RU2773115C1 - Jet-pneumatic semi-proportional regulator - Google Patents

Jet-pneumatic semi-proportional regulator Download PDF

Info

Publication number
RU2773115C1
RU2773115C1 RU2021123508A RU2021123508A RU2773115C1 RU 2773115 C1 RU2773115 C1 RU 2773115C1 RU 2021123508 A RU2021123508 A RU 2021123508A RU 2021123508 A RU2021123508 A RU 2021123508A RU 2773115 C1 RU2773115 C1 RU 2773115C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
jet
pneumatic
regulator
speed
threshold element
Prior art date
Application number
RU2021123508A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Анатольевич Макаров
Филипп Андреевич Королев
Андрей Валерьевич Макаров
Роман Евгеньевич Тютяев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА Российский технологический университет»
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА Российский технологический университет» filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА Российский технологический университет»
Application granted granted Critical
Publication of RU2773115C1 publication Critical patent/RU2773115C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: automatic systems.
SUBSTANCE: invention relates to the field of automatic control systems, in particular to pneumatic automatic regulators. The device consists of a proportional regulator and a node for forming a control command to turn off the regulator when the controlled value and its speed deviate from the task. The output of the jet-pneumatic proportional regulator is connected via a disconnecting relay with two parallel jet-pneumatic threshold elements. In this case, the first threshold element includes nozzles located opposite to the sensitive element (the plate) connected to the output of the regulator and to the threshold element of the error sign, and the second threshold element contains nozzles connected to the speed sign detection unit.
EFFECT: increase in the speed of regulation by using a compensation scheme in a semi-proportional regulator based on the force action of the jet on a movable barrier.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области пневматических автоматических регуляторов. The invention relates to the field of pneumatic automatic regulators.

Из уровня техники известен пневматический полупропорциональный регулятор, принцип действия которого основан на использовании управляющего воздействия в зависимости от знака ошибки, равной разности между значением контролируемого параметра и его заданием, а также от скорости изменения этой ошибки [1]. Полупропорциональный регулятор состоит из пропорционального регулятора, узла задержки на такт и узла формирования управляющей команды на отключение регулятора. Пропорциональный регулятор включает в себя элемент сравнения, в обратной связи которого расположен делитель, состоящий из переменного и постоянного дросселей, изменение соотношения проводимостей которых приводит к изменению коэффициента усиления разности входных давлений. Узел формирования управляющей команды на отключение регулятора при отклонении регулируемой величины и её скорости от задания состоит из элементов сравнения и узла предварения, реализующих регулирующее воздействие в зависимости от величины и знака сигнала ошибки и её производной. Все комплектующие прототипа выполнены из мембранных элементов универсальной системы УСЭППА.A pneumatic semi-proportional controller is known from the prior art, the principle of operation of which is based on the use of a control action depending on the sign of the error, equal to the difference between the value of the controlled parameter and its reference, as well as on the rate of change of this error [1]. A semi-proportional controller consists of a proportional controller, a delay unit for a cycle, and a unit for generating a control command to turn off the regulator. The proportional controller includes a comparison element, in the feedback of which there is a divider consisting of variable and constant chokes, the change in the conductance ratio of which leads to a change in the gain of the input pressure difference. The node for generating the control command to turn off the controller when the controlled value and its speed deviate from the reference consists of comparison elements and a preliminary node that implement the control action depending on the magnitude and sign of the error signal and its derivative. All components of the prototype are made of membrane elements of the USEPPA universal system.

Недостатком такого полупропорционального регулятора является низкие динамические свойства, присущие мембранным элементам,The disadvantage of such a semi-proportional regulator is the low dynamic properties inherent in membrane elements,

