SU1700487A1 - Установка дл вопроизведени линейных ускорений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной и испытательной технике и может быть использовано в установках метрологического и испытательного назначени  при воспроизведении линейных ускорений. Целью изобретени   вл етс  повышение точности воспроизведени  линейных ускорений в динамических режимах работы за счет введени  в закон регулировани  составл ющей , пропорциональной первой производной от сигнала задани  и стабилизации параметров контура регулировани  линейных ускорений при любых значени х воспроизводимого параметра. Сигналы с блока 1 задани  градиента ускорени  и блока 2 задани  ускорени  поступают на соответствующие входы блока 3 комбинированного управлени . Выходной сигнал блока 3 в блоке 4 сравнени  сравниваетс  с сигналом блока 14 передачи информации датчика 12 воспро

Description

со

С

3

2

00 VI

Фие.1

изводимого линейного ускорени , который совместно с испытуемым прибором 13 установлен на платформе 11, св занной с ротором 8 и двигателем 9 привода. Разностный сигнал с выхода блока 4 преобразуетс  ре- гул тором 5 ускорени  и поступает через блок 6 линеаризации на блок 7 управлени  приводом, который управл ет двигателем 9

Изобретение относитс  к измерительной и испытательной технике и может быть использовано в установках метрологического и испытательного назначени  при воспроизведении линейных ускорений.

Цель изобретени  - повышение точности воспроизведени  линейных ускорений в динамических режимах работы установки.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема установки дл  воспроизведени  линейных ускорений; на фиг. 2 - функциональна  схема блока комбинированного управлени ; на фиг. 3 - кривые изменени  выходного сигнала первого преобразовател  цифра-аналог; на фиг. 4 - функциональ- па  схема блока линеаризации; на фиг. 5 - функциональна  схема блока управлени  приводом.

Установка дл  воспроизведени  линейных ускорений (фиг. 1) содержит блок 1 за- дани  градиента ускорени , блок 2 задани  ускорени , блокЗ комбинированного управлени , блок 4 сравнени , регул тор 5 ускорени , блок б линеаризации, блок 7 управлени  приводом, ротор 8 с приводом, двига тель 9 привода, датчик 10 угловой скорости ротора, платформу 11 дл  креплени  исследуемых приборов, датчик 12 воспроизводимого линейного ускорени , испытуемый прибор 13 и блок 14 передачи информации.

Блок 3 комбинированного управлени  (фиг, 2) содержит компаратор 15, преобразователь 16 код-частота, первый, второй и третий элементы НЕ 17-19, первый элемент И 20, преобразователь 21 кода, второй и третий элементы И 22 и 23, ключ 24 элемент И-НЕ 25, счетчик 26, первый и второй преобразователи 27 и 28 цифра-аналог, сум- матор 29.

Блок 3 комбинированного управлени  предназначен дл  формировани  сигнала, пропорционального сумме подлежащего воспроизведению закона изменени  уско- рени  во времени аз (t) (сигнала задани 

привода. С двигателем 9 св зан датчик 10 угловой скорости ротора, сигналы с которого поступают на блоки 6 и 7 дл  обеспечени  требуемых характеристик этих блоков. По сигналам блока 7 управлени , ротор 8 двигател  9 вращаетс  и на платформе 11 создаетс  требуемое линейное ускорение. 5 ил.

ускорени ), и составл ющей, пропорциональной его первой производной аз (t).

В установившемс  .режиме выходной сигнал блока 3 комбинированного управлени  равен

YK 33(t) ЭзустКду,(1)

где а3уст -значение, подлежащего воспроизведению ускорени  в установившемс  режиме;

Кду - коэффициент передачи датчика 12 линейного ускорени  с учетом блока 14 передачи информации.

В динамических режимах работы (при воспроизведении переменных ускорений )

Ук (аз(т.) + Т1эз(г))КДу,(2)

где Ti - коэффициент, имеющий размерность времени (посто нна  времени).

Составл юща  аз(т.) определ етс  как t

аз (t ) / аз (t) / sign {азуст - a (t) / dt,

о

(3)

(1 ,азуст - аз (t); где sign (a3yCT-d3(t)) j 0,азуст аз (t); (4)

(-1 азуст аз(т.).

