Устройство для моделирования двухстороннего пневматического двигателя

 

Свюз Советекик

Социалистические

Реотублик (11) 942068

{6! ) Дополнительное к авт. свыд-ву (22) Заявлено 29.04. 80 (21) 2950296/18 24

{5 l ) M. Кл.

G 06 G 7/64 с присоединением Заявки J%

3Ъоудеретееииьй комитет (23) Приоритет по лелем изобретений и открытий

Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25

Дата опублыкованыя описания 09.07.82 (з3) ЙК 681.333 (088. 8) (72) Авторы

ызобретеныя

Г. М. Елсаков, В. E. Будницкий и И. Г. Левт!н

Уральский электромеха!«веский институт инженеров железнодорожного транспорта (71 ) Зая в и тел ь (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОДЕЛИРОВАНИ>1 ДВУСТОРОННЕГО

ПНЕВМАТИЧЕС1<ОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к моделирова- нию с использованием аналоговой вычислительной техники и может найти применение в отраслях техники, где исследуется работа всевозможных систем управ5 ления и контроля, в структуру которых входят пневматические исполнительные дв игател и.

Известно устройство для моделирования рабочего процесса в цилиндрах поршневых двигателей, моделирующее перемещение поршня и давление в цилиндре, содержащее блок моделирования уравнения сил двигателя и модель цилиндра двигателя $1). !

Однако банное устройство не имеет элементов, прямо отражающих такие важнь«е конструктивные параметры пневмодвигателя, как изменяющееся сечение питающего отверстия, переменный объем го цилиндра, динамику газовых потэков, что делает эту модель не универсальной и затрудняет оптимизацию перечисленных параметров.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является структурная схема пневмопривода, содержащая Функциональный блок и блок моделирования сил двигателя, состоящий из пнтегросумматора сил, интегратора и операционного усилителя f 2).

1-Iедостатком известной схемы является то, что параметры модели расхода " здесь определяются экспериментально для каждого конкретного двигателя, что также лишает модель универсальности и снижает ее точность.

Цель изобретения — создание универс"льной модели, с высокой точностью отражающей работу двустороннего пневмодв игателя.

Поставленная цель достигается тем, «о устройство содержит два блока моделирования рабочих полостей каждый из которых состоит из двух сумматсров, трех блоков перемножения, интегросумматора и блока деления, причем первые

1 входы обоих сумматоров являются вхо3 94206 дами задания атмосферного и питающего давления устройства, а выходы сумматоров подключены к первым входам соответственно первого и второго блоков перемножения, ко вторым входам блоков перемножения первого и второго блоков моделирования рабочих полостей подключены соответствуюшие выходы функционального блока, вход которого является управляющим входом устройства, выходы 10 первого и второго блоков перемножения блоков моделирования рабочих полостей соединены соответственно с первым и вторым входами интегросумматора, третий вход которого подключен к выходу 5 третьего блока перемножения, выход интегросумматора соединен со входом делимого блока деления, делительный вход которого подключен к выходу интегратора блока моделирования сил двигателя, а выход блока деления соединен со вторыми входами обоих сумматоров блока моделирования рабочих полостей, первйм входом третьего блока перемножения блока моделирования рабочих полостей, а также с первым входом интегросумматора блока моделирования сил двигателя, выход которого сОединен со Вторыми входами третьих блоков перемножения блоков моделирования рабочих полостей.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — семейство из четырех зависимостей выходного сигнала функционального преобразователя от одного входного сигнала, подаваемого на электромагнит струйника В реальном двигателе.

Устройство содержит два блока моделирования рабочих полостей 1, блок 2 моделирования сил двигателя и функциональный преобразователь 3, реализующий д0 зависимости выходных сигналов 4-щелевого золотника типа струйного реле. Каждая модель рабочей полости содержит два сумматора 4, два блока 5 перемножения, интегросумматор 6, блок 7 деления и блок Я перемножения, причем вы— ходы обоих сумматоров 4 подключены к первым входам соответствую них блоков

5 перемножения, ко вторым входам которых подключены. соответственно два

50 выхода функционального преобразователя

3, выходы блоков 5 перемножения соединены соответствешю с первым и вторым входами интегросумматора 6, выход которого подключен ко входу дели55 мого блока 7 деления, выход которого соединен со вторыми входами сумматора

4, входом блока 8 перемножения, выход кОторогО соединен ll : третьим Входом ин8 4 тегросумматора 6 и первым входом блока моделирования сил двигателя, Первые входы сумматоров 4 являются входами задания атмосферного РО и избыточного питающего Рп давления устройства. Блок моделирования сил двигателя состоит из соединенных последовательно В замкнутую систему интегросумматора 9 сил, интегратора 10 и операционного усилителя позиционной нагрузки 11, причем на остальные два входа интегросумматора сил поданы сигналы с выходов моделей рабочих полостей 1, Выход интегросумматора сил соединен со вторыми входами блоков 8 перемножения, а сигнал с Выхода интегратора 10 подается на делительные входы блоков деления.

