SU1569638A1

SU1569638A1 - Итерационный способ управлени испытани ми издели на случайную вибрацию и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1569638A1
Application number: SU884394769A
Authority: SU
Inventors: Владимир Борисович Дрыжак
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4805
Priority date: 1988-03-21
Filing date: 1988-03-21
Publication date: 1990-06-07

Abstract

Изобретение относитс к испытательной технике и может быть использовано при испытани х на случайную вибрацию. Цель изобретени - увеличение скорости и точности вывода издели на заданный режим колебаний путем использовани дл коррекции сигнала возбуждени оценки передаточной функции тракта возбуждени и эталонного спектра. Дл коррекции сигнала возбуждени последующей итерации вычисл ют среднюю по всем итераци м оценку передаточной функции тракта возбуждени , дл чего используют оценку спектра сигнала колебаний издели . Спектр сигнала возбуждени вычисл ют как отношение эталонного спектра к средней по всем итераци м оценке передаточной функции тракта возбуждени . В блоке 1 пам ти запоминаютс отсчеты спектра дл каждой итерации. Цифровой синтезатор 2 формирует коды отсчетов случайного сигнала, которые цифроаналоговым преобразователем преобразуютс в возбуждающий электрический сигнал. Вибродатчик 5 с аналого-цифровым преобразователем преобразует колебани издели в коды электрического сигнала колебаний издели . Анализатор 6 спектра вычисл ет спектр плотности мощности электрического сигнала обратной св зи. Первый сумматор 7, первый блок 8 делени , второй сумматор 9, второй блок 10 делени , умножитель 11 вычисл ют спектр сигнала возбуждени дл следующей итерации. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях на случайную вибрацию. 5

Цель изобретения - увеличение скорости и точности вывода изделия на заданный режим колебаний, достигается тем, что для коррекции сигнала возбуждения используют оценку передаточ- jq ной функции тракта возбуждения и эталонный спектр.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - временная диа- 15 грамма его работы.

Устройство, реализующее способ, содержит последовательно соединенные блок 1 памяти, цифровой синтезатор 2, ' цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 20 3 и возбудитель 4 колебаний, последо- ’ вательно соединенные вибродатчик 5 с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), анализатор 6 спектра и первый сумматор 7, первый блок 8 деления, к 25 входу делимого которого подключен выход первого сумматора 7, второй сумматор 9, к первому входу которого подключен выход первого блока 8 деления, второй блок 10 деления, к входу дели- βθ теля которого подключен выход второго сумматора 9, умножитель 11 выхода которого подключен к входу делимого второго блока 10 деления, задатчик 12 спектра, выход которого подключен к вторым входам первого 7 и второго 9 сумматоров и к первому входу умножителя 11, счетчик 13 итераций, выход которого подключен к входу делителя первого блока 8 деления, синхрониза- дд тор 14, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены соответственно к первому входу блока 1 памяти, к вторым входам цифрового синтезатора 2, анализатора 45 6 спектра, к первому входу задатчика 12 спектра и к входу счетчика 13 итераций, к второму входу блока 1 памяти подключен выход второго блока 10 * деления, к третьему входу блока 1 памяти подключен выход задатчика 12 · спектра, второй вход которого является входом устройства, второй выход блока 1 памяти подключен к второму входу умножителя 11. $$

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В качестве начального приближения спектр для первой (п = 1 , где п - но мер итерации) итерации спектра S_н(п) сигнала возбуждения может быть выбран любым отличным от нуля. В частности можно положить его равньвч эталонному спектру или выбрать, исходя из априорных сведений о передаточной функции тракта возбуждения. Возбуждают колебания изделия с выбранным спектром S_H(n), регистрируют колебания изделия преобразуют их в электрический сигнал и определяют спектр S_o(n) полученного сигнала. Средняя по всем, до η + 1-й, где и 1, итерациям оценка K(n + 1) передаточной функции тракта ‘ возбуждения для каждой частотной полосы управления определяется выражением

Κ(η+1) = [1-οό(η)3κ(η) + o4(n)S₀(n)/_f/S„(n), где К(η) - оценка передаточной функции тракта возбуждения по всем итерациям до n-й включительно;

ot(n) - коэффициент усреднения. Отношение S₀(n)/S_H(n) представляет собой оценку передаточной функции в спектральной области для n-й итерации.

