Titel der Erfindung ·Title of the invention
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Reeler für ein hybrides Schwingungsschutzsystem . . ,Reeler for a hybrid vibration protection system . , .
Anwendungsgebiet der Erfindung ,Field of application of the invention,
Die Erfindung betrifft einen Regler für ein hybrides Schwin-· gungsschutzsystem mit passiven Federelementen und hydraulisehen Stellgliedern, mit dem Objekte wie Sitze, Kabinen, Plattformen,,-Maschinen, Fahrzeuge oder Geräte vor den Schwingungen" der Unterlage geschützt werden sollen. Die Erfindung , läßt sich bei solchen Objekten anwenden, wo unterhalb 1 Hz , geringe Relativbewegungen des Objektes zur Unterlage angestrebt werden und wo bei ca. 2 bis 5 Hz eine Schwingungssenkung auf weniger als 10 % erforderlich ist. ..The invention relates to a controller for a hybrid vibration protection system with passive spring elements and hydraulic actuators with which objects such as seats, cabins, platforms, machines, vehicles or devices are to be protected from the vibrations of the base apply to objects where below 1 Hz, low relative movements of the object to the substrate are sought and where at about 2 to 5 Hz, a vibration reduction to less than 10% is required. ..
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Für den Schutz von Arbeitsplätzen wie Sitzen, Kabinen oder Plattformen, von Maschinen und Anlagen vor den Schwingungen ' der Unterlage wie Fahrzeugrahmen, Fahrzeugachsen und Stütz-V konstruktionen werden seit langem passive Elemente' wie Federn und Dämpfer eingesetzt. Da die Isolierwirkung passiverv20 Sehwingungsschutzsysteme im Frequenzbereich von ca.. 2 bis . 5 Hz bekanntlich ungenügend ist, werden in letzter Zeit rein aktive sowie hybride Sehwingungsschutzsysteme mit hydraulischen Stellgliedern zur Verbesserung der Schwingungsisolierung im genannten Frequenzbereich herangezogen. Die hybriden Systeme.bestehen aus passiven Federelementen, die die statische Last aufnehmen, und aktiven hydraulischen.For the protection of workplaces such as seats, cabins or platforms, of machinery and equipment from the vibrations of the underlay such as vehicle frames, vehicle axles and supporting structures, passive elements such as springs and dampers have long been used. As the insulating effect of passivev 20 Sehwingungsschutzsysteme in the frequency range of approx. 2 to. 5 Hz is known to be insufficient, purely active and hybrid Sehwingungsschutzsysteme be used with hydraulic actuators to improve the vibration isolation in the aforementioned frequency range lately. The hybrid systems consist of passive spring elements that absorb the static load and active hydraulic.
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.' : Stellgliedern mit Bypaßdro.sseln. Infolge der Federelemente. ' : Actuators with Bypaßdro.sseln. Due to the spring elements
. .- . · ... ' · ' >. . .' ist der,'Leistungsbedarf der hybriden Systeme gegenüber rein : ., .-. · ... '·'>. , . ' is the, 'power requirements of the hybrid systems over pure:.
