RU2788577C1 - Струйно-фотокомпенсационный полупропорциональный регулятор - Google Patents
Струйно-фотокомпенсационный полупропорциональный регулятор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788577C1 RU2788577C1 RU2022113573A RU2022113573A RU2788577C1 RU 2788577 C1 RU2788577 C1 RU 2788577C1 RU 2022113573 A RU2022113573 A RU 2022113573A RU 2022113573 A RU2022113573 A RU 2022113573A RU 2788577 C1 RU2788577 C1 RU 2788577C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- controller
- output
- speed
- sign
- jet
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 206010040925 Skin striae Diseases 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 210000002683 Foot Anatomy 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 101700065560 andI Proteins 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229920002496 poly(ether sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920003208 poly(ethylene sulfide) Polymers 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области регуляторов. Струйно-фотокомпенсационный полупропорциональный регулятор состоит из пропорционального регулятора, включающего пневматическую часть в виде сопел, 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, характеризуемый тем, что на выходе 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 – существенное повышение быстродействия регулятора. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области пневмоэлектрических автоматических регуляторов.
Из уровня техники известен пневматический полупропорциональный регулятор, принцип действия которого основан на использовании управляющего воздействия на отключение пропорционального регулятора 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.
Недостатком такого полупропорционального регулятора является низкие динамические свойства, присущие мембранным элементам.
Технический результат, который достигается в настоящем изобретении, заключается в повышении быстродействия регулирования за счет использования в полупропорциональном регуляторе 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, что существенно повышает быстродействие пропорционального регулятора.
Более конкретно, технический результат достигается тем, что струйно-фотокомпенсационный полупропорциональный регулятор состоит из пропорционального регулятора, включающего пневматическую часть в виде сопел, 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, отличающегося тем, что 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 полупропорционального регулятора, состоящего из пропорционального регулятора 1 и узла 2 формирования управляющей команды I к на отключение регулятора при отклонении регулируемой величины и ее скорости от задания. В пропорциональный регулятор 1 входит чувствительный элемент – пластина 3, закрепленная на растяжках 4 магнитоэлектрического гальванометра 5. Входной узел регулятора представлен соплами 6 и 7, из которых выходят струи под давлением P 1 переменного параметра и давлением P 2 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 моста 13. 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.
Изменение разности входных воздействий давлений 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.
Выходной ток также поступает:
- к рамке 14 и в соответствии с законом Фарадея возвращает подвижную часть гальванометра 5 в исходное положение;
- к элементу 18, работающему по функции «Запрет», второй вход которого связан с запрещающим сигналом I к.
Выход пропорционального регулятора I равен:
Где I см - смещение нулевой отметки, которое обеспечивается первоначальной настройкой подвижной части гальванометра 5, k - коэффициент усиления, k 1 - коэффициент преобразования.
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 согласно фиг. 2 равен:
Где I 0=P 1-P 2, сигнал ошибки, равный разности давлений переменной и задания, I с – сигнал разности производной ошибки (знака скорости), принимающие положительное или отрицательное значения в зависимости от направления касательных прямых к синусоиде изменения переменного параметра P 1.
При положительном знаке ошибки P 1>P по (P по - пороговое значение сигнала элемента ПЭО) выдает сигнал I 0=0. При отрицательном – P 1<P по выдается сигнал I 0=1.
Для определения знака скорости используется струйно-компенсационный блок предварения 19, определяющий скорость изменения переменного параметра P 1. Блок предварения состоит (нумерация одинаковых элементов схем пропорционального регулятора 1 и блока предварения 19 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 R 1-R 4 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 силовому воздействию входного давления переменного параметра P 1, что приводит к изменению освещенности дифференциального фотосопротивления 12, последующему разбалансу мостовой схемы 13, возникновению тока обратной связи I и регистрации его вторичным прибором – миллиамперметром 17.
Входное давление переменного параметра P 1 подводится к апериодическому звену, состоящему из пневматических переменного сопротивления 20, ёмкости постоянного объёма 21, точного повторителя 22, на который подано давление питания через постоянный дроссель 23. Выходной канал повторителя 22 соединен с соплом 24. Изменение проводимости переменного сопротивления 20 приводит к изменению постоянной времени T д предварения.
Положительному знаку скорости соответствует выходной сигнал порогового элемента ПЭС 26 I с=1, отрицательному – I с=0.
При I к=1, когда знаки ошибки Δ=|P 1-P 2| и ее скорости Δ' не совпадают, то есть Δ⋅Δ'<0, регулируемая величина приближается к заданному значению. При I к=0, когда знаки Δ и Δ' совпадают (Δ⋅Δ'>0), регулируемая величина удаляется от заданного значения.
Оба дискретных сигнала с двух пороговых элементов 25 и 26 I 0 и I с поступают на вход элемента 27, реализующего функцию неравнозначности.
Библиографические данные
[1] Берендс Т.К., Ефремова Т.К., Тагаевская А.А., Юдицкий С.А. Элементы и схемы пневмоавтоматики. М., Машиностроение, 1976. С.144-146.
[2] Патент РФ №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 полупропорциональный регулятор, состоящий из пропорционального регулятора, включающего пневматическую часть в виде сопел, 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, характеризуемый тем, что на выходе 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 |
---|---|
RU2788577C1 true RU2788577C1 (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 |
---|---|---|
US2668264A (en) | Measuring system of the balanceable network type | |
RU2788577C1 (ru) | Струйно-фотокомпенсационный полупропорциональный регулятор | |
RU2788575C1 (ru) | Струйно-фотокомпенсационный полупостоянно работающий пропорционально-интегральный (пи) регулятор | |
RU2783485C1 (ru) | Струйно-фотокомпенсационный блок предварения и дифференцирования | |
RU2788576C1 (ru) | Струйно-фотокомпенсационный полупостоянно работающий пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор | |
US1582702A (en) | Apparatus for controlling electrical and other operating conditions of electric circuits | |
RU2773115C1 (ru) | Струйно-пневматический полупропорциональный регулятор | |
RU2773233C1 (ru) | Струйно-пневматический полупостоянно работающий пропорционально-интегральный (пи) регулятор | |
US2638492A (en) | Inertia control and damping means | |
RU2768104C1 (ru) | Струйно-пневматический интегральный регулятор | |
GB1566901A (en) | Phase-sensitive transducer apparatus with signal offset means | |
US2267681A (en) | Method of and apparatus for controlling systems | |
RU2768105C1 (ru) | Струйно-пневматический полупостоянно работающий пропорционально-интегрально-дифференциальный (пид) регулятор | |
RU2781763C1 (ru) | Струйно-фотокомпенсационный пропорционально-интегральный (пи) регулятор | |
RU2786624C1 (ru) | Струйно-пневматический блок предварения и дифференцирования | |
RU2768107C1 (ru) | Струйно-пневматический пропорционально-интегрально-дифференциальный (пид) регулятор | |
CA1170711A (en) | Servo-amplifier circuit | |
GB793109A (en) | Improvements in or relating to an electric analogue data computer | |
RU2781762C1 (ru) | Струйно-фотокомпенсационный пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор | |
US3982124A (en) | Electro-optical feedback signal producing apparatus | |
RU2713087C1 (ru) | Датчик регистрации пневмоимпульсов низкого давления | |
US2906937A (en) | Adjustable electric braking circuit for servo-mechanism | |
SU985526A1 (ru) | Устройство дл управлени потоком текучей среды | |
SU537247A2 (ru) | Устройство дл измерени расхода газовых потоков | |
SU565231A1 (ru) | Автоматический плотномер |