Устройство для регулирования частоты колебаний платформы

Устройство для регулирования частоты колебаний платформы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик 752254

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополни;ельнос к цвт. свил-ву— (22) Заявле. î 04.07.78 (2! ) 2638062/1 8-24

5 t (5!)М. Кл.

05 D 19/02 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.07.80. Ьголлетень № 28

Дата опубликования описания 02.08,80 (53) УДK 62-50 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. Г. Гольденберг, E,Â. йюжаков, А. И. Куцовскпй, В, Г, Пьтльнев и В. И. Рыбак

Воронежский инженерно-строительный институт (7! ) Заявигель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ

КОЛЕ БАНИЙ ПЛАТФОРМЫ

Изобретение относится к области регулирования механических колебаний резонансных объектов, например вибрационных устройств, применяемык в строительной индустрии, обогатительной, пищевой и других отраслях промышленности, Известно устройство, используемое для выявления и поддержания экстремальных значений амплитуды колебаний резонансного объекта (11 .

f0

В известном устройстве для поддержания экстремальных значений амплитуды колебаний используются, фазовые характеристики объекта, связанные однозначной зависимостью с амплитудными характерис15 тиками, имеющими экстремум (резонансный режим), причем предполагается, что резонансному режиму соответствует фазовый сдвиг между управляющим воздействием и управляемой величиной, равный .

Я/Д . Указанное соответствие справедливо для объектов, обладающих высокой добротностью, т. е. малой степенью затухания колебаний.

Однако ряд резонансных объектов, выполняющих технологические операции, например виброуплотнение бетонных смесей, обладает относительно низкой добротностью. Применение для этик объектов известного устройства пе обеспечивает поддержание максимальной амплитуды колебаний, так как для объектов с низкой добротностью угол фазового сдвига, равный %/2, не соответствует резонансу. .с(ля резонансных объектов, обладающих низкой добротностью, возможно построение систем экстремального управления на основе известных методов поиска экстремума (метод запоминания экстремума, метод синхронного детектирования и т. д).

Однако применение указанных методов к резонансным объектам требует введения в экстремальный. регулятор ycr» ройства выделения огибающей амплитуд колебаний управляемой величины.

Построение таких устройств представпяет собой сложную техническую задачу, 752254 а для промышленных резонансных объек тов, работающих, как правило, на низких частотах, проблема построения устройств для выделения огибающей амплитуд колебаний резко усложняется.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для регулирования колебаний резонансного объекта, состоящее из электромагнитного вибровозбудителя с рабочим органом и упругих элементов, включающее датчик виброперемещений рабочего органа и усилитель Р3.

Устройство является самовозбуждаю15 щейся колебательной системой, установившиеся колебания в которой осуществляют- . ся на частоте, равной частоте собственных колебаний системы. Для объектов с высокой добротностью устройство обеспе-. чивает колебания, близкие к резонансу, поскольку в таких объектах частота собственных колебаний практически совпада. ет с частотой резонанса, т. е. с частотой, при которой амплитуда колебаний максимальна. В объектах же с низкой добротностью частота собственных колебаний существенно отличается от частоты резонанса, и, следовательно, установление в системе колебаний с частотой, равной частоте собственных колебаний системы, не обеспечивает выявления и поддержания резонансного режима. Это снижает интенсивность колебаний электро.магнитного вибровозбудителя с рабочим органом- и,как следствие, снижает эффективность ведения технологического процесса, протекающего в рабочем органе.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит преобразователь, последовательно соединенные генератор напряжения и коммутатор и последователь45 но соединенные регулятор, дифференциа» тор, первый ключ, блок памяти, сумматор, генератор частоты и второй ключ, выход которого подключен к первому входу усилителя, второй вход которого соединен с

50 выходом первого ключа, а выход - co входом преобразователя, связанного выходом с электромагнитным вибровозбудителем, первый выход коммутатора подключен ко второму входу первого ключа, 55 второй выход - ко второму входу второго . ключа, а вход - ко второму входу сумматора, вход регулятора соединен с выхо-, дом датчика виброперемещения.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - эпюры, иллюстрирующие работу устройства в режиме самовозбуждения; на фиг. 3эпюры, иллюстрирующие работу устройства в режиме принудительного возбуждения колебаний.

