SU986509A1 - Electrodynamic vibrator - Google Patents

Electrodynamic vibrator Download PDF

Info

Publication number
SU986509A1
SU986509A1 SU813318453A SU3318453A SU986509A1 SU 986509 A1 SU986509 A1 SU 986509A1 SU 813318453 A SU813318453 A SU 813318453A SU 3318453 A SU3318453 A SU 3318453A SU 986509 A1 SU986509 A1 SU 986509A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
vibrator
output
unit
amplifier
electrodynamic
Prior art date
Application number
SU813318453A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Сергеевич Крапивин
Анатолий Сергеевич Востриков
Original Assignee
Предприятие П/Я М-5671
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я М-5671 filed Critical Предприятие П/Я М-5671
Priority to SU813318453A priority Critical patent/SU986509A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU986509A1 publication Critical patent/SU986509A1/en

Links

Landscapes

  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Description

(54) ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР(54) ELECTRODYNAMIC VIBRATOR

Изобретение относитс  к вибрационной технике и может быть использовано в стендах дл  виброиспытаний различных объектов.The invention relates to vibration technology and can be used in stands for vibration testing of various objects.

Известен электродинамический вибратор, содержащий электродинамический возбудитель и систему управлени , в котором обеспечиваетс  удовлетворительна  точность пере .мещени  объекта со столс « возбудител  по сигналу, поступающему из задающего генератора СII.. An electrodynamic vibrator is known, comprising an electrodynamic exciter and a control system, in which a satisfactory accuracy of moving an object from a column of an exciter according to a signal from a master oscillator CII is provided.

Однако и таком вибраторе отсутствует возможность стабилизации или управлени с силовым воздействием по заданной программе.However, even this vibrator lacks the ability to stabilize or control with a force action according to a given program.

Наиболее близким по технической сути к изобретению  вл етс  электро- J pIHaмичecкий вибратор, содержащий магнитопровод с обмоткой подмагничивани , подключенной к источнику питани  посто нного тока, установленную в воздушном зазоре магнитопровода ПОДВИЖЙ5ГЮ катушку, длина которой больше длины воздушн6г.о зазора магнитопровода , подключенного к выходу усилител  мощности, блок дифференцировани , подсоединенный к датчику перемещени  подвижной катушки и суммирующему усилителю, к которому также подключены посотедовацельно соединенные между собой за .дающий генератор и блок управлени С23, с Однако в вибраторе не обеспечиваетс  удовлетворительна  точность получени  Зсщанного силовЪго воздействи  на объект и особенно заданной формы колебаний при наличии JQ сигнальных и параметрических возмущений . К этим возмущени м следует отнести нелинейности и нестационарности электрокэханических и прочих характеристик и параметров вибратора и испытуемого объекта, а The closest to the technical essence of the invention is an electric JpIhmic vibrator containing a magnetic circuit with a bias winding connected to a DC power source mounted in an air gap of the PODVIZhYY5YY coil of the magnetic circuit connected to the output a power amplifier, a differentiation unit connected to a moving coil displacement sensor and a summing amplifier, to which are also connected in parallel connected me I am waiting for the generator and the C23 control unit, c However, in the vibrator, the accuracy of obtaining the Dissolved force on the object and especially the specified waveform in the presence of JQ signal and parametric perturbations is not satisfactory. These disturbances should include the nonlinearity and non-stationarity of electrokechanical and other characteristics and parameters of the vibrator and the test object, and

15 также внешние силовые воздействи  на вибратор и объект. Этот недостаток объ сн етс  тем, что в известном устройстве используютс  блоки линейности коррекции, которые выпол20 н ют свою функцию обеспечени  заданных форм силового воздействи  на объект и колебаний лишь в малом диапазоне изменени  возмущений.15 also external force effects on the vibrator and the object. This disadvantage is explained by the fact that in the known device linearization correction blocks are used, which perform their function of providing the specified forms of force action on the object and oscillations only in a small range of disturbance variation.

Целью изобретени   вл етс  повы2S шение точности воспроизведени  заданного силового воздействи  на испытуемый объект при наличии сигнальмых и параметрических возмущений.The aim of the invention is to improve the reproduction accuracy of a given force effect on the test object in the presence of signal and parametric disturbances.

