ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР Советский патент 1968 года по МПК G05B11/36 

Пропорционально-интегральные регуляторы известны.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что в нем дифференцирующая камера разделена вялой мембраной на две полости, первая из которых соединена с камерой отрицательной обратной связи сумматора и через регулируемый дроссель с атмосферой, а вторая полость через постоянный дроссель соединена с атмосферой и с выходным каналом регулятора, и в этой полости установлена пружина, соединенная одним концом с крышкой дифференцирующей камеры, а другим - с жестким центром вялой мембраны.

Схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит: патрубок 1, управляющий клапан 2, мембрану 3, патрубок 4, составляющие дроссельный преобразователь; пружину 5 настройки, гайку 6, кронштейн 7, составляющие узел настройки коэффициента пропорциональности; шток 8, камеры 9 и 10, штуцер 11, мембраны 12 и 13 и канал 14, образующие узел суммирования; дифференцирующую камеру, разделенную вялой мембраной 15 на две полости 16 и 17 постоянный дроссель 18, канал 19, регулируемый дроссель 20, пружину 21 и крышку 22. Указанные элементы образуют дифференцирующее звено с узлом настройки времени изодрома.

Работает пропорционально-интегральный блок следующим образом.

В камеру 9 через штуцер 11 поступает регулируемый параметр, преобразованный в давление Р₃. С помощью пружины настройки устанавливают заданную.величину регулируемого параметра. К патрубку 1 дроссельного преобразователя под давлением P₁ подводится среда, отбираемая для литания от регулируемого потока. Дроссель 20 устанавливают на заданное время интегрирования.

При мгновенном увеличении давления Р₃ на величину (ΔР₃) управляющий клапан 2 под действием усилия, развиваемого на эффективной площади мембраны 12, перемещается вниз, и увеличивающееся выходное давление P₂, поступая через канал 19 в полость 16, развивает силу на эффективной площади вялой мембраны 15, под действием которой перемещается вниз жесткий центр вялой мембраны, растягивая пружину 21 и сжимая воздух в полости 17. Давление Р₄ из полости 17 передается в камеру 10 отрицательной обратной связи.

Давление P₂ на выходе пропорционально-интегрального блока увеличивается до тех пор, пока усилие, развиваемое приращением ΔP₄ давления Р₄ воздуха на разности эффективных площадей мембран 12 и 13, не уравновесит усилие, развиваемое отклонением ΔP₃ входного давления (Р₃) на эффективной площади мембраны 12, т.е. пока не наступит условие равновесия штока 8 управляющего клапана 2.

Таким образом, величина отклонения ΔР₂ выходного давления Р₂ будет пропорциональна величине отклонения ΔР₃ входного давления Р₃ и величине деформации пружины растяжения 21. Этот момент времени в работе пропорционально-интегрального блока соответствует отработке ним пропорциональной составляющей выходного давления Р₂.

B последующее-время работы блока сжатый воздух из полости 17 вытекает в атмосферу, так как полость 17 сообщена с атмосферой посредством регулируемого дросселя 20. Благодаря наличию пружины 21, расположенной в полости 16, давление Р₄ воздуха в камере 10 отрицательной обратной связи понижается. Это нарушает равновесие управляющего клапана 2, который, в целях сохранения постоянного давления P₄ воздуха в камере 10 перемещается вниз по мере истечения воздуха из полости 17 в атмосферу, увеличивая давления Р₂ на выходе регулятора. Увеличивающееся давление Р₂ развивает усилие на эффективной площади вялой мембраны, вследствие чего пружина 21 растягивается, и жесткий центр вялой мембраны 15 перемещается, поддерживая при своем движении вниз давление Р₄ воздуха в камере 10 на постоянном значении. Величина деформации пружины 21 определяет величину отклонения выходного давления Р₂.

Таким образом, последующее время работы пропорционально-интегрального блока после мгновенного увеличения входного давления Р₃ на величину ΔР₃ соответствует отработке блоком интегральной составляющей выходного давления Р₂. Время интегрирования определяется степенью открытия дросселя 20 и объема полости 17.

При уменьшении входного давления Р₂ на величину ΔР₂ блок работает аналогично.

Пропорционально-интегральный регулятор, содержащий дроссельный преобразователь, узлы настройки коэффициента пропорциональности и времени изодрома, сумматор на мембранах и дифференцирующую камеру, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности, в нем дифференцирующая камера разделена вялой мембраной на две полости, первая из которых соединена с камерой отрицательной обратной связи сумматора и через регулируемый дроссель с атмосферой, а вторая полость через постоянный дроссель соединена с атмосферой и выходным каналом регулятора, и в этой полости установлена пружина, соединенная одним концом с крышкой дифференцирующей камеры, а другим - с жестким центром вялой мембраны.