, aktiven Systemen, die keine Federelemente und Bypaßdrosseln ...besitzen, geringer. Außerdem können die hybriden Systeme bei 5. Ausfall der Energieversorgung .als passive Systeme arbeiten, wo "bei die Stellglieder wie bekannte hydraulische Schwingungs-. 'dämpfer" wirken. Die Schwingungsisolierung steigt bei den, ...hybriden. Systemen mit zunehmender Frequenz an und es treten /; nur geringe-. Stabilität sp.ro bleme auf. .Demgegenüber, muß bei 1O aktiven hydraulischen,Systemen eine geringe Schwingungsiso- · .: lie rung -,bei Frequenzen von 10. bis 100 Hz in Kauf genommen . ,';werden, um die Stabilität der Systeme zu sichern. :.. .· . : Hybride Schwingungsschutzsysteme werden derzeit vorrangig : für den Schutz der ,Fahrersitze und Kabinen von Arbeitsma-15. schinen eingesetzt·. Aus arbeitshygienischen und funktionel-.len Gründen soll, die Wirksamkeit solcher hydraulischer Syste- '; me bei .etwa 1 Hz einsetzen und schon,bei 'ca.2bis 5 ^Hz eine -; . .:3enkung> der Schwingungen des. Objektes, auf 10 % 'gegenüber den: : : ^Schwingungen.der Unterlage eintreten. . — ' .> · ,20 Es sind "jedoch kein*e Regler, bekannt,:: die das. hier, geforderte ;.; ; ϊ dynamische . Verhalten der hybriden Schwingungssysteme gewähr-. ., active systems, which have no spring elements and bypass chokes ... lower. In addition, the hybrid systems can operate as passive systems in the event of a failure of the power supply, where the actuators act as known hydraulic vibration dampers. The vibration isolation increases in the, ... hybrids. Systems with increasing frequency and it will occur /; only small. Stability sp.ro problems. On the other hand, for 1O active hydraulic systems, a low level of vibration oscillation must be accepted at frequencies of 10 to 100 Hz. To ensure the stability of the systems. : · ·. : Hybrid vibration protection systems are currently given priority: for the protection of the, driver's seats and cabs of Arbeitsma-15. used. For reasons of occupational hygiene and functionality, the effectiveness of such hydraulic systems should be '; use me at about 1 Hz and already, at 'ca.2 to 5 ^ Hz one -; , .: 3enkung> the vibrations of the object to 10% 'compared tothe:.: ^ Schwingungen.der backing occur. , - '.> ·, 20 There are, however, no controllers known, :: which guarantee the here, required;.;; Ϊ dynamic behavior of the hybrid vibration systems.
';leisten. Die bekannten Regler für hybride S chwingungs schutz-." systeme koppeln nur die Absolutgeschwindigkeit, des Objektes ,; zurück. :Dadurch wird zwar.im Frequenzbereich oberhalb 1 Hz 251 die notwendige Schwingungsminderung erreicht, im Frequenzbe- . · .reich unterhalb :1 Hz treten.aber bei entsprechender Anregung , . ;: unzulässig große Relativbewegungen des Objektes gegenüber der .;}TInterlage: auf,:.die vom Stellglied des Systems aus konstrukti-:ven Gründen nicht aufgenommen, werden können und die Bedienung 30 der Maschine stark erschweren. Sehr ungünstig ist die Reso-'; Afford. The known controllers for hybrid anti-vibration systems couple only the absolute velocity of the object, ie: In this way, the necessary vibration reduction is achieved in the frequency range above 1 Hz 251 , in the frequency range below: 1 Hz treten.aber at appropriate excitation;:. impermissibly large relative movements of the object in relation tothe;} TInterlage.on: .the constructive by the actuator of the systemof: not added ven reasons, can be the operator 30 and the machine greatly Very unfavorable is the reso-
nanzüberhöhung des Systems bei der zwangsweise niedrigen Ei-. : genfrequenz des Regelkreises von etwa 0,1 Hz. Wird bei den . bekannten Reglern für hybride Systeme'die Rückkopplung der .'. Absolutgeschwindigkeit verringert, gehen die Relativbewegun- . 35 gen unterhalb- von 1 Hz zurück. Da sich aber die Wirksamkeit'.: ,,des Systems im interessierenden Frequenzbereich von ca. ,2nance of the system at the forcibly low egg. : frequency of the control circuit of about 0.1 Hz. Known controllers for hybrid systems 'the feedback of the'. Absolute speed decreases, the relative movements go. 35 gene below 1 Hz back. But since the effectiveness'.: ,, of the system in the frequency range of approx., 2
bis 5 Hz ebenfalls verringert, sind die' hybriden Systeme mit den bekannten Reglern für viele Anwendungsfälle nicht ein— setzbar.also reduced to 5 Hz, the 'hybrid systems with the known controllers for many applications are not applicable.
