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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 310

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ОСНОВНЫЕ С Т Р У К Т У Р Ы

325

На рис. 1 2 . 2 3 , б изображена двухвходовая

схема

с обратной связью по объему камеры, в которой благодаря

применению в обратной связи узла

по рис. 1 2 . 2 3 ,

а *)

нет ограничений на входы р\ и р\.

 

 

 

Выведем реализуемое этой схемой

уравнение.

Из

ра­

венства нулю суммы токов в узле 2

при Ку ->• оо

имеем:

PlhVt+PlV^U^O,

 

( 1 2 . 6 2 )

откуда

 

 

 

Vl = - P ^ - .

 

( 1 2 . 6 2 ' )

Поскольку структура схем с обратной связью по объему камеры не отличается от структур схем с обратной связью по частоте, приведем только уравнения, реализуемые многовходовой схемой, аналогичной приведенной на

рис.

1 2 . 1 9 :

п

 

у° = - 2

(1 2 -6 3 )

Поскольку объем камеры как выходной параметр не может быть непосредственно передан дистанционно, то для того, чтобы получить информацию о результате вы­ числения с выходом в виде объема, его либо преобразуют в другой параметр, что осуществимо по структуре V - l r дискретно во времени, либо вместо него используют вход преобразователя р V — выходное давление усилителя.

В последнем случае использовать вход р преобразова­ теля можно двояко: 1 ) когда характеристика V = V (р) задана и достаточно точна (структура V - 1 6 ) и 2 ) когда имеются преобразователи с идентичными характеристи­ ками, что позволяет отследить (повторить) объем (структура V - 1 B ) . В первом случае выходом схемы явля­ ется давление, во втором — отслеженная величина объ­ ема, равная **) исходной и используемая как параметр желаемым образом для преобразования или дальнейшего вычисления.

*) Инвертор сигнала р° не показан на схеме.

**) Или отличающаяся постоянным множителем.


326 ПОСТРОЕНИЕ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Х УСТРОЙСТВ [ГЛ. I V

С т р у к т у р ы

с о б р а т н о й

с в я з ь ю

п о

п е р е м е щ е н и ю ,

 

в о з д е й с т в у ю щ е м у

 

н а

п р о в о д и м о с т ь

 

н е п р е р ы в н о г о

с о п р о ­

т и в л е н и я .

Поскольку

непрерывные

сопротивления

нелинейны,

то

рассматриваемые структуры

могут обеспе­

чить

высокую

точность

лишь

в случаях,

когда реализуе­

мое

уравнение

не

зависит от

характеристик

этих

сопро­

тивлений. Таковыми

являются

повторители тока и

давле­

ния (структуры V-2 и V-3).

 

 

 

 

 

 

На рис.

12.24,

а

приведена

структура источника тока,

построенного

 

по структуре V-2 повторителя тока. По­

стоянный входной

ток

ix формируется с помощью

непре­

рывного сопротивления Яа.ц

прямой цепи, на обоих кон­

цах

которого

поддерживаются

постоянные

давления

рх

и р 2 . Положительный знак тока i x обеспечивается тем, что

рг ] > р 2 .

Отрицательный знак тока i 2 = r'n b i x

достигается

выбором

р 2

> Ртах-

реализация

На рис.

12.24, б изображена простейшая

этой структуры, выполненная на одномембранном уси­ лителе прямого действия с совмещением одного его входа

с одним

входом

сопротивления

i?u .0 .c -

Повторитель

давления

по рис. 12.24, в, отвечающий

структуре

V-3, содержит

в цепи

обратной связи узел по

рис. 12.15, о, ток через который изменяет свой знак на противоположный при отклонении h от некоторого нуле­

вого

значения h0. Разные

знаки входов

сопротивлений

i? x и

R2 относительно р в х

обеспечиваются

за счет того,

что эти входы находятся вне рабочего диапазона давлений, по разные его стороны:

Рпит — .Рвх > 0, 0 — р в х < 0.

Схема простейшего одномембранного повторителя дав­ ления приведена на рис. 12.24, г.

На рис. 12.24, д и е приведены структурная и прин­ ципиальная схемы источника давления, применяемого только при отрицательных токах нагрузки ( i x <^ 0). В связи с тем, что знак тока ix постоянен, в обратной связи имеется одно сопротивление Rn 0 с , вход которого р п и т ] >

Р в х max

обеспечивает i2 > 0. Здесь р в х = F I S — дав­ ление, рассчитанное по усилию пружины и эффективной площади мембраны.


ОСНОВНЫЕ С Т Р У К Т У Р Ы

327

Управление обоими сопротивлениями цепи обратной связи повторителя давления впервые в пневматике ис­ пользовано в устройствах фирмы Brown в 30-х годах.

