Гидравлический экстремальный регулятор Советский патент 1975 года по МПК G05B11/60 

1

Изобретение относится к группе самонастраивающихся управляющих устройств,

Известны экстремальные регуляторы, содержащие мультивибратор, блок сравнения, коммутирующие, логические элементы ц триггер,

Цель изобретения - упрощение коиструк- ции и повышение надежности работы регулятора.

Предлагаемый регулятор отличается от известных тем, что в нем установлены двойной золотник, золотник счетного входа триггера для запоминания направления воздействия, золотник выдержки времени, двойной обратный клапан и триггер, а муль тивибратор, блок сравнения, коммутирующие логические элементы и триггеры выполнены на золотниках, причем первый выходной канал золотника мультивибратора соединен через один из золотников триггера с входом давления питания триггера для запоминания направления воздействия и с торцрвой полостью второго коммутирующего золотника, через средние полости которого входной канал рехулятора связан с гидроаккумулятором блока сравнегшя, подключенным к торцовой пружинной полости золотника блока сравнения; второй выходной канал мультивибратора соединен с торцовой полостью первого коммутирующего золотника, через средние полости которого торцовая полость одаого из ; золотников блока сравнения соединена с входным каналом регулятора и торцовая полость другого золотника блока сравнения - с гидроаккумулятором, а пружинная полосоъ данного золотника - с входным каналом регулятора, выходные каналы золотников блока сравнения соединены с управляющими входами золотников триггера для запоминания направления воздействия и через полости двойнохх) золотника - с торцовыми полостями гидро- распределителя. Выходы золотников три г-гера для запоминания соединены с торцовыми полостями двойного золотника, а управляющие входы данного триггера подключены к выходам золотника счетногч) входа, вход которого через полости двух последовательно coeдllнe шыx золотников логических элементов соедлнен с т1 етьим выходом мультивибратора, торцовая полос первого золотника логического элемента соединена с выходом двойного обратного клапана, подключенным к торцовой полост золотника еыдержки времени, входы двойного обратного клапана соеданены с выхо дами ги рораспределителя, подключенными к исполнительному механизму, торцовая полость второго логического золотника соединена с выходом золотника выдержки времени, второй выход первого золотника логического элемента соединен с одним управляющим входом одного из золотников триггера, а второй выход второго золотни ка логического элемента сое/щнен с управ лнкшщм входом щгугото золотника триггер На фиг. 1 приведена гидравлическая схема экстремального регулятора и на фиг. 2 - то же, вариант., К внешним для регулятора сопрягаемым звеньям относятбвобъект 1, исполнительный механизм 2, входной канал 3 регулятора для сигнала, выдаваемого объектом в регулирующее устройство, канал 4 питающего давления (может быть объединен с каналом 3 при достаточной мощности последнего) и сливной канал 5, Предложенный регулятор содержит золотниковый мультивибратор 6, блок сравнения - компаратор 7, гидроаккумулятор 8 коммутирующие золотники 9 и 10, золотник 11 выдержки времени с гидроаккумулятором 12, регулируемым дросселем 13 и обратным клапаном 14, триггер 15, логические золотники 16 и 17, триггер для запоминания направления воздействия 18, блокирующий золотник 19, золотник 2 О счетного входа к триггеру 18, обратные клапаны 21 и 22, двойной обратный клапа 23, двойной золотник 24 и гидрораспределитель 25. Выходные каналы 26 и 27 распределителя 25 подсоединены к исполнительному механизму 2, Мультивибратор 6 является задающим тактовым звеном, работающим непрерывно в два чередующихся такта. За время одного такта (первого) давление формируется в первом выходном канале 28, за время второго такта - во втором канале 29. Длительность тактов мультивибратора регулируется дросселями ЗО и 31. В одной золотниковой паре мультивибратора расположены золотник 32 и плунжер 33, в дру гой - золотники 34 и 35, которые соединены между собой по триггерной схеме. Благодаря положительным обратным связям они не могут находиться в одинаковы положениях и располагаются всегда один вправо, другой - влево; при перемещении одного золотника другой перемещается в . обратную сторону. При подаче п)нтающего давления муль- : тивибратор запускается с помощью первого коммутирующего золотника 9 (см, фиг, 2 - схема показана при отсутствии давления). Сначала сигнал проходит в левые торцовые полости золотников 32 и 34, в каналы 28 и 29, через полость 36 в полость пружины золотника 34, в торцовую полость первого коммутирующего золотника 9, Золотник 32 перемещается в правое положение, соединяет со сливом канал 28 и тор- цовую полость золотника 34 и с напорными каналами торцовую полость золотника 35, которьй перемещается влево. Первый коммутирующий золотник 9 перемещается вправо с некоторым замедлением, чтобы ко времени открытия его полости 37 закончилось перемещение золотников и 35. Из полости 37 сигнал проходит в полость пружины золотника 32. Под действием давления жидкости и усилия пружины золотник 32 перемещается влево и соединяет с напорным каналом первый выходной канал 28, торцовую полость золотника 34 и полость 36, которая в левом положении золотника 35 в это время отделена от .