Устройство содержит платформу 1, электромагнитный вибровозбудитель 2, упругие (виброизолирующие) элементы

3, датчик 4 виброперемещения платформы, регулятор 5, дифференциатор 6, первый 7 и второй 8 ключи, коммутатор 9, усилитель 10, преобразователь 11, упругие элементы 12 электромагнитного вибровозбудителя, блок 13-памяти, генератор 14 напряжения, сумматор 15, генератор 16 частоты.

На приведенных на фиг. 2 эпюрах обозначены импульсы тока> протекающие через электромагнитный вибровозбудитель, импульсы F т я г о в о г о у с и л и я, развиваемого электромагнитным вибровозбудителем, перемещение d платформы, сигнал на выходе дифференциатора, импульсы 0п питания электромагнитного вибровозбудителя, На приведенных на фиг. 3 эпюрах обозначены напряжение О„„н на выходе генератора напряжения, напряжения U< на выходах коммутатора, управляюK "à щие соответственно первым и вторым ключами, напряжение О у на выходе блока памяти, напряжение IJ на выходе сумматора

Устройство работает следующим образом.

Платформе 1 сообщается вибрационное воздействие, создаваемое электромагнитным вибровозбудителем. 2. Вибровозбудитель 2 установлен на упругих элементах 3, осуществляющих виброизоляцию фундамента. Гармонические колебания платформы 1 воспринимаются датчиком 4 виброперемещений, сигнал с которого поступает на регулятор 5, осуществляю.щий автоматическую регулировку усиления. Сигнал с регулятора 5, амплитуда которого постоянна независимо от амплитуды колебаний платформы 1, поступает на вход дифференциатора 6. Поскольку сигнал на входе дифференциатора 6 изменяется по гармоническому закону Ааеьй, где А - амплитуда, постоянная на всех частотах, на выходе дифференциатора 6 появляется сигнал, изменяющийся по за7522 кону ы ACo9aot, т. е. пропорциональный частоте колебаний платформы 1.

Дальнейшая работа устройства зависит от состояния первого 7 и второго 8 ключей, управляемых коммутатором 9. При замкнутом первом ключе 7 и разомкнутом втором ключе 8 устройство работает в режиме самовозбуждения, при разомкнутом первом ключе 7 и замкнутом втором ключе 8 устройство работает в,режиме принудительного возбуждения колебаний.

В режиме самовозбуждения сигнал с выхода дифференциатора 6 через замкнутый ключ 7 поступает на первый вход усилителя 10, а с выхода последнего через тиристорный преобразователь 11 питания - на вход электромагнитного вибровозбудителя 2.

При подаче на устройство напряжения возникает первоначальный возмущаюший 2О импульс, вызывающий сжатие упругих элементов 12 вибровозбудителя 2 и движение платформы 1, переходящее в собственные колебания. В результате этого .на выходе датчика 4 виброперемещения возникает электрический сигнал переменного тока, пропорциональный перемещению (У (фиг. 2) платформы 1, частота которого равна частоте собственных колебаний.

В регуляторе 5 сигнал, сохраняя гармо- ЗО ническую форму, стабилизируется по амплитуде и далее дифференциатором 6 дифференцируется. Образовавшийся на выходе дифференциатора гармонический сигнал

Х (фиг.2) через усилитель 10 поступает З5 на тиристорный преобразователь 1 1 пи тания, вырабатывающий прямоугольные импульсы 0„(фиг. 2) питания вибровозбудителя 2.

Поскольку длительность импульсов 40

UII составляет половину периода собственных колебаний, обратное движение платформы 1 осуществляется за счет энергии, накопленной во время сжатия упругих элементов. Возникает режим установив- 45 шихся колебаний, при котором преобразователь 1 1 питает вибровозбудитель 2 импульсами тока 1 (фиг. 2), частота повторения которых,.как и импульсов тягового усилия F (фиг. 2), равна частоте соб- 5п . ственных колебаний.

При изменении параметров технологического процесса, .протекающего в платформе 1 во время вибрационного воздей55 ствия, изменяются параметры резонансного объекта (электромагнитный вибровоз:будитель с платформой), что приводит к установлению в устройстве новой частоты

54 6 собственных колебаний, Таким образом, частота собственных колебаний функционально связана с изменением свойств объекта.

