Пневматическое регулирующее устройство

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЮ (21) 3271167/!8-24 (22) 10.04.81 (46) 30.08,83. Бюл. N 32 (72) А.Н.Юрин, С,А.Моисеев, А.A,Êàð пенко, В. Г.Бочоридзе и В.А.Артемова (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт автоматизации производственных процессов в промышленности (53) 621-327(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 640254, кл. G 05 В 11/50, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

11 691807, кл. G 05 В 13/00, 1977 (прототип).

\ (54) (57) "НЕВМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРУЮ1ЦЕЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее сигнум- реле, блок определения знака производной и формирователь управляющего воздействия, состоящий из элемента сравнения, выход которого соединен через регулируемый дроссель с двумя элементами .памяти, включенными параллельно, клю/ (я) С 05 В 11/58; G 05 В 13!00 ". Ф, 1 ча, входы которого сообщены с выходами элементов памяти, а вйход через последовательно включенные повторитель, дроссельный делитель и усилитель мощности связан с выходным каналом устройства, причем входы сигнумреле, блока определения знака производной и элемента сравнения соединены с каналами сигналов параметра и зада" ния, отличающееся тем, что, с целью повышения качества регулирования, оно дополнительно снабжено регулируемым дросселем, соединенным с сопловыми .камерами элементов памяти, переменной емкостью, одна полость которой сообщена с выходом ключа, а Я другая - с выходом блока определения знака производной и трехмембранным реле с пружиной подпора, входная и сопловая камеры которого связаны с выходом повторителя, а выход - с плю- д совой камерой элемента сравнения, причем нормально закрытое сопло трех- > мембранного реле с пружиной заглушено.

1038921

Изобретение .относится к средствам автоматизации и может быть использовано для управления технологическимипроцессами.

Известны пневматические регуляторы 5 с переменной структурой, содержащие два интегратора, ключи, сигнум-реле, блок определения знака производной и элементы памяти (lj

Однако данные регуляторы имеютслож-10 ную схему и не обеспечивают высокое качество регулирования при больших возмущениях.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является пневматическое регулирующее устройство, содержащее сигнум-реле, блок определе-. ния знака производной и формирователь управляющего воздействия, выполненный в виде элемента сравнения, выход которого соединен через регулируемый дроссель с двумя элементами памяти с емкостями, включенными параллельно, ключа, входы которого сообщены с выходами элементов памяти а выход через 25 последовательно соединенные повторитель, дроссельный делитель и усилитель мощности связан с выходным каналом устройства, причем входы сигнумреле, блока определения знака произ- 30 водной и элемента сравнения соединены с каналами сигналов параметра и задания $2)

Однако при использовании известного регулятора для автоматизации объек- З5 тов с запаздыванием в случае больших возмущений велико время переходного процесса.

Цель изобретения - повышение ка-! чества регулирования.

Укаэанная цель достигается тем, что пневматическое регулирующее устройство, содержащее сигнум-реле, блок определения знака производной и фор- мирователь управляющего воздействия, 45 состоящий из элемента сравнения, выход которого соединен через регулируемый дроссель с двумя элементами памяти, включенными параллельно, ключа, входы которого сообщены с выходами эле- 50 ментов памяти,. а выход через последовательно включенные повторитель, дроссельный делитель и усилитель мощности связан с выходным каналом устройства, причем входы сигнум-реле, 55 блока определения знака производной и элемента сравнения соединены с каналами сигналов параметра и задания, дополнительно снабжено регулируемым дросселем, соединенным с сопловыми камерами элементов памяти, переменной емкостью, одна полость которой сообщена с выходом ключа, а другая; с выходом блока определения знака производной и трехмембранным реле с пружиной подпора, входная и сопловые камеры которого связаны с выходом повторителя, а выход - с плюсовой камерой элемента сравнения, причем нормально закрытое сопло трехмембранного реле с пружиной заглушено.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит формирователь

1 управляющего .воздействия, блок 2 определения знака производной и сигнум-реле 3, Формирователь 1 управляющего воз действия содержит два интегратора, имеющих общий элемент 4 сравнения, регулируемые дроссели 5 и 6, ключ 7, переменную емкость 8 с сильфоном, повторитель 9, трехмембранное реле 10, дроссельный делитель 11 и усилитель 12 мощности, Каждый из интеграторов включает дополнительно элемент 13 памяти и емкость 14. (для первого интегратора) и элемент 15 памяти и емкость 16 (для второго интегратора).

Блок 2 определения знака производ ной состоит из (трехмембранного) элемента 17 сравнения, регулируемого пневмосопротивления 18, емкости 19 с сильфоном, емкости 20, (трехмембранного) элемента 21 сравнения и реле 22, В качестве сигнум-реле 3 используется элемент сравнения, Сигналы, пропорциональные заданному Р1ц и текущему значению PngР регулируемой величины, поступают йа входы элемета 4 сравнения, при этом интеграторы, управляемые сигналами, которые определяются знаком функций

- sign х и sign х, работают попеременной в режимах интегрирования и запоминания, При наличии ошибки рассогла- сования, когда sign х; О, а з1gn х 0, элемент 4 сравнения подключается через дроссель 5 с помощью элемента 13 памяти к емкости 14 и в .первом интеграторе производится операция интегрирования ошибки рассогласования 1 1и ц-„. $ «дс.

