Случайных воздействий

По форме возбуждаемых колебаний различают генераторы: синусоидальной вибрации, широкополосных случайных вибропроцессов и узкополосной случайной вибрации. Так как эти генераторы имеют каналы обратной связи и автоматической регулировки усиления (АРУ), то часто их называют аппаратурой или системой управления вибрационными установками.

Сравнивая известные методы формирования нормальных широкополосных случайных вибропроцессов с требуемым ._ энергетическим спектром, можно отметить, что наиболее распространенными и приемлемыми являются методы, приводящие к линей-

ющей осуществлять простой переход к различным структурным схемам, в результате чего упрощается эксплуатация универсального ГШСВ, либо построение специализированных устройств для решения задач более узкого класса. Выбор того или иного пути обусловлен требованиями конкретной задачи, поэтому рассмотрим упрощенную структурную схему универсального генератора широкополосных случайных вибропроцессов (рис. 11). Структурная схема универсального ГШСВ содержит набор генераторов шума с соответствующими формирующими каналами и набор генераторов гармоник вместе с узлами, обеспечивающими модуляцию их параметров. Сигналы всех каналов суммируются; суммарный сигнал используется для имитации реальных вибропроцессов. Гибкая внутренняя структура универсального ГШСВ позволяет осуществлять переход к различным схемам. Например, для получения схемы с канальными генераторами шума достаточно установить переключатель Пг в положение // и выключить канал широкополосного фильтра, т. е. установить коэффициент усиления KI— = 0. При положении / переключателя Пг имеем схему ГШСВ с общим источником шума, реализующую произвольные коэффициенты разложения (генераторы гармоник при этом предполагаются включенными). При нулевой фазе неминимально-фазовой цепи и А! = 0 имеем схему, изображенную на рис. 9. Генераторы гармоник с со-сответствующими блоками модуляции позволяют имитировать как эргоди-ческие (положение / переключателя Я2), так и неэргодические (положение // переключателя Я2) случайные процессы.

Таким образом, структурная схема универсального ГШСВ может реализовать известные схемы ГШСВ как частные случаи и позволяет полностью использовать все возможности линейного многоканального метода формирования широкополосных случайных вибропроцессов.

Практическая реализация генераторов широкополосных случайных вибропроцессов. Большинство современных отечественных и зарубежных ГШСВ по-

строено на основе описанных выше принципов. Однако различные технические требования, конструктивные и технологические особенности вызвали значительное разнообразие технических решений. Поэтому приведем возможный вариант классификации современных ГШСВ по способам практической реализации известных процессов формирования широкополосных случайных вибропроцессов. Все многоканальные ГШСВ можно разбить на два класса, в которых требуемый спектр формируется: а) в рабочем диапазоне частот; б) в области высоких частот с последующим переносом сигналов в область частот рабочего диапазона. Такая классификация объясняется тем, что современные формирователи содержат большое число (20—240) формирующих фильтров. Для простоты технической реализации формирующих фильтров желательно добиться их идентичности. Наиболее простой практической реализацией формирующих фильтров является разработка активных КС-фильтров, удовлетворительно работающих в рабочем диапазоне частот 10— 5000 Гц. Такие фильтры реализуют на усилителях с частотно-избирательной обратной связью. Добротность активных ^С-фильтров определяется в основном коэффициентом усиления усилителя. Поэтому, если применять идентичные усилители, которые являются основной, наиболее сложной частью подобных фильтров, то можно реализовать фильтры постоянной добротности. ГШСВ, формирователи которых работают в рабочем диапазоне частот, реализуют обычно на фильтрах постоянной добротности. Если можно использовать более современные идентичные, например магнитострикцион-ные, кварцевые и т. п. фильтры, работающие в области высоких (порядка 100 кГц) частот, то формирование производится в области частот работы этих фильтров с последующим переносом в область частот рабочего диапазона. Такие ГШСВ реализуют на фильтрах постоянной полосы пропускания. Приведенная классификация не характеризует качественных показателей той или иной аппаратуры. Однако она может оказаться полезной при согласовании конкретных технических требо-

Одноканальны и ГШСВ. Примером подобной аппаратуры может служить ГШСВ мод. 1042 фирмы Briiel and Kaejr (Дания). ГШСВ предназначен для генерирования узкополосных и широкополосных случайных вибропроцессов в диапазоне частот 5— 1000 Гц. Формирующий фильтр обеспечивает ступенчатое изменение (3, 10, 30 и 100 Гц) ширины энергетического спектра выходных сигналов.

Виброиспытательные комплексы для имитации вибрации с ручным управлением. Комплексы с ручным управлением решают простейшие задачи воспроизведения вибрации и содержат генератор испытательных сигналов и вибростенд с виброизмерительиой аппаратурой. В случае имитации широкополосной случайной вибрации в качестве генератора испытательных сигналов необходимо использовать генератор широкополосных случайных вибропроцессов. Например, виброиспытательный комплекс на базе ГШСВ (рис. 17) предназначен для генерирования широкополосных случайных вибропроцессов с требуемым энергетическим спектром и компенсации неравно-мерностей АЧХ вибровозбудителей. Источником случайного сигнала служит генератор / белого шума. Блок формирующих фильтров состоит из широкополосного фильтра 2 с коррекциями в области нижних и верхних частот и параллельно включенных узкополосных фильтров-усилителей 3, каждый из которых представляет собой усилитель, охваченный частотнозави-симой отрицательной обратной связью в виде двойного Т-образного моста 4. Фильтр-усилитель 3 настраивают на нужную частоту изменением Сопротивления в плечах моста, добротность из-

Ручной выравниватель с анализатором шума типа MRN-1 фирмы Derri-tron (Англия) предназначен для формирования случайных вибропроцессов с требуемым энергетическим спектром, ручного выравнивания АЧХ вибровозбудителя и анализа спектра с помощью специального переключения формирующих фильтров в режим анализа.