Von den rein aktiven Systemen her ist bekannt, daß, die Absolut- und die Relativbewegungen des Objektes rückgekoppelt werden (US-PS 3.606.233, DE-OS 21 45 358). Da aber die Messungen-der Relativbewegungen des Objektes einen besonderen Relativweg^ufnehmer mit zugehörigen,elektrischen Leitungen zum Regler erfordern, steigt der gerätetechnische Aufwand dieser Regelsysteme.From the purely active systems ago is known that, the absolute and the relative movements of the object are fed back (US-PS 3,606,233, DE-OS 21 45 358). However, since the measurements of the relative movements of the object require a special relative displacement transducer with associated electrical lines to the controller, the technical complexity of these control systems increases.
. Zi.el der Erfindung, Zi.el the invention
Die Erfindung hat das Ziel, einen Regler für ein hybrides Schwingungsschutzsystem zu schaffen, das universell einsetzbar und billig in der Herstellung ist. . .The invention aims to provide a controller for a hybrid vibration protection system that is universally applicable and inexpensive to manufacture. , ,
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regler für ein hybrides Schwingungsschutzsystem zu schaffen, der eine Regelfunktion realisiert, die unterhalb von 1 Hz geringe Re- ' lativbewegungen des Objektes und oberhalb von 1 Hz die erforderliche Schwingungsisolierung gewährleistet. Außerdem sollen ,25 gegenüber den bekannten hybriden SchwingungsSchutzsystemen außerhalb des Reglers keine zusätzlichen gerätetechnischen Aufwendungen entstehen. .The invention has for its object to provide a controller for a hybrid vibration protection system, which realizes a control function, which ensures below 1 Hz low Re- 'lativbewegungen of the object and above 1 Hz, the required vibration isolation. In addition, should 25 arise over the known hybrid vibration protection systems outside the controller no additional equipment expenses. ,
Dies wird dadurch erreicht, daß der Regier zwei Integrierer, einen Summierverstärker und ein Tiefpaßfilter enthält,; wobei der erste Integrierer mit der am Eingang des Reglers anlie^ genden, vom Beschleunigungsaufnehmer am Objekt erzeugten Spannung direkt beaufschlagt wird und sein Ausgangssignal. dem Summierverstärker zugeführt wird. Der zweite Integrierer und das Tiefpaßfilter liegen in einer internen Rückkopplungsschleife, die vom Ausgang des Summierverstärkers zu dessen Eingang zurückführt.This is accomplished by including the regulator with two integrators, a summing amplifier and a low pass filter; wherein the first integrator is directly supplied with the voltage generated at the input of the regulator and generated by the acceleration sensor on the object, and its output signal. is supplied to the summing amplifier. The second integrator and the low pass filter are in an internal feedback loop which returns from the summing amplifier output to its input.
Im Eingang des. Reglers .liegt eine..Spannung von. einem Be'-, schleunigungsaüfnelamer an, die der Absolutbeschleunigung; am Objekt proportional, ist. Im ersten Integrierer wird das Meßsignal integriert und anschließend dem Summierverstär-. ker.' zugeführt. Die Ausgangs spannung des.Sümmierverstärkers , wird nach Passieren des Tiefpaßfilters intern zurückgeführt·, wobei in der Rückführung der aweite Integrierer liegt., . Durch die interne Rückkopplung wird die Wirkung einer ex-·.. . , ternen Rückführung der Relativbewegung des Objektes gegen--."' über der Unterlage erreicht. Das Tiefpaßfilter hat dabei die Wirkung des Bypaßes, des, realen, hybriden Systems.1 Der .Integrierer in der Rückkopplungs.schleife /hat die integrierende Wirkung des Stellgliedes./ \ . ·; : Haeh;der Erfindung ist es zweckmäßig, daß am Ausgang des Tiefpaßfilters, in der Rückkopp lungs schleife einezweite. .In the input of the controller. Lies a voltage of. a Be ', accelerator at the absolute acceleration; proportional to the object is. In the first integrator the measuring signal is integrated and then the summing amplifier. ker. ' fed. The output voltage of the snubber amplifier is fed back internally after passing through the low-pass filter, with the second integrator in the feedback loop. The internal feedback, the effect of an ex· is. , , The low-pass filter has the effect of the by-pass, the real, hybrid system.1 The integrator in the feedback loop has the integrating effect of the actuator ./ \·;:. Huh; the invention, it is desirable that the output of the low pass filter in the feedback loop Kopp lungs a second..
