СТРУЙНО-ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИНТЕГРАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР Российский патент 2022 года по МПК G05B11/44 

Описание патента на изобретение RU2768104C1

Изобретение относится к области пневматических автоматических регуляторов.

Из уровня техники известно пневматическое интегрирующее звено, совмещающее функции пропорционально-интегрального регулятора и сумматора [1]. Пропорционально-интегральный регулятор включает в себя элемент сравнения, в обратной связи которого расположен апериодическое звено, состоящее из переменного сопротивления и постоянного объема, включенных в цепь положительной обратной связи. Все комплектующие прототипа состоят из мембранных элементов универсальной системы УСЭППА.

Недостатком такого регулятора являются низкие динамические свойства, присущие мембранным элементам.

Технический результат, который достигается в настоящем изобретении, заключается в повышении быстродействия за счет применения компенсационной схемы, основанной на силовом действии струи на подвижную преграду.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности прототипом является пропорциональный регулятор, состоящий из подвижной части, включающей в себя пластину, подвешенную на газовой опоре, входной дифференциальной пневматической схемы, считывающего элемента в виде узла типа «считывающее сопло-заслонка», пневматического мембранного усилителя мощности, при этом подвижная часть представляет собой пластину, жестко соединенную с двумя соплами газовой опоры, а считывающий элемент охвачен двумя соплами, расположенными до и после пневматического мембранного усилителя мощности, образующего регенеративную обратную связь с коэффициентом усиления, большим единицы. Обеспечивается повышение чувствительности и быстродействия за счет использования измерительной компенсационной схемы силового действия струи на подвижную преграду и регистрации этого воздействия с помощью пневматической компенсационной схемы [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 по отличному от пропорционального регулятора закону интегрирования.

Более конкретно, технический результат достигается тем, что струйно-пневматический интегральный регулятор состоит из двух последовательно соединенных схем, одна из которых представляет собой пропорционально-интегральный регулятор, состоящий из двух входных сопел переменной величины и задания, вторая схема выполняет функцию сумматора, отличающийся тем, что обе схемы включают считывающий узел «сопло-заслонка», мембранный усилитель. Охваченный двумя соплами, расположенными до и после усилителя, причем первая схема включает интегрирующее звено, состоящее из переменного сопротивления, постоянного объема и расходного повторителя.

На фиг. 1 представлена схема струйно-пневматического интегрального регулятора, состоящего из пропорционально-интегрального регулятора 1 и сумматора 2, которые состоят из чувствительного элемента - пластины 3, заслонки 4, жестко закрепленной на пластине. Сопло 5 совместно с заслонкой 4 образует считывающий узел угла поворота пластины 3 под действием струй, истекающих из сопел. Междроссельная камера 6, расположенная между входным дросселем 7 и соплом 5, находится под давлением в зависимости от расстояния между соплом 5 и заслонкой 4. Пластина 3 подвешена на газовой опоре 18. Входные сопла 8 и 9, из которых вытекают струи воздуха под давлением переменного сигнала и постоянного давления задания . Камера 6 связана со входом усилителя мощности 10.

Выходной канал усилителя 10, находящийся под давлением , соединен с соплом обратной связи 11 и интегрирующим звеном, в который входит:

- переменное сопротивление 12;

- емкость 13 постоянного объема V;

- точный повторитель 14, изменяющий давление замкнутой камеры на расходный сигнал.

Питание точного повторителя осуществляется через постоянный дроссель 15. Выход повторителя связан с соплом обратной связи 16. Для компенсации силового действия струи, исходящей из сопла 5 предусмотрено сопло 17, связанное с междроссельной камерой 6. Сопло 5 совместно с усилителем 10 и соплом обратной связи 11 образует регенеративную обратную связь, которая придает стабильное исходное положение подвижной системе.

Выход пропорционально-интегрального регулятора 1 равен:

где – постоянная времени интегрирования, равная

где - проводимость переменного сопротивления 11, - газовая постоянная, - абсолютная температура.

Чувствительный элемент в виде пластины 3 закреплен на газовой опоре 18, обладающей минимальным коэффициентом трения и поэтому не вносит ошибку, связанную с динамикой угла поворота.

Сумматор 2 корректирует реализацию закона интегрирования и компенсирует изменение разности переменной величины и задания . На выходе сумматора фиксируется сигнал:

который соответствует закону интегрирования.

Источники информации

[1] Дмитриев В.Н., Градецкий В.Г. Основы пневмоавтоматики. М., «Машиностроение», 1973. С. 192.

[2] Патент РФ №2018116604, 04.05.2018. Струйно-пневматический пропорциональный регулятор // Патент России №2676362, 28.12.2018. Бюл. № 1. / Макаров В.А., Королев Ф.А., Тютяев Р.Е., Макаров А.В.