/и)

$

Рис. 12.24. Схемы и реализации источника тока по структуре V - 2 (а, б), повто­ рителя давления по структуре V - 3 (в, г), источника давления для нагрузки с отрицательным током (9, е) и умножителя давления с двумя управляемыми сопротивлениями в цепи обратной связи (ж, з).

На рис. 12.24, ж изображена структурная схема повтори­ теля давления, широко применявшаяся в выходном кас­ каде регуляторов Brown и отечественных типа 04.

328

ПОСТРОЕНИЕ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Х УСТРОЙСТВ

[ГЛ. I V

Поскольку усилитель реализует уравнение / i = Ку(крвх рпых),

где к — коэффициент, равный отношению эффективных площадей для давлений р в х и ршх (рис. 12.24, з), то давление отслеживается с коэффициентом к:

.Рвых = ^Рвх-

Управление обоими сопротивлениями нашло приме­ нение в системе УСЭППА [24], например в трехмембранном повторителе ЭС-3 (рис. 12.25).

al

6)

Рис. 12.25. Структурная схема (о) н реализация (б) трехмсмбрашюго

повтори­

 

 

 

 

 

 

теля

системы

УСЭППА .

 

 

 

 

 

 

 

Множительно-делительное

устройство

(см.

рис.

В . 2)

[ 7 2 ] построено по структуре V - 1 B (рис. 1 2 . 2 6 )

с отслежи­

ванием

выхода — перемещения h * ) . Требование

ра

=

=

р 2

накладывает

ограничение:

р 2

<^ р х .

 

 

 

 

 

Множительно-делительные операции выполнимы также

по структуре

V - l r .

В этом случае

(рис. 1 2 . 2 7 )

вычисление

производится

периодически — при

одном

значении

так­

тирующего

дискретного

сигнала

р т

сопротивление

 

Д 2

соединено

с

входом

рх

и

работает

канал глубокой

отри­

цательной обратной связи (h =

h(pu

р2 )); при другом

зна­

чении

р т

запоминается

перемещение h первого

полутакта

и

на

вход сопротивления i?2 поступает

давление

 

р 3 .

Результат p s х , h) поступает через элемент памяти

на

выход. По сравнению со схемой по рис.

1 2 . 2 6 повышается

точность за счет использования одной и той же пары со­ противлений и возможности применения усилителя с од-

*) Заметим, что одной из первых схем с отслеживанием переме­ щения была схема управляемого сопротивления, описанная в ра­ боте [16],


ОСНОВНЫЕ С Т Р У К Т У Р Ы

329

ним чувствительным элементом; другим существенным отличием является замена точного отслеживания h его

запоминанием.

 

 

 

 

 

 

 

 

С т р у к т у р ы

с о б р а т н о й

с в я з ь ю

п о

с к в а ж н о с т и ,

у п р а в л я ю щ е й

 

с р е д н е й

в о в р е м е н и п р о в о д и м о с т ь ю

с о п р о т и в ­

л е н и я .

В таких

структурах в

 

 

 

 

канале обратной связи установлен

 

 

Л,

 

узел по рис. 12.15, в, содержащий

 

 

 

 

переключатель, управляемый дис­

 

 

 

 

кретным

выходом,

который моду­

 

 

 

 

лирован

по скважности

у.

 

 

 

 

 

Простейшей и первой из извест­

 

 

 

ных

структур

такого типа являет­

 

» Двых

 

ся

выходной

повторитель

уст­

Рис.

1 2 . 2 6 . Схема множп-

ройств Мооге

и системы АУС, в

тельно-делительного

устрой­

ства

по

структуре

V - I B .

которых применен усилитель пря­

 

 

 

 

мого

действия с выходом

в виде перемещения (рис. 12.28).

При построении неточных схем с отслеживанием вы­

хода усилителя по структуре

V - I B

применяют усилитель

i>-rn«-

Рис. 1 2 . 2 7 . Схема множигельно-

Рис. 1 2 . 2 8 .

Схема повторителя дав-

делительного

устройства

по

ленив с

управляемым переключа-

,_структуре V - l r .

 

телем

в

цепи обратной связи.

с выходом в виде давления и управляемый давлением переключатель. В таких устройствах наряду с погреш­ ностью от нелинейности сопротивлений неизбежна по­ грешность от неидентичности характеристик отслеживае­ мого и отслеживающего сопротивлений в процессе пере­ ключения.

Источник постоянного (среднего во времени) тока, содержащий повторитель тока по структуре V-2 с дискретным сопротивлением Rn.0.c в цепи обратной свя­ зи, применялся в работе [106] (см. рис. 9.8).