Спектр S_H(n + 1) сигнала возбуждения для η + 1-й итерации формируется по зависимости

S_H(n +1)= S/K(n + 1), где S - эталонный спектр плотности мощности.

При этом всегда на начальном этапе управления qL (η) = 1/п, начиная с некоторой итерации об(п), может быть зафиксировано или изменяться в зависимости от текущей погрешности управления .

Для обеспечения слежения управления за изменением характеристик изделия коэффициент об(п) усреднения должен фиксироваться, причем величина его характеризует скорость сходимости контролируемого спектра к эталонному и выбирается исходя из того, что время выхода на режим должно быть меньше характерного времени этих изменений. Скорость сходимости зависит не от номера итерации'как такового, а от-значениями), и если об (и) фиксировано, скорость сходимости также фиксирована. При этом погрешность управления перестает уменьшаться и также фиксируется на определенном уровне.

Для обеспечения адаптивного управления коэффициент усреднения вычисляют по формуле

где - средний по всем частотным компонентам квадрат относительного уклонения спектра S₀(n) колебаний изделия от спектра S эталона.

Предлагаемый способ позволяет вести управление и в тех случаях, когда оценка спектра S_o(η) колебаний изделия не является состоятельной, например, если она для каждой итерации вычисляется как периодограмма одной единственной выборки сигнала колебаний изделия, что позволяет сократить время выхода на режим колебаний с заданным эталонным спектром за счет уменьшения точности получения оценок спектра S ₀(п) калебаний изделия на каждой итерации. Это дает возможность строить эффективные системы управления с использованием процессора БПФ_, или аналогичных цифровых устройств.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Предварительно в задатчик 12 спектра за время от t₀flOt, (фиг. 2) под управлением синхронизатора 14 загружается массив отсчетов эталонного спектра S, после чего этот массив за время от до t₃ переписывается в блок 1 памяти в качестве спектра S₀(I) сигнала возбуждения первой итерации, после чего счетчик 13 итераций обнуляется и устройство начинает свою работу.

В момент времени t₄ по сигналу от синхронизатора 14 счетчик 13 итераций наращивается на единицу, значения спектра сигнала нагружения поступают на вход синтезатора 2, который формирует последовательность значений временной функции сигнала возбуждения, подаваемого через цифроаналоговый преобразователь 3 на вход возбудителя 4 колебаний. Сигнал с вибродатчика 5 С аналого-цифровым преобразователем преобразуется в код, который поступает на вход анализатора 6 спектра. По истечении времени анализа на его выходе появляются коды, которые характеризуют все составляющие спектр^ S₀(I) сигнала колебаний изделия первой итерации. Затем с момента времени по момент tq осуществляется алгоритм управления данной итерации.

В момент t₆ с задатчика 12 считывается значение первой частотной соIQ ставляющей спектра-эталона и параллельно поступает на первый вход блока 11 умножения, вторые входы сумматоров 9 и 7. Одновременно на первый вход сумматора 7 подается значение первой U частотной составляющей S_o(l) сигна л; колебаний изделия с выхода анализггора 6 спектра. Разностный код с выхода сумматора 7 делится блоком 8 деления на номер текущей итерации с выхода 20 счетчика 13 итераций и подается на первый вход сумматора 9, где суммируется со значением кода первой частотной компоненты спектра эталона и поступает на вход делителя блока 8 де25 ления. Одновременно производится считывание из блока 1 памяти кода первой частотной компоненты сигнала возбуждения, и в блоке 11 умножения вычисляется произведение этого кода ?

код первой частотной составляющей спектра S эталона, которое подается на вход делимого блока 8 деления. Частное от деления является кодом первой частотной компоненты сигнала нагружения для следующей итерации. В момент времени t_? этот код записывается в блок памяти на место кода первой ча~стотной компоненты сигнала нагружения текущей итерации.

