Пневматическое управляющее устройство

 

Союз Советскнк

Социалнстическик

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

" 684509.."«о иа м (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.05.76 (21)2361638/18-24 (51) М. Кл. с присоединением заявки М

G 05 В .11/52

Гвщдарстоокеый юатот

СССР ао докам езобрвтоеей и открытей (23) Приоритет

Опубликовано 05 09.79. Бюллетень РЙ ЭЗ

Дата опубликования описания 08.09.79 (53) УДК 621-525 (088,8) (72) Авторы изобретения

A. П. Афонин, Г. В. Крейнин, К. С. Солнцева и Р. И. Я нбулатов (7l) Заявитель

Государственный научно-исследовательский институт машиноведения им. акад. А. A. Благонравова (54) ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЯ lOQEE УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к пневматическим средствам автоматического управления и может быть использовано при создании пневматических систем различного назначения, в частности пневматических

5 систем управления позиционированием рабочих органов технологического оборудования.

Известны методы повышения быстродействия пневматического регулятора с одновременным улучшением других его динамических и точностных характеристик, основанные на импульсном управлении, реализуюшим режим, близкий к оптимальному. Например, сушествует пневматический регулятор, содержаший элемент сравнения, два четырехвходовых сумматора, регулируемые дроссели, несколько динамических и апериодических звеньев и выходной усилитель с системой многоконтурной обратной связи, охватываюшей устройство в целом и его отдельные блоки $1).

При наличии сигнала рассогласования между текушим и заданным значениями регулируемого параметра регулятор генерирует управляюшее воздействие в форме относительно короткой последовательности импульсов, модулированных по длительности в зависимости от величины и знака рассогласования. После устранения последнего (в пределах точности регуляторе) управляюшее воздействие продолжает подаваться в виде симметричных импульсов высокой частоты и малой амплитуды со . средним значением, соответствуюшим состоянию равновесия системы. Импульсный режим работы регулятора является результатом влияния обратной связи, вызываюшей автоколебания. Имеюшиеся в регуляторе динамические и апериодические звенья используются для настройки регулятора на максимальное быстродействие при отработке управляюшего сигнала, причем настройка определяется таким свойством регулируемого объекта как инерционность (запаздывание) .

К недостаткам сушествуюшего регуля тора следует отнести, во-первых, зависиНа выходе элемента сравнения 1 устанавливается сигнал =1, под действием, которого нормально открытое реле 3 пропускает сигнал 2 х во вторую минусовую камеру элемента сравнения 1, т.е. имеем

Х =-2х < .. При x - w 4 к q выполняется условие y;+ X>< x +Х, и на выходе элемента сравнениа 1 устанавливается сигнал

2. =О. B результате этого нормально открытое реле 3 сообшает камеру с элемента сравнения 1 с атмосферой, при

&TOM Х =0.

3 68450 мость амплитуды управляющего воздействия и закона его модулирования по длительности импульсов от настройки регу лятора, а не от действительного состояния объекта управления него свойств.

Поэтому при изменении параметров обьекта приходится менять и настройку регулятора для предотвращения ухудшения качества процесса регулирования. Во-вторых, конструкция регулятора достаточно о сложна. В частности для суммирования сигналов в нем предусмотрены отдельные блоки (два четырехвходовых сумматора), выдающие промежуточную информацию дла элемента сравнения, выполненного также >5 отдельным блоком; регулятор включает в себя большое число последовательно срабатывающих блоков, в результате чего вся система оказывается относительно инерционной, что снижает быстродействие ре- 20 гулятора.

Наиболее близким техническим решением к данному является пневматическое управляющее устройство, содержащее элемент сравнения, первая плюсовая и минусовая камеры которого соединены с каналом задания и KBHBJIoM параметра, выход— с выходным каналом устройства, и первый эадатчик опорного давления, выход которого подключен к соплу реле (21. динамические характеристики известного устройства неудовлетворительны при практическом его применении.

Целью изобретения является повышение динамических характеристик устройства.

Поставленная цель достигаетса тем, что в устройстве установлены первый и второй дроссели, емкость и второй эадатчик опорного давления, выход которого подключен ко второй плюсовой камере, элемента сравнения, выход которого через первый дроссель соединен с управляющей камерой реле, включенного по схеме ДА и соединенного выходом через второй дроссель со вторым отрицательным входом элемента сравнения.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - график его работы.

Основным элементом пневматического управляющего устройства является дискретный четырехвходовый (с двумя плюсовыми и двумя минусовыми камерами) элемент 1, выполняющий функции одновременно сумматора и элемента сравнения, 55 называемый далее элементом сравнения.