Поставленна  ъ,елъ достигаетс  тем, Delivered, if achieved by

30 что электродинамический вибратор снабжен последовательно соединенными блоком сравнени  и двухпозицйонным реле, параллельно которому включен интегрирующий усилитель, причем входы блока сравнени  подсоединены к выходам блока дифференцировани  и суммирующего усилител , а выходы интегрирующего усилител  и двухпозиционного реле подсоединены к суммирующим входам усилител  мощности. На фиг.1 изображена функциональна  схема электродинамического вибратора; на фиг.2 - осциллограмма перемещени  подвижной катушки. Электродинамический вибратор содержит магнитопровод 1 с, обмоткой подмагничивани  2, подключенной к источнику посто нного тока 3, подвижную катушку 4, имеющую, например, цилиндрическую обмотку 5, последовательно соединенные между собой блок управлени  б, задающий генератор 7, 20 суммирующий усилитель 8, блок сравнени  9, двухпозиционное реле 10 и усилитель мощности 11, подключенный к подвижной катушке 4. Вибратор также содержит инте: ирующий усилитель 12, 25 включенный параллельно реле 10, датчик перемещени  13 подвижной катушки 4, подсоединенный ко йторому входу суммирующего усилител  8 и входу блока дифференцировани  14, выходы ко- 30 торого подключены к входам суммирующего усилител  8 и блока сравнени  9. Блок управлени  выполн ет функцию задатчика амплитуды, частоты, формы колебаний и необходимого за- 35 кона изменени  силового воздействи  на испытуемый объект. Устройство работает следующим образом .. Уравнений динамики вибратора за- Q писываютс  в виде ILO+JR-U . тх-«-Р1х.хД или .(nix+FU,x.t) 45 tf(x,x,x,t)+B(t)U, f(.k,x,t}-;;-F(x,x,t)-n;:((X,X,t); BUl-TSff.30 that the electrodynamic vibrator is provided with a series-connected comparison unit and a two-position relay in parallel with which an integrating amplifier is connected, the inputs of the comparison unit are connected to the outputs of the differentiation unit and the summing amplifier, and the outputs of the integrating amplifier and the two-position relay are connected to the summing inputs of the power amplifier. Figure 1 shows a functional diagram of an electrodynamic vibrator; Fig. 2 shows an oscillogram of the moving coil movement. The electrodynamic vibrator contains a magnetic circuit 1 s, a bias winding 2 connected to a DC source 3, a moving coil 4 having, for example, a cylindrical winding 5 connected in series with a control unit b, driving oscillator 7, 20 summing amplifier 8, comparison unit 9, an on-off relay 10 and a power amplifier 11 connected to the moving coil 4. The vibrator also contains an integral amplifier 12, 25 connected in parallel to the relay 10, a moving sensor 13 of the moving coil 4 connected The second input of the summing amplifier 8 and the input of the differentiation unit 14, the outputs of which are connected to the inputs of the summing amplifier 8 and the comparison unit 9. The control unit performs the function of setting the amplitude, frequency, waveform and the test object. The device works as follows. The vibrational dynamics equations are written as ILO + JR-U. tx - "- P1x.xD or. (nix + FU, xt) 45 tf (x, x, x, t) + B (t) U, f (.k, x, t} - ;; - F (x , x, t) -n;: ((X, X, t); BUl-TSff.

де X - выходна  величинаde X - output value

(перемещение подвижной катушки 4); 55(movement of the moving coil 4); 55

и - напр жение управлени  на выходе блока 11;and - control voltage at the output of block 11;

I . - ток в обмотке 5;I. - current in the winding 5;

L, R - индуктивность и активное сопротивление обмотки 5 соответственно;L, R - inductance and resistance of the winding 5, respectively;

F(x, X, t) - механические силы,F (x, X, t) - mechanical forces

воздействующие на 5 от ме ци с В ус бл ( п ны мо си ур бы Х гд ур ми ниaffecting 5 of metsi with b us bles (p mo my si ur x xd ur mi min

).(4): ).(four):

де Л - величина рассогласовани  (ошибки) на выходе бЯока сравнени  9;de L is the magnitude of the mismatch (error) at the output of the Comparison 9;

Claims (2)

