Изодромная система автоматического регулирования непрямого действия

 

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано в изодромных системах с механическим выходом измерителя отклонения регулируемого параметра, связанным с осью качания рычага обратной связи с возможностью ее линейного перемещения. Цель изобретения - улучшение динамических характеристик изодромной системы автоматического регулирования за счет уменьшения колебаний регулируемого параметра и ускорения затухания переходных процессов. Для достижения этого технического результата поршень со штоком демпфера изодрома выполнены с обеспечением нулевой плавучести поршня в рабочей жидкости, а упругий элемент установлен между рычагом и осью его качания. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано в изодромных системах регулирования, в которых муфта измерителя отклонения регулируемой величины имеет механический выход, например, прямолинейного поступательного движения.

Известна изодромная сервомоторная система автоматического регулирования расхода газа (см. Крутов В. И. и др. Основы теории автоматического регулирования. М. Машиностроение, 1969, с. 220-221, рис. 127).

Известна также система автоматического регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания (см. Айзерман М. А. Теория автоматического регулирования двигателей. М. : Государственное издательство технико-теоретической литерату- ры, М. , 1952, с. 24-25, фиг. 11).

Важнейшей особенностью приведенных автоматических систем является обеспечение двухимпульсного пpопоpциональ- но-интегрального регулирования как по отклонении регулируемой величины, так и по интегралу от этого отклонения.

Изодромные системы сервомоторного автоматического регулирования имеют одинаковую принципиальную схему (см. Попов Е. П. Автоматическое регулирование и управление, М. : Государственное издательство физико-математической литературы, 1962, с. 268-269, рис. 181). Основными составными частями такой автоматической системы являются измеритель отклонения регулируемого параметра, связанный через муфту с осью качания суммирующего рычага с возможностью ее вертикального перемещения, снабженный управляющим золотниковым устройством гидравлический поршневой сервомотор двойного действия, изодромное устройство в виде гидродемпфера, цилиндр которого жестко связан с штоком сервомотора, а шток поршня связан с упругим элементом, суммирующий рычаг (рычаг обратной связи), связанный с отсечным золотником и штоком поршня гидродемпфера, и узел настройки системы. Данная двухимпульсная изодромная система автоматического регулирования непрямого действия является прототипом изобретения.

Недостатками системы-прототипа являются колебания регулируемого параметра и значительная длительность затухания переходных процессов.

Целью изобретения является повышение точности и улучшение динамических характеристик системы автоматического регулирования непрямого действия путем уменьшения колебаний регулируемой величины и ускорения затухания переходных процессов.

Цель достигается тем, что цилиндр гидродемпфера жестко связан с неподвижной опорой, а его поршень со штоком выполнены с обеспечением нулевой плавучести поршня в окружающей его рабочей жидкости, причем элемент установлен между суммирующим рычагом и осью его качания с обеспечением горизонтального положения суммирующего рычага в его ненагруженном состоянии.

Такое выполнение системы обеспечивает регулирование не только по отклонению и интегралу отклонения, но и по производной от отклонения регулируемого параметра, чем и достигается технический результат.

На фиг. 1 показана система с полым поршнем гидродемпфера изодрома; на фиг. 2 - система с облегченной зубчатой рейкой на штоке поршня гидродемпфера, связанной и инерционным цилиндрическим зубчатым колесом; на фиг. 3 - система со с вязью между суммирующим рычагом и штоками поршня гидродемпфера и отсечного золотника в виде зубчатых реечных передач.

Система содержит измеритель 1 отклонения регулируемого параметра, механический выход которого связан через муфту 2 с осью качания облегченного суммирующего рычага с возможностью ее вертикального перемещения, трубопровод 3 подвода рабочей жидкости от насоса (на фигурах не показан) к отсечному золотнику 4, установленному в корпусе 5 и соединенному трубопроводами 6 с надпоршневой полостями цилиндра 7 сервомотора, поршень 8 которого кинематически связан через шток 9 с регулирующим органом, гидродемпфер, цилиндр 10 которого установлен на кронштейне, жестко связанном с неподвижной опорой, а поршень 11 со штоком 12 выполнен с обеспечением нулевой плавучести этого поршня в рабочей жидкости, которой заполнены подпоршневая и подпоршневая полости цилиндра гидродемпфера, соединенные переточной трубкой, в которой установлен дросселирующий вентиль, облегченный суммирующий рычаг 13, упругий элемент-пружину 14 и узел настройки системы в виде винтового механизма 15, связанного с корпусом 5 золотника.