полости пружины, при этом од11О- временно запирается торцовая полость зсй-. лотника 35. Зо7 от1шк 34 перемещается вправо, соединяет со сливом второй выходной канал 29 и с напором торцовую полость плунжера 33, а золотник 35 начинает замедленно также перемещаться вправо, вытесняя жидкость из торцовой полости через дроссель ЗО на слив. Начинается первый такт работы мультивибратора. Когда золотник 35 при перемещении вправо открывает полость 36, сигнал проходит в полость пружины, золотник 34 перемещается влево, соединяется с напором второй выходной канал 29 и торцовая полость золотника 32 - начало второго такта работы мультивибратора. Далее, перемещаются влево золотник 35, впр.аво - золотник 32, плунжер 33 начинает замедленно перемещаться вправо - выдержка времени второго такта. Затем происходит повторение тактов. После запуска мультивибратора первый коммутирующий золотник 9 на его работу не влияет, он перемещается вправо-влево при каждом переключении второго выходного канала 29 для обеспечения работы блока сравнения компаратора 7. Компаратор 7 состоит из двух золотНИКОВ 38 и 39, нагруженных с одного торца пружинами, которые создают зону не увствительности относительно подвода мого давления. В полость пружины золотуннка 38 и в торцовую противоположную пружине полость золотника 39 подается давление от аккумулятора 8, запомненное в начале первого такта, а в полость пружины золотника 39 и в торцовую протиположную пружине полость золотника 38 - давление параметра, поступающее из входного канала 3 во втором такте. Золот ник 38 перемещается влево при повьидени давления в объекте относительно давления в аккумуляторе, а золотник 39 - при его понижении. Если давление в системе значительное, например, 1более 34-5 атм, то вес золотников не будет существенно влиять на точность срабатывания компаратора. Но при малых давлениях необхо щмо изготовлять золотники компаратора «легкими, а в некоторых случаях (в стационарных условиях) ставить их вертикально, пружинами вниз, освобождая от бокового трения. Гидравлические золотниковые триггеры 15 и 18 вьтолнены по известной схеме. Переключение триггеров осуществляется путем подачи импульса давления в полость жины того золотника, который находит-, левом прложефц{и;У Кроме переключения с ра здельными вхо дами, в триггере 18 для запоминания направления воздействия выполнено переклк чение по счетному вхоДу с помощью золот ников 19 и 20, необходимое для реверсирования пробных воздействий на объект. Золотник 2О устанавливается по положению триггера 18 и направляет импульс давления со счетного входа (от логических золотников) всегда к золотнику триггера, находящемуся влевом положении, обес печивая переключение триггера от каждого импульса давления. Золотник 19 под действием импульса со счетного входа запирает начальное положение золотника 2О счетного входа к триггеру 18 до конца переключения и соединяет со сливом полость пружины золотника триггера 18, на I холящегося в правом положении. Гидравлический экстремальный регулято работает следующим образом. На фиг, 1 показано положение мультивибратора 6 перед началом первого такта его работы. В этом положении давление и полости 36 проходит в полость пружины золотника 32 и совместно с пружиной перемещает этот золотник влево и соединяет ся с напором первый выходной канал 28 Давление проходит в левую торцовую по856л6сть второго коммутирующего золотника 1О и перемещает его вправо. Функциональ- ное давление из входного канала 3 регулятора проходит в канал 40 и в пидроаккумулятор 8, Вслед за перемещением влево золотника 32 перемещается вправо золотник 33 и начинает перемещаться вправо золотник 35. Пройдя 15-20 процентов длины своего хода золотник 35 соединяет полость 36 с полостью 41, давление проxo iT по каналу 42 в правую торцовую полость 43 второго коммутирующего золотника 1О, Под действием давления жидкости и усилия пружины золотник 10 перемещается влево и закрывает подачу функционального давления в гидроакку лулятор 8. Если давление периметра в системе изменяется (объект вышел из установившегося режима), то за время дальнейшего хода золотника 35 образуется разница между давлениями в гидроаккумуляторе и текущим давлением параметра. Когда золотник 35 доходит до своего крайнего право1х положения, мультивибратор переключается на второй такт работы. По второму выходному каналу 2 