"с»

Одновременно от элемента 4 сравнения посредством элемента 15 отключает3 103 ся емкость 16 и выход второго интегратора запоминается

Когда sign х О, и signX «(О, дроссель 5 посредством элементбв 13 и 15 отключается от емкостей. 14 и 16.

Между емкостями 14 и 16 с помощью дросселя 6 формируется канал связи, в результате чего происходит переток и давления в емкостях в установившем- . ся режиме выравниваются, стремясь к 10 средней величине этих давлений. Скорость перетока устанавливается дросселем 6.

Емкость 8 предназначена для увеличения разности уровней при наличии 15 рассогласования регулируемой величины, что позволяет скомпенсировать-возмущения небольшой величины без формирования нового значения величины уровней. В определенные моменты времени, 2О определяемые знаком функции з1gn х, происходит изменение объема в емкости 8, соединенной с ключом 7 и повторителем 9. Это приводит к изменению давления на входе повторителя 25

9 на величину Ь, завйсящую от объема емкости 8.

На выходе повторителя 9 формирует,,ся сигнал по следующему закону

1 ()$U< (t„ 4.n) - h. если sign 0 ЗО ф (й„ „) + д если з1gn х4.0, где Ь - величина, определяемая объемом емкости 8.

Трехмембранное реле 10 ограничивает уровень. управляющего воздействия

35 (не выше 0,1 Mila) что исключает пе- . ререгулирование при отработке возмущающего воздействия и повышает быстродействие устройства.

С помощью дроссельного делителя

11 осуществляется ввод в управляющее воздействие, составляющей, пропорциональной величине регулируемого параметра.

Сигнал поступающий в положитель45 ную камеру элемента 17 сравнения, включенного по следящей схеме, уравновешивается действием давления питания, подаваемого в сопло и в отри-. цательную камеру элемента 17 через инерционное звено (регулируемое сопротивление 18 и емкость 20).

Емкость;19 с сильфоном предназначена для гашения высокочастотных помех.

Ка .выходе элемента 17 давление определяется по уравнению 55

d Ръа

Tn + nap где Тп - время предварения.

8921 4

Если входной си гнал не изменяется, на выходе элемента 17 отслеживается сигнал равный входному, изменение входного сигнала благодаря наличию

vHåðöèoHHoão звена вызывает резкое

Изменение величины выходного сигнала, С помощью элемента 21 определяется инвертированный знак скорости изменения параметра siдп х, а реле 22 определяет siпдп х. Элемент 21 и реле 22 снабжены переключателями для установки определенного знака скорости изменения параметра, необходимого для согласования устройства с исполнительным механизмом системы управления, формирование управляющего воздействия на выходе устройства производится последующему закону

Таким. образом, устройство формирует управляющее воздействие из двух уровней релейной характеристики, величина разности значений которых уменьшается при движении параметров к линии задания (т.е. когда

sign(x,х) > О) за счет сближения уровней. Скорость сближения уровней регулируется с помощью дросселя 6 и увеличивается при отклонении параметра от линии задания (ы gn (х x) < О), причем величина разности значений уровней дополнительно увеличивается эа счет наличия пропорциональной составляющей и величины b,, зависящей от объема емкости 8. При этом изменяется выход того интегратора, который соединен с выходным каналом устройства, выход другого интегратора в это время за" поминается. Этим самым достигается воэможность устранения перерегулирования в системах, подверженных частым возмущениям, которые приводят к необходимости часто изменять среднюю величину релейной характеристики управ" ляющего воздействия.

Предлагаемое устройство по сравнению с известными позволяет повысить качество регулирования технологических процессов за счет формирования в определенной последовательности и с определенной скоростью, устанавливае1038921

Составитель Н.Ланин

Редактор М,Рачкулинец Техред T.Ìàòo÷êà КорректорЮ.Макаренко

Заказ 6229/54 Тираж 874 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 мой дросселем 5, Двух уровней релеиной характеристики и составляющей, пропорциональной величине регулируемого параметра.

При наличии рассогласования.регулируемой величины пропорциональнаясоставляющая увеличивает величину разности значений уровней управляющего воздействия, что позволяет скомпенсировать возмущения небольшой величи- 10 ны беэ формирования нового значенияуровней, а это значительно увеличивает быстродействие и четкость работы устройства при больших постоянных времени объекта регулированию, 15

Анализ .работы предлагаемого уст— ройства показывает, что для объектов л KJIBccakop время переходного проL це сса находится в пределах 5, 5-6, 5 — что существенно меньше времени переходного процесса известных устройств °

Экономический эффект от использо" вания предлагаемого устройства достигается за счет повышения качества продукции в результате более точного управления колебательными, а также инерционными технологическими процессами.