Пневматический интегратор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е п11 в т.т у ув

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 17.07.75 (21) 2157969/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано25.02.77.Бюллетень № 7 (45) Дата опубликования описания 22.04.77 (51) M. Кл.е

G 06 G 5/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621-525 (088.8) (72) Авторы изобретения А. И. Бирман, Г. М, Ландшафт, Л. П. Шаров и Л. M Шиб

Ново-Горьковский нефтеперерабатывающий завод им. ХХ1Ч съезда КПСС и Государственный всесоюзный центральный ордена Трудового Красного

Знамени научно-исследовательский институт комплексной автоматизации (71) Заявители (54 ) ПНEBMAТИЧЕСКИЙ ИНТЕГРАTOP

Изобретение относится к узлам пневматических аналоговых вычислительных машин, а именно к пневматическим интеграторам.

Предложенное устройство предназначено для вычисления интеграла по времени от 5 разности двух входных сигналов — аргументов.

Известный интегратор аналогового действия содержит сумматор, входы которого соединены с входными каналами устройства, а щ выход через дроссель и емкость — с его положительной камерой и со входом повторителя, выход которого соединен с выходным каналом (1) .

Такой интегратор имеет низкую точность, 15 обусловленную нелинейностью дросселя.

Известен пневматический интегратор, содержащий сумматор, входы которого соединены с входными каналами, а выход через делитель — с одним входом второго сумма- 20 тора, выход которого через дроссель и емкость соединен с другим его входом и с одним входом третьего сумматора, другой вход которого соединен с каналом условного нуля, а выход через умножитель — с одним вхо-. 25 дом четвертого сумматора, второй вход которого соединен с каналом условного нуля, а выход — с выходным каналом устройства (2) .

НедостаткоМ указанного устройства является аппаратурная сложность.

Наиболее близким техническим решением кданному является пневматический интегратор, содержащий сумматор, выход которого через пульсирующий дроссель и емкость соединен с его первой положительной камерой и со входом повторителя, и блок управления, выход которого подключен к управляющему входу пульсирующего дросселя (3).

Недостатком этого устройства является невысокая точность вычисления в тех случаях, когда величина разности входных сигналов соизмерима с величиной погрешности сумматора.

Целью изобретения является повышение точности интегратора в работе.

С этой целью в интеграторе дополнительно установлены размыкающие и замыкающие клапаны и ячейки памяти, причем вторая положительная камера сумматора соединена

547775 через размыкающий клапан с первым входным каналом и через замыкающий клапан — с каналом опорного сигнала, а отрицательная камера сумматора соединена через размыкающий клапан с каналом опорного сигнала и через замыкающий клапан — со вторым входным каналом. Входной и выходной каналы ячейки памяти соединены соответственно с выходом повторителя и выходным каналом интегратора, а управляющие входы клапанов и ячейки памяти — с выходом блока управления, На фиг, 1 изображена принципиальная схема предложенного устройства; на фиг. 2— временная диаграмма работы блока управле- 15 чия.

Устройство содержит сумматор 1, пульсирующий дроссель 2, пневматическую емкость

3, повторитель 4, ячейку памяти 5, блок управления 6, размыкающие 7, 8 и замыкаю-2 шие 9 и 10 клапаны.

В,.одные каналы сигналов Р и Р под1 ключены к коммутируемым входам клапанов

7и10.

Канал опорного сигнала Р подключен к коммутируемым входам клапанов 8 и 9, выходы клапанов 7 и 9 — ко второй положительной камере сумматора 1, а выходы клапанов

8 и 10 — к его отрицательной камере.

Выход сумматора 1 подключен к его пер- Э вой положительной камере и входу повторителя 4 через дискретное апериодическое звено, выполненное на базе пульсирующего дросселя 2 и пневматической емкости 3. Выход повторителя 4 соединен со входом ячейки памяти 5, выход которой присоединен к выходному каналу Р ) интегратора. вых

Управляющие входы клапанов 7-10 пульсирующего дросселя 2 и ячейки памяти 5 соединены соответственно с выходами Р

К

Е и Р„блока управления 6. Устроиство работает следующим образом, 4

В первый такт при отсутствиии импульса P (P = О), замкнуты контакты клак, к панов 7 и 8, разомкнуты контакты клапанов 9 и 10 и при поступлении командного импульса Р происходит интегрирование разности Х = Р— P в результате чего выходной сигнал повторителя 4 приобретает приращение: (aP ) — Ки(Р -Р), вых 1 1 о где Ки — кээффициент интегрирования.

