Пневматический интегратор Советский патент 1977 года по МПК G06G5/00 

1

Изобретение относится к узлам пневматических аналоговых вьпислительных машин, а именно к пневматическим интеграторам.

Предложенное устройство предназначено для вычисления интеграла по времени от

разности двух входных сигналов - аргументов.

Известный интегратор аналогового действия содержит сумматор, входы которого соединены с входными каналами устройства, а выход через дроссель и емкость - с его положительной камерой и со входом повторителя, выход которого соединен с выходным каналом l .

Такой интегратор имеет низкую точность, обусловленную нелинейностью дросселя.

Известен пневматический интегратор, содержащий сумматор, входы которого соединены с входными каналами, а выход через делитель - с одним входом второго сумма- тора, выход которого через дроссель и емкость соединен с другим его входом и с одним входом третьего сумматора, другой вход которого соединен с каналом условного нуля, а выход через умножитель - с одним вхо

дом четвертого сумматора, второй вход которого соединен с каналом условного нуля, а выход - с выходным каналом устройства 2.

НедостаткоК указанного устройства является аппаратурная сложность.

Наиболее близким техническим рещением к данному является пневматический интегратор, содержащий сумматор, выход которого через пульсирующий дроссель и емкость соединен с его первой положительной камерой и со входом повторителя, и блок управления выход которого подключен к управляющему входу пульсирующего дросселя З.

Недостатком этого устройства является невысокая точность вычисления в тех случаях, когда величина разности входных сигналов соизмерима с величиной погрешности сумматора.

Целью изобретения является повышение точности интегратора в работе.

С этой целью в интеграторе дополнительно установлены размыкающие и замыкающие клапаны и ячейки памяти, причем вторая положительная камера сумматора соединена через размыкающий клапан с первым входны каналом и через замыкающий клапан - с каналом опорного сигнала, а отрицательная камера сумматора соединена через размыкаю щий клапан с каналом опорного сигнала и через замыкающий клапан - со вторым вход ным каналом. Входной и выходной каналы ячейки памяти соединены соответственно с выходом повторителя и выходным каналом интегратора, а управляющие входы клапанов и ячейки памяти - с выходом блока управле ния, На фиг. 1 изображена принципиальная сх ма предложенного устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы блока управле- ния. Устройство содержит сумматор 1, пульси рующий дроссель 2, пневматическую емкость 3, повторитель 4, ячейку памяти 5, блок управления 6, размыкающие 7, 8 и замыкаю щие 9 и 10 клапаны. В,.одные каналы сигналов Р и Р подключены к коммутируемым входам клапанов 7и 10. Канал опорного сигнала Р подключен к коммутируемым входам клапанов 8 и 9, вы ды клапанов 7 и 9 - ко второй положительной камере сумматора 1, а выходы клапано 8и 10 - к его отрицательной камере. Выход сумматора 1 подключен к его пер вой положительной камере и входу повторителя 4 через дискретное апериодическое зве но, выполненное на базе пульсирующего дро селя 2 и пневматической емкости 3. Выход повторителя 4 соединен со входом ячейки памяти 5, выход которой присоединен к выходному каналуР )интегратора. вых Управляющие входы клапанов 7-10 пульсирующего дросселя 2 и ячейки памяти 5 соединены соответственно с выходами Р., F и Р блока управления 6. Устройство работает следующим образом В первый такт при отсутствиии импульса Р (Р 0), замкнуты контакты кла1ifпанов 7 и 8, разомкнуты контакты клапанов 9 и 10 и при поступлении командного импульса Р происходит интегрирование разности X Г - PJ.J , в результате чего выходной сигнал повторителя 4 приобретает приращение: ( д Р ) Ки (Р Р ), вых 11 о где Ки - коэффициент интегрирования. Сигнал Р выбирается таким, чтобы вход ной разностный сигнал X был существенно больще погрешности 5 сумматора 1. Во второй такт поступает импульс F (1 1), и контакты клапанов 7 и 8 размыкаются, а контакты клапанов 9 и 10 замыкаются. При поступлении командного импульса F происходит гштегрирование разности X F приращение выходного сигнала повторителя 4 (4bu)(P,-pJ Суммарное приращение выходного сигнала повторителя 4 составляет за два такта: лР ( Д Р ) + (ДР ) выхвых 1вых 2 Ки (Р -РЗ) +КИ(РО -Рг ) Ки(Р -РЗ ). После заверщения второго такта интегрирования поступает командный импульс Рд ( PJJ 1), замыкается контакт ячейки памяти 5, и выходной сигнал устройства приоб ретает новое значение. Экспериментально установлено, что для обеспечения приемлемой точности входной разностный сигнал в каждом такте о или X 0 2 Должен быть более о 0,1 кгс/см . Большие значения могут привести к насыщению сумматора 1 (выходной сигнал сумматора может выйти за пределы диапазона 0, 1,0 кгс/см . Поэтому опорный сигнал РО целесообразно формировать с помощью повторителя со сдвигом, установленного в канале одного из входных сиг-налов. Расчетно-экспериментальное исследование показывает, что предложенный интегратор обеспечивает уменьщение погрещности примерно на порядок - в области малых значений входного разностного сигнала. Так, если погрешность S сумматор а 1 может быть представлена выражением b S.gnX, где $ - абсолютное значение погрешности сумматора 1, при входном разностном сиг нале X, то в первый такт приращение выходного сигнала устройства составит (дР )-. Ки (Р - Р ) + Кибвых 11о Здесь мы принимаем для определенности, что F л( Р Р ; при обратном неравенстве в вышеприведенном выражении перед ошибкой интегрирования будет стоять знак - (минус). Приращение выходного сигнала за второй такт составит ( А РВЫХ ) Ки (Рд - Р) - Кид При суммировании приращений выходного сигнала за два такта обе ошибки компенсиру.ют друг друга. Предложенное устройство целесообразно грименять для вычисления интегральных оценок (например, разности между плановым заданием по производительности технологической установки и фактическим выполнением)