Первая плюсовая камера элемента сравнения 1 соединена с каналом задании х задающего устройства, а первая минусо9

4 вая камера этого элемента — с каналом параметра Х от датчика регулируемого параметра. Во вторую плюсовую камеру элемента сравнения подается сигнал тт постоянного уровня, а во вторую минусовую камеру о . сигнал 2 к т, т.е. удвоенный сигнал Х с эадатчика опорного давления 2, выход которого подключен . соплу реле 3. Сигнал кт подается с эадатчика 4. Выход элемента 1 через россель 5 соединен с управляющей камерой реле 3, включенного по схеме НА, а выход реле 3 соединен через дроссель 6и емкость 7 со вторым отрицательным входом элемента сравнения. На выходе регулятора установлен логический блок-усилитель 8. Регулируемые дроссели 5 и 6, а также емкость 7 выбираются и настраиваются таким образом, чтобы время срабатывания реле 3 при изменении его управляющего входного сигнала составляло половину времени наполнения (опоражнивания) емкости 7, Устройство работает следующим образом.

При Х> — Х ) X< выполняется усло"4+ " ) X+X 1 где Х- — сигнал, поступающий на второй отрицательный вход элемента сравнения 1.

При малых рассогласованиях, когда (М - х 4 х, возможно выполнение ус1 повий какх;+11) 3 ФХ. Ф тик их1Фх1(хФХ.

В последнем случае на выходе элемента сравнения 1 появляется сигнал Z. ==О, через время at срабатывает нормально открытое реле 3, сообщая вторую минусовую камеру элемента сравнения 1 с атмосферой, и давление в указанной камере начинает падать (сигнал X. уменьшает» ся) . Поскольку скорость изменения сигнала X. выше скорости изменения регулируемого параметра Х, то через некоторое время оказывается ;+ х

684509

)X eX, что приводит к срабатыванию элемента сравнения 1 и появлению на его выходе сигнал 1 =.1. Далее процесс повторяется, и на выходе элемента сравнения 1 появляется цепочка импульсов 5

;2 (K) переменной длительности (фиг. 2) .

После их преобразования в выходном логическом блоке-усилителе 8 на выходе регулятора образуется управляющее воз10 действие в форме последовательности имйульсов разных знаков, модулированных по длительности (скважности), что позвоI ляет характеризовать интенсивность управляющего воздействия величиной — 1. 15

i I 1-1 т причем ) О, если x; — х 0; g =0 при х; x =O и $ (О при к1-Х (О.

Таким образом, сигнал Х., поступаю20 щий в камеру сА .элемента сравнения 1, при)к;- g) (x1 равен О, илиl,или 2х< в зависимости от знака рассогласова1п1я х1 к, а при(х — х I (х1 сигнал g из меняется за время ьt от О до 2х,, после переключения элемента сравнения 1 с - =О да Z=1 и изменяется также за время М от 2х1 до О после переключения элемента сравнения 1 с Z.=1 на =О. В соответствии с этим предлагаемый регулятор реализует два режима работы, автоматически переходяшие один в другой в моменты, когда x — Х цринимает значение х„, причем,если1х; - х)(х1 (фиг. 2), то реализуется режим 1, в котором сигнал с выхода регулятора удерживается на постоянном максимальном уровне, обеспечивая уменьшение рассогласования с максимальной эффективностью; в режиме 11, реализуемом при малых откло- 10 нениях y or х ((х -"(C x,, ), выходI 1 ной сигнал регулятора принимает форму импульсов разных знаков, модулированных по скважности (широтно-импульсная модуляция) в зависимости от величины и знака<> рассогласования ye — х, благодаря чему достигается высокая точность отработки регулятором задаюшего сигнала х1 .

Из рассмотренного выше следует, что импульсная двухрежпмная работа предлагаемого пневматического регулятора реализуется при минимальном количестве элементов в конструкци причем этими элементами служат стандартные элементы, входящие в систему УСЭППА. Один четырехвходовый элемент сравнения, нормаль-. но открытое реле, два дросселя и емкость выполняют кроме своих основных функций .также функции сумматора, генератора тактовых импульсов, широтно-импульсного модулятора и автоматического переключателя режимов работы регулятора.

Формула изобретения

Пневматическое управляюшее устройство, содержашее.элемент сравнения, первые плюсовая и минусовая камеры которо"o соединены с каналом задания и каналом параметра, выход — с выходным каналом устройства, и первый задатчик опорного давления, выход которого подключен к соплу реле, о т л и ч а ю ш е ес я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик устройства, в нем установлены первый и второй дроссели, емкость и второй задатчик опорного давления, выход которого подключен ко второй плюсовой камере элемента сравнения, выход которого через первый дроссель соединен с управляюшей камерой реле, включенного по схеме ДА и соединенного выходом через второй дроссель со вторым отрицательным входом элемента сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 268768, кл. Я 05 В 11/44, 1969, 2. Инструкция по эксплуатации регулятора с зоной нечувствительности типа

НР2,6, М., Тизприбор, 1972, 684509

Риг. f

А /, Х

Составитель О, Гудкова

Редактор В. Фельдман Техред Н. Бабурка Корректор Л. Ливрини

Заказ 5286/41 Тираж 1015 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4