Сигнал P выбирается таким, чтобы вход55 о ной разностный сигнал X был существенно больше погрешности о сумматора 1.

Во второй такт поступает импульс F

К (Рк = 1), и контакты клапанов 7 и 8 раз- ьо

К, мыкаются, а контакты клапанов 9 и 10 замыкаются. При поступлении кэманднэгэ импульса Р происходит интегрирование раз2 ности К = P — Р и приращение выходного о г. сигнала повторителя 4

Выл)Я (О Д)

Суммарное гриращение выходного сигнала повторителя 4 составляет за два такта: .Р =(д 1- ) + (ьР ) вых вых 1 вых 2 — К (PÄ -Рэ) -К (1-, -P, ) -К(Р., После завершения второго такта интегрирования пэступает командный импульс PK (P = 1), замыкается кэнтакт ячейки пакь мяти 5, и выходной сигнал устройства приэб ретает новое значение.

Экспериментально установлено, что для обеспечения приемлемой точности входной разностный сигнал в каждом такте Х = P -Р о или Х = Рэ — P> должен быть более

0,1 кгс/см . Большие значения могут при2, вести к насыщению сумматора 1 (выходной сигнал сумматора может выйти за пределы диапазона 0,2+ 1,0 кгс/см . Поэтому опорЪ ный сигнал Р целесообразно формировать с помощью повторителя со сдвигом, установленного в канале одного из входных сигналов.

Расчетно-экспериментальное исследование показывает, что предложенный интегратор обеспечивает уменьшение погрешности примерно на порядок — в области малых значений входного разностного сигнала.

Так, если погрешность 5 сумматор а 1 может быть представлена выражением о =о,S gn _#_, где о — абсолютное значение погрешности сумматора 1, при входном разностном сиг нале Х, то в первый такт приращение выход D>î сигнала устройства составит (дР ) =Ки(Р -P) +Киб вых 1 1 о

Здесь мы принимаем для определенности, что 1- ж Р w Р; при обратном неравенст ве в вышеприведенном выражении перед ошиб. кой интегрирования будет стоять знак (минус) .

Приращение выходного сигнала за второи такт составит вых ) = К и Ро Р ) — Ки б

При суммировании приращений выходного сигнала за два такта обе ошибки компенсиру.ют друг друга.

Предложенное устройство целесообразно применять для вычисления интегральных оценок (например, разности между плановым заданием по производительности технологической установки и фактическим выполнением) 547775 и в вычислительных системах с коррекциеи по эталонному сигналу.

Технико-экономический эффект от применения предложенного интегратора заключается в увеличении точности вычисления интегральных показателей, например, при вычислении технико-экономических показателей работы технологических установок вторичной переработки нефти погрешность уменьшается с

7 1 О"о (для прототипа) до 1 0 1,5, о. 10

Формула изобрете ния

Пневматический интегратор, содержащий 1S входные каналы, канал опорного сигнала, сумматор, выход которого через пульсирующий дроссель и емкость соединен с его первой положительной камерой и со входом повторителя, и блок управления, выход которого под.-29 ключен к управляющему входу пульсирующего дросселя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности интегратора, в нем установлены размыкающие и замыкающие клапаны и ячейки памяти, причем вторая положительная камера сумматора со динена через размыкаюший клапан с первым входным каналом и через замыкающий клапан — с каналом опорного сигнала, а отрицательная камера сумматора соединена через размыкающий клапан с каналом опорного сигнала и через замыкающий клапан — со вто. рым входным каналом, входной и выходной каналы ячейки памяти соединены соответственно с выходом повторителя и выходным каналом интегратора, а управляющие входы клапанов и ячейки памяти — с выходом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Гординский A. А. "Анализ погрешностей пневматического интегратора с параметрической компенсацией", Труды ЦНИИКА, вып.

13, М., ОНТИ ЦНИИК, 1966.

2. Гординский A. А., Сахно В. А "Некоторые способы компенсации нелинейности дросселя в пневматических интеграторах", Труды ЦНИИКА, вып. 13, М., ОНТИ ЦНИИКР, 1 966.

3. Бирман А. И., Дарховский Б. С., "Элементы и схемы пневматической аналого-дискретной вычислительной техники, Труды

ЦНИИКА, вып. 13, ОНТИ ЦНИИКА, М., 1966 г. (прототип).

Фиг. 2

Составитель О. Гудкова

Редактор Л. Народная Техред М, Ликович Корректор С. Болдижар

Заказ 877/1О1 Тираж 818 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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