и в вычислительных системах с коррекцией по эталонному сигналу.

Технико-экономический эффект от применения предложенного интегратора заключаетс в увеличении точности вычисления интеграль- ных показателей, например, при вычислении технико-экономических показателей работы технологических установок вторичной переработки нефти погрешность уменьшается с 7- 10% (для прототипа) до 1,0f 1,5%.

Формула изобретения

Пневматический интегратор, содержаш;ий 15 входные каналы, канал опорного сигнала, сумматор, выход которого через пульсирующий дроссель и емкость соединен с его первой положительной камерой и со входом повторителя, и блок управления, выход которого под-29 ключен к управляющему входу пульсирующего дросселя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности интегратора, в нем установлены размыкающие и замыкающие клапаны и ячейки памяти, причем 5 вторая положительная камера сумматора соединена через размыкающ.ий клапан с первым

входным каналом и через замыкающий клапан - с каналом опорного сигнала, а отрицательная камера сумматора соед1шена через размыкающий клапан с каналом опорного сигнала и через замыкающий клапан - со вторым входным каналом, входной и выходной каналы ячейки памяти соед1шены соответственно с выходом повторителя и выходным каналом интегратора, а управляющие входы клапанов и ячейки памяти - с выходом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Гординский А, А. Анализ погрешностей пневматического интегратора с параметрической компенсацией, Труды ЦНИИКА, вып. 13, М., ОНТИ ЦНИИКЛ, 1966.

2.Гординский А. А,, Сахно В. А Некоторые способы компенсацип нел1шейностп дросселя в пневматических гштеграторах. Труды ЦНИИКА, вып. 13, AL, ОНТИ ЦНИИКА, 1966.

3.Бирман А. И., Дарховский Б. С., Элементы и схемы пневматической аналого-дискретной вычислительной техники, Труды ЦНИИКА, вып. 13, ОНТИ ЦНИИКА, М„ 1966 г. (прототип).

(риг. 1

П П П П П

1

Г.

П

Фиг. 2