Пневматический функциональный преобразователь

 

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий параллельно включенные основные дроссели по числу участков аппроксимации, входы которых сбединены с входным каналом преобразователя, повторители со сдвигом и усилитель, подключенный выходом к вЬкодному каналу преобразователя , отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в нем установлены задатчик и дополнительный дроссель, причем выходы всех основных дросселей, кроме первого, соединены с проточными камерами повторителей со сдвигом, сопла которых подключены к выходу первого дросселя, к входу, усилителя и через дополнительный дроссель - к выходу задатчика.

g 06 С, 5/00 эаю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР 00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРОЮ

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ и иититтитмт саидитвъстит

Рь)и (21) 3488388/24-24 (22) 17.08.82 (46} 15.09.84. Бюл.. Ф 34 (72) P.A.ßåéäîðô, В.М.Ребик и Г.И.Жалнин (71) Новочеркасский политехнический институт (53) 621-525(088.8) (56) 1. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы.

Справочное пособие. "Машиностроение", 1976, с. 276, прибор типа ПФ1.17.

2. Труды третьей конференции молодых специалистов. М., ЦНИИКА, 1964, с. 117 ° рис. 5 (прототип). (54) (57) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий параллельно включенные основные дроссели по числу участков аппроксимации, входы которых сбединены с входным каналом преобразователя, повторители со сдвигом и усилитель, подключенный выходом к выходному каналу преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в нем установлены задатчик и дополнительный дроссель, причем выходы всех основных дросселей, кроме первого, соединены с проточными камерами повторителей со сдвигом, сопла которых подключены к выходу первого дросселя, к входу. силителя и через дополнительный россель — к выходу задатчика.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к пневматическим устройствам, реализующим вогнутую функцию одной переменной на . основе кусочно-линейкой аппроксима-, 5 цнии

Известно функциональное устройство, в основу работы которого положен принцип кусочно-линейной аппроксимации, содержащее дросселя, повторите- 10 ли. со сдвигом, задатчик давления и усилитель L.13,.

Однако это устройство предназначено для реализации только выпуклых функций, поскольку в нем каждый пос 15 ледующий участок аппроксимации имеет меньший наклон (козффициент усиления) по сравнению с предыдущим участком.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для выбора мини- 40 мального сигнала, содержащее параллельно включенные дроссели по числу участков аппроксимации, повторители .со сдвигом и усилитель k2).

Недостатком известных устройств являются ограниченные функциональ ные возможности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, 30 что в пневматическом функциональном преобразователе, содержащем парал лельно включенные основные дроссели по числу участков аппроксимации, входы которых соединены с входным кана" З5 лом преобразователя, повторители со

Сдвигом и усилитель, подключенный выходом к выходному каналу преобразователя, установлены задатчик и дополнительный дроссель, причем выхо"40 ды всех основных дросселей, кроме первого, соединены с проточными камерами повторителей во сдвигом, сопла которых подключены к выходу первого дросселя, к входу усилителя и через дополнительный дроссель — к выходу задатчика.

На чертеже изображен пневматичес- кий функциональный преобразователь.

Он содержит дроссели 1-4, повтори-5 тели 5 — 7 со сдвигом, дополнительный дроссель 8, задатчик 9 и усилитель

10. Вход дросселя 1 соединен с входным каналом 1, и с входами дроссеХ. лей 2, 3 и 4, выходы которых соедине«55 ны с проточными камерами повторителей

5 - 1 со сдвигом и т.д. по числу участков аппроксимации соответствен8О8 2 но. Сопла последних соединены с выходом дросселя 8, подключенным к выходу задатчика 9. При этом общая линия, соединяющая сдпла повторителей, соединена с входом усилителя 10, выход которого подключен к выходному каналу преобразователя.

Следует отметить, что к общей линии может быть подключено й. цепочек дроссель - повторитель со сдвигом.

Работа преобразователя заключается в следующем. . Входной сигнал поступает на входы дросселей 1 - 4. Пока давление входа меньше давления открывания Рв». сопла повторителя 5, работает дроссельный делитель, образованный дросселями 1 и 8. При этом реализуется первый участок аппроксимации с наименьшим наклоном.

При превьппении входным давлением указанной величины Р„» сопло повторителя 5 открывается, и формируется делитель, образованниый дросселем 8 и параллельной цепочкой дросселя 1, байпасированиого последовательным вклю- чением дросселя 2 и сопла-заслонки элемента 5. В результате входное соп- ротивление делителя уменьшается, и наклон статической характеристики преобразователя возрастает.

При достижении давлением Р> значения Р„ открывания элемента 6 входное сопротивление уменьшается далее, и наклон статической характеристики следующего участка возрастает;

Аналогично продолжается процесс на других участках изменения р „ В соответствии с описанным принципом действия необходимо выполнение условия, „c.Р (Р (...(Р,. где Р„„- давление открывания соответствующего повторителя, настраиваемого его пружиной.

