SU578639A1

SU578639A1 - Device for shaping broad-band random oscillation spectrum

Info

Publication number: SU578639A1
Application number: SU7402090337A
Authority: SU
Inventors: Ян Семенович Урецкий; Шамиль Мидхатович Чабдаров; Равиль Васильевич Мнекин
Original assignee: Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. А.Н.Туполева
Priority date: 1974-12-27
Filing date: 1974-12-27
Publication date: 1977-10-30

Description

1one

Изобретение касаетс управлени вибрационными испытани ми изделий, а именно устройств дл формировани спектра широкополосных случайных вибраций на вибростендах .The invention relates to the control of vibration tests of products, namely, devices for forming a spectrum of broadband random vibrations on vibrating tables.

Известно устройство дл формировани спектра широкополосных случайных вибраций , содержащее генератор белого шума, соединенный с сумматором, который соединен с вибростендом. На вибростенде закреплен виброизмерительный преобразователь, соединенный с набором полосовых фильтров. Выходы полосовых фильтров через измерительные устройства св заны с перестраиваемыми аттенюаторами. Сигналы со схем сравнени управл ют коэффициентами передачи аттенюаторов , на входы которых поступают сигналы с иолосовых фильтров, а их выходы соединены с обшим сумматором 1.A device for generating a spectrum of broadband random vibrations is known, comprising a white noise generator connected to an adder, which is connected to a shaker. A vibration measuring transducer is attached to the vibrostand, connected to a set of band-pass filters. The outputs of the bandpass filters through measuring devices are connected to tunable attenuators. The signals from the comparison circuits control the transfer coefficients of the attenuators, the inputs of which receive signals from the voice filters, and their outputs are connected to the common adder 1.

Однако значительна глубина обратной св зи, необходима дл обеспечени большого динамического диапазона и порождающа жесткие требовани к стабильности элементов цепи обратной св зи дл исключени возможности самовозбуждеии устройства, а также взаимна коррел ци соседних каналов , обусловленна использованием общего генератора белого шума и привод ща к по влению паразитной обратной св зи в каждом канале через соседние за счет отличи However, a significant depth of feedback is necessary to provide a large dynamic range and generates stringent requirements on the stability of the elements of the feedback circuit to eliminate the possibility of self-excitation of the device, as well as the correlation of adjacent channels caused by the use of a common white noise generator and resulting in spurious feedback in each channel through the adjacent due to the difference

амплитудно-частотных характеристик полосовых фильтров от пр моугольных вл ютс недостатками известного устройства, обуславливающими его недостаточную точность. Известно также устройство дл формировани спектра широкополосных случайных вибраций, содержащее параллельные каналы формнровапи , из которых подключен к генератору белого шума и имеетthe amplitude-frequency characteristics of band-pass filters from rectangular filters are disadvantages of the known device, causing its lack of accuracy. It is also known a device for forming a spectrum of broadband random vibrations, comprising parallel channels of which are connected to a white noise generator and has

последовательно включенные иолосовой фильтр, рег}лируемый зсилитель, измеритель дисперсии, блок сравнени , выход которого подключен к регулируюи ему входу усилител , и задатчик программы, общий сумматор,a series-connected voice filter, a regilator, a dispersion meter, a comparison unit, the output of which is connected to the amplifier controlling it, and the program master, the common adder,

к которому подключены выходы усилителей, вибратор и виброизмерительный преобразователь 2.connected to the outputs of the amplifiers, the vibrator and the vibration measuring transducer 2.

Это устройство вл етс наиболее близким по техническому существу к изобретению.This device is the closest in technical essence to the invention.

Однако наличие в системе общего генератора щума приводит к взаимному вли нию соседних каналов формировани и как следствие- к ионижению точности формировани требуемого спектра широкополосных случайных вибраций.However, the presence of a common schum generator in the system leads to the mutual influence of adjacent channels of formation and, as a result, to ionization of the accuracy of forming the required spectrum of broadband random vibrations.

