Пневматический регулятор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 280 1.80 (21) 2873098/18-24 (51) М с присоединением заявки М (23) Приоритет

G 05 В 11/56

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 300981. Бюлле ен 419 36

Дата опубликования описания 3(109,81 (53) УДК 621-525 (088.8) (72) Автор изобретения

Л.И.Гришин (71) Заявитель (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к приборостроению, а именно к пневматическим регуляторам.

Известен пневматический регулятор, содержащий сигнализаторы -границ зоны нечувствительности и формирователь выходного сигнала (1) °

В известном регуляторе реализуется трехпоэиционный закон регулирования, причем уровни сигналов всех трех позиций настраиваются вручную и в процессе регулирования остаются неизменными, что ограничивает область его применения объектами, подверженными незначительным возмущениям. 15

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности регулятор, содержащий два одномембранных элемента с пружиной, постоянный и переменный дроссели, емкость и усилитель, 20 причем проточная камера первого одномембранного элемента с пружиной через постоянный дроссель соединена с каналом питания, вход усилителя через последовательно между собой соединенные переменный дроссель и емкость соединен с глухими камерами обоих одномембранных элементов с пружиной, а выход его — с выходным каналом регулятора. В указанном ре- 30 гуляторе уровни сигналов всех трех позиций меняются автоматически в. зависимости от времени нахождения регулируемой величины вне пределов заданной эоны нечувствительности, т.е. в законе регулирования имеется интегральная составляющая, что позволяет применять такой регулятор на объектах, подверженных большим возмущениям, максимально уменьшив при этом разность между уровнями сигналов крайних позиций и, следовательно, величину автоколебаний в установившемся режиме (2).

Однако, как известно, ввод интеграла в закон регулирования уменьшает запас устойчивости системы регулирования, поскольку интегральная составляющая в выходном сигнале регулятора отстает по фазе от входного сигнала. Угол отставания равен

90, что позволяет обеспечить удовлетворительйое качество регулирования лишь в системах, где возмущающие воздействия меняются в з времени медленно.

Цель изобретения — улучшение динамических характеристик трехпоэиционного регулятора, содержащего интег868702 ральную составляющую в законе регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор, содержащий два одномембранных элемента с пружиной, постоянный и переменный дроссели, емкость и усилитель, причем проточная камера первого одномембранного элеменга с пружиной через постоянный дроссель соединена с каналом питания, вход усилителя через последовательно между собой соединенные переменный дроссель и емкость соединен с глухими камерами обоих одномембранйых элементов с лружиной, а выход его — с выходным каналом регулятора, введены второй постоянный дроссель, вторая емкость, трехмембранный элемент сравнения и два двухконтактных клапана, причем: через второй дроссель проточная камера второго одномембранного элемента с пружиной соединена с каналом питания; через нормально разомкнутый контакт каждого из клапанов проточная камера соответствующего одномембранного элемента с пружиной соединена со входом усилителя; через последовательно между собой соединенные нормально замкнутые контакты клапанов вторая емкость соединена с первой; через первый (второй) контакт трехмембранного элемента сравнения камера управления .первого (второго) клапана и сопло второго (первого) одномембранного элемента с пружиной соединены с атмос- ферой, а к его первой и второй глухим камерам соединены с атмосферой, а к его первой и второй глухим камерам подсоединены соответственно первый и второй входные каналы регулятора.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого регулятора; ка фиг. 2 — график формирования сигнала средней позиции регулятора.

Входные каналы Р4 и Р регулятора соединены с первой и второй камерами

;управления элемента 1 сравнения; через первый (второй) контакт которого камера управления двухконтактного клапана 2 (3) и сопло одномембранного элемента 4(5) с пружиной соединены с атмосферой; проточная камера элемента 5(4, через дроссель 6(7) соединена с каналом питания, а через нормально разомкнутый контакт клапаI на 2(3) — со входом усилителя 8, через переменный дроссель 9 соединенного с глухими камерами элементов 5 и 4 и с емкостью 10, которая через нормально замкнутые и последовательно включенные контакты клапанов 2 и

3 соединяется с емкостью ll выход усилителя 8 соединен с выходным каналом Р> регулятора.

