Пропорциональное усилительное устройство

 

Изобретение относится к пневмогидравлическим системам управления, в частности к усилительным устройствам. Пропорциональное усилительное устройство содержит многокаскадный усилитель, каналы отрицательных обратных связей, подключенные с одной стороны к управляющим каналам первого каскада усилителя, и отличается от известных тем, что в нем установлен промежуточный пропорциональный струйный элемент, при этом его управляющие каналы параллельно второму каскаду усилителя подключены к выходным каналам первого каскада усилителя, а каналы отрицательных обратных связей с другой стороны подключены к выходам промежуточного пропорционального струйного элемента. Техническим результатом предлагаемого устройства является широкий диапазон изменения коэффициента усиления, стабильность давления на выходе, упрощение системы питания устройства. 1 ил.

Изобретение относится к пневмогидравлическим системам управления.

Известно пропорциональное усилительное устройство (Струйные логические элементы и устройства автоматического управления технологическим оборудованием. Отраслевой каталог, Москва, ВНИИТЭМР, 1989, с. 44, рис. 100), содержащее многокаскадный усилитель.

Однако такое усилительное устройство имеет постоянный коэффициент усиления, что не позволяет эффективно использовать это устройство в системах автоматического регулирования.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является пропорциональное усилительное устройство (Fluidics. Ordering information. Schenectady, N. Y., 12305. General Purpose Control. Dept., General Electric Company. , p. 11., F S12), содержащее многокаскадный усилитель, каналы отрицательных обратных связей, подключенные с одной стороны к управляющим каналам первого каскада усилителя.

Однако известное устройство имеет ряд недостатков. В связи с тем, что многокаскадный усилитель выполнен по обычной схеме, в которой давление питания каждого каскада растет от первого к последнему и давление питания первого каскада значительно ниже давления питания последнего каскада, регулирование (изменение) коэффициента усиления устройства за счет изменения величины давления и расхода в каналах отрицательных обратных связей ограничено. Увеличение давления в каналах отрицательных обратных связей этого устройства с целью получения более широкого диапазона изменения коэффициента усиления приводит к возникновению автоколебательного режима работы. В связи с необходимостью большого ограничения давления обратных связей в известном устройстве каналы обратных связей снабжены наборами различных дросселей, что усложняет конструкцию. Кроме того, отрицательные обратные связи образованы между выходами усилителя последнего каскада и управляющими каналами первого каскада, что оказывает влияние на давление на выходе усилительного устройства. Чем больше давление обратной связи, чем меньше давление на выходе устройства, что снижает стабильность работы управляемого им исполнительного органа или системы управления.

В этой связи важнейшей задачей является создание стабильных устройств с широко варьируемыми внешними характеристиками.

Техническим результатом заявляемого пропорционального усилительного устройства является широкий диапазон изменения коэффициента усиления, стабильность давления на выходе, упрощение системы питания этого устройства. Это позволяет иметь легко перенастраиваемое в широких пределах усилительное устройство для применения в системах управления, повысить стабильность характеристик усилительного устройства, снизить трудоемкость его настройки, уменьшить количество устанавливаемых в каналах обратных связей дросселей.

Указанный технический результат достигается тем, что в пропорциональном усилительном устройстве, содержащем многокаскадный усилитель, каналы отрицательных обратных связей, подключенные с одной стороны к управляющим каналам первого каскада усилителя, установлен промежуточный пропорциональный струйный элемент, управляющие каналы которого параллельно второму каскаду усилителя подключены к выходным каналам первого каскада усилителя, а каналы отрицательных обратных связей с другой стороны подключены к выходам промежуточного пропорционального струйного элемента.

На чертеже изображена схема пропорционального усилительного устройства.

Пропорциональное усилительное устройство состоит из многокаскадного усилителя 1, содержащего усилители первого каскада 2, второго каскада 3, последнего каскада 4, промежуточного пропорционального струйного элемента 5. Управляющие каналы элемента 5 параллельно второму каскаду усилителя подключены к выходным каналам первого каскада 2. К усилителю первого каскада 2 подсоединены снабженные дросселями управляющие каналы 6 и 7, к которым подведен перепад давлений управления ΔР_y. Каналы 8 и 9 отрицательных обратных связей, снабженные дросселями 10 и 11, с одной стороны подключены к управляющим каналам 6 и 7 первого каскада усилителя, а с другой стороны подключены к выходам промежуточного пропорционального струйного элемента 5. К каждому элементу усилительного устройства подведено давление питания по каналам 12.

Пропорциональное усилительное устройство работает следующим образом.

При подаче управляющего сигнала ΔР_y на вход усилителя первого каскада 2 сигнал усиливается и поступает на вход усилителя второго каскада 3 и т.д. Усиленный сигнал ΔР_в снимается с выхода усилителя последнего каскада. Пропорциональный элемент 5, подсоединенный к выходам усилителя первого каскада 2 параллельно усилителю второго каскада 3, не участвует в усилении входного сигнала, а служит для снижения выходного сигнала усилителя первого каскада, что обеспечивает применение более высокого давления питания этого усилителя. Давление питания первого каскада при этом равно давлению питания любого другого каскада. Поэтому система 12 питания упрощается, в ней отсутствуют дроссели для настройки, не требуется ее настраивать.

Одновременно элемент 5 служит для образования отрицательных обратных связей (каналы 6 и 7), идущих не от выхода всего усилительного устройства, а от промежуточного элемента, не участвующего в усилении сигнала. Это обеспечивает стабильность выходного сигнала усилительного устройства. Повышение давления питания усилителя первого каскада 2 позволяет увеличить давление обратных связей, т.е. давление в каналах 8 и 9. Увеличение давления обратных связей ведет к большему влиянию отрицательных обратных связей на давление в управляющих каналах 6 и 7 усилителя 2, что позволяет в широких пределах изменять его коэффициент усиления, а следовательно, коэффициент усиления всего устройства.

Степень влияния давления обратных связей определяется степенью открывания или закрывания дросселей 10 и 11, которых ввиду отсутствия необходимости строгого ограничения давления обратных связей установлено по одному в каждом канале обратной связи.

Установка промежуточного элемента 5, образование отрицательных обратных связей между ним и усилителем первого каскада 2 обеспечивают достижение необходимого технического результата: расширение диапазона изменения коэффициента усиления устройства, повышает стабильность его выходных параметров, упрощает систему питания, снижает количество применяемых регулирующих устройств (дросселей).

Формула изобретения

ПРОПОРЦИОНАЛЬНОЕ УСИЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее многокаскадный усилитель, каналы отрицательных обратных связей, подключенные с одной стороны к управляющим каналам первого каскада усилителя, отличающееся тем, что в нем установлен промежуточный пропорциональный струйный элемент, управляющие каналы которого параллельно второму каскаду усилителя подключены к выходным каналам первого каскада усилителя, а каналы отрицательных обратных связей с другой стороны подключены к выходам промежуточного пропорционального струйного элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1