоуправл ющего блока соединен с выходом задатчика вибраций а второй сигнальный вход - с

   59224g,

   выходом блока пам ти и вторым инвертирующим - входом алгебраического сумматора , первый числовой выход фазоуправл ющего блока сй зан с входом за- J датчика вибраций, а второй числовой выход - с адресным входом блока пам ти , управл ющий вход которого соеди- .нен-с потенциальным выходом фазоуправл ющего блока.

   10

   2, Система non.l, отличающа  с   тем, что в ней фазоуп- равл ющий блок содержит последова-- тельно соединенные первый нуль-орган,

   ,5 элемент ИСКЛЮ ШОЩЕЕ ИЛИ, элемент И, реверсивный счетчик, сумматор, выход которого  вл етс  вторым числовым выходом фазоуправл ющего блока, второй нуль-орган и последовательно сое2Q диненные суммирующий счетчик и сдвиговый регистр, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, и также  вл етс  потенциальным выходом фазоуправл ющего бло5 ка, второй установочный вход сдвигового регистра соединен с шиной единичного потенциала, а третий вход  вл етс  входом установки в О сдвигового регистра и синхровходом фазоJQ управл ющего блока, входы первого и второго нуль-органов  вл ютс  соответственно первым и вторым сигнальными входами фазоуправл ющего блока, выход второго нуль органа соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ и с вторым входом реверсивного счетчика, с четвертым входом которого св зан выход первого нуль-органа, второй выход суммирующего счетчика

   Q также подключен к. второму входу сумматора и  вл етс  первым числовым выходом фазоуправл ющего блока, импульсный вход которого соединен с вторым входом элемента И и с входом

   суммирующего счетчика.

   5

   фиг. 1

   23 2

   /

   К I

   /A/

   I-1

   ..

   I, ft -f

   i/ К

   S

   ..-L

   П

   27

   ЬлЛЛЛЛПГ ЛЛЛЛЛЛЛЛЯП ЛЛЛЯПЛ ЛЯГ)

   t л..

   п

   л

   лллл

   м ВыходЗб

   ТР

   Редактор В.Данко

   Составитель М.Левина Техред Л.Сердгакова Корректор А.Обручар

   Заказ 5120/45Тираж 836 Подпиеное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗЗ, Раушска  наб., д.4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие,г.Ужгород,ул.Проектна ,4

   JL