. Rückkopplungsschleife beginnt, die zum Eingang des Summierverstärkers führt. .·. ·': ,' ... . :. ' . ', Feedback loop begins, which leads to the input of the summing amplifier. . ·. · ': ,' .... :. '. '
. In dieser zweiten Rückkopplungsschleife wird das Signal mit . .- umgekehrte'n Vorzeichen so zurückgeführt ,daß- die Wirkung der,Rückkopplung der .Relativge.schwindigkeit erreicht wird. Srfindungsgemäß liegt ferner ein Hochpäßfilter am Eingang 'des Reglers vor dem. ersten Integrierer und ein zweites Hochpäßfilter unmittelbar am Ausgang des Summierverstärke.rs. Mit den Höchpaßfiltern werden Gleichspannungsanteile besei-., In this second feedback loop, the signal with. Inverse sign is so reduced that the effect of "feedback of the relative velocity is achieved. According to the invention, furthermore, a high-pass filter is located at the input of the regulator before. first integrator and a second highpass filter immediately at the output of the summing gain. With the maximum-pass filters DC components are excluded.
tigt. Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das, erste Hochpaßfilter-direkt.mit dem Ein- . gang des. Summierverstärkers .verbunden ist. Somit* wird eine der Absolutbeschleunigung" proportionale Spannung ebenfalls im Summi ervers tärker summiert.· , . .Untitled. A further advantageous embodiment of the invention provides that the, first high-pass filter direkt.mit the input. . of the summing amplifier. Thus, * one of the absolute acceleration proportional voltage is also summed up more in the sum.
Letztlich is't es nach der; Erfindung sinnvoll, wenn Potentiometer in den Zuleitungen vor dem Summierverstärker angeord-After all, it is after the; Invention makes sense if potentiometers are arranged in the supply lines in front of the summing amplifier.
., net sind. Durch entsprechendes Einstellen der Potentiometer., net are. By adjusting the potentiometer accordingly
, kann die Reglerfunktion erzeugt werden, die für die optimale Wirkung des hybriden Schwingungssehutζsystems -erforder-·, the controller function can be generated, which is required for the optimal effect of the hybrid vibration vision system.
lieh ist. ' ' ;is lent. '';
Die erfindungsgemäße Lösung benötigt die von den reinThe solution according to the invention requires that of the pure
aktiven Schwingungsschutzsystemen bekannte externe Rückkopplung der Relativbewegungen aes Objektes nicht mehr., ; Damit entfallen die Aufwendungen für Herstellung,-Anbringung und Wartung des Relativwegaufnehmers und dessen Zuleitungen zum Regler. Von Vorteil ist ebenfalls, daß die Reglerfunktion sich ohne Aufwendungen jeden beliebigen Anwendungsfall entsprechend der Aufgabe der Erfindung an- ·': passen läßt. ·Active vibration protection systems known external feedback of the relative movements of an object no longer.,; This eliminates the cost of production, -Anbringung and maintenance of Relativwegaufnehmers and its supply lines to the controller. Another advantage is also that the controller function without expense any application, according to the object of the invention Toggle ·': can fit. ·
Ausführungsbeispiel.Embodiment.
