RU2788575C1 - Струйно-фотокомпенсационный полупостоянно работающий пропорционально-интегральный (пи) регулятор - Google Patents
Струйно-фотокомпенсационный полупостоянно работающий пропорционально-интегральный (пи) регулятор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788575C1 RU2788575C1 RU2022113545A RU2022113545A RU2788575C1 RU 2788575 C1 RU2788575 C1 RU 2788575C1 RU 2022113545 A RU2022113545 A RU 2022113545A RU 2022113545 A RU2022113545 A RU 2022113545A RU 2788575 C1 RU2788575 C1 RU 2788575C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- regulator
- controller
- integral
- output
- proportional
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 abstract 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 206010040925 Skin striae Diseases 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 241001442055 Vipera berus Species 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Струйно-фотокомпенсационный полупостоянно работающий пропорционально-интегральный регулятор состоит из пропорционально-интегрального регулятора, включающего входные сопла, нормально расположенных к чувствительному элементу – пластине, угол поворота которой под силовым воздействием струй входной дифференциальной схемы регистрируется оптической частью регулятора, состоящей из источника света, конденсора, диафрагмы и сдвоенного фотосопротивления, входящего в равновесный электрический мост, в обратной связи которого располагается магнитоэлектрический гальванометр, делитель сопротивлений для изменения коэффициента усиления и выходной миллиамперметр для регистрации выходного сигнала, характеризуемого тем, что в обратной связи регулятора включено интегральное звено, состоящее из электрических конденсатора и переменного сопротивления для изменения постоянной времени интегрирования, а на выходе регулятора расположен узел формирования управляющей команды на отключение регулятора при отклонении регулируемой величины и её скорости от задания, выполненный в виде отключающего реле с двумя параллельно расположенными пороговыми элементами, причем первый пороговый элемент связан с выходом регулятора для определения знака ошибки, а второй пороговый элемент соединен с блоком предварения для определения знака скорости. Технический результат основан на использовании эффекта силового действия струи и состоит в приемлемой динамике процесса регулирования. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области пневмоэлектрических автоматических регуляторов.
Из уровня техники известен пневматический пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор, состоящий из мембранных пропорционального регулятора и интегрального звена, соединенных с помощью сумматора [1]. Пропорциональный регулятор включает в себя элемент сравнения, в обратной связи которого расположен делитель, состоящий из переменного и постоянного сопротивлений, изменение соотношения проводимостей которых приводит к изменению коэффициента усиления разности входных давлений. Интегральное звено выполнено на базе апериодического звена, состоящего из переменного сопротивления и постоянного объема, включенных в цепь положительной обратной связи для изменения постоянной времени интегрирования.
Недостатками такого регулятора являются низкие динамические свойства, присущие мембранным элементам и продолжительное время переходных процессов.
Технический результат, который достигается в настоящем изобретении, заключается в повышении быстродействия регулирования за счет использования принципа полупостоянно действующего регулятора [1] и компенсационной схемы, основанной на равенстве моментов силового действии струи на подвижную преграду и противодействующей магнитоэлектрической силы.
Известен также пропорциональный регулятор, состоящий из подвижной части, включающей в себя пластину, подвешенную на газовой опоре, входной дифференциальной пневматической схемы, считывающего элемента в виде узла типа «сопло-заслонка», пневматического мембранного усилителя мощности, охваченного регенеративной обратной связью [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 ПИ-регулятора, что существенно повышает его быстродействие.
Более конкретно, технический результат достигается тем, что струйно-фотокомпенсационный полупостоянно работающий пропорционально-интегральный регулятор состоит из пропорционально-интегрального регулятора, включающего входные сопла, нормально расположенные к чувствительному элементу – пластине, угол поворота которой под силовым воздействием струй входной дифференциальной схемы регистрируется оптической частью регулятора, состоящей из источника света, конденсора, диафрагмы и сдвоенного фотосопротивления, входящего в равновесный электрический мост, в обратной связи которого располагается магнитоэлектрический гальванометр, делитель сопротивлений для изменения коэффициента усиления и выходной миллиамперметр для регистрации выходного сигнала, отличающегося тем, что в обратной связи регулятора включено интегральное звено, состоящее из электрических конденсатора и переменного сопротивления для изменения постоянной времени интегрирования, а на выходе регулятора расположен узел формирования управляющей команды на отключение регулятора при отклонении регулируемой величины и её скорости от задания, выполненный в виде отключающего реле с двумя параллельно расположенными пороговыми элементами, причем первый пороговый элемент связан с выходом регулятора для определения знака ошибки, а второй пороговый элемент соединен с блоком предварения для определения знака скорости.
