Системы компенсации внешних возмущений
Курсовой проект - Безопасность жизнедеятельности
Другие курсовые по предмету Безопасность жизнедеятельности
?
Пневматические исполнительные устройства могут иметь различную конструкцию. В одних случаях исполнительным органом может являться цилиндр двойного действия, давление в камерах которого регулируется золотниковым или струйным распределительным устройством; в других случаях используются проточные камеры, давление в которых изменяется с помощью различных дроссельных устройств (например, типа сопло - заслонка). Кроме рабочих камер, объем которых ограничен с одной стороны подвижным элементом (поршнем или мембраной), в пневматических системах используются также камеры постоянного объема, соединяющиеся дросселями с рабочими камерами[4].
На рисунке 3.3 показана схема пневмомеханической виброзащитной системы с пневматическим возбудителем (силовым цилиндром) двойного действия. Механическая обратная связь по смещению через золотниковое устройство управляет расходом газа, подаваемым внешним источником энергии. Вследствие наличия обратной связи по смещению, перемещающей золотник, выходное усилие возбудителя является функцией интеграла относительного смещения. Управление по интегралу от смещения может быть эффективным только на очень низких частотах. Поэтому обратная связь по смещению используется лишь для позиционирования защищаемого объекта. Качество же защиты от вибраций и ударов определяется жесткостью и демпфированием пассивной пневматической системы. Система сравнительно мало чувствительна к изменению величины изолируемой массы.
Демпфирование пневмомеханической виброзащитной системы может быть регламентировано с помощью специальных дросселей, отделяющих полости пневмовозбудителя от дополнительных емкостей. Применение дополнительных емкостей позволяет снизить собственную частоту системы (до 0,5-20 Гц) и может обеспечить надежное управление резонансными колебаниями сжимаемого газа в пневмовозбудителе[5].
Рисунок 3.3 Схема пневматической CAB: 1 - пневмомеханический возбудитель; 2 - механическая обратная связь по смещению; 3 - сервоклапан; 4 - входной канал; 5 - выходной канал; 6 - дроссель; 7 - емкость; 8 - изолируемый объект
Пневматические, а также гидравлические системы, предназначены для гашения низкочастотных вибраций и компенсации медленно меняющихся нагрузок. Они характеризуются высокой эксплуатационной надежностью, большими усилиями, а также широкими возможностями управления, обеспечиваемые электромеханическими датчиками.
3.3 Электромагнитная система активной виброизоляции
В отличии от пневматических систем, позволяющих получать малые величины статической жесткости. Электромагнитные системы обладают малой инерционностью и позволяют в широких пределах варьировать амплитудно-частотные характеристики.
Электромагнитные системы активной виброзащиты, тем самым пытаются убрать серьезное ограничение применения метода активной виброзащиты - невозможность обеспечения широкой частотной полосы гашения различных мод.
Но, конечно же, при расширении рабочей полосы частот возникают условия для положительной обратной связи, и вместо ослабления наступает неустойчивая работа системы, а на некоторых частотах даже самовозбуждение, проявляющееся в резком возрастании амплитуд колебаний системы.
В качестве устройства, формирующего силу, может быть использован электромагнит. Простейшая схема исполнительного устройства с электромагнитом показана на рисунке 3.4. Здесь входной переменной является напряжение u (t). Корпус электромагнита крепится к основанию, а якорь - к амортизируемому объекту. При относительном перемещении объекта изменяется величина зазора между сердечником и якорем; при этом изменяется индуктивность L электрической цени, которая, таким образом, оказывается нелинейной функцией от у. Сила, создаваемая электромагнитом, пропорциональна квадрату силы тока и нелинейно зависит от величины зазора.
Рисунок 3.4. Схема исполнительного устройства с электромагнитом
В общем случае справедлива формула
(3.2)
Где - магнитная проницаемость, S - площадь якоря, i - сила тока, (? - у) - некоторая нелинейная функция.
В свою очередь сила тока определяется из дифференциального уравнения электрической цепи
[L(y)i] = u(t)- ri, (3.3)
где r - активное сопротивление. Система уравнений определяет динамическую характеристику системы, т. е. зависимость силы U от законов изменения u(i) и y(t)
В данной схеме (на рисунке 3.5) используется комбинация пассивных 3 и активных 8 амортизаторов. Пассивные амортизаторы хорошо компенсируют возмущения на низких частотах, а активные - на высоких. Это обстоятельство позволяет использовать электромагнитную системы в широкополосном диапазоне частот.
Рисунок3.5. Схема электромагнитной системы активной виброзащиты: 1 - источник вибраций массой М; 2 - подвижная платформа; 3 - пассивные амортизаторы; 4 - неподвижная платформа; 5 - датчики силы; б - виброизолируемое основание; 7 - электромагнит
Достоинством электромагнитной системы активной виброзащиты являются: высокая стабильность характеристик; большое быстродействие (в сравнении с гидравлической и пневматической симстемами); хорошая сочетаемость с упругими амортизаторами и допустимость существенных боковых смещений подвижной платформы относительно виброизолируемого основания. Последнее свойство, обусловленное конструктивной особенностью электромагнитных систем, существенно расширяет область их применен?/p>