Струйно-фотокомпенсационный интегральный регулятор Российский патент 2022 года по МПК G05B11/40 

Изобретение относится к области пневмоэлектрических автоматических регуляторов.

Из уровня техники известен интегральный регулятор, построенный на базе пневматического интегрирующего звена, совмещающего функции пропорционально-интегрального регулятора и сумматора [1]. Пропорционально-интегральный регулятор включает в себя элемент сравнения, в обратной связи которого расположено апериодическое звено, состоящее из переменного сопротивления и ёмкости постоянного объема. 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.

Известны устройства, основанные на эффекте силового действия струи на преграду, выполненную в виде плоской пластины, соизмеримой с размерами поперечного сечения струи в области контакта струи и пластины. Например, пропорциональный регулятор [2], состоящий из подвижной части, включающей в себя пластину, подвешенную на газовой опоре, входной дифференциальной пневматической схемы, считывающего элемента в виде узла типа «сопло-заслонка», пневматического мембранного усилителя мощности с коэффициентом усиления по давлению, большим единицы, охваченного двумя соплами, и образующего регенеративную обратную связь

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-фотокомпенсационный интегральный регулятор состоит из гальванометра, в подвижной части которого расположены растяжки, с закрепленной на них рамкой с током обратной связи, которая помещена в поле постоянного магнита, оптической схемы, включающей источник света, конденсор, диафрагму, направляющую луч света на зеркало, жестко закрепленное на растяжках подвижной части, причем отраженный луч света падает на сдвоенное фотосопротивление, обе половины которого включены в разные плечи электрического моста, отличающегося тем, что на растяжках жестко закреплена пластина, перпендикулярно которой расположены два входных сопла, связанные с переменной и заданием регулируемого параметра, а в обратной связи гальванометра помещено апериодическое звено, состоящее из электрических конденсатора и переменного сопротивления для изменения времени интегрирования.

На фиг. 1 представлена схема струйно-фотокомпенсационного интегрального регулятора, состоящего из магнитоэлектрической, оптической и пневматической частей регулятора. Магнитоэлектрическая часть регулятора включает гальванометр 1, в подвижную конструкцию которого входят растяжки 2, рамка 3, помещенная в поле постоянного магнита 4. Для регистрации угла поворота подвижной конструкции гальванометра 1 используется зеркало 5, на которое подается луч света от оптической части, в состав которой входят источник света 6, конденсор 7 и диафрагма 8. Отраженный луч света от зеркала 5 падает на сдвоенное фотосопротивление 9 (R₁ - R₂), входящее в равновесный электрический мост. В питающей диагонали моста размещена батарея напряжением Е, а измерительная диагональ соединена с одной стороны с вторичным прибором – миллиамперметром 10 и выходным сопротивлением R_н, а с другой – с апериодическим звеном, состоящим из переменного сопротивления R_и и конденсатора ёмкостью C_и.

Пневматическая часть регулятора представлена двумя соплами 11(1) и 11(2), из которых выходят струи под давлением Р₁ переменного параметра и давления Р₂ задания. Оба сопла ориентированы перпендикулярно заслонке 12, жестко закрепленной на растяжках 2 прямоугольного сечения.

Выходной сигнал ток I интегрального регулятора равен:

где Т_и – постоянная времени интегрирования, равная

где α – проводимость переменного сопротивления R_и, R – газовая постоянная, T – абсолютная температура.

Библиографические данные

[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. / Макаров В.А., Королев Ф.А., Тютяев Р.Е., Макаров А.В.

Струйно-фотокомпенсационный интегральный регулятор состоит из гальванометра, в подвижной части которого расположены растяжки, с закрепленной на них рамкой с током обратной связи, которая помещена в поле постоянного магнита, оптической схемы, включающей источник света, конденсор, диафрагму, направляющую луч света на зеркало, жестко закрепленное на растяжках подвижной части, причем отраженный луч света падает на сдвоенное фотосопротивление, обе половины которого включены в разные плечи электрического моста, характеризуемого тем, что на растяжках жестко закреплена пластина, перпендикулярно которой расположены два входных сопла, связанные с переменной и заданием регулируемого параметра, а в обратной связи гальванометра помещено апериодическое звено, состоящее из электрических конденсатора и переменного сопротивления для изменения времени интегрирования. Технический результат достигаемый при реализации заявленного решения заключается в повышении быстродействия за счет применения компенсационной схемы, основанной на силовом действии струи на подвижную преграду. 1 ил.

Струйно-фотокомпенсационный интегральный регулятор, состоящий из гальванометра, в подвижной части которого расположены растяжки, с закрепленной на них рамкой с током обратной связи, которая помещена в поле постоянного магнита, оптической схемы, включающей источник света, конденсор, диафрагму, направляющую луч света на зеркало, жестко закрепленное на растяжках подвижной части, причем отраженный луч света падает на сдвоенное фотосопротивление, обе половины которого включены в разные плечи электрического моста, характеризуемого тем, что на растяжках жестко закреплена пластина, перпендикулярно которой расположены два входных сопла, связанных с переменной и заданием регулируемого параметра, а в обратной связи гальванометра помещено апериодическое звено, состоящее из электрических конденсатора и переменного сопротивления для изменения времени интегрирования.