Технический результат, который достигается в настоящем изобретении, заключается в повышении быстродействия регулирования за счет использования в полупропорциональном регуляторе компенсационной схемы, основанной на силовом действии струи на подвижную преграду.The technical result achieved in the present invention is to increase the speed of regulation through the use of a compensation scheme in a semi-proportional regulator based on the force action of the jet on a moving barrier.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности прототипом является пропорциональный регулятор, состоящий из подвижной части, включающей в себя пластину, подвешенную на газовой опоре, входной дифференциальной пневматической схемы, считывающего элемента в виде узла типа «считывающее сопло-заслонка», пневматического мембранного усилителя мощности, при этом подвижная часть представляет собой пластину, жестко соединенную с двумя соплами газовой опоры, а считывающий элемент охвачен двумя соплами, расположенными до и после пневматического мембранного усилителя мощности, образующего регенеративную обратную связь с коэффициентом усиления, большим единицы. Обеспечивается повышение чувствительности и быстродействия за счет использования измерительной компенсационной схемы силового действия струи на подвижную преграду и регистрации этого воздействия с помощью пневматической компенсационной схемы [2].The prototype closest to the proposed solution in technical essence is a proportional regulator, consisting of a movable part, including a plate suspended on a gas support, an input differential pneumatic circuit, a reading element in the form of a "reading nozzle-shutter" type assembly, a pneumatic membrane power amplifier , while the movable part is a plate rigidly connected to two nozzles of the gas support, and the reading element is covered by two nozzles located before and after the pneumatic membrane power amplifier, which forms a regenerative feedback with a gain greater than one. An increase in sensitivity and speed is provided through the use of a measuring compensation circuit for the force action of the jet on a moving barrier and registration of this effect using a pneumatic compensation circuit [2].

Принципом работы указанного решения, как и настоящего изобретения, является применение измерительной компенсационной схемы, основанной на силовом действии струи на подвижную преграду, однако настоящее изобретение реализует работу регулятора в полупостоянном режиме.The principle of operation of this solution, as well as the present invention, is the use of a measuring compensation circuit based on the force action of the jet on a moving barrier, however, the present invention implements the operation of the regulator in a semi-permanent mode.

Более конкретно, технический результат достигается тем, что струйно-пневматический полупропорциональный регулятор состоит из пропорционального регулятора, узла формирования управляющей команды на отключение регулятора при отклонении регулируемой величины и её скорости от задания, отличающийся тем, что выход струйно-пневматического пропорционального регулятора соединен через отключающее реле с двумя параллельно расположенными струйно-пневматическими элементами сравнения, причем первый элемент сравнения включает встречно расположенные по отношению к чувствительному элементу - пластине сопла, связанные с выходом регулятора и с пороговым элементом знака ошибки, а второй элемент сравнения содержит сопла, соединенные с блоком предварения и пороговым элементом определения знака скорости. More specifically, the technical result is achieved by the fact that the jet-pneumatic semi-proportional controller consists of a proportional controller, a node for generating a control command to turn off the controller when the controlled value and its speed deviate from the target, characterized in that the output of the jet-pneumatic proportional controller is connected through a trip relay with two parallel jet-pneumatic comparison elements, the first comparison element includes nozzles located opposite to the sensitive element - the plate, connected to the regulator output and to the threshold element of the error sign, and the second comparison element contains nozzles connected to the preliminary block and the threshold element for determining the speed sign.

На фиг.1 представлена схема струйно-пневматического полупропорционального регулятора, состоящего из пропорционального регулятора 1 и узла 2 формирования управляющей команды