вых приборов. ВИК-1М содержит генератор ГШСВ-2 широкополосных случайных вибропроцессов, генератор ГССВ совокупности специальных вибропроцессов, блок задания нестационарности, вибростенд, измеритель параметров виброшумов, анализатор спектра и телевизионный индикатор.

Генератор широкополосных случайных вибропроцессов позволяет получать нормальные широкополосные случайные вибропроцессы с требуемым энергетическим спектром, узкополосные случайные вибропроцессы, окрашенный и полосовой шум, полигармонические сигналы, вносить предыскажения в спектр генерируемых вибропроцессов для компенсации искажений, создаваемых виброиспытательным оборудованием.

Содержание настоящего параграфа не является традиционным для теории колебаний. В теории колебаний случайные колебания рассматривались лишь как результат случайных воздействий на колебательную систему. Возможность самогенерирования динамической системой случайных колебаний, несмотря на очевидную реальность стохастических волн и турбулентных колебаний, оставались вне рассмотрения. Отчасти это связано с тем, что основными установившимися движениями, исследуемыми

Чем больше таких простых независимых резонансных соотношений, тем ниже размерность возможного устойчивого тороидального многообразия и больше степень синхронности колебаний парциальных осцилляторов. Напротив, отсутствие таких простых резонансных соотношений способствует возникновению многочастотных колебаний, для которых учет флюктуации путем добавления к правым частям уравнений (7.86) малых случайных воздействий г и т], приводит к стохастическим дрейфам фаз ф1( ср2, ..., ф„, пропорциональным дисперсиям случайных воздействий ,- и

В качестве примеров таких систем у станков-автоматов можно указать в первую очередь на обратную связь в станках с программным управлением, которая компенсирует влияние зазоров, деформаций, различных случайных воздействий на правильность соблюдения заданного закона движения рабочего органа станка.

Пусть система типа изображенной на рис. 18.60 выступает в роли идеализированной расчетной схемы некоторой конструкции. Так как при всякой нагрузке из интервала р** <; р <. р* такая система в принципе может иметь два равновесных положения, устойчивых в малом, то границу устойчивости первоначальной формы равновесия конструкции, казалось бы, следует установить на уровне нижней критической нагрузки. Однако, как ясно из предыдущего, переход системы из одного положения равновесия в другое, не смежное с ним, требует, вообще говоря, больших случайных воздействий, вероятность которых обычно невелика. Поэтому границей устойчивости конструкции принято считать не нижнюю критическую нагрузку идеальной системы, а верхнюю критическую, полученную для неидеальной системы с заданным из каких-либо соображений уровнем несовершенств (см. конец раздела 4).

Расчет должен оценить вероятность возникновения отказов в результате двух принципиально различных причин — от действия вредных процессов, !возникающих в машине (постепенные отказы), и от внешних случайных воздействий (внезапные отказы). Соответственно имеется два потока информации, которые надо получить для расчета показателей надежности. При расчете постепенных отказов должны быть осуществлены следующие этапы:

11. В. В. Солод о-в ников. Анализ и синтез следящих и регулируемых систем, находящихся под влиянием стационарных Случайных воздействий.— Изв. АН СССР, ОТН, Энергетика и автоматика, 1950, № 11.

Значительную часть машинного времени при решении задач указанного выше класса занимает имитация нормально распределенной случайной величины С, как наиболее часто встречающейся на практике. Рассматриваемые ниже алгоритмы получения таких величин строятся на основе детерминированного преобразования последовательности базовых случайных воздействий независимых случайных величин г (I = 1, 2, . . ., т), равномерно распределенных на отрезке [О, 1]. Детерминированные преобразования ? = /(!!, ?2, . . ., т) могут строиться по-разному.

Для составляющих X(t) и N(t) в формуле (6.30) должны быть заданы статистические характеристики: корреляционные функции Rx(f) и Rfi(%) или спектральные плотности Sx(u>) и Sjv(w) (см. п. 4.9.5 кн. 1 данной серии). Изучение статистических свойств случайных воздействий—сложная, трудоемкая задача, требующая проведения длительных экспериментов.

Под погрешностью воспроизведения hKmin в функции (3.174) понимается погрешность собственно следящего привода, возникающая от несоответствия перемещений рабочего органа (инструмента) перемещениям управляющего золотника (щупа) по прямой цепи воздействия и являющаяся следствием самого принципа следящего управления процессом воспроизведения (копирования). При воспроизведении плавно изменяющихся программ, апериодическом характере переходных процессов и исключении случайных воздействий можно принять, что погрешность собственно следящего привода определяется главным образом стационарной погрешностью Л„ воспроизведения (подробнее см. [71]).

Усиление мембраны против внешних случайных воздействий может быть достигнуто наложением ее на редкую сетку или решетку, расположенную с газовой стороны (но отнюдь не закрытием решеткой с внешней стороны, так как это воспрепятствовало бы ее разрыву).

защищенность конструкции of влияния различного рода случайных воздействий атмосферы и др.;