Струйно-пневматический блок предварения и дифференцирования

Изобретение относится к области пневматических автоматических регуляторов. Струйно-пневматический блок предварения и дифференцирования представляет собой равновесный мост, основанный на силовом действии струй и состоящий из пластины, подвешенной на газовой опоре, с одной стороны которого расположено входное инерционное звено, включающее переменное сопротивление, емкость постоянного объёма, расходный точный повторитель и сопло, ориентированное перпендикулярно пластине, а с другой - считывающий узел угла поворота пластины, выполненный в виде дросселя типа «сопло-заслонка», пневматический мембранный усилитель мощности, охваченный двумя компенсационными соплами, образующие регенеративную обратную связь с коэффициентом усиления, большим единицы. Причем для реализации закона управления при операции предварения к соплу смещения нулевой точки подключен источник входного давления, а для реализации закона управления при операции дифференцирования - источник с другим давлением. Технический результат - расширение области применения блока при реализации законов предварения и дифференцирования за счет использования расходного инерционного звена в линейной компенсационной схеме, основанной на силовом действии струи на подвижную преграду, выполненную в виде пластины. 1 ил.

 

Изобретение относится к области пневматических автоматических регуляторов.

Из уровня техники известен струйно-пневматический пропорциональный регулятор, состоящий из входной дифференциальной схемы с двумя соплами, направленных перпендикулярно пластине и изменяющие коэффициент усиления регулятора при изменении расположения этих сопл относительно газовой опоры, на которой подвешена пластина, считывающего элемента угла поворота, выполненного в виде узла типа «сопло-заслонка», охваченного двумя соплами, расположенными до и после пневматического мембранного усилителя мощности, образующего регенеративную обратную связь с коэффициентом усиления, большим единицы [Патент РФ №2018116604, 04.05.2018. Струйно-пневматический пропорциональный регулятор // Патент России №2676362, 28.12.2018. Бюл. №1. / Макаров В.А., Королев Ф.А., Тютяев Р.Е., Макаров А.В.].

Недостатком выбранного прототипа заявляемого изобретения является иная область применения в системах управления.

Известен также блок, реализующий закон предварения, согласно которому выходной сигнал изменяется пропорционально сумме величин входного давления и скорости его изменения [Берендс Т.К., Ефремова Т.К., Тагаевская А.А., Юдицкий С.А. Элементы и схемы пневмоавтоматики. М., Машиностроение, 1976, с. 106-108]. Блок состоит из мембранного усилителя, в отрицательной обратной связи которого расположено апериодическое звено, состоящее из переменного сопротивления для настройки постоянной времени предварения и ёмкости постоянного объёма.

Недостатком упомянутого блока предварения является ограниченная область применения.

Технический результат, который достигается в настоящем изобретении, заключается в расширении области применения блока при реализации законов предварения и дифференцирования за счет использования расходного инерционного звена в линейной компенсационной схеме, основанной на силовом действии струи на подвижную преграду, выполненную в виде пластины.

Более конкретно, технический результат достигается тем, что струйно-пневматический блок предварения и дифференцирования состоит из пластины, подвешенной на газовой опоре, в одно из плеч которой включен считывающий элемента угла поворота, выполненный в виде узла типа «сопло-заслонка», охваченный двумя соплами, расположенными до и после усилителя мощности, образующего регенеративную обратную связь с коэффициентом усиления, большим единицы, отличающимся тем, что в другом плече моста расположены входное инерционное звено, в состав которого входит переменное сопротивление, емкость постоянного объёма, расходный точный повторитель и сопло, ориентированное перпендикулярно пластине, а также сопло смещения нулевой точки, причем для реализации закона управления при операции предварения к соплу смещения нулевой точки подключен источник входного давления, а для реализации закона управления при операции дифференцирования - источник с другим давлением.

На фиг.1 представлена схема струйно-пневматического блока предварения и дифференцирования, состоящего из пластины 1, подвешенной на газовой опоре 2. Для регистрации угла поворота пластины 1 предусмотрен считывающий элемент угла поворота, выполненный в виде сопла 3 и заслонки 4, жестко закрепленной на пластине 1. Между соплом 3 и входным дросселем 5 расположена камера 6, связанная со входом усилителя мощности 7. Выходной канал 8 усилителя мощности 7 соединен с вторичным прибором 9 и соплом обратной связи 10. Для компенсации силового действия струи, исходящей из сопла 3, предусмотрено сопло 11, соединенное с камерой 6. Сопло 3 и заслонка 4 совместно с усилителем мощности 7 и соплом обратной связи 10 образует регенеративную обратную связь, которая придает стабильное нулевое положение подвижной системе.

К соплу 12 смещения нулевой отметки блока подводится давление, которое в зависимости от выбранного закона управления, может быть равно входному давлению при реализации операции предварения, либо – при реализации операции дифференцирования. Входное давление также подводится к инерционному звену, состоящему из переменного сопротивления 13, емкости 14, расходного точного повторителя 15, на который подано давление питания через постоянный дроссель 16. Выходной канал расходного точного повторителя 15 соединен с соплом 17. Изменяя проводимость переменного сопротивления 13 можно менять постоянную времени предварения .

Выходной сигнал блока при реализации закона предварения равен:

При реализации закона дифференцирования выходной сигнал равен:

где , – объем емкости 14; – проводимость переменного сопротивления 13; – газовая постоянная; – абсолютная температура.

Струйно-пневматический блок предварения и дифференцирования, состоящий из пластины, подвешенной на газовой опоре, в одно из плеч которой включен считывающий элемент угла поворота, выполненный в виде узла типа «сопло-заслонка», охваченный двумя соплами, расположенными до и после усилителя мощности, образующего регенеративную обратную связь с коэффициентом усиления, большим единицы, отличающийся тем, что в другом плече расположены входное инерционное звено, в состав которого входит переменное сопротивление, емкость постоянного объёма, расходный точный повторитель и сопло, ориентированное перпендикулярно пластине, а также сопло смещения нулевой точки, причем для реализации закона управления при операции предварения к соплу смещения нулевой точки подключен источник входного давления, а для реализации закона управления при операции дифференцирования - источник с другим давлением.