Figure 00000001
на отключение регулятора при отклонении регулируемой величины и ее скорости от задания. Все блоки регулятора представляют собой струйно-пневматические устройства одинаковой конструкции чувствительных элементов, мембранных усилителей и обратных связей. В пропорциональный регулятор 1 и в узел 2 входят: чувствительный элемент - пластина 3, подвешенная на газовой опоре 4. Входной узел регулятора 5 представлен соплами 6 и 7, находящихся под давлением
Figure 00000002
переменного параметра и
Figure 00000003
давлением задания соответственно. Для регистрации угла поворота пластины под действием струй предусмотрен считывающий узел, выполненный в виде сопла 8 и заслонки 9, жестко закрепленной на пластине 4. Между соплом 8 и питающим дросселем 10 расположена междроссельная камера 11, связанная с входом усилителя мощности 12. Выход усилителя 12 связан с входом элемента 13, реализующего функцию «Запрет» и управляемым командой
Figure 00000001
от элемента 30, и с соплом обратной связи 14. Для смещения нулевой точки регулятора используется сопло 15, находящееся под давлением
Figure 00000004
. Для компенсации силового действия струи, исходящей из сопла 8, предусмотрено компенсационное сопло 16, соединенное с междроссельной камерой 11. Сопло 8 совместно с усилителем 12 и соплом обратной связи 14 образует регенеративную обратную связь, которая придает стабильное исходное положение подвижной системе. Figure 1 shows a diagram of a jet-pneumatic semi-proportional controller, consisting of a proportional controller 1 and node 2 for generating a control command
Figure 00000001
to turn off the controller when the controlled value and its speed deviate from the reference. All regulator blocks are jet-pneumatic devices of the same design of sensitive elements, membrane amplifiers and feedbacks. The proportional regulator 1 and the assembly 2 include: a sensitive element - a plate 3 suspended on a gas support 4 . The input node of the regulator 5 is represented by nozzles 6 and 7, which are under pressure
Figure 00000002
variable parameter and
Figure 00000003
task pressure respectively. To register the angle of rotation of the plate under the action of the jets, a reading unit is provided, made in the form of a nozzle 8 and a damper 9 rigidly fixed on the plate 4 . Between the nozzle 8 and the supply throttle 10 there is an interthrottle chamber 11 connected to the input of the power amplifier 12 . The output of the amplifier 12 is connected to the input of the element 13 that implements the "Prohibition" function and is controlled by the command
Figure 00000001
from element 30, and with feedback nozzle 14 . To shift the zero point of the regulator, a nozzle 15 is used, which is under pressure
Figure 00000004
. To compensate for the forceful action of the jet emanating from the nozzle 8 , a compensation nozzle 16 is provided, connected to the interthrottle chamber 11 . Nozzle 8 , together with amplifier 12 and feedback nozzle 14 , forms a regenerative feedback that gives a stable initial position to the moving system.

Изменение коэффициента усиления

Figure 00000005
пропорционального регулятора 1 достигается путем вращения винта 17 и последующим изменением соотношения плеч
Figure 00000006
и
Figure 00000007
, определяющих расстояния от осей симметрии газовой опоры 4 до входных сопел 6 и 7, и от газовой опоры 4 до оси симметрии заслонки 9 соответственно.Gain change
Figure 00000005
proportional regulatorone achieved by turning the screw17and subsequent change in the ratio of the shoulders
Figure 00000006
and
Figure 00000007
, which determine the distances from the axes of symmetry of the gas supportfour to inlet nozzles6 and7, and from the gas supportfour to damper symmetry axis9 respectively.

Выход пропорционального регулятора

Figure 00000008
равен:Proportional controller output
Figure 00000008
equals:

Figure 00000009
Figure 00000009

Узел 2 формирует управляющую команду

Figure 00000001
на отключение регулятора при отклонении регулируемой величины и ее скорости от задания, и состоят из двух пороговых элементов 18, 19 и одного блока предварения 20. Node 2 forms a control command
Figure 00000001
to turn off the controller when the controlled value and its speed deviate from the setpoint, and consist of two threshold elements 18, 19 and one preliminary block 20 .

Пороговый элемент 18 определяет знак ошибки между опорным давлением

Figure 00000010
и выходным давлением регулятора
Figure 00000008
. При положительном знаке ошибки
Figure 00000011
выходной сигнал порогового элемента 18 выдает сигнал
Figure 00000012
. При отрицательном -
Figure 00000013
- выдается сигнал
Figure 00000014
. threshold elementeighteen determines the sign of the error between the reference pressure
Figure 00000010
and outlet pressure of the regulator
Figure 00000008
. With a positive error sign
Figure 00000011
threshold element outputeighteen gives a signal
Figure 00000012
. With a negative
Figure 00000013
- a signal is given
Figure 00000014
.

