Устройство регулирования давления в камере Советский патент 1985 года по МПК G05D16/20 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в системах программного регулирования для моделирования физи ческих воздействий при испытании авиационного оборудования.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона регулирования устройства.

На фиг. I представлена блок-схема предлагаемого з/стройства регулирования давления в камере; на фиг. 2 3aBHCHMOicj.b статического коэффициента передачи.от изменения давления . при различных показателях политропыК .

Устройство содержит датчик 1 давления в камере 2, подключенный к первому входу блока 3 сравнения, к второму входу которого подключен программный задатчик 4 давления, а к выходу - широтно-импульсный модулятор 5. Управляющая обмотка электромагнитного клапана 6 подключена к выходу широтно-импульсного модулятора 5. Камера 2, выполненная в виде проточной, соединена с магистралью 7 сброса, подключенной к вакуум-насосу 8, а также с источником высокого давления через последовательно соединенные магистраль 9 питания, дроссель 10, электромагнитный клапан 6, ресивер М и редуктор 12.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный заданному давлению, с программного задатчика 4 поступает в блок 3 сравнения, где сравнивается с сигналом датчика 1 давления в камере 2, а разность сигналов с блока 3 сравнения подается на вход широтно-импульсного модулятора 5, который формирует импульсы управления клапаном 6. Клапан 6 периодически прерывает поток воздуха, текущий из ресивера 11 через дроссель 10 и магистраль 9 питания в камеру 2. Изменение давления в камере 2 в сторону уменьшения разности между задаваемым и текущим давлениями происходит за счет соответствующего изменения коэффициента заполнения импульсов включения клапана 6 .

При выключенном положении клапана 6 (поток воздуха через дроссель 10 отсутствует) происходит отток воздуха из камеры 2 по магистрали

12018042

7 сброса, Процесс изменения давления в камере 2 при откачке описывается уравнением

-LKvK

Р Рое

(1)

где Р - текущее давление в камере; Ре - начальное давление в камере; 1 - время; V - суммарный объем камеры и

магистралей; Ку - объемная производительность

вакуум-насоса;

К - показатель политропы процесса.

При включенном положении клапана 6 одновременно происходят отток воздуха из камеры 2 через магистраль 7 сброса и приток воздуха из магистрали 9 питания.

Величина массового расхода возду ха через дроссель 10 при критическом истечении газа равна

км Р,

/ 2. км

Р

()

I Kf У

9Р

гдеМ - коэффициент расхода дросселя; S - площадь проходного сечения дросселя; - удельный объем воздуг ха на входе дросселя, равный удельному объему воздуха в ресивере.

Процесс изменения давления в камере 2 при включенном положении клат пана 6 можно описать следующим образом:

-§:тах.Уа.

JJTI6.X

- М

KV

где L/0 - начальный удельный объем воздуха в камере.

Максимальное значение давления в камере 2, соответствующее включенноtму положению клапана и равно

Р - Р V

(М п о о

Так как при обеспечении условия 2 Ртлх - величина Gmsx определяемая по формуле не зависит от текущего значения давления в камере 2, то процесс изменения среднего значения давления в камере 2 для случая 3 прч периодическом подключении дросселя 10 к ресиверу 11 аналогич процессу изменения среднего значени Напряжения на параллельной НС-цепи при периодическом подключении ее к генератору тока. При этом очевидно равенство ULP RJAT- , С5) i где UCP - средняя величина напряже;ния на КС-цепи, R - величина сопротивления резистора КС-цепи, Лт - ко эффициент заполнения импульсов тока Принимая во внимание, что .(6j по аналогии для Pt имеем Pcp--PmAx/l. где jO-коэффициент заполнения импульсов подключения дроссел к ресиверу. Таким образом, в установившемся режиме величина среднего давления в камере 2 зависит линейно от коэффициента заполнения импульсов включения клапана, что в свою очередь обе спечивает постоянство и независимос от величины давления в камере 2 коэ фициента передачи объекта регулиров ния. Действительно, при (Trt - период повторения ШМ-импульсов данную систему регулирования можно рассматривать как непрерывную и для оценки характеристик объекта регули рования использовать передаточную функцию вида w,(P)-dGCP) . (рГ Для предлагаемого устройства Wj.tP) ; |1меет следующий вид: W.(0)tT где () KoS / SPoV KjKS- в случае обеспечения постоянства Рдр и Kv основным источником нестабильности характеристик объекта регулирования является показатель политропы К процесса. Однако в реальном диапазоне его изменения ( - 1,4) это влияние относительно мало, что подтверждается фиг. 2, на которой показано изменения KoS в зависимости от S при различных К. В устройстве, являющемся прототипом, в аналогичном случае дополнительным и наиболее существеннь м источником непостоянства характеристик объекта регулирования в рабочем диапазоне давлений является также и несоответствие экспоненциальному закону характера изменения давления в камере при ее подключении на питающую магистраль. Таким образом, относительно малое изменение характеристик объекта регулирования при изменении давления в камере и независимость их от частоты коммутации дает возможность увеличить коэффициент передачи разомкнутого контура, что позволяет повысить точность и расширить более, чем на 20 дБ диапазон регулирования.. Повьшение надежности работы предлагаемого устройства обеспечивается облегчением режима работы вакуз -насоса и редуктора за счет исключения ударных воздействий на них, вызываемых коммутацией, а также упрощение устройства коммутации. Кроме того, возможность отслеживания сложных программ в широком диаазоне изменения давления позволяет простить эксплуатацию предлагаемого устройства, вследствие исключения операций настройки системы и снизить расходы по подготовке и проведению экспериментов за счет уменьшения количества пробных экспериментов .

УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДА ЛЕНИЯ В КАМЕРЕ, содержащее датчик давления в камере, подключенный к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком давления, а выход - с входом широтно-импульсного модулятора, подключенного своим выходом к управляющей .обмотке электромагнитного клапана, ресивер, редуктор, дроссель, магистраль питания и магистраль сброса, подсоединенную к вакуум-насосу, о тличающееся тем, что, с целью повьшения точности и расширения диапазона регулирования, камера выполнена проточной, причем вход камеры подсоединен к источнику высокого давления через последовательно соединенные магистраль питания, дроссель, электромагнитный клапан, ресивер и редуктор, а выход камеры подсоединен к магистрали сброса.