±и - уровни ограничений на выходное напр жение реле 10; - измеренное значение ускорени  подвижной катушки на выходе блока 14; Кч - коаффицивит передачи блока 11. подвижную катушку 4; Р - электродинамическое т говое усилие; m - масса подвижной части вибратора; b - конструктивный параметр (коэффициент электромагнитной жесткости); t - врем . ависимость функций V и В от t жает наличие сигнальных и параических возмущений. устройстве реализуетс  принуправлени  по вектору скорости ганизацией скольз щих режимов. ответствии с этим суммирующий итель 8 выполн ет функцию а задани  желаемого значени  )-й производной выходной величигде п - пор док математической ли (1), (2) вибратора. В случае соидальных колебаний желаемогЬ нени  движени  {см.фиг.2) может сконструировано линейным, вида , - (x(t)-X))-T Z ay. X(t)X UHX°Sinu)t, Ws 2Jf , (3) x, f - амплитуда и частота колебаний соответственно; 3of TO - желаемые значени  коэффициента демпфировани  и посто нной времени соответственно; x°(t) - заданное колебательное движение; x°(t) - медленно мен юща с  составл юща  колебательного движени ; х - желаемое значение ускорени  (п-1)-й производной выходной величины; у - измеренное значение скорости перемещени  подвижной катушки 4 (на выходе блока 14). л  подчинени  движени  вибратора нению (3) на выходе блока 11 форетс  следующий алгоритм управле: Если выполн ютс  услови  попадани  траекторий cиcтe 4ы управлени  на поверхность Л 0 ° и существовани  скольз щего режима на ней, то с момента возникновени  скольжени  реализуетс  движение Д(,х,х,х)0, которое удовлетвор ет желаемому диф ференциальному .уравнейию (3) и не з висит от силовых возмущений нелиней ности и нестационарностей характери тик и параметров электродинамическо вибратора (его электромеханической схемы). При этом дл  нормальной работы предлагаемого устройства необходимо дополнительно вьтолнить следуюгцие услови : 1 I IO-TO, I где /u, - малый параметр, определ ющи 4 быстродействие блока диффер цировани  14. В качестве схемы реального ддаффёренцировани  (блок 14) удобно использовать бнстродействуимдай дифференцирук ций фильтр с передаточной функцией WplMPJ U P + b P+l)- .(5) Этот вибратор относитс  к класс систем с раздел емыми движени ми. .нем всегда структурным преобразова ем можно вьвделить быстродействуннци контур поддержани  производной, в котором локализуетс  про вление во мущений и свойств объекта угфавлени . Дл  приближенного анализа динамики вибратора можно использовать .методы/разделени  движений и гармонической линеаризации. В этом случае уравнени  динамики быстры д |Ижений запишутс  следующим образом в операторной форме: Л -р«виН(Л,)Мр( ( &°.р -в(;-ий л°)-ч(,.х. где Д - гармоническа  составл юща  ошибки; Л°, О - медленно мен нвдиес  со тавл ющие смоибки и выходного напр жени  соответственно;/ q - коэффициент гармоничес кой линеаризации; А - амплитуда высокочастот ных автоколебаний в ко туре. Параметры автоколебаний можно определить из анализа уравнений (6), (7) по методу гармонического бала са , прин в B const в корёстности желаемого значени  . Поскольку ьи автоколебаний d д / а yu. выбираетс  из условий , lO/:i Tj , где Tj мин минимальное значение эл ктромагнитной посто нной вибратора то высокочастотные пульсации на выходе пренебрежимо малы. Контур работает при болыоих гармонических сигналах на/его входе, поэтому устройство оказываетс  менее чувствительным к психехам, менее критичным к неучтенным малым инерционност м. Это также приводит к повьваению точности работы электродинамического.вибратора. При включении интегрирующего усилител  12 параллельно реле 10 уравнени  дл  гармонических .и медденно мен ющихс  составл ккцих примут вид: a(V4(A.4)p)-6(t). «р(Мр)) /кХ Лй) Р)--V pKp-Vt. где К-1 - коэффициент лередачи интегрирующего усилител  12. Из уравнени  (9) следует, что при и х const Таким образом,и 0 независимо от вида функции /. Это приводит к .усилению свойства инвариантности злектрот .динамического вибратора к возмущени м . Введение новых блоков в з лектродинамический вибратор позволило исключить узел подвески по; вижной катушки 4 н тем самом упростить систему управлени . Вибратор обеспечивает .обработку, с заданными качеством как требуемой формы колебаний и ах амплитуды , так и требуемого закона изменени  силового воздействи  на объект (при i. const пропорционального медленно мен ющегос  составл ющей ) при действии возмущающих фактоtfF ров V(x,x,x,t), где FX fj Таким образом, при введении в электродинамический вибратор блока срсшнени , реле и интегрирующего усилител  с сортветствуюооохн св з ми образуетс  быстродействующий контур управлени , работакшщй в скольз щем режиме, в которс л обеспечиваетс  локализгихи  и быстрое парирование сигнальных и параметрических возмущений . Это и приводит к повышению т ности воспроизведени  силового воздействи  на испытуемый объект и заданной формы колебаний при наличии сигнальных и параметрических зозмущений , а следовательно, и качества проводимых испытаний. Формула изоб| етени  Электродинамический вибратор, со держащий магнитопровод с обмоткой подмагничивани , подключенной к источнику питани  посто нного тока, установленную в воздушном зазоре ма нитопровода подвижную катушку, длина которой больше длины воздушного зазора магнитопровода, подключенног к выходу усилител  мощности, блок дифференцировани , подсоединенный к датчику перемещени  подвижной катушки и суммирующему усилителю, к. которому также подключены последова тельно соединенные между собой задающий генератор и блок управлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности воспроизведени  заданного силового воздействи  на испытуемый объект при наличии сигнальных и параметрических возмущений, он снабжен последовательно соединенными блоком сравнени  и двухпозиционным реле, параллельно которому включен интегрирующий усилитель, ичем входы блока сравнени  подключены к выходам блока дифференцировани  и суммирующего усилител , а выходы. интегрирующего усилител  и двухпозиционного реле подсоединены к суммирующим входам усилител  мощности . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 532402, кл. В Об В 1/04, 1975. ± and - are the levels of restrictions on the output voltage of the relay 10; - the measured value of the acceleration of the moving coil at the output of the block 14; Kch - kaofficit transmission unit 11. moving coil 4; Р - electrodynamic pulling force; m is the mass of the movable part of the vibrator; b - design parameter (coefficient of electromagnetic rigidity); t - time the dependence of the functions V and B on t is accompanied by the presence of signal and paraic disturbances. The device is realized by adapting along the vector of speed by the ganisation of sliding modes. In accordance with this, the summing function 8 performs the function of setting the desired value of the derivative of the output value n - the order of the mathematical (1), (2) vibrator. In the case of joint oscillations, the desired motion (see Fig. 2) can be designed linear, of the form, - (x (t) -X)) - T Z ay. X (t) X UHX ° Sinu) t, Ws 2Jf, (3) x, f - amplitude and frequency of oscillations, respectively; 3of TO is the desired values of the damping coefficient and constant time, respectively; x ° (t) is a given oscillatory motion; x ° (t) is the slowly varying component of the oscillatory motion; x is the desired acceleration value (n-1) -th derivative of the output value; y is the measured value of the moving speed of the moving coil 4 (at the output of block 14). For the submission of motion to vibrator (3) at the output of block 11, the following control algorithm is used: If the conditions of the paths of the control system 4 to the surface L 0 ° are satisfied and the sliding mode exists on it, then the movement D (, x , x, x) 0, which satisfies the desired differential equation (3) and does not depend on the power perturbations of the nonlinearity and unsteady state of the characteristics and parameters of the electrodynamic vibrator (its electromechanical scheme). In addition, for the normal operation of the proposed device, it is necessary to additionally fulfill the following condition: 1 I IO-TO, I where / u, is a small parameter that determines 4 speed of the trimming unit 14. It is convenient to use differential simulation and differentiate the quality of the real daunting (block 14) filter with transfer function WplMPJ UP + b P + l) -. (5) This vibrator belongs to a class of systems with separable motions. By always a structural transformation, we can highlight the speed of the contour of maintaining the derivative, in which the manifestation of perceptions and properties of the object of embossment is localized. For an approximate analysis of the dynamics of the vibrator, you can use the methods / separation of movements and harmonic linearization. In this case, the equations of dynamics will be quickly written in the operator form as follows: L – p ви vN (L,) M p ((& p – in (; - i l l °) –h (,. X. Where D is the harmonic component of the error, L °, O are slowly changing the power supply and output voltage, respectively, / q is the harmonic linearization coefficient, and A is the amplitude of high-frequency self-oscillations in the cycle. (6), (7) according to the method of harmonic balance, taken at B const in the correctness of the desired value. Since these are self-oscillations d d / a yu. is selected from the conditions, lO /: i Tj, where Tj min is the minimum value of the electromagnetic constant vibrator, then the high-frequency pulsations at the output are negligible. The circuit works with large harmonic signals at / its input, therefore the device is less sensitive to psychoses that are less critical to unaccounted for small inertia. This also leads to an increase in the accuracy of the operation of an electrodynamic vibrator. When the integrating amplifier 12 is switched on in parallel with the relay 10, the equations for harmonic and slowly varying components will take the form: a (V4 (A.4) p) -6 (t). “P (Mr)) / kx Lj) P) - V pKp-Vt. where K-1 is the coefficient of leverage of the integrating amplifier 12. From equation (9) it follows that with and x const Thus, and 0, regardless of the form of the function /. This leads to the enhancement of the invariance property of the electrolyte of a dynamic vibrator to disturbances. The introduction of new units into the electrodynamic vibrator made it possible to exclude the suspension unit along; Vision coil 4, thereby simplifying the control system. The vibrator provides processing, with the given quality, of both the required vibration mode and amplitude, and the required law of change in the force effect on the object (at i. Const proportional to the slowly varying component) under the action of perturbing factors fF rov (x, x, x, t), where FX fj Thus, when introducing into the electrodynamic vibrator of the synchronization unit, the relay and the integrating amplifier with a wide range of connections, a high-speed control loop is created, which operates in a sliding mode, in which localized and parry and fast signal and parametric disturbances. This leads to an increase in the degree of reproduction of a force effect on the object under test and a given waveform in the presence of signal and parametric disturbances, and consequently, the quality of the tests performed. Formula izob | Eteni Electrodynamic vibrator containing a magnetic circuit with a bias winding connected to a DC power source, a moving coil installed in the air gap of the gateway, longer than the length of the air gap of the magnetic circuit connected to the output of the power amplifier, a differentiation unit connected to a moving sensor coils and a summing amplifier, to which a master oscillator and a control unit are also connected in series, which are Due to the fact that, in order to increase the reproduction accuracy of a given force effect on the object under test in the presence of signal and parametric disturbances, it is equipped with a series-connected comparison unit and a two-position relay, in parallel with which an integrating amplifier is turned on, and which inputs of the comparison unit are connected to the outputs of the differentiation and summing unit amplifier, and outputs. an integrating amplifier and a two-position relay are connected to the summing inputs of the power amplifier. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate 532402, cl. In About In 1/04, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 623585, кл. В 06 В 1/04, 197 (прототип).2. USSR author's certificate number 623585, cl. B 06 B 1/04, 197 (prototype). .1.one
SU813318453A 1981-07-16 1981-07-16 Electrodynamic vibrator SU986509A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813318453A SU986509A1 (en) 1981-07-16 1981-07-16 Electrodynamic vibrator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813318453A SU986509A1 (en) 1981-07-16 1981-07-16 Electrodynamic vibrator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU986509A1 true SU986509A1 (en) 1983-01-07