Блок предварения 20 включает интегральное звено, состоящее из переменного сопротивления 21, устанавливающего постоянную времени предварения, емкости постоянного объема 22, точного расходного повторителя 23 и выходного сопла 24, расположенное нормально к пластине 4. Питание расходного повторителя 23 осуществляется через постоянный дроссель 25. Входное сопло 26 блока предварения связано с выходом регулятора

Figure 00000008
, а выход блока предварения 20 равен: Preblocktwenty includes an integral link consisting of a variable resistance21, which sets the lead time constant, the constant volume capacitance22, precise expendable repeater23 and outlet nozzle24, located normal to the platefour. Expendable Repeater Power23 carried out through a constant choke25. inlet nozzle26 preblock connected to the output of the regulator
Figure 00000008
, and the output of the prefix blocktwenty equals:

Figure 00000015
Figure 00000015

где

Figure 00000016
- постоянная времени блока предварения 20;
Figure 00000017
- объем емкости 22;
Figure 00000018
- проводимость переменного сопротивления 21. where
Figure 00000016
- preblock time constanttwenty;
Figure 00000017
- container volume22;
Figure 00000018
- conductivity variable resistance21.

Выходной канал блока предварения 20 связан с соплом 27 порогового элемента 19, на который также поступают сигнал

Figure 00000019
через сопло 28 и сигнал выхода регулятора
Figure 00000008
для его сокращения через сопло 29. The output channel of the pre-block 20 is connected to the nozzle 27 of the threshold element 19 , which also receives a signal
Figure 00000019
through nozzle 28 and regulator output signal
Figure 00000008
to reduce it through the nozzle 29 .

Положительному знаку скорости соответствует выходной сигнал порогового элемента 19

Figure 00000020
, отрицательному -
Figure 00000021
.The positive sign of the speed corresponds to the output signal of the threshold element 19
Figure 00000020
, negative -
Figure 00000021
.

Оба дискретных сигнала с двух пороговых элементов

Figure 00000022
и
Figure 00000023
поступают на вход элемента 30, реализующего функцию равнозначности:Both discrete signals from two threshold elements
Figure 00000022
and
Figure 00000023
arrive at the input of the elementthirty, which implements the equivalence function:

Figure 00000024
Figure 00000024

Сигнал

Figure 00000001
служит командой, определяющей условия отключения регулятора с помощью элемента 26, работающему по функции «Запрет». При
Figure 00000025
, когда знаки ошибки
Figure 00000026
и ее скорости
Figure 00000027
не совпадают, то есть
Figure 00000028
, регулируемая величина приближается к заданному значению. При
Figure 00000029
, когда знаки
Figure 00000030
и
Figure 00000027
совпадают (
Figure 00000031
), регулируемая величина удаляется от заданного значения.Signal
Figure 00000001
serves as a command that determines the conditions for turning off the regulator using element 26, which works according to the "Prohibition" function. At
Figure 00000025
when error signs
Figure 00000026
and her speed
Figure 00000027
do not match, that is
Figure 00000028
, the controlled variable approaches the set value. At
Figure 00000029
when the signs
Figure 00000030
and
Figure 00000027
match (
Figure 00000031
), the controlled variable moves away from the setpoint.

[1] Берендс Т.К., Ефремова Т.К., Тагаевская А.А., Юдицкий С.А. Элементы и схемы пневмоавтоматики. М., Машиностроение, 1976. С.144-146.[1] Berends T.K., Efremova T.K., Tagaevskaya A.A., Yuditsky S.A. Elements and diagrams of pneumatic automation. M., Mashinostroenie, 1976. S.144-146.

[2] 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. [2] Patent of the Russian Federation No. 2018116604, 05/04/2018. Jet-pneumatic proportional regulator // Patent of Russia No. 2676362, 12/28/2018. Bull. No. 1. / Makarov V.A., Korolev F.A., Tyutyaev R.E., Makarov A.V.

Claims (1)

Струйно-пневматический полупропорциональный регулятор состоит из пропорционального регулятора и узла формирования управляющей команды на отключение регулятора при отклонении регулируемой величины и ее скорости от задания, характеризующийся тем, что выход струйно-пневматического пропорционального регулятора соединен через отключающее реле с двумя параллельно расположенными струйно-пневматическими пороговыми элементами, причем первый пороговый элемент включает встречно расположенные по отношению к чувствительному элементу - пластине - сопла, связанные с выходом регулятора и с пороговым элементом знака ошибки, а второй пороговый элемент содержит сопла, соединенные с блоком предварения и пороговым элементом определения знака скорости. A jet-pneumatic semi-proportional controller consists of a proportional controller and a unit for generating a control command to turn off the controller when the controlled value and its speed deviate from the setpoint, characterized in that the output of the jet-pneumatic proportional controller is connected through a shutdown relay to two parallel jet-pneumatic threshold elements , wherein the first threshold element includes nozzles located opposite to the sensing element - plate - connected to the controller output and to the error sign threshold element, and the second threshold element contains nozzles connected to the preliminary block and the speed sign detection threshold element.
RU2021123508A 2021-08-06 Jet-pneumatic semi-proportional regulator RU2773115C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2773115C1 true RU2773115C1 (en) 2022-05-30

