5. ИСПЫТАНИЯ РЕАЛЬНОЙ ВИБРАЦИЕЙ

Задачи испытаний. Под испытаниями реальной вибрацией понимают воспроизведение на выходе вибросистемы, состоящей из вибростенда и испытуемого изделия, мгновенных значений реализации вибропроцессов, записанных в натурных условиях на один из носителей информации. Такие испытания проводят, когда в процессе нормальной эксплуатации на исследуемую конструкцию воздействуют существенно нестационарные процессы, которые не удовлетворяют гипотезе локальной стационарности Способы воспроизведения широкополосных случайных вибраций, описанные в пп. 2, 3, в данном случае оказываются неприемлемыми. Записи реальных вибраций могут иметь различную форму и длительность, что существенно отличает их от различных эталонных ударных воздействий, воспроизведение которых рассмотрено в гл. XXII. Таким образом, испытания на реальную вибрацию занимают промежуточное положение между испытаниями случайной вибрацией и ударными испытаниями.

Коррекция частотных характеристик. Как известно, динамические свойства вибросистем описываются передаточными функциями высокого порядка. Поэтому замыкание обратной связи непосредственно по мгновенным значениям датчика виброперегрузок в контрольной точке испытуемой конструкции невозможно, так как нельзя обеспечить требуемую глубину обратной связи без нарушения условий устойчивости. В связи с этим применяют различные методы коррекции частотных характеристик вибросистем, разомкнутых по задающему сигналу. Целью этой коррекции является максимально возможное приближение к единице передаточной функции вибросистемы с корректирующим фильтром в заданном диапазоне частот. Тогда сигнал, записанный на одном из носителей информации, проходит через такую вибросистему с минимальными искажениями.

Коррекция частотных искажений вибросистем может быть выполнена средствами аналоговой и цифровой техники. При использовании аналоговых методов коррекции в качестве носителя информации, на котором записаны реализации реальных вибропроцессов, применяют устройства магнитной записи (магнитофоны и магнитографы). В случае цифровой коррекции отдельные реализации вибропроцессов вводятся в память ЦВМ,

Аналоговые методы коррекции делят на параллельные и последовательные. В гл. XXII рассмотрены методы параллельной коррекции динамических характеристик ЭГВ с помощью местных корректирующих обратных связей (например, по скорости). Эти методы могут быть применены при испытаниях реальной вибрацией. Методы параллельной коррекции предпочтительны при использовании ЭГВ, которые являются замкнутыми следящими системами.

Для работы с ЭДВ более широкое распространение получили методы последовательной коррекции. Их суть в том, что последовательно с усилителем мощности ЭДВ на его входе включается корректирующее звено, выравнивающее частотную характеристику вибросистемы. Основная трудность этого метода заключается в том, что невозможно добиться точной компенсации частотных искажений нагруженного вибровозбудителя. Это объясняется тем, что корректирующие звенья оказываются физически нереализуемыми, т. е. степень полинома числителя их передаточной функции выше степени полинома знаменателя. В связи с этим последовательная коррекция частотных характеристик вибросистемы с ЭДВ возможна только в определенных полосах частот. В качестве корректирующего звена применяют также систему параллельно включенных резонансных узкополосиых фильтров, подобных формирующим фильтрам в аналоговых системах управления случайной вибрацией Однако такой метод позволяет скорректировать только амплитудно-частотную характеристику. Фазовые искажения могут оказаться значительными.

Таким образом, аналоговые методы воспроизведения реальных вибраций являются приближенными. Точность этих методов может быть повышена с помощью применения цифровой техники и создания цифроаналоговых (гибридных) систем. Алгоритм последовательной перезаписи программ (АПП, гл. XXII) успешно функционирует и в случае испытаний реальной вибрацией. Необходимым условием сходимости АПП является неравенство (16) из указанной главы. Оно выполняется, когда частотная характеристика скорректирована соответствующим образом с помощью аналоговых средств.

Цифровые методы коррекции основаны на вычислении реализаций входных слгналов вибросистемы рассчитанных по результатам идентификации ее динамических характеристик таким образом, чтобы реализации выходных сигналов вибросистемы равны требуемым Практически осуществление цифровых методов связано прежде всего с выполнением процедуры идентификации частотных характеристик вибросистемы с помощью техники БПФ. После идентификации выполняют расчеты реализации входного процесса одним из двух способов.

Первый способ заключается в применении алгоритмов прямого и обратного БПФ и подробно описан в п. 3. Он более предпочтителен, так как используется стандартное математическое обеспечение вычислительных комплексов для управления виброиспытаниями. Второй способ заключается в синтезе цифрового корректирующего фильтра с передаточной функцией - переменная - преобразования; — интервал дискретизации по времени).

Фильтр должен удовлетворять соотношению

где символ оператора -преобразования; передаточная функция вибросистемы.

Соотношение (25) удовлетворяется только для физически нереализуемого фильтра. В данном случае это не является серьезным препятствием, так как в памяти ЦВМ хранится вся реализация требуемого вибропроцесса. Поэтому в один и тот же момент времени для вычисления реакции фильтра доступны как прошлые, так и будущие значения ординат. Через синтезированный таким образом фильтр пропускается реализация требуемого процесса. На выходе фильтра получается реализация входного процесса, возбуждающего вибросистему. Недостатком этого метода является необходимость дополнительной разработки нестандартных алгоритмов и программ математического обеспечения,