Похожие патенты RU2768104C1

название год авторы номер документа
СТРУЙНО-ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПОЛУПОСТОЯННО РАБОТАЮЩИЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНЫЙ (ПИ) РЕГУЛЯТОР 2021
  • Макаров Валерий Анатольевич
  • Королев Филипп Андреевич
  • Макаров Андрей Валерьевич
  • Тютяев Роман Евгеньевич
RU2773233C1
СТРУЙНО-ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ (ПИД) РЕГУЛЯТОР 2021
  • Макаров Валерий Анатольевич
  • Королев Филипп Андреевич
  • Макаров Андрей Валерьевич
  • Тютяев Роман Евгеньевич
RU2768107C1
СТРУЙНО-ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПОЛУПОСТОЯННО РАБОТАЮЩИЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ (ПИД) РЕГУЛЯТОР 2021
  • Макаров Валерий Анатольевич
  • Королев Филипп Андреевич
  • Макаров Андрей Валерьевич
  • Тютяев Роман Евгеньевич
RU2768105C1
СТРУЙНО-ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНЫЙ (ПИ) РЕГУЛЯТОР 2021
  • Макаров Валерий Анатольевич
  • Королев Филипп Андреевич
  • Макаров Андрей Валерьевич
  • Тютяев Роман Евгеньевич
RU2773623C1
СТРУЙНО-ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПОЛУПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР 2021
  • Макаров Валерий Анатольевич
  • Королев Филипп Андреевич
  • Макаров Андрей Валерьевич
  • Тютяев Роман Евгеньевич
RU2773115C1
Струйно-пневматическая система регулирования соотношения двух параметров 2023
  • Макаров Валерий Анатольевич
  • Казарян Арам Завенович
RU2817551C1
Струйно-фотокомпенсационный полупостоянно работающий пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор 2022
  • Макаров Валерий Анатольевич
  • Казарян Арам Завенович
  • Королев Филипп Андреевич
RU2788576C1
СТРУЙНО-ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ БЛОК ПРЕДВАРЕНИЯ И ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ 2021
  • Макаров Валерий Анатольевич
  • Королев Филипп Андреевич
  • Макаров Андрей Валерьевич
  • Тютяев Роман Евгеньевич
RU2786624C1
Струйно-фотокомпенсационный интегральный регулятор 2022
  • Макаров Валерий Анатольевич
  • Казарян Арам Завенович
RU2783484C1
СТРУЙНО-ФОТОКОМПЕНСАЦИОННЫЙ ПОЛУПОСТОЯННО РАБОТАЮЩИЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНЫЙ (ПИ) РЕГУЛЯТОР 2022
  • Макаров Валерий Анатольевич
  • Казарян Арам Завенович
RU2788575C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 768 104 C1

Реферат патента 2022 года СТРУЙНО-ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИНТЕГРАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к автоматическим регуляторам. Струйно-пневматический интегральный регулятор состоит из двух последовательно соединенных схем, одна из которой представляет собой пропорционально-интегральный регулятор, включающий два входных сопла переменной величины и задание. Вторая схема выполняет функцию сумматора. Обе схемы включают считывающий узел «сопло-заслонка», мембранный усилитель, охваченный двумя соплами, расположенными до и после усилителя. Первая схема включает интегрирующее звено, состоящее из переменного сопротивления, постоянного объема и расходного повторителя. Повышается быстродействие регулятора. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 768 104 C1

Струйно-пневматический интегральный регулятор состоит из двух последовательно соединенных схем, одна из которых представляет собой пропорционально-интегральный регулятор, включающий два входных сопла переменной величины и задание, вторая схема выполняет функцию сумматора, и характеризующийся тем, что обе схемы включают считывающий узел «сопло-заслонка», мембранный усилитель, охваченный двумя соплами, расположенными до и после усилителя, причем первая схема включает интегрирующее звено, состоящее из переменного сопротивления, постоянного объема и расходного повторителя.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2768104C1

СТРУЙНО-ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР 2018
  • Макаров Валерий Анатольевич
  • Королев Филипп Андреевич
  • Макаров Андрей Валерьевич
  • Тютяев Роман Евгеньевич
RU2676362C1
Интегральный регулятор Негоды 1990
  • Негода Анатолий Данилович
SU1805447A1
0
SU160391A1

RU 2 768 104 C1

Авторы

Макаров Валерий Анатольевич

Королев Филипп Андреевич

Макаров Андрей Валерьевич

Тютяев Роман Евгеньевич

Даты

2022-03-23Публикация

2021-07-26Подача