Nachstehend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel . näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigtBelow, the invention of an embodiment. be explained in more detail. In the accompanying drawings shows
Pig. 1 "· ein hybrides Schwingungsschutzsystem für vertikalePig. 1 "· a hybrid vibration protection system for vertical
Schwingungen in einer schematischen,Darstellung; 2:. ein Blockschaltbild des e rf in dungs gem äßen Reglers. .Vibrations in a schematic, representation; 2 :. a block diagram of the e rf in dungsgem ßen regulator. ,
Das vor den vertikalen Schwingungen der Unterlage T zu schützende Objekt 2 ist auf einen passiven Federelement 3-gela- : gert. Dieses nimmt die statische Last des Objektes -2 auf und sichert zusammen mit einem Bypaß 4 eines hydraulischen Stellgliedes 5 die Rückführung des Objektes 2 in die statische Mittellage. Das Stellglied 5 mit dem Bypaß 4 arbeitet als aktiver Dämpfer, der vom Servoventil 6 und vom Regler 7 ge-: steuert wird. Mit einem Beschleunigungsaufnehmer 3 auf dem -Objekt 2 wird die vertikale Absolutbeschleunigung am Objekt 2 gemessen. Gemäß Pig. 2 liegt am Eingang des Reglers 7 eine Spannung an, die der Absolutbeschleunigung am Objekt 2 proportional ist. Gleichspannungsanteile, die am Ausgang eines Meßverstärkers 9 anliegen, werden durch das Hochpaßfilter 10 .: beseitigt. Nach dem Hochpaßfilter 10 teilt sich der Leitungszug. In einem Leitungszug sind ein Integrierer 11 und ein Potentiometer 12 hintereinander geschaltet, im anderen Leitungszug ist nur ein Potentiometer 13"eingeschaltet. Beide Leitungszüge liegen am Eingang eines Summierverstärkers 14 an.The object 2 to be protected from the vertical vibrations of the base T is loaded onto a passive spring element 3. This takes on the static load of the object -2 and secures together with a bypass 4 of a hydraulic actuator 5, the return of the object 2 in the static center position. The actuator 5 with the bypass 4 operates as an active damper that overall the servo valve 6 and the controller7 is controlled. With an acceleration pickup 3 on the object 2, the vertical absolute acceleration on the object 2 is measured. According to Pig. 2 is at the input of the controller 7, a voltage proportional to the absolute acceleration of the object 2. DC components which are present at the output of a measuring amplifier 9, through the high-pass filter 10th: eliminated. After the high-pass filter 10, the cable is divided. In one cable train, an integrator 11 and a potentiometer 12 are connected in series, in the other cable train only one potentiometer 13 "is switched on, both cable trains being connected to the input of a summing amplifier 14.
;Ausgang des Summierverstärkers 14 sitzt ein zweites Hoch-.:-paßfilter 15v hinter dem-eine Rückkopplungsschleife 16 bev: ginnt. In der Rückkopplungsschleife 16 ist ein Tiefpaßfilter .: 17 eingeschaltet, das die Wirkung des realen Bypasses 4 rege· 5 lungstechnisch übernimmt. Die: Rückkopplungsschleife To führt ,-Über einen Integrierer 18 und ein Potentiometer 19 zurück : . zum'Eingang: des Summierverstärkers 14. Hinter dem' Tiefpaß-', filter 1,7 beginnt eine zweite .Rückkopplungsschleife 20. HierOutput of the summing amplifier 14 sits a second high.: -pass filter 15v behind the-a feedback loop 16 bev: starts. In the feedback loop 16, a low-pass filter.: 17 is switched on, which takes over the action of the real bypass 4 in terms of processing technology. The feedback loop To leads back via an integrator 18 and a potentiometer 19:. to the input: of the summing amplifier 14. Behind the 'low-pass' filter 1.7, a second feedback loop 20 begins. Here
.wird:das Signal über das Potentiometer 21 mit umgekehrten ' 10, Vorzeichen zum Eingang des Summierverstärkers 14 zurückge-, - führt. Tom Hochpaßfilter 15 wird ausgangsseitig über eine : Leistungsstüfe 22 das Servoventil 6 angesteuert. ,.: the signal via the potentiometer 21 with reversed '10, sign to the input of the summing amplifier 14 zurück- leads -. Tom high-pass filter 15 is the output side via a: Leistungsstüfe 22, the servo valve 6 driven. .
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DD26294384ADD223835A1 (en) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | CONTROLLER FOR A HYBRID VIBRATION PROTECTION SYSTEM |
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| DD26294384ADD223835A1 (en) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | CONTROLLER FOR A HYBRID VIBRATION PROTECTION SYSTEM |
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| DD223835A1true DD223835A1 (en) | 1985-06-19 |
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| DD26294384ADD223835A1 (en) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | CONTROLLER FOR A HYBRID VIBRATION PROTECTION SYSTEM |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee | ||
| WEVS | Restitution into prior status | ||
| PV | Patent disclaimer (addendum to changes before extension act) |