Family

ID=20969514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813318453A SU986509A1 (en) 1981-07-16 1981-07-16 Electrodynamic vibrator

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU986509A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100442034B1 (en) Motor controller
US2853667A (en) Electrical feedback control systems
SU986509A1 (en) Electrodynamic vibrator
GB1581286A (en) Electrical signal transmitter for vibrating-wire sensor
Eremin et al. Automatic control system of testing vibration shaker
JP3396425B2 (en) Shaking table controller
JP2002156308A (en) Shaking table and its control device and control method
SU578575A1 (en) Device for reproducing force effects
SU1136295A1 (en) Reciprocating electric drive
SU991384A1 (en) Vibration stand of self-excited oscillation type
Li et al. Vibration harmonic suppression technology for electromagnetic vibrators based on an improved sensorless feedback control method
Ishihara et al. Design of disturbance suppression control for shaking-table by data-driven control
SU869842A1 (en) Electrodynamic vibrator
SU1174790A1 (en) Permanent-magnet dynamometer
SU607239A1 (en) Device for simulating vibroprotection systems
SU996995A1 (en) Control system
SU902861A1 (en) Electrodynamic vibrator
SU1227962A1 (en) Method and apparatus for vibration testing of articles
Nikiforov et al. Dynamic compensating LMI-controller for the output of the pendulum accelerometer
US2779190A (en) Automatic load controller
Maas Hybrid amplitude and vibration control for a small-scale linear drive with two sliders magnetically spring-loaded
SU732715A1 (en) Method for testing products with sinusoidal vibrations
SU922800A1 (en) Device for half-scale simulating of oscillatory systems
SU1290187A1 (en) Device for determining side sensitivity of transducers of vibration and linear acceleration
SU835527A1 (en) Electrodynamic vibrator