На фиг.1 представлена схема струйно-фотокомпенсационного полупостоянно работающего пропорционально-интегрального (ПИ) регулятора, состоящего из пропорционально-интегрального регулятора 1 и узла 2 формирования управляющей команды I к на отключение регулятора при отклонении регулируемой величины и ее скорости от задания. В пропорционально-интегральный регулятор 1 входит чувствительный элемент – пластина 3, закрепленная на растяжках 4 магнитоэлектрического гальванометра 5. Входной узел регулятора представлен соплами 6 и 7, находящихся под давлением P 1 переменного параметра и P 2 давлением задания соответственно. Для регистрации угла поворота пластины 3 под силовым воздействием струй предусмотрена оптическая часть регулятора, состоящая из источника света 8, конденсора 9, диафрагмы 10 и зеркала 11. Отраженный от зеркала 11 луч света падает на сдвоенное фотосопротивление 12, входящее в состав равновесного электрического моста 13, в питающей диагонали которого расположена батарея Е. В подвижную часть гальванометра входит рамка 14, помещенная в поле постоянного магнита 15. Для изменения коэффициента усиления пропорционального регулятора служит делитель сопротивлений 16, размещенный в отрицательной обратной связи гальванометра 5 и служащий для изменения коэффициента усиления.
Изменение разности входных воздействий давлении P 1 и P 2 приводит к повороту пластины 3 вместе с зеркалом 11, что влияет на освещенность сдвоенного фотосопротивления 12, последующего разбаланса моста 13 и возникновению тока I в цепи обратной связи регулятора, который регистрируется миллиамперметром 17. В обратной связи ПИ-регулятора расположено интегральное звено, состоящее из конденсатора 18 и переменного сопротивления 19 для изменения постоянной времени T и интегрирования. Изменением проводимости α переменного сопротивления 19 можно менять постоянную времени T и интегрирования:
где C и – емкость конденсатора 18, R – универсальная газовая постоянная, T – абсолютная температура.
Выходной сигнал I ПИ-регулятора равен:
где (P 1 – P 2) – разность давлений на входе ПИ-регулятора, k – коэффициент усиления, k 1 – коэффициент преобразования.
Выходной ток I также поступает:
– к рамке 14 и в соответствии с законом Фарадея возвращает подвижную часть гальванометра 5 в исходное положение;
– к элементу 20, работающему по функции «Запрет», второй вход которого связан с запрещающим сигналом I к.
На фиг.2 представлена схема анализа работы регулятора. В периодах A и C, когда регулируемая величина удаляется от задания, происходит включение регулятора, а в периодах B и D его отключение.
Сигнал I к на отключение регулятора согласно фиг. 2 равен:
где сигнал ошибки, равный разности давлений переменной и задания, – сигнал разности производной ошибки (знака скорости), принимающие положительное или отрицательное значения в зависимости от направления касательных прямых к синусоиде изменения переменного параметра
При положительном знаке ошибки ( – пороговое значение сигнала элемента) выдает сигнал При отрицательном – выдается сигнал
Для определения знака скорости используется струйно-компенсационный блок предварения 21, определяющий скорость изменения переменного параметра Блок предварения состоит (нумерация одинаковых элементов схем 1 и 21 сохранена) из пластины 3, жестко закрепленной на растяжках 4 вместе с зеркалом 11. Оптическая часть блока состоит из источника света 8, конденсора 9 и диафрагмы 10, направляющая луч света на зеркало 11. Для регистрации угла поворота пластины 3 предусмотрен считывающий узел, выполненный в виде сдвоенного фотосопротивления 12, дифференциально включенного в электрический равновесный мост 13, образованный сопротивлениями и источником напряжения E, расположенного в питающей диагонали моста. На растяжках 4 закреплена рамка 14, помещенная в поле постоянного магнита 15.
При силовом воздействии струи пластина 3 поворачивается на угол, пропорциональный этому воздействию входного давления переменного параметра , что приводит к изменению освещенности дифференциального фотосопротивления 12, последующему разбалансу мостовой схемы 13, возникновению тока I обратной связи и регистрации его вторичным прибором – миллиамперметром 17.
Входное давление переменного параметра подводится к апериодическому звену, состоящему из пневматических переменного сопротивления 22, ёмкости постоянного объёма 23, точного повторителя 24, на который подано давление питания через постоянный дроссель 25. Выходной канал повторителя 24 соединен с соплом 26. Изменение проводимости переменного сопротивления 22 приводит к изменению постоянной времени
Сигнал служит командой, определяющей условия отключения регулятора с помощью элемента 20, работающему по функции «Запрет». При когда знаки ошибки и ее скорости Δ' не совпадают, то есть регулируемая величина приближается к заданному значению. При когда знаки Δ и Δ' совпадают регулируемая величина удаляется от заданного значения.