Регулятор работает следующим образом.

Пусть задание и регулируемая величина подаются в каналы Р4 и Р соответственно; пусть также на элементе 1 установлен дифференциал срабатывания Я, а на элементах 5 и 4 ус5 .тановлены положительное и отрицательное смещения соответственно, абсолютные величины которых взяты одинаковыми и обозначены через 5 .

° .

ПозициОнная составляющая закона регулирования формируется следующим образом. Если )Р -Р j< >,òî оба кон4 д У такта элемента 1 замкнуты, камеры управления клапанов 2 и 3 через эти контакты соединены с атмоссерой и оба клапана находятся в исходном положении. При этом вход усилителя 8, соединен через дрсссель 9 с емкостями 10 и ll и непосредственно с глухими камерами элементов 5 и 4„ все эти элементы образуют замкнутый объем, в

20 котором устанавливается давление Р, равное давлению в емкости 10. Следовательно, P = P4, что соответствует. сигналу средней позиции. ЕслиР-Р„ъ+ф, то первый контакт элемента 1 разомкg5 нут, а второй замкнут; камера управления в клапане 2 соединена с каналом питания через контакт элемента 4 и дроссель 7, а в клапане 3 — с атмосферой, так что первый из них находится в переключенном, а второй в исходном положениях. Прк этом вход усилителя 8 через замкнутый контакт клапана 2 соединен с проточной камерой элемента 5, образующего совместно с дросселем 6 схему повторителя с положительным смещением;сле- . довательно, Р = Р +, что соответствует сигналу верхней позиции.

Если Р - Р < - + то первый контакт

Я. 4 k элемента 1 замкнут, а второй разомк40 кут; камера управления в клапане 2 соединена с атмосферой, а в клапане

3 — с каналом питания через контакт элемента 5 и дроссель 6, так что первый из них находится в исходком, а второй в переключенном положениях.

При этом вход- усилителя 8 через замкнутый контакт клапана 3 соединен с проточной камерой элемента 4, образующего совместно с дросселем 7 0 схему повторителя с отрицательным смещениему следовательно, Р Р4-g что соответствует сигналу нижней позиции.

Сигнал Рк представляет собой интегральную составляющую закона ре55 гулирования к формируется следующим образом. Пусть до момента времени

to имеет место неравенство f Р -Р„/сф; тогда в замкнутом объеме, содержащем соединенные между собой емкости 10

60 и 11, давление неизменно, т.е.

Р Р4() const

Пусть с момента времени Q выполняется неравенство P - + Х,. тог- да емкость 11 отключается от емкости

8б8702

10 и в ней заполняется давление P4(, а емкость 10 оказывается подключейной через дроссель 9 к выходу повторителя с положительным смещением, образованного элементом 5 и дросселем б. Этот /повторитель благодаря обра- " зовавшейся положительной обратной связи с выхода на вход его через дроссель б и емкость 10 превращается в интегратор, и вследствие действия этого интегратора,цавление в емкости

10 начинает расти по закону

Р4 Р4(о) k„ где kä — коэффициент интегрирования, определяемый параметрами . емкости 10 и дросселя 9; — время прошедшее с момента

t0.

Пусть с момента времени t< вновь выполняется неравенство /Р— РЛ < +, тогда схема возвращается в состояние, при котором емкости 10 и .11 20 соединены между собой. В момент их соединения в емкости 10 давление составлиет P4(о)+ и b,-(g to) a s ем кости ll — Р4 1, поэтому результирующее давление в них после их соедине- 2д ния составляет

=Р + ь а

М

4 4(Л) 4(О) ИЬ(л о) + где V .и Ч вЂ” объемы емкостей 10 и ЗО

11 соответственно.