Дпя исследования сущности работы преобразователя проведено его математическое описание, при этом входящие в схему элементы считаются линейными.

Для первого участка выходной сигнал определяется из соотношений е(Я Р )

6 wo(Рш, -1 o).

S„i9

) Э 1113 где G, C расход воздуха через дроссели 8 и 1;

А„ ..4 л — проводимости дросселей

8и1;

Po — давление задатчика 9;

- промежуточное выходное давление схемы.

Иэ (1) имеем ее, Е е

10!

Для второго участка система уравне- . ний имеет вид а а+а л а М1 б„ы„(Р „- а „д;

Ga «. (8 л-аи, 1 а с«а (+ -Ра1;

G + 6Л 21 (2) 20 где С, — проводимость дросселя 2;

C — расход воздуха через дрос-25 сель 2;

Рал — давление открывания повторителя 5.

Из (2) имеем

Ое2 где де

«л+Ы

c,„- «„(а„-1 „ „), 2=а «(Ъ -Чъ,) ъ - а 3 ях - а 4;

6Л ее2 еЛФ е (3) 45

ЛРмч 1 С1 .

Р!гл = меч

55 где Л «1 и отвечает условию а1, gf Р 1ф ес или Р „Kqq(Q-P<<)+ ф npg gР„ Р„ где К„

Ыл

О4+ Ыв ра д +4д р а р р

Ю(флаа4 <" а1ЛЛеД(а < 04Кеа р к,(а„-у. к,(P,„-Ъ,). Р, Для третьего участка система урав.нений имеет вид где А — проводимость дросселя 3;

G>- расход воздуха через дроссель 3, Р„ - давление открывания элемента 6.

Из (3) имеем

Р+ 1«

1«(4-Р) 1« (Р„-РДД)iw (q„-ð„,,р.

II где

< Л Л а!а

808 4

Таким образом, для л участков можно записать

P„ =1«Ж-В) $"!1Ä(PÄ-Р« Р

Ь1

Э

Однако данные соотношения имеют место не для всего диапазона измецеа ния выходного сигнала Р „. Действий быд . тельно, при Р, > Рл элемент 5 не может обеспечить реким стабилизации давления Р„ в проточной камере. При л этом мембрана полностью открывает сопло, а сопротивление линии определя" ется только дросселем 2. В этом случае описание статической характеристики преобразователя меняется: где Рл„ > Р > Р„,Для компенсации возникающего слома характеристики необходимо очередную точку сопряжения интервалов аппроксимации совместить с точкой

Аналогичное изменение характеристики преобразователя имеет место при достижении значения Р „ > Рла . ОдЬнк нако для реализации реальных вогнутых функций такой необходимости не возникает, поскольку диапазон изменения ле сигнала Р „ меньше диапазона изменения входного сигнала (стандартный диапазон 2Π— 1ÎÎ кПа).

Последнее связано с тем, что функ" циональная часть схемы реализована как пассивное звено. Это определяет

:невозможность реализовать по каналу, Pg< — Р ал наклон характеристики (коэффициент передачи), больший единицы. Следовательно, при реализации функциональной зависимости вида

Р „У(р,„1 необходимо выполнение условия

Для общего случая функции f (Ра, ) приходится реализовать зависимость вида

1лл

11!3808

S м. 1

Составитель В. Робик

Техред И.Асталош Корректор С.Черни

Редактор M.ÖHòêèíà

Заказ 6621/41 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, усилитель 10 осуществляет умножение на коэффициент

Устройство, представленное на чер теже, разрабатывалось и использовалось для конкретной задачи — реализации квадратичной зависимости вида

9 <, („-ф) IL

Поскольку зависимость (4) требует реализации максимального коэффициента передачи, равного двум, насснвной частью схемы реализована зависимость

P" -î,ЫЬЯ1,-ЗФ гО р а усилитель 10 имеет коэффициент умножения 2 и реализован на пятнмембранном элементе сравнения по схеме удвоения. Повторители со сдвигом настраивают на следующие, давления: кгс первая точка — Р„1 = 0,326 —,, кгс, P „„ 0,212 — ., вторая точкасм

Р = 0,544 с, P 0,340 5 кгс третья точка - 1 д = 0,796.

Рбн, = 0 632 см2

Изобретение существенно расширяет функциональные возможности пневмоавтоматики. Обладая рядом пренмуt ществ, таких как простота, сравнительно высокая точность, использование стандартных элементов, оно най,дет применение при построении аналоговых вычислителей и пневматических управляющих комплексов.

Кроме того, в сочетании с другими

20 устройствами, реализующими выпуклые функции можно проектировать устройства, с помощью которых реализуются на элементах йневмоавтоматики выпуклс-вогнутые илн другие функции.