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU746412A1 (en) * 1978-03-27 1980-07-07 Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Комплексной Автоматизации В Нефтяной И Химической Промышленности Pneumatic proportional regulator
SU840796A1 (en) * 1978-12-21 1981-06-23 Всесоюзный Научно-Исследовательскийи Проектно-Конструкторский Институтавтоматизации Производственных Про-Цессов B Промышленности Pneumatic regulator
RU2274883C2 (en) * 2004-06-28 2006-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Stream three-positional adjuster
RU2421734C1 (en) * 2009-12-25 2011-06-20 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Method for pneumatic conversion of body acceleration to velocity and device for implementing said method
RU2676362C1 (en) * 2018-05-04 2018-12-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Jet-pneumatic proportional regulator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU746412A1 (en) * 1978-03-27 1980-07-07 Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Комплексной Автоматизации В Нефтяной И Химической Промышленности Pneumatic proportional regulator
SU840796A1 (en) * 1978-12-21 1981-06-23 Всесоюзный Научно-Исследовательскийи Проектно-Конструкторский Институтавтоматизации Производственных Про-Цессов B Промышленности Pneumatic regulator
RU2274883C2 (en) * 2004-06-28 2006-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Stream three-positional adjuster
RU2421734C1 (en) * 2009-12-25 2011-06-20 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Method for pneumatic conversion of body acceleration to velocity and device for implementing said method
RU2676362C1 (en) * 2018-05-04 2018-12-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Jet-pneumatic proportional regulator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4481967A (en) Control circuit for current to pressure converter
RU2676362C1 (en) Jet-pneumatic proportional regulator
US4677357A (en) Furnace draft control with remote control feature
RU2773115C1 (en) Jet-pneumatic semi-proportional regulator
SE420639B (en) SIGNAL CONVERTER UNIT FOR CONVERTING AN ELECTRICAL CONTROL SIGNAL TO A PNEUMATIC SIGNAL WITH A PIEZOELECTRIC ELEMENT
US2420415A (en) Control system
RU2773233C1 (en) Jet-pneumatic semi-continuously operating proportional-integral (pi) regulator
SE459356B (en) FIRST REINFORCEMENT VALVE CONTROLS A 2-STEP HYDRAULIC FLOW CONTROLLER
US12001227B2 (en) Operating method for a valve system, control unit and computer program product
RU2773623C1 (en) Jet-pneumatic proportional-integral (pi) controller
RU2768105C1 (en) Jet-pneumatic semi-permanently working proportional-integral-differential (pid) regulator
RU2768104C1 (en) Jet-pneumatic integral regulator
RU2788577C1 (en) Jet-photocompensated semi-proportional regulator
RU2788575C1 (en) Jet-photocompensation semi-continuously operating proportional-integral (pi) regulator
RU2786624C1 (en) Jet-pneumatic preliminary and differentiation unit
RU2768107C1 (en) Jet-pneumatic proportional-integral-differential (pid) regulator
RU2788576C1 (en) Jet-photocompensation semi-continuously operating proportional-integral-differential (pid) regulator
US3469592A (en) Fluid signal summing modulator and amplifier
US3696830A (en) Flow control system employing a series reference resistor
RU2817551C1 (en) Jet-pneumatic system for controlling ratio of two parameters
US2762385A (en) Controllers having reset action
US2630824A (en) Control apparatus
US4201336A (en) Fluidic square root extractor
US2917696A (en) Electronic regulating circuits provided with feed-back of output to input
RU2781763C1 (en) Jet-photo compensation proportional-integral (pi) controller