Поршень 11 гидродемпфера может быть снабжен герметичной полостью (фиг. 1), а шток 12 - облегченной зубчатой рейкой 16 (фиг. 2), связанной с инерционным цилиндрическим зубчатым колесом 17, ось 18 которого установлена на кронштейне 19, связанном с неподвижной опорой.

Связь рычага 13 со штоком 12 поршня гидродемпфера и штоком золотника 4 может быть выполнена в виде зубчатых передач с зубчатыми секторами 20 и 21 (фиг. 3), закрепленными на концах рычага 13, и зубчатыми рейками 22 и 23, закрепленными на соответствующих штоках. Пружина 14 установлена между рычагом 13 и осью его качания с обеспечением горизонтального положения рычага 13 в его ненагруженном состоянии.

Система работает следующим образом.

В установившемся режиме, соответствующем заданному винтовым механизмом 15 значению регулируемого параметра, золотник 4 находится в равновесном положении, пружина 14 недеформирована, а шток 9 и регулирующий орган занимает определенное положение.

Если вследствие возмущающего воздействия на объект регулируемый параметр получит положительное отклонение от заданного значения, то ось качания рычага 13 смещается, например, вверх. Перемещается вверх и связанный с рычагом 13 золотник 4. Подпоршневая полость сервомотора соединяется через золотник и трубопровод 3 с нагнетательным патрубком насоса, а надпоршневая полость - с линией слива. Шток 9 также перемещается вверх и изменяет положение регулирующего органа в сторону уменьшения регулируемого параметра.

Существенно, что вследствие гидравлического сопротивления гидродемпфера (пропорционального линейной скорости перемещения оси качания рычага 13) силе инерции приведенных к штоку 12 масс поршня 11 и зубчатого колеса 16 (пропорциональной линейному ускорению оси качания рычага 13) имеет место отставание перемещения левого конца суммирующего рычага 13 относительно правого. При таком перемещении вверх и повороте против часовой стрелки рычага 13 относительно оси его качания происходит растяжение пружины 14 и форсированное перемещение золотника 4, причем на золотник поступает сигнал, являющийся суммой сигналов трех перемещений, пропорциональных отклонению значения регулируемой величины, интегралу и производной от указанного отклонения. (56) Авторское свидетельство СССР N 1104534, кл. G 05 B 3/08, 5/00, 1983.

Попов Е. П. Автоматическое регулирование и управление. М. , 1966, с. 268, 269, рис. 181.

Формула изобретения

1. ИЗОДРОМНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НЕПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ , содеpжащая измеpитель отклонения pегулиpуемого паpаметpа, механический выход котоpого связан чеpез муфту с осью качания суммиpующего pычага с возможностью веpтикального пеpемещения этой оси, пpичем одно плечо суммиpующего pычага связано со штоком поpшня гидpодемпфеpа и с упpугим элементом, а дpугое плечо - со штоком отсечного золотника, а также сеpвомотоp, шток поpшня котоpого кинематически связан с pегулиpующим оpганом, а надпоpшневая и подпоpшневая полости соединены чеpез отсечной золотник с насосом, отличающаяся тем, что цилиндp гидpодемпфеpа жестко связан с неподвижной опоpой, пpичем поpшень со штоком гидpодемпфеpа выполнены с обеспечением нулевой плавучести этого поpшня в pабочей жидкости гидpодемпфеpа, а упpугий элемент установлен между суммиpующим pычагом и осью его качания с обеспечением гоpизонтального положения суммиpующего pычага в его ненагpуженном состоянии.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что поpшень гидpодемпфеpа снабжен геpметичной полостью.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что шток поpшня гидpодемпфеpа снабжен облегченной зубчатой pейкой, связанной с инеpционным цилиндpическим зубчатым колесом, ось котоpого установлена на кpонштейне, связанном с неподвижной опоpой.

4. Система по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что связь суммиpующего pычага со штоками поpшня гидpодемпфеpа и отсечного золотника выполнена в виде pеечных зубчатых пеpедач, pейки котоpых закpеплены соответственно на штоке поpшня гидpодемпфеpа и штоке отсечного золотника и связаны с зубчатыми сектоpами, закpепленными на соответствующих концах суммиpующего pычага.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3