Расшифровка результатов испытаний

На рисунке ниже показана экспериментальная реакции привода на скачек входного сигнала

Отработка синусоидального сигнала

Наличие курсоров и данных о их положениях позволяет определять различные параметры переходных процессов. Расстояние a – соответствует сдвигу между сигналами в 360⁰, расстояние b – соответствует сдвигу по фазе между входным и выходным сигналами. Каждое из указанных расстояний может быть замерено по положению подвижных курсоров (вертикальные пунктирные линии, b = dt = 35.8 ms). Расстояние между горизонтальными курсорами (с = dV = 0.18 V) определяет амплитуду выходного сигнала на данной частоте при постоянной входной амплитуде.

Нужно отметить, что фазовый сдвиг между входным и выходным сигналами определяется по абсолютным данным, базой (системой отсчета) для которого является непосредственно известная временная развертка осциллограммы. Сложнее с отношением амплитуд. Как известно, частотная характеристика это отношение выходного гармонического сигнала ко входному

W (jω) = δ(jω)/ U _вх(jω),

Соответственно для амплитудной характеристики получим для каждой частоты

W = δ/U _вх .

На осциллограмме мы имеем отношение выходного напряжения ко входному напряжению, которые получаются с соответствующих датчиков. Для того чтобы перейти к частотной характеристики необходимо ввести масштабные коэффициенты

W = (k_δ/k_u)*(U _вых / U _вх), (*)

где k_δ - масштабный коэффициент отклонения выходного вала - рад/вольт, k_u - масштабный коэффициент входного сигнала вольт/вольт. Необходимо найти эти масштабные коэффициенты и учитывать при расчете экспериментальных значений амплитуд.

В нашем случае имеется обходной путь, который следует из вида частотной характеристики замкнутого привода – амплитудная характеристика при малых частотах идет по единице (для логарифмического масштаба – по нулю), малыми частотами в нашем случае можно считать f = 1 Гц. Исходя из сказанного, можно записать для указанной частоты

(U _{вых 1 гц}/ U _{вх 1 гц})* (k_δ/k_u) = 1,

откуда получаем для отношения масштабных коэффициентов

(k_δ/k_u) = (U _{вх 1 гц}/ U _{вых 1 гц}).

Подставим выражение для отношения коэффициентов в выражение (*) для частотной характеристики и получим

W = (U _вх1гц/ U _вых1гц)*(U _вых / U _вх).

Так как частотная характеристика снимается при постоянной амплитуде входного сигнала, т.е. U _вх1гц = U _вх, то после сокращения получим

W = (U _вых / U _вых1гц).

Т.е. в нашем случае амплитудная характеристика получается из отношения текущего значения амплитуды с датчика перемещения выходного вала к амплитуде с того же датчика при частоте 1 Гц. Поскольку амплитудная характеристика строится в децибелах, то амплитудная характеристика определяется как

20lg(U _вых / U _вых1), дБ.

Проведя осциллографирование отработки приводом ряда (по частоте) гармонических сигналов, можно получить экспериментальную частотную характеристику, приведенную ниже. Количество точек и их распределение по диапазону определяется на основании построения расчетных характеристик. (На каждый изгиб характеристики желательно снимать не менее трех точек).

Стенд

Стенд сделан на базе ранее рассмотренного стенда для снятия динамических характеристик. Стенд (СКИПП) предназначен для проведения комплексных испытаний пневматического привода с поршневым двигателем и дроссельным распределительным устройством, например струйная трубка. На рис.1 приведена схема привода. Привод состоит из поршневого пневматического двигателя (ПД), пневматического распределительного устройства (ПРУ) типа струйная трубка. Отклонение струйной трубки обеспечивается электромеханическим преобразователем (ЭМП), обмотки управления которого являются нагрузкой усилителя мощности (УМ). Привод имеет встроенный потенциометр обратной связи (ПОС), напряжение U _ос с которого пропорционально перемещению поршня. Если привод замкнут обратной связью по положению U _ос ≠0, то перемещение поршня у пропорционально входному сигналу U _вх, у = f (U _вх). Если привод разомкнут (U _ос =0), то скорость перемещения поршня dу/dt пропорционально входному сигналу ошибки dу/dt = f(ΔU).

На стенде можно снимать следующие экспериментальные характеристики:

- Δ р = f (I _у), зависимость перепада давления Δ р = р 1 – р 1 в полостях ПД от тока I _у в обмотках управления ЭМП;

Δ р = f (t, I _у), зависимость перепада давления Δ р = р 1 – р 1 в полостях ПД от тока I _у в обмотках управления ЭМПи времени t;

I _у = f (t,), зависимость тока в обмотках ПРУ от времени t;

- dу/dt = f (I _у), зависимость скорости dу/dt перемещения поршня при отсутствии нагрузки (силы сопротивления на штоке) от тока I _у в обмотках управления ЭМП при разомкнутой обратной связи;

- у = f (U _вх), зависимость перемещения у штока замкнутого по положению привода от входного сигнала U _вх;

- у = f (U _вх, t), зависимость перемещения у штока замкнутого по положению привода от входного сигнала U _вх и времени t, (реакция замкнутого привода на скачек входного сигнала);

- W( j ω) = y (j ω)/ΔU _вх(jω), логарифмическую частотную характеристику разомкнутого по положению и замкнутого по моменту привода при различных амплитудах сигнала ошибки Δ U ( Δ U- сигнал ошибки, у – перемещение штока поршня);

- W(j ω) = y (j ω)/ΔU _вх(jω), логарифмическую частотную характеристику замкнутого по положению привода при различных амплитудах входного сигнала U _вх .