SU659199A1

SU659199A1 - Electrodynamic vibrator

Info

Publication number: SU659199A1
Application number: SU772452831A
Authority: SU
Inventors: Стасис Ионо Оржекаускас; Игнас Юозо Скучас
Original assignee: Каунасский Политехнический Институт Им. Антанаса Снечкуса
Priority date: 1977-02-15
Filing date: 1977-02-15
Publication date: 1979-04-30

Description

1one

Изобретение относитс к технической акустике и может найти применение в качестве источника механических колебаний в стендах дл виброиспытаний и моделировани .The invention relates to technical acoustics and can be used as a source of mechanical vibrations in the stands for vibration tests and simulation.

Известны электродинамические вибраторы , в которых созданием большой жесткости дл среднего положени катушки возбудител и нулевой жесткости дл моментных значений обеспечиваетс посто нна фазо-частотна характеристика 1.Electrodynamic vibrators are known, in which the creation of high rigidity for the middle position of the exciter coil and zero stiffness for the torque values provides a constant phase-frequency characteristic 1.

Наиболее близкое к изобретению техническое решение - электродинамический вибратор, содержаш,ий магнитопровод с обмоткой подмагничивани , подвижную цилиндрическую катушку, установленную в воздушном зазоре магнитопровода, длина которой больше длины воздушного зазора, задаюш,ий генератор, последовательно соединенные сумматор и усилитель, подключенный к подвижной катушке, источник регулируемого напр жени , соединенный через блок сравнени и блок усреднени с датчиком положени , и суммируюш,ий усилитель , включенный между блоком сравнени и сумматором 2.The closest technical solution to the invention is an electrodynamic vibrator containing a magnetic core with a bias winding, a movable cylindrical coil installed in an air gap of a magnetic circuit whose length is longer than the length of an air gap, a alternator connected in series to the movable coil variable voltage source connected through a comparison unit and averaging unit with a position sensor, and summing the amplifier connected between the center Neny and the adder 2.

Однако такие вибраторы имеют непосто нную фазо-амплитудно-частотную характеристику .However, such vibrators have an inconstant phase-amplitude-frequency response.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей вибратора.The purpose of the invention is to expand the functionality of the vibrator.

Это достигаетс тем, что в него введены частотный датчик, два блока перемножени и блок дифференцировани , причем выход задаюш его генератора подключен к одному входу первого блока перемножени и через частотный датчик и второй блок перемножени к его второму входу, выход первого блока перемножени соединен с сумматором , вход блока дифференцировани соединен с выходом блока усреднени , а его выход - с входом суммирующего усилител .This is achieved by introducing a frequency sensor, two multiplication units and a differentiation unit into it, with the output of its generator connected to one input of the first multiplication unit and through the frequency sensor and the second multiplication unit to its second input, the output of the first multiplication unit connected to an adder the input of the differentiation unit is connected to the output of the averaging unit, and its output is connected to the input of the summing amplifier.

На чертеже показана схема электродинамического вибратора.The drawing shows a diagram of an electrodynamic vibrator.

Электродинамический вибратор содержит магнитопровод 1 с катушкой подмагничивани 2, подключенной к источнику 3 посто нного тока, и подвижн ю катушку 4, имеюш;ую цилиндрическую обмотку 5.The electrodynamic vibrator contains a magnetic core 1 with a bias coil 2 connected to a source of direct current 3, and a movable coil 4 that has a cylindrical winding 5.