Целью изобретени вл етс повышение точностн путем устраненн взаимной коррел ции канальных сигналов и увеличош запаса устойчивости систем в целом.The aim of the invention is to improve the accuracy by eliminating the mutual correlation of channel signals and increasing the stability margin of the systems as a whole.

Дл этого в предлагаемое устройство в каждый канал формировани введены регулируемый аттенюатор с передаточной характеристикой , обратной передаточной характеристике регулируемого усилители, оДин вход регулируемого аттенюатора подключен к выходу блока сравнени , а другой - к виброизмерительному преобразо вателю, и канальный сумматор, входы которого подключены к генератору белого шума и выходу аттенюатора, а выход - к входу нолосового фильтра, при этом каждый канал формировани имеет отдельный генератор белого шума.To do this, in the proposed device, an adjustable attenuator with a transfer characteristic, a reverse transfer characteristic of the adjustable amplifiers are introduced into each channel of the amplifier; noise and attenuator output, and output to the input of the low-pass filter, with each formation channel having a separate white noise generator.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Генераторы белого шума I, служащие источниками широкополосных случайных сигналов , соединены через канальные сумматоры 2 с полосовыми фильтрами 3, выходы которых св заны с соответствующими регулируемыми усилител ми 4. Обший сумматор 5 служит дл суммировани сигналов регулируемых усилителей 4, а выход его св зан с входом вибратора 6. Виброизмерительный преобразователь 7, установленный на столе вибратора 6, через регулируемые аттенюаторы 8 соединен с входами канальных сумматоров 2. Выходы регулируемых усилителей 4 через измерители дисиерсии 9 соединены с блоками сравнени 10, на которые от задатчиков программы (не показаны) подаютс напр жени nporpaiMMbi f/np. Блоки сравнени 10 управл ют коэффициентами передачи регулируемых усилителей 4 и регулируемых аттенюаторов 8, включенных в пр мую и обратную цепи з-стройства.White noise generators I, which serve as sources of wideband random signals, are connected via channel adders 2 with bandpass filters 3, the outputs of which are connected to respective adjustable amplifiers 4. General adder 5 serves to sum the signals of adjustable amplifiers 4, and its output is connected to the input vibrator 6. Vibration transducer 7, mounted on the table of the vibrator 6, through adjustable attenuators 8 is connected to the inputs of channel adders 2. The outputs of adjustable amplifiers 4 through meters disie 9, these are connected to a comparison unit 10, from which the program setting devices (not shown) supplied voltage nporpaiMMbi f / np. Comparison units 10 control the transmission coefficients of adjustable amplifiers 4 and adjustable attenuators 8 included in the forward and reverse circuits of the h-circuit.

Работает устройство следуюп:1им образом.The device works as follows: in one way.

Сигналы с выходов генераторов белого шума 1 через канальные сумматоры 2 и полосовые фильтры 3 поступают на вход регулируемых усилителей 4, где масштабируютс , а затем суммируютс на обшем сумматоре 5. Сигналы с выхода этого сумматора поступают на вход вибратора б, механические колебани которого преобразуютс в виброизмерителыюм преобразователе 7 в электрические сигналы, которые поступают через регулируемые аттепюаторы 8, па входы капальных сумматоров 2, тем самым замыка цепь положительной обратной св зи. Таким образом , в пр мую цель замкнутой канальной системы вход т канальный сумматор 2, полосовой фильтр 3 и регзлируемый усилитель 4. Все остальные элементы образуют цепь обратной св зи. Дл обеспечени необходимого запаса устойчивости замкнутой системы коэффициент иередачи цепи обратной св зи выбираетс намного меньше единицы. Дл этого коэффициент передачи /Cs регулируемого аттенюатора 8 должен быть равенThe signals from the outputs of white noise generators 1 through channel adders 2 and bandpass filters 3 are fed to the input of adjustable amplifiers 4, where they are scaled and then added to the total adder 5. Signals from the output of this adder are fed to the input of vibrator b, the mechanical oscillations of which are converted into vibration measurement converter 7 into electrical signals, which are fed through adjustable attepuators 8, on the inputs of drip adders 2, thereby closing the positive feedback circuit. Thus, the direct target of the closed channel system includes a channel adder 2, a band-pass filter 3, and an adjustable amplifier 4. All other elements form a feedback circuit. To provide the necessary stability margin for a closed-loop system, the transmission ratio of the feedback loop is chosen much less than one. For this, the transfer ratio / Cs of the adjustable attenuator 8 must be equal to

