Пневматический пропорционально-интегральный регулятор

 

Изобретение относится к пневматическим системам управления. Недос татком известных пневморегуляторов является низкая динамическая точность вследствие превьшения выходным сигналом заданных уровней ограничения (насыщение регулятора). Предлагаемый регулятор, построенный на элементе сравнения, переключающих клапанах, диодах, дросселях, включающий пропорциональное звено, позволяет выходной сигнал регулятора ограничить на заданных уровнях и защитить его от насыщения. Кроме того, схема позволяет обеспечить безударный переход с дистанционного управления на автоматические. 1 ил. с (Л N5 4

СО!ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН. (19) (11) А1

Й4С 05 В 11/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

М А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3853676/24-24 (22) 05. 02.85 (46) 23.07.86. Бюл. Ф 27 (71) Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт и Московский завод точных изме,рительных приборов "Тизприбор" (72) В.И.Баженов, В.И.Белов, А.И.Бирман, А.А.Говоров, В.И.Першенков, В.В.Подсевалов и Л.П.Шершнев (53) 621.525 (088.8 ) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 531131, кл. G 05 В ll/50, 1976.

Авторское свидетельство СССР

К 273555, кл. G 05 В 11/58, 1970. (54)ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРОПОРЦИОНАНЬНОИНТЕГРАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР (57)Изобретение относится к пневматическим системам управления. Недос» татком известных пневморегуляторов является низкая динамическая точность вследствие превышения выходным сигналом заданных уровней ограничения (насыщение регулятора). Предлагаемый регулятор, построенный на элементе сравнения, переключающих клапанах, диодах, дросселях, включающий пропорциональное звено, позволяет выходной сигнал регулятора ограничить на заданных уровнях и защитить его от насыщения. Кроме того, схема позволяет обеспечить безударный переход с дистанционного управления на автоматические. 1 ил.

124605) Изобретение относится к приборостроению, а именно к пневматическим пропорционально-интегральным регуляторам с ограничениями выходного сигнала с защитой от насыщения и безударным переключением с ручного (дистанционного) режима управления на автоматический, даже при неравенстве регулируемого параметра его заданному значению.

Целью изобретения является повышение динамической точности регулятора.

На чертеже приведена принципиальная схема регулятора.

Регулятор содержит пропорциональное звено )> емкость 2, переменный дроссель 3, многомембранный элемент

4 сравнения, первый, второй и третий переключающие клапаны 5-7, первый, второй и третий постоянные дроссели 8-10, два встречно включенных и параллельно установленных диода llи 12 со сдвигами и задатчик

13 опорного давления Р.

Входы пропорционального звена 1 соединены с входными каналами задаРз и параметра Рл, выход его Рвь,„ через переключающий клапан 5 соединен с выходным каналом Р„, (исполнительный механизм) регулятора и одним входом третьего переключающего клапана 7„ другой вход которого подключен к задатчику )3 опорного давления Р,„.

Другой вход первого переключающего клапаиа 5 может быть подключен к ка" налу РА дистанционного управления.

Выход Р; многомембранного элемента 4 сравнения через второй переключающий клапан 6, второй постоянный дроссель

9 и диоды 11 и 12 соединен с емкостью

2, единичным входом пропорционального звена 1, через первый постоянный дроссель 8 — с первой плюсовой камерой элемента 4 сравнения, через третий постоянный дроссель 10 — с другим выходом второго переключающего клапана 6. Р пропорциональноьы го звена 1 подклкчен также к первой минусовой камере элемента 4 сравнения, а через переменный дроссель 3— к .емкости 2. Другой плюсовой вход элемента 4 сравнения подключен к выходу третьего переключающего клапана 7. Управляющие камеры переключающих клапанов соединены с каналом

Р„ командного сигнала.

Регулятор работает следующим образом.

Р „„ (в статичес(1) перепишется где P =1? +Р с Y ау 0 ком режиме), а

Тогда выражение виде

Р >Р +Р— P +Р -Р б) вих э oh или1? >Р -Р +Р

v v вык 5

Таким образом, условие (1) эквиеы в

Предварительно з адатчиком 1 3 устанавливают опорное давление Р,, а на диодах 11 и 12 выставляются положительные сдвиги л „и а (л „)О, йв>о ), равные а„= Р „— Р„и ль = Рв P., где Р„и Рв — нижнее и верхнее значения заданного диапазона изменения выходного сигнала Р пропсрционального звена I. Значение

)О опорного давления Р,„ выбирается внутри заданного диапазона изменений Р

Если Р„, = (Р„ + Рв )/2, то сдвиги на диодах будут одинаковыми:

Ь (Г Р )/2

)5 В режиме автоматического управления командный сигнал Р„ равен нулю (О кПа)„ вследствие чего выходной канал Р„„ (исполнительный механизм) соединяется с выходом Р „„ пропор20 ционального звена l через первый переключающий клапан 5, Выходной сигнал P,„ задатчика 13 через третий клапан 7 подключен к плюсовой камере элемента 4 сравнения, выходной

2 сигнал (Р„ ) которого через второй клапан 6 и дроссель 9 поступает на входы диодов ll и 12. Оба диода 11 и 12 закрыты при выполнении условия

P„1 „„. 6.Р . Иными словами, пока выходной сигнал Р „,„ изменяется внутри заданного диапазона, регулятор работает в линейном режиме и реализует стандартный попорционально-интегральный закон регулирования. Э 4

Если выходной сигнал Р, изме вык няясь,„ становится больше верхнего граничного уровня Р, давление Р, на выходе элемента 4 сравнения уменьшается и диод 12 переходит в проводя40 щее состояние (открывается). Действительно, диод 12 открывается, если в статическом режиме давление Р„ в емкости 2 становится больше суммы давлений Р, на выходе элемента 4

45 сравнения и усилия д пружины диода, . В г.е.

1246051

f5

SO нении которого открывается диод 12.

Благодаря этому начинается уменьшение давления в емкости 2 и соответст венно выходного сигнала P до бых восстановления равенства Р P

РЫх 8

Аналогично при уменьшении выходного сигнала P ниже граничного

Оых значения Р, давление Р, на выходе элемента 4 сравнения увеличивается, а вопло диода 1! открывается. В результате давление в емкости 2 и сигнал P „ на выходе пропорционального звена I увеличивается до выполнения условия Р = P ых н

В отличие от известных регуляторов, процесс ограничения выходного, сигнала не сопровождается автоколебаниями, так как элемент 4 сравнения реализует операцию непрерывного суммирования. Кроме того, для улучшения динамики процесса ограничения выходного сигнала установлены первый 8 и второй 9 постоянные дроссели (ра, 18 и 0,32 мм) .

В режиме дистанционного управления подается командный сигнал Р„, равный единице (140 кПа), вследствие чего переключаются клапаны 5-7.

Управление исполнительным механиз» мом осуществляется от канала дистанционного управления Рд . Давление канала Р через переключающий

М клапан 7 поступает в плюсовую камеру элемента 4 сравнения, выход которого через переключающий клапан 6 и третий постоянный дроссель !О (V 0,5MM ) теперь подключен к емкости 2, Таким образом, на базе элементов 2,4,6, 8 и 10 набирается интегральное звено, в качестве регулируемой переменной которому подается выходной сигнал Рных пропорционального звена 1, а в качестве задания— давление канала дистанционного управления Р„„ .

Интегральное звено, набранное на элементах 2,4,6,8 и 10, изменяет давление Р„ в емкости 2 до выполнения условия P = P . То есть давление ьь!х им

Р „„следит эа давлением в выходном канале Р,„регулятора. Таким образом, переход на режим автоматического управления осуществляется без скачка давления в выходном канале Р„„ регулятора, даже при неравенстве регулируемой величины, Р ее заданному значению Р, .

Формула и з о б р е т е н и я

Пневматический пропорциональноинтегральный регулятор, содержащий пропорциональное звено, емкость и переменный дроссель настройки времени изодрома, многомембранный элемент сравнения с первым постоянным дросселем на входе в его первую плюсовую камеру и три переключающих клапана, управляющие камеры которых соединены с каналом командного сигнала, входы пропорционального звена соединены с входными каналами задания и параметра, а выход его через первый переключающий клапан подключен к выходному каналу, через переменный дроссель — к емкости и единичному входу пропорционального звена, выход которого подключен также к первой минусовой камере многомембранного элемента сравнения, выход которого соединен с его другой минусовой камерой и входом второго переключающего клапана, с другой плюсовой камерой элемента сравнения соединен выход третьего переключающего клапана, один вход которого подключен к выходному каналу регулятора, другой вход первого переключающего клапана подключен к каналу дистанционного управления, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения динамической точности регулятора, в нем дополнительно установлен задатчик опорного давления, второй и третий постоянные дроссели и два встречно включенных и параллельно установленных пневматических диода со сдвигами, выходы которых подключены к емкости и первому постоянному дросселю, а входы диодов через второй постоянный дроссель соединены с первым выходом второго переключающего клапана, другой выход которого через третий постоянный дроссель подключен также к емкости, а задатчик опорного давления подключен к другому входу третьего переключающего клапана.

1246051 Составитель О.Гудкова

Техред M. Ходанич Корректор И.Муска

Редактор Н.Егорова

Заказ 3998/40

Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óÿòoðîä, ул.Проектная,4