4Q Процесс вычисления всех оставшихся частотных компонент сигнала нагружения следующей итерации протекает , аналогично с момента времени tg по мо^умент Ц. В момент t₄₀ происходит ма45 ращивание счетчика 13 итераций на единицу и весь процесс повторяется.

Запрещая, начиная с некоторой итерации, наращивание счетчика 13 итераций, можно перейти в режим, при кото50 ром осуществляется слежение за возможным изменением параметров испытуемого объекта по времени.

Синтезатор 2 работает на базе обратного преобразования Фурье с использованием метода Райса-Пирсона получения сигнала с заданным спектром плотности мощности.

' Анализатор 6 спектра работает на основе метода БПФ и вычисляет текущую оценку спектра плотности мощности спектра сигнала обратной связи.

Claims

1. Итерационный способ управлени Испытани ми издели на случайную вибрацию , заключающийс в том, что возбуждают колебани издели сигналом возбуждени с известным спектром S н(п) дл n-й итерации управлени , где п 1 - номер итерации, регистрируют колебани издели , преобразуют их в электрический сигнал и определ ю спектр S0(n) полученного сигнала, формируют спектр Sw(n + 1)-сигнала возбуждени колебаний издели дл (п + + 1)-й итерации управлени ,, о т л и чаюдцийс тем, что, с целью повышени скорости и точности вывода издели на заданный режим колебаний, вычисл ют среднюю по всем, до (п + + 1)-й включительно, итераци м оценку К(п + 1) передаточной функции тракта возбуждени по формуле

К(п 4- 1) 1 -oi(n)K(n) + + o6(n)S0(n)/SH(n),

где К(п) - оценка передаточной функции тракта возбуждени по всем, до n-й включительно5 итераци м|

iL(n) - коэффициент усреднени , а спектр SM(n + 1) сигнала возбуждени дл (п + 1)-й итерации формируют по зависимости

Зй(п + 1) « S/K(n +1),

где S - эталонный спектр колебани издели .

2.Способ по п. 1, отлича- ю щ и и с тем, что коэффициент

et(п) -усреднени вычисл ют по формуле об(п ) 1/п,

3.Способ по п. 1, отличающий с тем, что с целью слеже- ни за изменением вибрационных характеристик издели , выбирают посто нное значение коэффициента ой(п) усреднени

4.Способ по п. 1, отличающийс тем, что, с целью адап-

ot(n)

Л|У

(п)

) + 1

g 0 5

0

5

0

5

0

t

где Хц средний по всем частотным

компонентам квадрат относительного уклонени спектра S0(n) от спектра S эталона.

5. Устройство дл управлени испытани ми издели на случайную вибрацию , содержащее последовательно соединенные блок пам ти, цифровой синтезатор , цифроаналоговый преобразова- т ель и возбудитель колебаний, последовательно соединенные вибродатчик с аналого-цифровым преобразователем, анализатор спектра и первый сумматор6 задатчик спектра, синхронизатор, второй сумматор, первый, второй, третий и четвертый выходы синхронизатора подключены соответственно к первому входу блока пам ти, к вторым входам цифрового синтезатора, анализатора спектра и к первому входу задатчика спектра, второй вход которого вл етс входом устройства, о т л и ч а - ю щ е е с тем, что, с целью повышени скорости и точности вывода издели на заданный режим колебаний, оно снабжено счетчиком итераций, вход которого подключен к п тому выходу синхронизатора, первым блоком делени , вход делимого которого подключен к выходу первого сумматора, вторым блоком делени , вход делител которого подключен к выходу второго сумматора, умножителем, выход которого подключен к входу делимого второго блока делени , выход счетчика итераций подключен к входу делител первого блока делени , выход которого подключен к первому входу второго сумматора, выход второго блока делени подключен к второму входу блока пам ти, который выполнен с дополнительными третьим- входом и вторым выходом, выход задатчика спектра подключен к вторым входам первого и второго сумматоров, к первому входу умножител и к третьему входу блока пам ти, второй выход которого подключен к второму входу умно- кител .

L

A

ML

Csj «si

1