Зависимости (3) и (4) реализованы в схеме блока 3 комбинированного управлени  на базе преобразовател  16 код-частота, управл емого кодом N/аз/, поступающим на первый вход блока 3 комбинированного управлени , а также на базе второго и третьего элементов И 22 и 23, счетчика 26, выполн ющего функцию интегратора, второго преобразовател  28 цифра-аналог и компаратора 15. Модуль last I градиента as(t) в уравнени х (1}-(3) зависит от кода N/а з, а знак эзф определ етс  согласно выражению (4) с помощью дешифратора знака (третий элемент НЕ 19) и первый элемент И 20), подключенного к выходам. и компаратора 15. Составл юща  КдуазМ в уравнении (2) формируетс  с помощью первого и второго элементов НЕ 17 и i8, преобразовател  21 кода, ключа 24, элемента И-НЕ 25 и первого преобразовател  27 цифра-аналог.

Первый преобразователь 27 цифра-аналог используетс  в двухпол рном включении и работает в смещенном коде. Статическа  характеристика такого преобразовател  представлена на фиг. За. На фиг. 36 пред-5 ставлена зависимость выходного сигналаО первого преобразовател  27 цифра-аналог от входного кода N/аз/. При этом нулевое напр жение с погрешностью, не превышающей половины цены единицы наи- меньшего разр да, на выходе первого преобразовател  27 цифра-аналог (фиг. 3)5 обеспечиваетс  подачей сигнала логиче-5 ской 1 на его знаковый разр д Dn и сигнала логического О на его информационные разр ды Dn-i...Di. Соответственно на выходе элемента И-НЕ 25 должен иметь место сигнал логической 1, а на выходе второго элемента НЕ 18 - логического О. Положительному выходному напр жению преобра- зовател  27 (фиг. 36) соответствует наличие в знаковом разр де Dn сигнала логической .1. При этом абсолютна  величина его выходного напр жени  пропорциональна коду Dn-i,, равному N/аз/. Таким

образом, положительное выходное напр жение преобразовател  27 цифра-аналог соответствует наличию сигнала логического О на выходе первого элемента НЕ 17 и сигнала логической 1 на выходе второго элемента НЕ 18, когда код N/аз/ передаетс  на информационные разр ды первого преобразовател  27 цифра-аналог через элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ преобразовател  21 кода и элементы И клк 24 без изменени , т.е. код N/аз/ Diui ...Di .

Отрицательному выходному напр жению прео бразовател  27 цифра-аналог (фиг. 36) соответствует сигнал логического О в знаковом разр де Dn, поступающий с выхода элемента Л-НЕ 25. На выходе первого элемента НЕ 17 имеет место сигнал логической 1, который поступает на вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ преобразовател  21 кода и обеспечи- вает инвертирование разр дов Dn-i...Di кода N |аз . При наличии сигнала логической 1 на управл ющем входе ключа 24 инвертированный код N/аз поступает на информационные разр ды первого преобразовател  27 цифра-аналог.

Таким образом реализуетс  зависимость выходною напр жени  преобразовател  27 цифра-аналог Увых (фиг. 36), где модуль Увых определ етс  кодом N/аз/, а знак Увых - значением выходного сигнала дешифратора знака градиента ускорени  (выход первого элемента И 20).

Блок 6 линеаризации (фиг. 4) функционально представл ет собой делитель выходного сигнала регул тора 5 ускорени  на угловую скорость вращени  ротора (фиг. 1).

Реализаци  блока 6 линеаризации представлена дл  случа , когда в качестве датчика 10 угловой скорости используетс  импульсный магнитоэлектрический или фотоэлектрический преобразователь угла поворота в унитарный код. В этом случае операци  делени  на угловую скорость может быть заменена эквивалентной операцией умножени  выходного сигнала регул тора 5 ускорени  на период следовани  частоты импульсов датчика 10 угловой скорости.

При этом в состав блока б линеаризации (фиг. 4) вход т цифровой периодомер 30 и блок 31 перемножени .

Блок 7 управлени  приводом (фиг. 5) содержит преобразователь 32 частота-напр жение , регул тор 33 скорости, регул тор 34 тока, датчик 35 тока, усилитель 36 мощности.

Установка дл  воспроизведени  линейных ускорений работает следующим образом.

В режиме воспроизведени  нарастающего по некоторому закону ускорени  с последующим выходом его на установившеес  значение аэуст сигналы задани  конечного значени  ускорени  ак и градиента ускорени  аз (фиг. 1), вырабатываемые соответственно блоком 2 задани  ускорени  и блоком 1 задани  градиента ускорени , поступают соответственно на второй и первый входы блока 3 комбинированного управлени , на выходе которого по вл етс  сигнал комбинированного управлени  в соответствии с выражением (2), при этом выходной сигнал блока 1 задани  градиента ускорени  участвует в формировании составл ющей TI КдУаз, обеспечивающей компесацию динамических ошибок регулировани .

