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
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.
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).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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 (рх , 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 |
|
1А |
|
|
|
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).