У давление проходит в левую торцовую нолосмъ золотника ; первогю коммутирующего золотника 9 и перемещает егю вправо. Правам торцовая полость залотника 38 соед11ияег1:я с входным каналом 3, а правая торцовая полость золотника 39 соеднияст -я - аккумулятора 8. В компараторе 7 выполняется сравнение давлений. Если давление параметра , то оно преодоле€гт совместное дойствпн пружины и давления, поступающего от иккуь)удятора, золотник 38 перемешае1х;я влово, Если давление периметра снизилось, то давление, поступающее от аккумулятора, преодолеет совместное действие и давление параметра - золотник 39 перемещается влево. Если давление параметра не изменилось или изменилось очень мало, то золотшаси38 и 39 остаются в своем ираром положении - коммутатор 7 не сработал. При срабатываниикомпаратора Быд1й тс я давление в один из каналов 44 или -15, которое проходит через двойной золошик 24 и включает гидрораснределитель 25, при этом включается в дей ггвие в ту или другую сторону исполнительный механизм 2, управляющий рабо-той объекга 1. Одновременно с этим давление, поступающее по каналу 44 или 45, проходит на соответствующий вход триггера 18 - триггера запоминания направления воздействия ре улятора на объект. Если давление, выдараемое компаратором, прохош1т к золотнику триггера 18, находящемуся в правом положении, то триггер не переключается, если к другому золотнику, то триггер переключается. Это означает, что в первом случае новое направление воздействия совпадает с предыдущим, а во втором случае изменяется на обратное. Во включенном положении распределителя 25 при любом направлении выдается давление через двойной обратный клапан 23 в канал 46. При наличии давления в канале 46 перемещаются; вправо логически золотник 16 и золотник 11 выдержки вре мени. Олерашш сравнения давления в компараторе 7 и, в случае их неравенства, выдача управляющего воздействия, продолжаются в течение второго такта, пока подае ся давление по второму выходному каналу ч 2 9. В следующем такте работа экстремального регулятора может прохошть двумя путями, в зависимости от результата работ компаратора. а. Если сработал компаратор 7, вклю01 лея гидрораспределитель 25 и переместился первый логический золотник 16, то в конце второго такта давление из полост пружины золотника 32 проходит по каналу 47, через первый логический золотник 16 в полость пружины верхнего золотника триггера 15. Этот триггер переключается если его верхний золотник находится в левом положении, и остается непереключен. ным, если этот золотник - в правом полож нии, обеспечивая проход давления из канала 28 к триггеру 18 для запоминания направления воздействием. В этом случае в регу/шторе выпол1шются следующие операции, Давление, поступающее по каналу 8, проходит через триггеры 15 и 18, через двойной золотник 24 к гидрораспределителю 25 и удерживает его в том же положе нии, в каком он был в предыдущем такте под действием давления от компаратора. Перерыва во включении гигфораснределителя 25 быть не может, так как давление по каналу 28 выдается чуть ранее, чем прекратится подача по: каналу 29. Это обеспечивает непрерьшность управляЮ1Ш1Х воздействий на объект от такта к такту, пока происходит поиск экстремума. Если при этом компаратор во время своего такта поменяет направление воздейст. ВИЯ, то в следующем такте, протекающем без участия компаратора, логическая схема сохранит это новое направление. Такой режим работы продолжается до тех пор, пока компаратор перестанет Срабатывать, т. е, пока происходит поиск экстремума и в объекте не установится оптимальный режим работы. б. Если компаратор 7 не сработал (отсутствует давление в канале 46), то в конце второго такта давление из канала 47 проходит через логические золотники 16 и 17 в полость пружины нижнего золотника триггера 15. Триггер 15 переключается, если его нижний золотник находится в левом положении, и остается непе- реключенным, если этот золотник - в правом положении, в обоих случаях, закрывая проход давления из первого выходного канала 28 мультивибратора 6 к триггеру 18. Когда компаратор во время своего такта не срабатывает, то гидрораспределитель устанавливается в среднее положение, каналы 26 и 27 запираются, давление в канале 46 исчезает. При отсутствии давления в канале 46 первый логический золотник 16 перемещается влево, и медленно перемещается влево золотник 11 выдержки времени. В конце этого такта работы давле1Н1е из канала 47 проходит через логические золо ники 16 и 17 к нижнему золотнику три ра 15, который переключается и закрывав-, проход давления из канала 28 к триггеру 18. В следующем такте так же, как в предыдущем такте, протекающем с участием компаратора, воздействия на объект не бу- дет. Это стерегущий режим - выполняет ся только контроль без воздействия на объект. Такой режим работы может прекратиться, если объект выйдет из установивщегося режима, или продолжаться в течение времени выдержки, задаваемой золотником выдержки времени, если установивщ.