Файл: Фудим Е.В. Пневматическая вычислительная техника. Теория устройств и элементов.pdf

столба. Такая величина приемлема для ряда схем. Она в

среднего значения, дрейф — влияние отклонения всех вели­ чин со временем. Постоянная составляющая вместе с пере­ менной составляющей образуют статическую погрешность.

Перечислим источники ошибки и изменений Ку.

1.В процессе перемещения чувствительные элементы, изменяя свою форму, меняют свои эффективные площади

ижесткость [7, 11, 22, 115, 157].

2.При наличии нескольких чувствительных элемен­ тов отношение их эффективных площадей отклонено от требуемого за счет неточности изготовления.

3.Изменение давлений, особенно вызывающее смену знака перепада давлений на плоских гибких мембранах, приводит к отклонениям формы, а следовательно, и эффек­ тивной площади и жесткости мембран.

4.Неточность настройки.

5.Изменение величин а0 и к с давлением р° и атмосфер­ ным давлением р а т м вследствие нелинейности сопротивле­ ний.

6.Изменение со временем (старение мембран, засоре­ ние сопротивлений, изменение температуры) всех парамет­ ров, включая давление питания.

Ошибку вызывают также:

—сопло, уменьшающее одну из эффективных площа­ дей и создающее^усилие по площади сопла, отличное от усилия, которое создавалось бы давлением при отсутствии сопла;

—погрешности изготовления и вес, обусловливающие

AFBX ф 0.

Коэффициент усиления и погрешность — основные па­ раметры, характеризующие усилитель в статике. От коэф­ фициента усиления требуется, чтобы он был достаточно большим; погрешность должна быть по возможности меньшей.

Для получения высоких коэффициентов усиления уси­ лителя необходимо увеличивать коэффициенты усиления Ку.у и Ки.у управляющего и исполиительиого узлов и уменьшать коэффициент отрицательной обратной связи.

Уменьшение ошибки р°л требует стабильности харак­ теристик всех элементов и параметров усилителя и высо­ кой точности его изготовления и настройки*).

Эти требования почти всегда противоречат одни дру­ гим либо ведут к существенным ухудшениям других по­ казателей (динамики, стоимости, габаритов).

2. Однокаскадные усилители. Простейшим как по схеме, так и по функциям пневматическим усилителем яв­ ляется однокаскадный повторитель, часто называемый «следящей камерой» (рис. 6,5, а). В системе УСЭППА это элемент П-1010. Он содержит только один чувствительный элемент, имеет низкую мощность выходного сигнала и мо­ жет быть использован**) только в качестве детектирующего элемента при высоком сопротивлеиии нагрузки. Его ко­ эффициент усиления в разомкнутом состоянии, рассчитан­ ный по Ртах ~ 0,4 кгс/см2, равен примерно 300, а стати­ ческая погрешность без учета нестабильности, т. е. сразу после наладки, превышает 1—2 мм рт. ст.

Что же касается однокаскадных усилителей с большим числом входов, то они имеют еще в несколько раз меньший коэффициент усиления в разомкнутом состоянии и боль­ шую ошибку, так как содержат несколько чувствительных элементов.

Некоторые схемы однокаскадных усилителей, пред­ назначенных для умножения на постоянный ненастраиваемый коэффициент, приведены на рис. 6.5, б — е. Коэффици­ ент передачи, отличный от единицы, осуществляется за

*) Возможна автоматическая компенсация дрейфа [36].

**) Введение пружин позволяет использовать в качестве повторителя со сдвигом, умножать давление, отсчитанное от зада­ ваемого пружипой уровня, на коэффициент Ку ^ 1-

Рассмотрим пути повышения коэффициента усиления. Возможности увеличения Ку.у = 1/2сг , достигаемые уменьшением жесткости, ограничены требованиями к га­

баритам, прочности и стабильности (дрейфу) (см. § 5). Важную роль при улучшении параметров усилителей

играет повышение коэффициента усиления исполнитель­ ных узлов. В соответствии с уравнением (5.37) увеличение Кн.у может быть получено за счет снижения проводимо­ сти а 0 постоянного сопротивления. Поскольку при этом (при неизменных параметрах сопла) уменьшаются рабочие величины расстояния между соплом и заслонкой, то предъ­ являются повышенные требования к точности изготовле­ ния и сборке, чистоте воздуха и ухудшаются динамические характеристики усилителя (при неизменной величине на­ грузки).

Наименьшее возможное значение а 0 ограничивается минимальной проводимостью Bm m сопла-заслонки * ) , оп­ ределяемой точностью его изготовления и сборки:

Подставляя сюда значение kh~, полученное из уравне­ ния (6.3) при р° = р т а х ,

Ртах+Т-Ри

найдем выражение для оптимального ос0 :

1о

2"пит Ртах

минимально возможном зазоре, когда сопло и заслонка коснулись, ДРУГ Друга.

точности изготовления) и коэффициента Sa/S отрица­

эжектора вместо постоянного сопротивления [60] или ин­ жектора (рис. 5.7, а). Увеличение К„.у достигается за счет высоких скоростей истечения, при которых велики кине­ тические потери энергии и, следовательно,' давления. Наи­ большее увеличение Кп.у имеет место при низких давле­ ниях питания (при этом на выходе исполнительного узла достижим даже вакуум, соизмеримый по модулю срШ1Г).

Повышает коэффициент усиления исполнительного узла применение обоих переменных сопротивлений (рис. 5.7, в—д) * ) , вследствие того, что сумма проходных сечений сопротивлений'постоянна и при перемещении за­ слонки одновременно изменяются их проводимости в проти­ воположные стороны. Как показано в § 5, коэффициент усиления по сравнению с обычным узлом сопло-заслонка повышается в среднем в несколько раз. Кроме того, ко­ эффициент усиления таких исполнительных узлов значи­ тельно меньше зависит от выходного давления (перемен­ ность величины Кп.у определяется только нелинейностью сопротивлений) и практически отсутствует отрицательная обратная связь, поскольку в соплах давления постоянны.

Несмотря на это, однокаскадный усилитель П-1018 завода «Тизприбор» с обоими переменными сопротивле­ ниями имеет коэффициент усиления порядка 300 **) и'ста­ тическую погрешность до 3 мм рт. ст., что объясняется необходимостью . применения трех чувствительных эле­ ментов для изоляции входов от линий исполнительного узла. При стабилизации одного из входов можно добиться

*) Узел с обоими переменными сопротивлениями типа соплозаслонка применялся во втором каскаде регуляторов 04; в настоя­ щее время используется в элементах П-1018, П-1032 и др. системы УСЭППА [25].