На выходе блока 4 сравнени  по вл етс  разностный сигнал УкУДу, который преобразуетс  регул тором 5 ускорени  в сигнал Upy, поступающий на первый вход блока 6 линеаризации, на второй вход которого поступают импульсы от датчика 10 угловой скорости ротора. Значение выходного сигнала регул тора 5 ускорени , проход щего на выход блока 6 линеаризации, при этом измен етс  обратно пропорционально угловой скорости ротора.

Выходной сигнал блока линеаризации Uy поступает далее на вход замкнутого контура регулировани  скорости ротора, состо щего из блока 7 управлени  привода, двигател  9 привода, ротора 8 и датчика 10 угловой скорости ротора. При этом двигатель 9 вращаетс  со скоростью, определ вмой значением сигнала Uy. Значение воспроизводимого ускорени  нарастает пропорционально квадрату угловой скорости, благодар  наличию блока 6 линеаризации воспроизводимое ускорение и выходные сигналы регул тора 5 ускорени  и блока 3 комбинированного управлени  пропорциональны . Тем самым создаетс  возможность компенсации динамической ошибки регулировани  ускорени , а также обеспечиваетс  устойчива  работа замкнутого контура ускорени  во всем диапазоне. Например , в режиме воспроизведени  линейно измен ющегос  ускорени  (аз const) воспроизводимое ускорение a(t) равно заданному значению аз(т,). При этом разность выходного сигнала YK блока 3 комбинированного управлени  и сигнала обратной св зи по ускорению/с выхода бло- к|э 14 передачи информации дает на входе регул тора 5 ускорени  посто нный сигнал Т1Кдуаз, который интегрируетс  регул то- 5 ускорени , В результате выходной сигнал регул тора 5 ускорени  измен етс  линейно. Благодар  наличию блока 6 линеаризации обеспечиваетс  линейный закон изменени  воспроизводимого ускорени  a(t) с темпом аз. Если воспроизводимое ускорение a(t) из-за вли ни  возмущений отличаетс  от аз (t), то за счет обратной св зи пр ускорению на входе регул тора 5 ускоре- ни  образуетс  дополнительный сигнал, воздействующий через регул тор 5 ускорени , блок 6 линеаризации и блок 7 управлени  приводом на Двигатель 9 таким образом, что ускорение возвращаетс  к требуемому значению аз(т).

В конце переходного процесса as(t) Јэуст и установка работает в режиме стабилизации . При этом выходной сигнал блока 3 комбинированного управлени  Y« Зэуст Јonst. При отсутствии возмущений входной сигнал регул тора 5 ускорени  равен

нулю, а его выходной сигнал посто нен. Если воспроизводимое ускорение под вли нием возмущений становитс  равным азуст, то на выходе блока 4 сравнени  по вл етс  разностный сигнал, не равный нулю, который воздействует на установку, проход  через регул тор 5 ускорени , блок б линеаризации, блок 7 управлени  приводом и двигатель 9 привода, возвраща  ускорение к требуемому значению.

Claims (1)

1. Таким образом, обеспечиваетс  воспроизведение линейных ускорений в соответствии с его задаваемым значением. Формула изобретени 

   Установка дл  воспроизведени  линейных ускорений, содержаща  блок задани  ускорений, блок сравнени , ротор с приводом , платформу дл  креплени  испытуемого прибора и датчика воспроизводимого ускорени , выход которого через блок передачи информации соединен с вторым входом блока сравнени , и блок управлени  приводом , выход которого соединен с двигателем привода, отличающа с  тем, что, с

   целью повышени  точности, в нее введены блок задани  градиента ускорени , блок комбинированного управлени ,, блок линеаризации , регул тор ускорени  и датчик угловой скорости ротора, св занный с двигателем , при этом блок управлени  приводом выполнен с двум  входами, первый вход блока комбинированного управлени  соединен с выходом блока задани  градиента ускорени , второй вход - с выходом

   блока задани  ускорени , а выход - с первым входом блока сравнени , выход которого через регул тор ускорени  соединен с первым входом блока линеаризации, выход которого соединен с первым входом

   блока управлени  приводом, а вторые входы блоков управлени  приводом и линеаризации соединены с выходом датчика угловой скорости ротора.

   э зн

   f-Щт ги

   о Lu-t uauff ру г и Q-QO{

   г-иа

   imufl Х чдп g

   WZ7W

   О

   JVDWJ7

   Щп

   «

   Г

   г

   ФигМ

   Фи2.5