/Г - 1/ G - 1

где /(4 - коэффициент передачи регулируемого усилител 4;where / (4 is the gain of the regulated amplifier 4;

С - к:оэффициент неравномерности спеК тра формируемого сигнала, причем С всегда 1. При этом коэффициент передачи каждогоС - к: The coefficient of non-uniformity of the specCra of the formed signal, and С is always 1. Moreover, the transfer coefficient of each

полосового фильтра 3 с замкн той обратной св зью при коэффициенте передачи полосового фильтра 3, равным единице, определ етс коэффициентом передачи К:. За счет этого измерители дисперсии 9 измер ют величину мощности сигнала в полосе фильтров 3. Далее этот сигнал сравниваетс с напр жени ми программы в блоках сравнени 10. Сигналами, напр жени которых пропорциональны величине рассогласовани междуband-pass filter 3 with closed-loop feedback when the transmission coefficient of the band-pass filter 3 is one, is determined by the transmission coefficient K :. Due to this, the dispersion meters 9 measure the signal power in the filter band 3. Further, this signal is compared with the program voltages in the comparison units 10. The signals whose voltage is proportional to the magnitude of the error between

сигналом измеренным и заданным, осуществл етс необходимое управление коэффициентами передач регулируемых усилителей 4 и регулируемых аттепюаторов 8. Введение в устройство отдельиых генераторов шума 1 позвол ет зстранить коррел цию соседних каналов и тем самым наличие паразитных обратных св зей, которые возникали бы в каждом канале полосового фильтра 3 через соседние N-1 каналы в устройстве с общимthe signal measured and set, the necessary control of the transmission coefficients of adjustable amplifiers 4 and adjustable atteaters 8 is implemented. Introducing separate noise generators 1 into the device eliminates the correlation of adjacent channels and thus the presence of spurious feedback that would occur in each channel of the bandpass filter 3 through adjacent N-1 channels in a shared device

генератором шума за счет неидеальности амплитудно-частотных характеристик полосовых фильтров 3, что особенно суш:ественно вли ет на устойчивость работы устройства при значительной неравномерности формируемого энергетического спектра.noise generator due to the non-ideal amplitude-frequency characteristics of the bandpass filters 3, which especially sushi: has a significant effect on the stability of the device when there is a significant unevenness of the generated energy spectrum.

Введение новых элементов - регулируемых аттенюаторов, управл емых синхронно с регулируемыми усилител л и, а также отдельных генераторов шума, сигналы которыхIntroduction of new elements - adjustable attenuators, controlled synchronously with adjustable amplifiers, as well as individual noise generators, whose signals

суммируютс в канальных сумматорах с сигналами обратной св зи, позвол ет увеличить точность формировани и обеснечить значительный запас устойчивости устройства при повышении его разрешающей способностиsummed in channel accumulators with feedback signals, allows to increase the accuracy of formation and disarm a significant margin of stability of the device while increasing its resolution

по неравномерности спектральной плотности формируемого широкополосного случайного вибропроцесса. Это расшир ет класс испытуемых изделий и позвол ет проводить испытание изделий с большим количеством высокодобротных резонансов, и антирезонансов, а также устран ет опасность возможной поломки испытземых изделий при самовозбуждении устройства управлени при потере запаса устойчивости.according to the non-uniformity of the spectral density of the formed broadband random vibroprocess. This expands the class of tested products and allows testing of products with a large number of high-Q resonances and antiresonances, and also eliminates the danger of possible breakdown of the tested products during self-excitation of the control device in case of loss of stability margin.

Claims

1. Certificate of Authority No. 410328, cl. G 01M 7/00, 1971.

2. Author's review N ° 433427, cl. G 01M 7/00, 1972.