Поскольку отношение М,,ф )n .<4, то подключение емкости 11 к емко ти 10 в момент входа регулируемой величины в зону нечувствительности вызыва- 35 ет скачкообразное Уменьшение приращения сигнала Р, имеющее место на участке tл — to В да ьнейшем пока Р— Р,/ <, емкости 11 и 10 остаЫтся соединенными между собой, а давление в них

Р» Р4(carl st

Пусть в момент времени t возникает неравенство Р— Р (—, тогда

Е

2 работает интегратором схема, состоящая иэ элемента l, дросселей 7, 9 и 45 емкости 10 при этом давление в емкости 11 остается неизменным, а в емкости 10 изменяется по закону

Р = P4(j) — )с t.. Ь

:Пусть с момента времени t вновь 59 выполняется неравенство / P — P„J < тогда емкости 10 и 11 вновь соединяются между собой и давление в них устанавливается на уровне.

4 4(М 4(л) и Ъ и ч„+ т.е. снова приращение сигнала Р4, имевшее место эа время выхода регулируемой величины из пределов эоны нечувствительности, скачком умеиьша- 40

eTcH B Мл1(У4+ Ч ) раз °

Если ПОЛОжить t > — t1 = 4 — to y

Ч >>Ч и f= О, то в момент Р * Р происходит полный сброс интегрального приращения, накопленного з .вюе- Я мя, когда Р t P«а характеристика изменения во времени этого приращения принимает пилообразный вид; в этом случае интегральная составляющая выходного сигнала регулятора отстает по фазе от входного сигнала его примерно на ЗОО. Если же положить Ч2 = О, то характеристика не имеет скачков, что совпадает с законом изменения интегральной составляющей в известном регуляторе, при этом угол отставания равен 90 (на фиг. 2 характеристика для этого случая представлена штриховой кривой).

;Таким образом, в предлагаемом регуляторе интегральная составляющая закона регулиоования отстает по фазе на меньший угол от входного сигнала, чем в известном регуляторе.

Благодаря этому в системе регулирования, содержащей предлагаемый регулятор, обеспечивается более высокий запас устойчивости, что создает технико-экономический эффект в виде повышения качества регулирования заданного объекта регулирования и расширения класса допустимых объектов при заданном качестве регулирования. формула изобретения

Пневматический регулятор, содержащий два одномембранных элемента с пружиной, первый дроссель, переменный дроссель, первую емкость и усилитель, причем проточная камера первого одномембранного элемента с пружиной через первый дроссель соединена с каналом питания, вход усилителя через последовательно между собой включенные переменный дроссель и первую емкость соединен с глухими камерами одномембранных элементов с пружиной, а выход его — с выходным каналом регулятора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик регулятора, он содержит второй дроссель, через который проточная камера второго одномембранного элемента с пружиной соединена с каналом питания, два двухконтактных клапана, через нормально разомкнутый контакт каждого из.которых проточная камера соответствующего одномембранного элемента с пружиной соедрнена со входом усилителя, вторую емкость, соединенную с первой емкостью через последовательно между собой включенные нормально замкнутые контакты обоих клапанов, и трехмембранный элемент сравнения, через первый контакт которого б камера управления первого клапана и сопло второго одномембранного элемента с пружиной, .а через второй контакт — камера управле .ия второго клапана и сопло первого одномембранного элемента с пружиной соединены с атмосферой, а к его первой и второй

868702

Фиг.1

Составитель Л.Гришин

Редактор И.Михеева Техред Т,Маточка Корректор Л.Вокшан

Заказ 8326/68 Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ 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 глухим камерам подсоединены соответственно первый и второй входные каналы регулятора.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе 2

Рр-Р (о) 1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 652531, кл. G 05 В 11/56, 1978 r.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2607364/18-24, кл. G 05 В 11/56, 1978 (прототип).