Для резонансных объектов с низкой добротностью частота собственных ко,лебаний, которая устанавливается в устройстве, существенно отличается от частоты резонанса, при котором амплитуда колебаний максимальна, причем частота резонанса всегда меньше частоты собственных колебаний. Это снижает интенcHBEIocrü колебаний электромагнитного .вибровозбудителя 2 с платформой 1 и, соответственно, интенсивность технологических процессов, протекающих в платформе.

Характерной особенностью устройства э .является повышение интенсивности колебаний электромагнитного вибровозбудителя 2 с платформой 1 путем периодического уменьшения частоты колебаний относительно установившейся частоты собственных колебаний, ирйчем периодическое уменьшение частоты колебаний осуществляется так, чтобы проходмлась частота, соответствующая частоте резонанса. Это осуществляется путем перевода устройства в режим принудительного. возбуждения колебаний.

Подготовка к режиму принудительного возбуждения колебаний осуществляется еще во время режима самовозбуждения..

Во время работы устройства в режиме самовозбуждения: сигнал с дифференциатора 6 через первый ключ поступает, кроме усилителя 10, на вход блока памяти

13, в котором фиксируется амплитудное значение сигнала с дифференциатора 6, пропорциональное частоте собственных колебаний (фиг. 3, кривая 0у ).

Переход на режим принудительного возбуждения колебаний осуществляется при размыкании первого ключа 7 и замыкании второго ключа 8, причем перек.лючение ключей осуществляется коммутатором 9, управляемым напряжением с выхода генератора 14 пилообразного на» пряжения (фиг. 3, кривая Uгп ). Интервалам времени, на которых напряжение

0

9, который управляет замыканием первого ключа 7 (фиг. 3, кривая UK ), а интервалам времени, на которых напряжение 0гпн отлично от нуля, соответствует наличие напряжения íà том выходе коммутатора 9, который управляет замы

7 75225 аханием второго ключа 8 (фиг. 3, кривая

)к

Напряжение Ugg с выхода блока 13 памяти алгебраически суммируется в сумматоре 15 с напряжением (3,п, „посту-. пающим с выхода генератора 14 нилс образного напряжения. Алгебраическая сумма напряжений Ц (фиг. 3) с выхода сумматора 15 поступает на вход генератора 16 частоты, определяя частоту принудительных колебаний элект рома r íèòного вибровозбудителя 2 с платформой 1, причем частота принудительных колебаний в этом режиме плавно уменьшается относительно установившейся частоты собственных колебаний, проходя частоту, соответствующую резонансу. Напряжение с выхода генератора 16 частоты через замкнутый второй ключ 8 поступает на второй вход усилителя 10, управляя 20 тиристорным преобразователем 1 1 питания с частотой, вырабатываемой генератором 16.

Поскольку переключение ключей 7 и

8 определяется режимом работы генератора.14 пилообразного напряжения, устройство периодически переключается с режима самовозбуждения на режим принудительного возбуждения колебаний.

Такое переключение обеспечивает не толь-Эо ко периодическое прохождение частоты, соответствующей резонансу„ но и периодическую настройку на новые значения частоты собственных колебаний, которые воз никают из-аа изменения параметров тех- 35 нологического процесса, протекающего в платформе при вибрационном воздействии.

Периодическое прохождение частоты, соответствующей резонансу, увеличивает

4 8 амплитуду колебаний платформы в области резонанса, интенсифицируя процессы, протекающие в платформе.

Формула изобретения

Устройство для регулирования частоты колебаний платформы, содержащее электромагнитный вибровозбудитель с упругими элементами и установленной на нем платформой, датчик виброперемещений платформы и усилитель, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит преобразователь, последовательно соединенные генератор напряжения и коммутатор и последовательно соединенные регулятор, дифференциатор, первый ключ, блок памяти, сумматор, генератор частоты и второй ключ, выход которого подключен к первому входу усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, а выход - со входом преобразователя, связанного выходом с электромагнитным вибровозбудителем, первый выход коммутатора подключен ко второму входу первого ключа, второй выходко второму входу второго ключа, а вход - ко второму входу сумматора, вход регулятора соединен с выходом дат- чика виброперемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 590695, кц, G 05 В 13/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 91880, кл. Ci 01 М 7/00, 1957 (прототип) .

752254

ГО

Окt

Составитель Л. Цалла гона

Редактор Л. веселовская Техред Ж. Кастелевич Корректор 8 С ., . Заказ 4741/5 ° Тираж 856 Подписное

UHHHITH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4