Дл питани обмотки 5 используетс обратна цень, состо ща из датчика 6 положени подвижной катушки 4, блоков усреднени 7, дифференцировани 8, сравнени 9, источника 10 регулируемого напр жени и суммирующего усилител 11, а также пр ма цеиь, состо ща из генератора 12, частотного датчика 13, двух блоков перемножени 14 и 15, сумматора 16 и усилител 17 мощиости. Движение подвижных частей вибратора определ етс уравнением dx ст F, где т - масса подвижной части; F - электромагнитна сила, действующа на подвижную часть; X - координата подвижной части; t - врем . Если электродинамическим вибратором генерируютс механические колебани гармонического типа, то координата определ етс выражением x(t)а sin wt. где -ю - кругова частота колебаний a&m(. Следовательно, амплитуда -колебаний вл етс функцией частоты и с увеличением последней уменьшаетс по квадратичному закону. А фаза колебаний из-за наличи блока усреднени в обратной св зи электродинамического вибратора, т. е. из-за отсутстви жесткости дл моментных значений координаты вл етс посто нной и передвинутой по отношению возбуждени на величину . Чтобы обеспечить посто нную амплитудно-частотную характеристику электродинамического вибратора, электрический сигнал с выхода генератора 12 поступает на вход частотного датчика 13. На выходе последнего образуетс электрический сигнал, пропорциональный круговой частоте колебаний (0. После возведени в квадрат блоком перемножени 14 электрический сигнал, уже пропорциональный w, поступает на один вход другого блока перемножени 15. В блоке 15 происходит перемножение электрического сигнала, поступившего пр мо из генератора 12 с электрическим сигналом, пропорциональным со, так что на выходе блока 15 формируетс сигнал, пропорциональный co asinca. Так как по первому входу сумматора 16 коэффициент передачи равен т, то на вход усилител 17 мощности по пр мой цепи управлени вибратора поступает сигнал, пропорциональный mw asinco. При питании обмотки 5 электрическим сигналом, пропорциональным mco asincoi, уравнение (2) приобретает вид x(f) тюа sin с«,(3) следовательно амплитуда механических колебаний остаетс посто нной и при изменении частоты возбуждени . Если электродинамическим вибратором генерируютс механические колебани негармонического типа, что может иметь место в случае использовани его и моделировании , то указанные выше действи в зависимости от требуемой точности производ тс с несколькими гармониками. При этом дл выделени отдельных гармоник может использоватьс аналоговый анализатор , который включаетс перед входами частотных датчиков, число которых, а также число блоков перемножени зависит от числа выдел емых гармоник. С помощью датчика 6 положени и блока 7 усреднени регистрируетс значение положени подвижной системы, вокруг которого происход т механические колебани . В электродинамическом вибраторе предусмотрена возможность регулировани этого положени с помощью источника 10 регулируемого напр жени . В блоке 9 сравнени сигнал, пропорциональный действительному положению подвижной части, сравниваетс с требуемым значением пололсени , задаваемым источником 10, и электрический сигнал, пропорциональный отклонению , через суммирующий усилитель 11, сумматор 16 и усилитель 17 мощности поступает в обмотку 5. Дополнительна сила, пропорциональна отклонению, воздействует на подвижную часть так, чтобы поддерживалось заданное значение положени системы. Использование специального блока усреднени исключает возможность возникновени колебаний на низких частотах. Однако характеристика переходного процесса зависит только от демпфировани подвижной части системы и это демпфирование не может быть сколь угодно малым, так как не затухнут собственные колебани системы , описываемой уравнением тх F, sign (.0 - х),(4) где PI - сила, обеспечивающа заданное положение подвижной системы вибратора; Хо - заданное положение; X - фактическое положение. Дл улучшени качества переходного процесса в электродинамический вибратор введен блок 8 дифференцировани усредн ющего сигнала. Тогда уравнение (1) подвижных частей вибратора примет вид тх . Р„ + Р,- sign (х. -х) ,. sign (ЙО,(5) где РП--сила, действующа по пр мой цепи; р2 - сила, обеспечивающа желаемое демпфирование. Силы FI и 2 по сравнению с силой /п вл ютс малыми и завис т от конкретных динамических и конструктивных параметров самого вибратора. Таким образом, использование блока дифференцировани усредн ющего сигнала позвол ет улучшить характеристику переходного процесса и уменьшить демпфирование подвижной части системы тем самым повысить линейность фазо-частотной характеристики , а введение частотного датчика и двух блоков перемножени расшир ет его функциональные возможности, так как позвол ет получить посто нную амплитудно-частотную характеристику без понижени помехоустойчивости.For powering the winding 5, the reverse price is used, consisting of the sensor 6 of the position of the moving coil 4, averaging blocks 7, differentiation 8, comparison 9, the source 10 of the adjustable voltage and