SU66335A1 - Способ автоматического регулировани различных процессов по максимуму или по минимуму - Google Patents

Description

Все существэзазшие до насто щего времени системы автоматического регулировани  решали задачу поддержани  регулируемой велиПИкы или псстокниой, или излтен ющейс  по заранее заданному закону (в случае так называемого программного регулировани ).

После воздействи  возмущающего фактора и отклонени  вследствие этого регулируемой величины от заданного значени , вышеужазанныг системы регулировани  должны устанавливать регулируемую величину на заданном уровне.

Изодромны|е регул торы производ т указанное точно; иные типы регул торов - непосредСТЕ6ННОГО действи , с жесткой обратной св зью и другие-с некоторыми отклонени ми.

Между тем указанные виды регулировани  лишь в ТОМ случае в тОЧнссти соответствуют своему назначению , если техническа  задача, которую они должны решать, и заключаетс  в поддержании регулируемой величины на заданном уровне.

Именно так задача регулнрОвани  ставилась в первый период развити  технкки, 1когда в св зи с невысоким уровнем ее

достаточно

не могли BOSHFiKHyTb развити  и

иные требовани . Классический пример этому - рггул тор Уатта, который должен поддерживать число оборотов главного вала машины посто нным независимо от величины Нагрузки.

Однако с техники возник р д такйх задач, с которыми существующие системы регулировани  либо совершенно не могут справитьс , либо справл ютс  частично - это задачи отыскани  и аоддержани  эксгремальных (наиболышХ и наименьших) значений регулируемо величины.

В ;-:астс щем изобретении даетс  способ автоматического регулировани  на максимальные нли Мннимальные значени  регулнруео.юй величины.

Вследствие того что вид функциональной зависимости между регулируе .моГ ве.п чиной и регулирующей (аргументом) неизвестен и. тем бол&е, может 1змен тьс  с течением времени по совершенно неопределеннОМу закону, задать ее (зависимость) заранее не представл етс  возможным.

В св зи с этим в основании принципа действи  экстремального регул тора лежит следующа  иде ; вводитс  искусственное возмущение в процесс, с помощью специального устройства (ооисанного «иже) провер етс  направление течени  процесса и, если направление обеспечивает приближение регулируе1 1ой величины к требуемому экстремуму , возмущение допускаетс . Если же происходит удаление от экстремума, то знак возмущени  измен етс , и после этого начинаетс  движение в требуемом направлении вплоть до момента достижени  экстремума.

На чертеже фиг. 1 и 2 изображают два- варианта схемы экстремального регул тора.

Первый вариаит (фиг. 1) показан на примере автоматического регул тора на максимум дальности, продолжительности или скорости полета самолета.

В схему (фиг. 1) вход т следующие ословные элементы: 1 - прибор , измер ющий километровый расход v KI/KXI; 2 - реле, реагирующее иа величину и знак произd/ .

водной -; 3-4-5

реверсивное

устройство; 9 - шаговый механизм; 7 - коммутатор.

Искусственное возмущение, воздействующее на руко тку газа, вызываетс  электромотором 3 с помощью муфт 4 н 5, включаемых неодновременно, пр  перекидке рубильника 12 из одного крайнего положени  в другое.

Работа регул тора происходит следующим образом. Предположим , что регул тор не включен, При этом значение . не измен етс , так как возмущение отсутствует . Включим регул тор, замкнув рубильник. При этом начинаетс  вращение мотора и коммутатора 7. Пусть в первый момент скорость коммутатора мала и включилась муфта 4 на увеличение скорости полета. Если скорость уже была наивыгоднейшей, то ее дальнейшее увеличение вызовет увели- ,dX . „

чениеЛ; при этом , . О и стрелка 26 индикатора производной (реле 2} повернетс  против часовой, стрелки и замкнет контакты 2г - 2д.

При этом сработает электромагнит 8, произойдет перекидка рубильника 12 и включитс  муфта 4 вместо муфты 5. Вследствие этого начнетс  уменьшение скорости и

Claims (8)

1

уменьшение X. Так как -- при

этом отрицательна, то .стрелка 26 повернетс  по часовой стрелке и пройдет при этом мимо контактов 2а, 2с, не замыка  их. При дальнейшем уменьшении скорости полета , последн   пройдет через наивыгоднейшее значение. Вследствие

уменьшени  ,,- стрелка 2о начнет dt

подходить (против часовой стрелки) к нулевому положению, замыка  при этом контакты 2а, 2с. Если ключ 13 выключен, то начнутс  незатухающие колебани  вокруг максимума, если же ключ 13 замкнут , то в момент замыкани  контактов .2а, 2с работает электромагнит 11 и рубильник 12 займет среднее положение, выключив искусственное возмущение.

