Регулятор давления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 511 4 С 05 Р 16 СЕСОН)ЗНАЯ П": Е 1: .М ЯЩДЯ 1 У 1 ЯОБРЕТЕНИ ПИСАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Опытное конструкторское бюроспециальных технических средств Министерства рыбного хозяйства СССР(57) Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в гидравлических системах, где требуется плавное и точное регулирование давления в широких пределах. Цель изобретения - повышение запаса устойчивости и уменьшение перерегулирования. Для этого регулятор давления содержит дросселирующее устройство 1, имеющее подвижный регу .лирующий орган 2 в корпусе 3, элемент 4 сравнения, гидроусилитель 5 управления подвижным регулирующим органом, датчик 6 давления, нагнетательную линию 8, линию 9 сливадатчик 16 положения регулирующего органа 2, задатчик 19 давления и блок 221354169 умножения, При этом подвижный регулирующий орган 2 совместно с корпусом 3 образует дросселирующие щели 7, соединяющие нагнетательную линию 8 и линию 9 слива и спрофилированныеМ в соответствии с уравнением у = с а . где у - суммарная площадь дросселирующих щелей, с и а - постоянные коэффициенты, х - координата подвижного регулирующего органа. Вместо проИзобретение относится к автоматическому регулированию и может бытьиспользовано в гидравлических системах, где требуется плавное и точноерегулирование давления в широких 5пределах,Цель изобретения - повышение запаса устойчивости и уменьшения перерегулирования.На фиг, 1 показана структурная 10схема регулятора с нелинейной зависимостью, реализованной профилированием дросселирующих щелей; на фиг, 2 -структурная схема регулятора с нелинейным звеном, реализованным блоком 15с переменным коэффициентом усиления.Регулятор давления (фиг. 1) содержит дросселирующее устроиство 1,имеющее подвижный регулирующий орган2, расположенный в корпусе 3, элемент 4 сравнения, гидроусилитель 5управления подвижным регулирующиморганом и датчик 6 давления. Подвижный регулирующий орган 2 совместно скорпусом 3 образует дросселирующиещели 7, соединяющие нагнетательнуюгидролинию 8 со сливной гидролинией9, К нагнетательной гидролинии 8подключен датчик 6 давления, От этойже.гидролинии через редукционный З 0клапан 10 запитывается гидроусилитель 5, который гидролиниями 11 и12 соединен с управляющими камерами13 и 14 дросселирующего устройства1, а гидролинией 15 соединен со35сливной гидролинией 9, Подвижныйрегулирующий орган 2 связан с датчи.ком 16 положения. Первый вход 17элемента 4 и его второй вход 18 сое."динены соответственно с задатчиком 40 филирования щелей нелинейную зависимость можно также реализовать блоком27 с переменным коэффициентом усиления. Изобретение обеспечивает уменьшение перерегулирования давления в2-4 раза. При этом регулятор с высокой точностью устойчиво работаетпри любой жесткости гидролинии регулируемого давления. 2 з.н. ф-лы,2 ил. 9 даьления и датчиком 6 давления,Третий вход 20 элемента 4 соединенс выходом 21 блока 22 умножения, Первый вход 23 блока 22 линией 24 подключен к датчику 16 положения, авторой вход 25 этого блока поДключенк задатчику 19. Гидроусилитель 5 управления подвижным регулирующим органом подключен к выходу 26 элемента 4. Кроме того, имеется блок 27 спеременным коэффициентом усиления(фиг, 2),Регулятор давления работает следующим образом,При изменении величины сигнала свыхода задатчика 19, задающего величину регулируемого давления, на выходе 26 элемента 4 формируется сигнал ошибки, поступающий на гидроусилитель 5. В соответствии с величиной сигнала ошибки в гидролиниях 1и 12 появляется расход рабочей жидкости, обеспечивающий изменение координаты (смещение) подвижного регулирующего органа 2 на величину,при которой сигнал с датчика 16, поступающий через блок 22 умноженияна вход 20 элемента 4, компенсируетзадающий сигнал, Величина смещенияподвижного регулирующего органа 2 зависит не только от величины изменения (приращения ) сигнала задатчика19, но и от абсолютной величины этого сигнала, так как он поступает навход 25 блока 22, Чем больше величина сигнала задатчика,19, т.е чембольше задаваемая величина регулируемого давления, тем меньше смещениеподвижного регулирующего органа 2пои одной и той же величине измене54169рующих щелей, рассматривают уравне-ние расхода рабочей жидкости черездросселирующие щели и выражение дляопределения величины регулируемогодавления: Г 21 Я =) С -(х) Р в - =- - (я-ц)дР ЕЫ Ч ь(2), получают передаточную функциюзвена регулятора давления, входомкоторого является приращение коорди 3 13 ния (приращения) сигнала задатчика 19. При смещении подвижного регулирующего органа 2 изменяется суммарная площадь дросселирующих щелей 7 и изменяется давление в нагнетательной гидролинии 8. Скорость изменения давления зависит от гидравлической жесткости нагнетательной гидролинии 8 (модуля упругости рабочей жидкости и объема рабочей жидкости в нагнетательной гидролинии 8), изменения (приращения) суммарной площади дросселирующих щелей 7, вызванного смещением подвижного регулируемого органа, а также от величины регулируемого давления и расхода через регулятор давления, т.