Каждая зависимость, реализуемая функциональным преобразователем, это типовая нелинейность типа ограничение со смещением. Уровни ограничений реализуют механические упоры, не дающие соплу струйника отклониться за максимально возможные углы. Характеристики положительной области выходных сигналов служат для зарядки, а отрицательной — для разрядки полостей. Сплошными линиями на фиг. 2 обозначены характеристики для одной полости, а чунктирными — для другой.

Устройство работает следующим образом.

Под действием управляюшего сигнала функциональный преобразователь 3 изменяет коэффициент передачи блоков 5 перемножения пропорционально площади сечения изменяющегося отверстия зарядки (по каналу подачи избыточного иитаюшего давления P0 ) и разрядки (по каналу подачи атмосферного давления).

Таким образом, функциональный преобразователь 3, сумматорьl 4 и блоки 5 перемножения обеих рабочих камер обра— зуют модель четырехшелевого золотника типа струйного реле, сигнал с которого управляет давлением в полостях двусто— роннего пневмодвигателя. Сигналы с блоков перемножения — аналоги расходов на— полнения и опорожнения рабочих полостейалгебраически суммируются на интегросумматоре 6. Коэффициент передачи последовательно соединенных интегросумматора и блока деления изменяется обратно пропорционально изменению объема рабочих полостей по сигналу перемещения поршня Хп, поступаюшему на делительный вход блока 7 деления. На выходах блоков 1, т.е. блоков 7 деления, появляются сигналы Р и Р2, соатветст5 9 вуюшие давлениям в полостях. Эти давления суммируются на интегросумматоре сил совместно с сигналом усилителя 11 позиционной нагрузки и вызывают появление на выходе блока 9 сигнала скорости движения поршня, а на выходе блока 10 — сигнала перемещения Х>. Блоки

8 учитывают совместное влияние на расход воздуха изменения давления в соответствующей полости и скорости поршня.

И предлагаемом устройстве упрощается аппаратурная реализация моделей рабочих полостей и повышается точность отображения. процессов в пневмодвигателе.

Фор мула изобретения

Устройство для моделирования дву- стороннего пневматического двигателя, содержащее функциональный преобразователь и блок моделирования сил двигателя, состоящий из интегросумматора сил, интегратора и операционного усилителя, причем выход интегросумматора подключен ко входу интегратора, а выход интегратора соединен со входом операционного усилителя, выход которого подключен к одному из входов интегросумматора, остальные входы интегросумматора являются входами блока моделирования сил двигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно содержит два блока моделирования рабочих полостей, каждый из которых состоит из двух сумматоров, трех блоков перемножения, интегросумматора и блока деления, причем

42068 6 первые входы обоих сумматоров являются входами задания соответственно атмосферного и питающего давления устройства, а выходы сумматоров подключены к первым входам соответственно первого и второго блоков перемножения, ко вторым входам блоков перемножения первого и второго блоков моделирования рабочих йолостей подключены соответствующие

10 выходы функционального преобразователя, вход которого является управляющим, входом устройства, выходы .первого и второго блоков перемножения блоков моделирования рабочих полостей соединены, 15 .соответственно с первым и вторым входами интегросумматора, третий вход которого подключен к выходу третьего блока перемножения; выход интегросумматора соединен со входом делимого блока де?ц ления, делительный вход которого подключен к выходу интегратора блока моделирования сил двигателя, а выход блока деления соединен со вторыми входами обоих сумматоров блока моделирования pazs бочих полостей, первым входом третьего блока перемножения блока моделирования рабочих полостей, а также с первым входом интегросумматора блока моделирования сил двигателя, выход которого сое п динен со вторыми входами третьего блока перемножения блоков моделирования рабочих полостей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Nc 570073, кл. G 06 G 7/64, 1977.

2. Мелкозеров П. С. Приводы в системах автоматического управления. М., Энергия, 1966, с. 394.

942068

Составитель Е. Фролов

Редактор Л. Пчелинская Техред M.Тенер Корректор Г. Решетник

Заказ 4844/42 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

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

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