При работе коммутатора 7, избавл ющего регул тор от действи  в-ОЗмущающих сил, достигаемое значение регулируемой величины

М-ОЖеТ несколько отличатьс  ОТтахПосле того как наивыгоднейша  скорость найдена, рычаг 14 может включить на регулирование иной параметр.

В случае закреплени  ползуна датчика указател  скорости или расходомера в положении, близком к максимальным значени м скорости или расхода, устрОЙство превращаетс  соответственно в регул тор на максимум продолжительности или скорости полета.

В схему по фпг. 2 вход т следующие основные элементы:

/ - прибор, измер ющий регулируемую величину; 2 - реле, измер ющее , направление течени  прзцесса (знак скорости) сигнумреле ); 5 - реверсивный мотор, вызывающий искусствениое возмущение; 7 - контактжое устройство

(коммутатор); 9 - шаговой механизм .

Сигнум-реле 2 представл ет собой рычаг 26, св занный фрикцйонно с осью стрелки прибора, измер ющего регулируем то величину Р, и вследствие этого увлекаемый стрелкой 1а при изменении величины Р. Однако рычаг 2 может двигатьс  лишь в пределах некоторой зоны между контактами 2в и 2г. Эта зона будет называтьс  зоной нечувствительности.

При движении стрелки прибора в ту или другую сторону рычаг 26 коснетс  одного из ко«тактов (2в или 2г) и остановитс , между тем как стрелка будет продолжать двигатьс .

Регулирование происходит следующим образом.

Предположим, что регул то-р «е включен; тогда положение стрелки 1а не будет измен тьс  (в предположении , что естественное возмущение отсутствует), так как параметр V, воздействующий на величину Р, не измен етс .

При этом пусть величина Р не достигает максимума.

Включим .рубильник 10. При этом начинаетс  вращение мотора 3 (в ту или другую сторону) и диска коммутатора 7.

Пусгь при этом изменение параметра вызывает уменьшение Р.

При этом стрелка 1а прибора У. враща сь против часовой стрелки, увлекает рычаг 26, который, пройд  часть зоны нечувствительности, замкнет контакты 2г и 2д, что вызовет вследствие срабатывани  электромагнита 8 и шагового механизма 9 реверс мотора 3 и уменьшение параметра v. Вследствие этого увеличиваетс  величина Р и, если скорость вращени  диска 7 достаточно мала, величина Р достигает экстремума и начинаетс  движение вокруг максимума.

Если зависимость между У и Р имеет вид

P ftv} и имеетс  .максимальное значение Р

при V VQ (т. е. /((о) Рша 

и если введены следующие обозначени :

скорость искусственного изменени  у - А:,,

запаздывание прибора - А,;;, запаздывание механизмов автоматики - Д.7.

зона «ечувствительности - Р. то расчет показывает следующее: 1) колебани  регулируемой величины Р вокруг максимума происход т в интервале

.-5Р,

где

о Р 8, Р -г - Г (-о) (1 ti + (Л2 т;

2)амплитуда колебаний аргумента v имеет значение

25, Я

1/Г

+ ;c(Ai«)2-f (

(fo)

3iпериод стационарных колебаний вокруг максимума

-1/F

°jZ («О

+ (A(ij2 + (A,i;)2.

Дл  исключени  возможности расстройки работы регул тора при воздействии возмущающих сил введено контактное устройство (коммзтатор 7).

Пусть допустимое режимом работы отклонение параметра v от значени , соответствующего максимуму (Io), есть некоторое Ду; тогда число оборотов диска 7 выбираетс  таким образом, чтобы за период одного оборота изменение величины V от воздействи  мотора 3 не превышало Ду.

ЕСли теперь при таком выборе числа оборотов комм татора 7 начинают действовать возмуша ощие силы, то возможны два случа :

а) вли ние возмущени  в любую сторону больше вли ни  .изменени  V. В этом случае вли ние изменени  V на увеличение Р прекращаетс , причем г; У) + v, где и, соответствует началу возмущени ;

в) вли ние возмущени  в любую сторОНу меньше вли ни  изменени  t). в ЭТОМ слл-чае регу пирование протекает нор1мально до достижени  значеьи  v -f- Ду (при возмущении, увеличивающем Р) или О-Ду (при обраI HUM вли нии, где величина, достигаема  при отсутствии возмущающих сил.

Если скорость вращени  коммутатора нельз  считать малой, то достигаемое регул тором значение может отличатьс  от оптимального 3 1ачени  Va.

