Пневматический функциональный преобразователь Советский патент 1984 года по МПК G06G5/00 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к пневмати ческим устройствам, реализующим вогнутую функцию одной переменной на , основе кусочно-линейной аппроксимации. Известно функциональное устройство в основу работы которого положен принцип кусочно-линейной аппроксимации, содержащее дроссели, повторители со сдвигом, задатчик давления и усилитель ClJ.. Однако это устройство предназначено для реализации только вьтуклых функций, поскольку в нем каждый пос- ледующий участок аппроксимации имеет меньший наклон (коэффициент усиления по сравнению с предыдущим участком. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для выбора минимального сигнала, содержащее параллельно включенные дроссели по числу участков аппроксимации, повторители .со сдвигом .и усилитель Г2. „ Недостатком известных устройств являются ограниченные функциональные возможности. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Указанная цель достигается тем, что в пневматическом функциональном преобразователе, содержащем параллельно включенные основные дроссели по числу участков аппроксимации, вхо ды которых соединены с входным каналом преобразователя, повторители со Сдвигом и усилитель, подключенный выходом к выходному каналу преобразователя, установлены задатчик и дополнительный дроссель, причем выхо да всех основных дросселей, кроме первого, соединены с проточными каме рами повторителей во сдвигом, сопла которых подключены к выходу первого дросселя, к входу усилителя и через дополнительный дроссель - к выходу задатчика. На чертеже изображен пневматический функциональный преобразователь. Он содержит дроссели 1-4, повтори тели 5 - 7 со сдвигом, дополнительны дроссель 8, задатчик 9 и усилитель 10. Вход дросселя 1 соединен с входным каналом Pj и с входами дросселей 2, 3 и 4, выходы которых соедине ны с проточными камерами повторителе 5 - 7 со сдвигом и т.д. по числу участков аппроксимации соответственно. Сопла последних соединены с выходом дросселя 8, подключенным к выходу задатчика 9. При этом общая линия, соединяющая сдпла повторителей, соединена с входом усилителя 10, выход которого подключен к выходному каналу преобразователя. Следует oтмeтиtь, что к общей линии может быть подключено /L цепочек дроссель - повторитель со сдвигом. Работа преобразователя заключается в следующем. Входной сигнал поступает на входы дросселей 1 - 4. Пока давление входа pjj меньще давления открывания Рщ, Сопла повторителя 5, работает дроссельный делитель, образованный дросселями 1 и 8. При этом реализуется первый участок аппроксимации с наименьшим наклоном. При превьппении входным давлением указанной величины Р„ц сопло повторителя 5 открывается, и формируется делитель, образован ный дросселем 8 и пар,зллельной цепочкой дросселя 1, байпасированного последовательным вклю- чением дросселя 2 и сопла-заслонки элемента 5. В результате входное сопротивление делителя уменьщается, и наклон статической характеристики преобразователя возрастает. При достижении давлением Р значения Pfii открывания элемента 6 входное сопротивление уменьшается далее, и наклон статической характеристики следукмдего участка возрастает . Аналогично продолжается процесс на . других участках изменения Р|, . 1 соответствии с описанным принципом действия необходимо выполнение успавия - давление открывания соответствующего повторителя, настраиваемого его пружиной. Дпя исследования сущности работы преобразователя проведено его математическое описание, при этом входяпше в схему элементы считаются лике ймыми. Для первого участка выходной сигнал определяется из соотношений U4-0 VP vli (Oto(. .&ч, Э , где G , «5;, - расход воздуха че дроссели 8 и 1; еСд проводимости дрос 8 и 1;. РО - давление задатчик . я - промежуточное вых давление схемы. Из (1) имеем V 57 ft или P,(«KI I|X-PO) ПРИ , :-57Ti rДля второго участка система НИИ имеет вид ,(Рвх-Рб,х); (feY-PH.i (J «-otoi SHv-Pe) G « где 2 проводимость дроссе G j - расход воздуха чере сель 2; РП - давление открывания рителя 5, Из (2) имеем D - ч.- р ы-.Ы/в ог-, ° или l -tiirP.x-SVk7(:Pe,-fli,Vi, ь- - д« V Для третьего участка систем ,нений имеет вид . «иНх мк; 5г (Рв1-1 )( BI - е(з С х-Р«хУ| I , {Р,-РО); , , , где проводимость дросселя расход воздуха через сель 3, давление открывания э та 6. Из (3) имеем Ut «-P«),.(P,,-tl,, l. где ks «Jo 84 Таким образрм, для и участков можно записать v.(:P«-ft) , rP,,-P,,Vp, - Однако данные соотношения имеют место не для всего диапазона измецения выходного сигнала Р . Действительно, при CjH, nt элемент 5 не может обеспечить режим стабилизации давления Р„ в проточной камере. При этом мембрана полностью открывает сопло, а сопротивление линии определяется только дросселем 2. В этом случае описание статической характ ристики преобразователя менйется: . где Pg, Р„,. Для компенсации возникающего слома характеристики необходимо очередную точку сопряжения интервалов аппроксимации совместить с точкой С-РП,Аналогичное изменение характеристики преобразователя имеет место при достижении значения Р Рщ ОД нако для реализации реальных вогнутых функций такой необходимости не возникает, поскольку диапазон изменения сигнала f меньше диапазона изменения входного сигнала (стандартный диапазон 20 - 100 кПа). Последнее связано с тем, что функциональная часть схемы реализована как пассивное звено. Это определяет невозможность реализовать по каналу наклон характеристики (коэффициент передачи), больший единищ 1. Следовательно, при реализации функциональной зависимости вида ««, f(P., необходимо выполнение условия - 4Г. РвчхМЛХ Для общего случая функции f ( Р$,) приходится реализовать зависимость вида itL-afOU : где X 1 и отвечает условию X SSSS-I , аР.х 1%ч-тс1ч

$111380в

Таким образом, усилитель 10 осуществляет умножение на коэффициент Устройство, представленное на чер теже, раэрабатьталось и использовалось для конкретной задачи - реализации квадратичной зависимости вида .25(Vft) Посколькузависимость (4) требует реализации максимального коэффициента передачи, равного двум, пассивной частью схемы реализована зависимость ,Ь25(,-2о)20 а усилитель 10 имеет коэффициент умножения 2 и реализован на пятимембра:Нном элементе сравнения по схеме удвоения. Повторители со сдвигом настраивают на следующие .давления: 0,326 , первая точка - РЫ

кгс.

Pfe.,- 0,212

вторая точка смпС 0.544 0,340 0,796 третья точка WИзобретение существенно расширяет функ1щональные возможности пневмоавтоматики. Обладая рядом преимущ€ ств, таких как простота, сравнительно высокая точность, использование ставдартных элементов, оно найД€ Т применение при построении анало-говых вычислителей и пневматических управлянщих комплексов. Кроме того, в сочетании с другими устройствами, реализуннцими выпуклые функции, можно проектировать устройства, с помощью которых реализуются , на элементах пневмоавтоматики выпукло-вогнутые или другие функции.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий параллельно включенные основные дроссели по числу участков аппроксимации, входы которых сбединены с входным каналом преобразователя, повторители со сдвигом и усилитель, подключенный выходом к вЬкодному каналу преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в нем установлены задатчик и дополнительный дрос- сель, причем выходы всех основных дросселей, кроме первого, соединены с проточными камерами повторителей со сдвигом, сопла которых подключены к выходу первого дросселя, к входу, усилителя и через дополнительный дроссель - к выходу задатчика.