е, координаты подвижного регулирующего органа. Так как предлагаемое введение местной обратной связи ограничивает перемещение подвижного регулирующего органа, то скорость изменения давления и величина регулирования в сравнении с известным регулятором умень шается. Одновременно с изменением дав. ления изменяется сигнал, поступающий с датчика 6 на вход 18 элемента 4, что приводит к уменьшению первоначального смещения подвижного регулирующего органа 2 и, соответственно, к уменьшению скорости изменения давления, По окончании переходного процесса величина давления в нагнетательной гидролинии 8 соответствует новому установившемуся значению.При изменении величины расхода через регулятор изменение давления в нагнетательной гидролинии 8 приводит к смещению подвижного регулирующего органа 2, обеспечивающего стабилизацию регулируемого давленияОднако стабилизация давления осуществляется с некоторой статической ошибкой, Относительная величина ошибки ввиду профилирования дросселирующих щелей 7 и наличия блока 22 умножения для всего диапазона регулируемого давления и расхода через регулятор примерно постоянная величина, не влияющая существенно на функциональные возможности регулятора. Составляющая статической ошибки, вызванная наличием предлагаемого контура местной обратной связи, не более составляющей, определяемой трением в гидро- усилителе 5.Дпя определения зависимости, необходимой для профилирования дросселигде Я - суммарный расход рабочейжидкости через дросселирующие щели;коэффициент расхода;- плотность рабочей жидкости;Г(х) - суммарная поперечная площадь дросселирующих щелей;Р - давление рабочей жидкостиРв нагнетательной гидролинии;Е - модуль упругости рабочейжидкостиЧ - объем рабочей жидкости внагнетательной гидролинии;подача рабочей жидкости отисточника гидропитания;х - координата подвижного регулирующего органа.Рассматривая малые приращения переменных х и Р , в линиаризованномр Эвиде уравнение (1) принимает вид приращение расхода рабочейжидкости;коэффициент расхода поперемещению;приращение координатыкоэффициент расходаподавлению;приращение давления К:Ы2 - Ы(х) о ахр= с а 55где у с, а -наты подвижного регулирующего органа,а выходом - приращение давления, т.е. ч- Б+1 Е КдР где Ы (Я) - передаточная функция,Из уравнений (6),(4) и (5) следует, что передаточная функция данного звена представляет апериодическое звено первого порядка, причем коэффи" циент усиления и постоянная времени этого звена переменные величины.Так как то иэ уравнения (7) следует, что длятого, чтобы коэффициент усиленияэтого звена не зависит от х, необходимо соблюдение условия Решая дифференциальное уравнение(8), находят искомую зависимость дляпрофилирования дросселирующих щелейрегулятора давления, 35 где с и а - постоянные коэффициенты,которые для любого конкретного регулятора давления можно найти, решив(10) с а45тм,Максимальные и минимальные значения этих параметров назначаются, исходя из требований к регулятору и конструктивных соображений. Из уравнения (5) и (61 следует,50 что фаэовая характеристика рассматриваемого звена ухудшается с увеличением давления и уменьшением суммарной площади дросселирующих щелей, что и определяет наличие и подключе" ние датчика положения,Приведенный пример выполнения регулятора давления (фиг. 2) содержит в линии 24 блок 27 с переменным коэффициентом усиления, имеющий одинвход и один выход, Зтот блок являет-ся стандартным. Точное выражение нелинейности которую реализует блок27, можно получить аналогично анализу, приведенному выше. Дросселирующие щели в этом случае должны бытьспрофилированы по пропорциональномузакону, Все остальные элементы этоговарианта регулятора и принцип егоработы аналогичны регулятору нафиг. 1. Использование предлагаемого регулятора обеспечивает уменьшение перерегулирования давления в 2-4 раза,при этом регулятор с высокой точностью устойчиво работает при любойжесткости гидролинии регулируемогодавления,Формула из о бр стения 1. Регулятор давления, содержащий цепь внешней обратной связи, состоящую из последовательно соединенных датчика давления, связанного с нагнетательной гидролинией, элемента сравнения, подключенного вторым входом к выходу задатчика давления, ч гидроусилителя управления подвижным регулирующим органом, цепь внутренней обратной связи, состоящую из последовательно соединенных подвижного регулирующего органа, расположенного в корпусе и образующего с ним дросселирующие щели, соединяющие нагнетательную и сливную гидролинии датчиФФка положения регулирующего органа и блока умножения, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения запаса устойчивости и уменьшения перерегулирования регулятора, в нем блок умножения подключен выходом к третьему входу элемента сравнения, вторым входом - к входу зацатчика давления, а в цепь внутренней обратной связи введено нелинейное звено значение выходного сигналазвена;постоянные коэффициенты;координата регулирующегоподвижного органа,135469 3. Регулятор по и. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что нелинейное звено реализовано блоком с переменным коэффициентом усиления вклюУченным между выходом датчика положения регулирующего органа и первым входом блока умножения,Составитель В. Пря Техред Л. Сердюкова Редактор Н. Бобков ктор И, Муска з 5 б 91/41 Тираж 863 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раущская наб д4/ Ужгор извадственно-полиграфическое предприяти Проект 2, Регулятор по п. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что нелинейное звено реализовано профилировани- ем дросселирующих щелей, причем у со ответствует суммарной площади дросселирующих щелей. 1 Щ 2 Ю