Если введены обозначени : OjP- ве./1ичина зоны нечувствительности; Д., -врем  на выбор люфтов в

механизмах;

Д.„ t - врем  выбега мотора; j,f- - суммарное врем  запаздывани  релейных механизмов;

S3,y - суммарные ошибки прибора (из-за трений); t -период искусстзенного возмущени ; /Il -скорость искусственного

изменени  v,

то достигаемое значение v определитс  из равенства

/(.) -/-j. (Л,.н

-ЬД.,Н-2Л,)Л, Л 8,Р4-213„„.

Из последнего выражени  следует , что дл  достижави  экстремума должно быть выполнено следующее усло)вие:

:„ fcj)

o + 2I5,,,(T;o-A (Aii-2i,,f-2A, .-2SV)

Пред, м е т и з d б р е т е н и  

i. Способ автоматического регуЛ11рюва«и  различных процессов по максимуму или по минимуму при помощи .измерительного прибора, контролирующего регулируемую величину, отличающийс  тем, чго режим контролируемого процгсса периодически искусственно возмущают, например, измен ют сначала в одном, а затем в обратном направлении, с той целью, чтобы измерительный прибор допускал изменение процесса только в сторону приближени  его к максимуму или минимуму, прерыва  каждое изменение в обратном направлении .

2.Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1 дл  автоматического регулировани  режима работы двигател  внутреннего горени , в частности авиационного двигател  на достижение максимальной дальности полета при данном запасе горючего,отличающеес  применением сдвоенной системы из двух электромагнитных реле, предназначенных дл  воздействи  на общий храповой механизм таким образом, что при срабатывании первого из них происходит поочередное изменение направлени  враиденн  регулирующего процесс двигател , а второго - полное выключение двигател , в результате перемещени  храповика в первом случае на целый зубец, а во втором на половину зубца, осуществл емые при помощи контактов измерительного прибора, отклонение указател  которого пропорционально первой производной значени  регулируемой величины (удельной дальности полета) независимо от периодического изменени  направлени  вращени  двигател  специальным коммутатором, с той целью, чтобы при удалении от наивыгоднейшнх условий работы происходило дополнительно изменение направлени  вращени  двигател , а  ри достйж-эний их - полное вык .ночение последнего.

3.Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1 с применением измерительного прибора, контролирующего- регулируемую величину и снабженного контактами, Отлич а ю щ е ее   тем, что контактна  часть прибора фрикционно св зфа с указателем, не преп тству  дальнейшему отклонению последнего после соприкосновени  с контакта .мн, с той целью, чтобы при изменении направлени  контролируемого процесса немедленно происходк .то размыкание контактов.

4.Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1, отличающеес   применением реле по типу электромагнитного храпового механизма , предназначенного, при каждом поданном на него электрическом импульсе дл  изменени  направлени  вращени  реверсивного электродвигател , или иного реверсирующего приспособлени , служащего дл  регулировани  npoueicca в сторону увеличени  или уменьщени  регулируемой величины и управл емого либо при помощи вращающегос  прерывател , периодически подающего импульсы в цепь реле, либо замыканием контактов , у измер ющего процесс прибора , причем при каждом последующем импульсе происходит изменение Направлени  движени  электродвигател , с целью дополнительного изменени  направлени  вращени  последнего в том случае, когда протекание контролируемого процесса происходит не в нужном направлении.

5. В устройстве по п. 2 применение в качестве контролирующего процесс прибора системы из указател  скорости полета и расходомера горючего, воздействующих через соответствующие передачи на преобразующий показани  приборов дополнительный механизм, отклонение указател  которого пропорционально первой производной отношени  указанных величин.

6.Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1, отличающеес  тем, что при регулировании величины, завис щей от нескольких параметров, указанные параметры включаютс  «а регулирование поочередно с помощью кулачка таким обр:азом, что во врем  регулировани  по одному из параметров остальные либо остаютс  свободными , либо поддерживаютс  посто нными с помощью обычных регул торов.

7.Форма выполнени  устройства по п. п. 2 и 5, отличающа с  тем, что, с целью использовани  устройства дл  регулировани  режима работы двигател  на максимальную продолжительность полета самолета при данном запасе горючего , датчик указател  скорости по п. 5 жестко закреплен в положении , соответствующем максимальному ИЛИ близкому к нему значению скорости.

8.Форма выполнени  устройства по л. п. 2 и 5, отличающа с  тем, что, с целью использовани  указанного устройства в качестве регул тора на максимальную скорость , датчик указател  расхода горючего жестко закреплен в положении , соответствующем максимальному или близкому к нему расходу горючего.