Оба дискретных сигнала с двух пороговых элементов 27 и 28 I 0 и I c поступают на вход элемента 29, реализующего функцию неравнозначности.
Библиографические данные
[1] Дмитриев В.Н., Градецкий В.Г. Основы пневмоавтоматики. М.: «Машиностроение», 1973. С. 197-199.
[2] Патент РФ по заявке 2018116604, 04.05.2018. Струйно-пневматический пропорциональный регулятор // Патент России №2676362, 28.12.2018.
/ Макаров В.А., Королев Ф.А., Тютяев Р.Е., Макаров А.В.
Claims (1)
- Струйно-фотокомпенсационный полупостоянно работающий пропорционально-интегральный регулятор состоит из пропорционально-интегрального регулятора, включающего входные сопла, нормально расположенных к чувствительному элементу – пластине, угол поворота которой под силовым воздействием струй входной дифференциальной схемы регистрируется оптической частью регулятора, состоящей из источника света, конденсора, диафрагмы и сдвоенного фотосопротивления, входящего в равновесный электрический мост, в обратной связи которого располагается магнитоэлектрический гальванометр, делитель сопротивлений для изменения коэффициента усиления и выходной миллиамперметр для регистрации выходного сигнала, характеризуемого тем, что в обратной связи регулятора включено интегральное звено, состоящее из электрических конденсатора и переменного сопротивления для изменения постоянной времени интегрирования, а на выходе регулятора расположен узел формирования управляющей команды на отключение регулятора при отклонении регулируемой величины и её скорости от задания, выполненный в виде отключающего реле с двумя параллельно расположенными пороговыми элементами, причем первый пороговый элемент связан с выходом регулятора для определения знака ошибки, а второй пороговый элемент соединен с блоком предварения для определения знака скорости.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2788575C1 true RU2788575C1 (ru) | 2023-01-23 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2676362C1 (ru) * | 2018-05-04 | 2018-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Струйно-пневматический пропорциональный регулятор |
RU2713088C1 (ru) * | 2019-07-25 | 2020-02-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Струйный датчик давления |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2676362C1 (ru) * | 2018-05-04 | 2018-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Струйно-пневматический пропорциональный регулятор |
RU2713088C1 (ru) * | 2019-07-25 | 2020-02-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Струйный датчик давления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4193063A (en) | Differential capacitance measuring circuit | |
CN110427067A (zh) | 一种用模拟电路来提高电流采样精度的方法 | |
RU2788575C1 (ru) | Струйно-фотокомпенсационный полупостоянно работающий пропорционально-интегральный (пи) регулятор | |
US5000048A (en) | Circuit arrangement for temperature compensation of capacitive pressure and differential pressure sensors | |
RU2788577C1 (ru) | Струйно-фотокомпенсационный полупропорциональный регулятор | |
US2059786A (en) | Potentiometric indicator | |
RU2788576C1 (ru) | Струйно-фотокомпенсационный полупостоянно работающий пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор | |
RU2783485C1 (ru) | Струйно-фотокомпенсационный блок предварения и дифференцирования | |
RU2781763C1 (ru) | Струйно-фотокомпенсационный пропорционально-интегральный (пи) регулятор | |
RU2773233C1 (ru) | Струйно-пневматический полупостоянно работающий пропорционально-интегральный (пи) регулятор | |
RU2773115C1 (ru) | Струйно-пневматический полупропорциональный регулятор | |
US5050795A (en) | Process and apparatus for regulating an interior temperature of a motor vehicle | |
RU2768105C1 (ru) | Струйно-пневматический полупостоянно работающий пропорционально-интегрально-дифференциальный (пид) регулятор | |
RU2783484C1 (ru) | Струйно-фотокомпенсационный интегральный регулятор | |
US2113928A (en) | Measuring apparatus | |
RU2680614C1 (ru) | Струйно-фотокомпенсационный пропорциональный регулятор | |
US2256304A (en) | Control apparatus | |
RU2768104C1 (ru) | Струйно-пневматический интегральный регулятор | |
RU2781762C1 (ru) | Струйно-фотокомпенсационный пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор | |
CN114137253A (zh) | 一种刚度调制mems加速度计及其闭环控制方法 | |
RU2768107C1 (ru) | Струйно-пневматический пропорционально-интегрально-дифференциальный (пид) регулятор | |
CA1170711A (en) | Servo-amplifier circuit | |
US2762938A (en) | Electrical control apparatus | |
RU2786624C1 (ru) | Струйно-пневматический блок предварения и дифференцирования | |
US3919545A (en) | Object positioning apparatus |