ийся режим сохраняется. В случае срабатывания компаратора во время стерегущего режима до истечения времени выдержки, задаваемой золотником 11, он возвращается в правое положе1П1е, выдержка времени в дальнейщем будет начинаться сначала с того момента, когда объект вновь выйдет на оптимальный режим работы и перестанет срабатывать компаратор. Когда золотник 11 выдержки времени при установивщемся режиме работы объекта переместится в левое положение, Kaifaa 48 соединяется с напором. Под действием давления в правой торцовой полости второй логический золотник 17 перемещается вле во и соединяет полости 49 и 50 с каналом 51. Давление, поступающее из канала 47 в конце второго такта, проходит через логические золотники 16 и 17 к верхнему золотнику триггера 15 и по каналу 52 (канал счетного входа) к триггеру 18. Триггер 15 переключается в положение, пропускающее давление из канала 28 к управляющим цепям рехулятора, а триппер 18 переключается в положение, обратное тому положению, в котором он остался пос ле последнего срабатывания компаратора (до выдержки времени). В следующем такте давление, поступающее по каналу 28, включает гищюраспределитель 2 5 соответственно новому положению триггера 18 - осуществляется проб ное реверсивное воздействие на объект, после которого компаратор должен выявить правильность направления воздействия, устраняя возможный дрейф экстремальной характеристики. Далее регулятор ведет поиск экстремума и на установившемся режиме вновь выполняет стерегущий контрол Раздельная регулировка длительности первого и второго тактов мультивибратора ляющая подогнать по данамйке объек1ельность периодов запоминания, мнения и воздействия на объект, и ре- гулировка времени выдержки золотника 11 на стерегущем режиме обеспечивают пибкость регулирующего устройства применительно к различным объектам. Описанный вариант устройства предус-матривает выполнение максимального объекта функций. В некоторых случаях отдель ные функции (операции) будут не нужны или малоэффективны и их можно будет исключить, изъяв из устройства некоторые приборы. I Можно применять следующие упрощен }1ые варианты регулятора. 1.Без выдачи управляющего воздействия во время такта работы компаратора, исключая включение гидрораспределите ля 25 непосредственно от компаратора. Устройство будет во время одного такта запоминать давление и воздействовать на объект, а во время другого такта только сравнивать давления. Из схемы исключается двойной золотник 24 и соединенные с нэй каналы, а выходные каналы триггера 18 подсоединяются прямо к торцовым полостям гищэораспределителя 25. 2.Без реверсирования воздействия на объект после выдержки времени при работе на установивщемся режиме. Пробное воздействие на объект будет вьшолнятъся в том же направлении, .в котором было ранее при последнем срабатывании компаратора до вьшержки времени. Из схемы исключаются канал счетного входа 52, золотники 19 и 20, связанные с ними каналы и обратные клапаны 21 и 22, а в . золотнике 17 ликвидируется среднее звено. На таких объектах, где безразлично, в каком направлении следует выполнять подобное воздействие после временной выдержки, отка.4 от реверсирования воздействия существенно упрощает устройство. 3.Могут быть объекты, в которых пробное воздействие после выдержки времени целесообразно вьшолнять всегда в одном направлении. Это осуществляется путем присоединения канала 52 к входу или верхнего, или нижнего золотника триггера 18 в соответствии с необходимым направлением. Из схемы исключаются золотники 19 и 20 и один обратный клапан 21 или 22. 4.На динамических объектах, где не будет длительных установившихся режимов работы, целесообразно иметь систему экстремального регулирования без прекращения пробных воздействий на объект. Устройство упрощается более значительно-113 него удаляется золотник 11 выдержки времени, триггер 15, золотники 16, 17, 19, 20, обратные клапаны 21-23 н связанные с ними каналы, а канал 28 присоединяется к триггеру 18 (полость 53). Гидравлическая схема этого варианта покаэана на фиг. 2. Такое устройство будет выполнять в первом такте заномнииние функционального давления невыдачу воздействия на объект в том направлонин, которое было определено компаратором в предыдущем такте, а во втором такте сравнение давлений и запоминание направления воздействия, затем повторение первого такта и т. д. Каждый из рассмотренных варшштов устройства - полный по схеме на фиг. 1 и любой из четырех сокращенных - может служить в качестве экстремальных рег-уjfflTOpa на различных объектах кик самостоятельно, так и в качестве составной части более сложных управляющих систем. Предмет и з о б р е т о ii п я Ги;фавлический экстрема/шный poi-yлятор, содержащий мультивибратор, блок