summing amplifier 11, and also the circuit consisting of the generator 12, frequency sensor 13, two blocks of multiplication 14 and 15, an adder 16 and a power amplifier 17. The movement of the moving parts of the vibrator is determined by the equation dx St F, where m is the mass of the moving part; F is the electromagnetic force acting on the moving part; X is the coordinate of the moving part; t - time If a mechanical oscillation of a harmonic type is generated by an electrodynamic vibrator, then the coordinate is determined by the expression x (t) and sin wt. where is the circular frequency of oscillations a & m (. Consequently, the amplitude of the oscillations is a function of frequency and decreases with the quadratic law as the latter increases. And the oscillation phase is due to the presence of an averaging block in the feedback of an electrodynamic vibrator, i.e. due to the absence of rigidity for the moment values of the coordinate is constant and shifted in relation to the excitation by the magnitude. To ensure a constant amplitude-frequency characteristic of the electrodynamic vibrator, the electrical signal from the output of the gene The rator 12 is fed to the input of the frequency sensor 13. The output of the latter produces an electrical signal proportional to the circular oscillation frequency (0. After squaring the multiplication unit 14, an electrical signal, already proportional to w, is fed to one input of another multiplication unit 15. In block 15, multiplying the electrical signal received directly from generator 12 with an electrical signal proportional to co, so that a signal proportional to co asinca is formed at the output of block 15. Since the transfer coefficient is equal to m at the first input of the adder 16, a signal proportional to mw asinco is fed to the input of the power amplifier 17 through the direct control circuit of the vibrator. When the winding 5 is energized by an electric signal proportional to mco asincoi, equation (2) takes the form x (f) of tyu sin c, (3) hence the amplitude of mechanical oscillations remains constant even when the excitation frequency changes. If mechanical oscillations of a non-harmonic type are generated by an electrodynamic vibrator, which can occur if it is used and simulated, then the above actions, depending on the required accuracy, are performed with several harmonics. In this case, an analog analyzer can be used to isolate individual harmonics, which is included in front of the frequency sensor inputs, the number of which, as well as the number of multipliers, depends on the number of harmonics to be extracted. Using the position sensor 6 and the averaging block 7, the position value of the moving system, around which mechanical oscillations occur, is recorded. The electrodynamic vibrator provides for the possibility of adjusting this position using an adjustable voltage source 10. In comparison block 9, a signal proportional to the actual position of the movable part is compared with the required polysupping value specified by source 10, and an electrical signal proportional to the deviation through summing amplifier 11, adder 16 and power amplifier 17 enters winding 5. Additional force is proportional to deviation , acts on the movable part so as to maintain the specified value of the position of the system. The use of a special averaging unit eliminates the possibility of oscillations at low frequencies. However, the characteristic of the transient process depends only on the damping of the moving part of the system and this damping cannot be arbitrarily small, since the natural oscillations of the system described by the equation tx F, sign (.0 - х), (4) where PI is the force, providing a predetermined position of the vibrator moving system; Ho - the specified position; X is the actual position. In order to improve the quality of the transient process, an averaging signal differentiation unit 8 is introduced into the electrodynamic vibrator. Then the equation (1) of the moving parts of the vibrator will take the form mx. Р „+ Р, - sign (х. -Х),. sign (YO, (5) where RP is the force acting along a straight chain; p2 is the force providing the desired damping. Forces FI and 2 compared with force / n are small and depend on specific dynamic and design parameters vibrator. Thus, the use of the averaging signal differentiation unit allows to improve the transient response and reduce the damping of the moving part of the system, thereby increasing the linearity of the phase-frequency characteristic, and the introduction of a frequency sensor and two multiplication units is its functionality, since allows to obtain a constant amplitude-frequency characteristic without reducing the noise immunity.

Claims

1. For the number 2300183/10, cl. B 06B 1/04, 1976, according to which the decision to extradite

copyright certificate.

2. USSR Author's Certificate No. 532402, cl. B 06B 1/04, 1975.