сравнения, коммутирующие, логические элементы и триггер для запоминания направления воздействия и гидрораспределитель, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности работы регулятора, в нем установлены двойной золотник, золотник . счетного входа триггера для запоминания направ/ ения воздействия, золотник выдержки времени, двойной обратный клапан и триггер, а мультивибратор, блок сравнения, коммутирующие, логические элементы и триггеры вьшолнены на золотниках, причем первый выходной канал золотника мультивибратора соединен через один из золотников триггера с входом давления питания триггера для запоминания направления воздействия и с торцовой полостью второго коммутирующего золотника, через средние полости которого входной канал регулятора связан с гидроаккумулятором блока сравнения, подклкненным к торцовой пружинной полости золотника блока сравнения, второй выходной канал мультивибратора соединен с торцовой полостью первого коммутирующего золотника, через средние полости которого торцовая полость одного из золотников блока сравнения соединена с входным каналом регулятора и торцовая полость другого золотника блока сравнения - с гидроаккумулятором, а пружинная полость данного золотника - с

входным каналом регулятора, выходные

каналы золотников блока сравнения соединены с управляющими входами золотников триггера для запоминания направления воздействия и через полОстя двойного золотника - с торцовыми полостями гидрораспределителя, выходы золотников триггера для запоминания соединены с торцовыми полостями двойного золотника, а управляющие входы данного триггера подключены к выходам золотника счетного входа, вход которого через полости двух последовательно соединенных золотников логических элементов соединен с третьим выходом мультивибратора, торцовая лолость первого золотника логического элемен-уа соединена с выходом двойного обратного клапана, подключенным к торцовой полости золотника выдержки времени, входы двойного обратного клапана соединены с выходами гидрораспределителя, подключенными к исполнительному механизму, торцовая полость второго логического золотника соединена с выходом золотника выдержки времени, второй выход перэого золотника логического элек«нта соединен с одним управляющим входом одного из золотников триггера, а второй

выход второго золотника логического эл-.. мента соединен с управляющим входом другого золотника триггера. б

Фш. 1 32