Устройство для моделирования двухстороннего пневматического двигателя

(23) Приоритет по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Г. М. Елсаков, В. Е, Будницкий и И. Г;Левттн Уральский электромехавеский институт иокенеров железнодорожного транспорта(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВУСТОРОННЕГО ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ1Изобретение относится к моделирова-нию с использованием аналоговой вычислительной техники и может найти применение в отраслях технки, где исследуется работа всевозможных систем управ 5 ления и контроля, в структуру которых входят пневматические исполнительные двигатели.Известно устройство для моделирования рабочего процесса в цилиндрах поршневых двигателей, моделирующее перемещение поршня и давление в цилиндре, содержащее блок моделирования уравнения сил двигателя и модель цилиндра двигателя 1).5Однако данное устройство не имеет элементов, прямо отражающих такие важнье конструктивные параметры пневмодвигателя, как изменяющееся сечение питающего отверстия, переменный объем го цилиндра, динамику газовых потзков, что делает эту модель не универсальной и затрудняет оптимизацию перечисленных параметров. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является структурная схема пневмопривода, содержащая функциональный блок и блок моделирования сил двигателя, состоящий из интегросумматора сил, интегратора и операционного усилителя 1 2,Недостатком известной схемы является то, что параметры модели расхода здесь определяются экспериментально для каждого конкретного двигателя, что также лишает модель универсальности и снижает ее точность.Цель изобретения - создание универс"льной модели, с высокой точностью отражающей работу двустороннего пневмодвигателя.Поставленная цель достигается тем, о устройство содержит два блока моделирования рабочих полостей каждый из которых состоит из двух сумматсров, трех блоков перемножения, интегросумматора и блока деления, причем первые т входы обоих сумматоров являются вхо 3 94206дами задания атмосферного и питающегодавления устройства, а выходы сумматоров подключены к первым входам соответственно первого и второго блоковперемножения, ко вторым входам блоков 5перемножения первого и второго блоковмоделирования рабочих полостей подключены соответствуюшие выходы функционального блока, вход которого являетсяуправляющим входом устройства, выходы 10первого и второго блоков перемноженияблоков моделирования рабочих полостейсоединены соответственно с первым ивторым входами интегросумматора, третий вход которого подключен к выходу 15 третьего блока перемножения, выход интегросумматора соединен со входом делимого блока деления, делительный вход которого подключен к выходу интегратора блока моделирования сил двигателя, а выход блока деления соединен со вторыми входами обоих сумматоров блока моделирования рабочих полостей, первйм входом третьего блока перемножения блока моделирования рабочих полостей, а также р 5 с первым входом интегросумматора блока моделирования сил двигателя, выход которого соединен со вторыми входами третьих блоков перемножения блоков моделирования рабочих полостей.30На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - семейство из четырех зависимостей выходного сигнала функционального преобразователя от одного входного сигнала, подаваемого на электромагнит струйника в реальном двигателе.Устройство содержит два блока моделирования рабочих полостей 1, блок 2 моделирования сил двигателя и функциональный преобразователь 3, реализующий д 0 зависимости выходных сигналов 4-шелевого золотника типа струйного реле, Каждая модель рабочей полости содержит два сумматора 4, два блока 5 перемножения, интегросумматор 6, блок 7 деления и блок 8 перемножения, причем вы - ходы обоих сумматоро 4 подключены к первым входам соответствующих блоков 5 перемножения, ко вторым входам которых подключены. соответственно два50 выхода функционального преобразователя 3, выходы блоков 5 перемножения соединены соответствешю с первым и вторым входами интегросумматора 6, выход которого подключен ко входу дели 55 мого блока 7 деления, выход которого соединен со вторыми входами сумматора 4, входом блока 8 перемножения, выход которого соединен с третьим входом ин 8 4тегросумматора 6 и первым входом блока моделирования сил двигателя, Первые входы сумматоров 4 являются входами задания атмосферного Ри избыточного питающего Рп давления устройства, Блок моделирования сил двигателя состоит из соединенных последовательно в замкнутую систему интегросумматора О сил, интегратора 10 и операционного усилителя позиционной нагрузки 11, причем на остальные два входа интегросумматора сил поданы сигналы с выходов моделей рабочих полостей 1, Выход интегросумматора сил соединен со вторыми входами блоков 8 перемножения, а сигнал с выхода интегратора 10 подается на дели- тельные входы блоков деления.Каждая зависимость, реализуемая функциональным преобразователем, это типовая нелинейность типа ограничение со смещением. Уровни ограничений реализуют механические упоры, не даюшие соплу струйника отклониться за максимально возможные углы. Характеристики положительной области выходных сигналов служат для зарядки, а отрицательной - для разрядки полостей. Сплошными линиями на фиг. 2 обозначены характеристики для одной полости, а чунктирными - для другой.Устройство работает следующим образом,Под действием управляюшего сигнала функциональный преобразователь 3 изменяет коэффициент передачи блоков 5 перемножения пропорционально площади сечения изменяющегося отверстия зарядки (по каналу подачи избыточного нитаюшего давления Рп ) и разрядки (по каналу подачи атмосферного давления).Таким образом, функциональный преобразователь 3, сумматоры 4 и блоки 5перемножения обеих рабочих камер обра - зуют модель четырехшелевого золотникатипа струйного реле, сигнал с которогоуправляет давлением в полостях двусто - роннего пневмодвигателя. Сигналы с блоков перемножения - аналоги расходов на - полнения и опорожнения рабочих полостейалгебраически суммируются на интегросумматоре 6. Коэффициент передачи последовательно соединенных интегросумматора и блока деления изменяется обратно пропорционально изменению объема рабочих полостей по сигналу перемещения поршня Хп, поступаюшел у на делительный вход блока 7 деления. На выходах блоков 1, т.е. блоков 7 деления, появляются сигналы Р 1 и Р 2., соатветст5 9 вуюшие давлениям в полостях. Эти давления суммируются на интегросумматоре сил совместно с сигналом усилителя 11 позиционной нагрузки и вызывают появление на выходе блока 9 сигнала скорости движения поршня, а на выходе блока 10 - сигнала перемещения Х . Блоки 8 учитывают совместное влияние на расход воздуха изменения давления в соответствуюшей полости и скорости поршня.В предлагаемом устройстве упрощается аппаратурная реализация моделей рабочих полостей и повышается точность отображения. процессов в пневмодвигателе.фор мула изобретенияУстройство для моделирования дву-стороннего пневматического двигателя, содержашее функциональный преобразователь и блок моделирования сил двигателя, состояший из интегросумматора сил, интегратора и операционного усилителя, причем выход интегросумматора подключен ко входу интегратора, а выход интегратора соединен со входом операционного усилителя, выход которого подключен к одному из входов интегросумматора, остальные входы интегросумматора являются входами блока моделирования сил двигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем что, с целью повышения точности моделирования, оно содержит два блока моделирования рабочих полостей, каждый из которых состоит из двух сумматоров, трех блоков перемножения, интегросумматора и блока деления, причем 42068 6первые входы обоих сумматоров являютсявходами задания соответственно атмосферного и питающего давления устройства,а выходы сумматоров подключены к первым входам соответственно первого ивторого блоков перемножения, ко вторымвходам блоков перемножения первого ивторого блоков моделирования рабочихйолостей подключены соответствующие1 О выходы функционального преобразователя,вход которого является управляющим,гвходом устройства, выходы .первого ивторого блоков перемножения блоков моделирования рабочих полостей соединены,15 .соответственно с первым и вторым входами интегросумматора, третий вход которого подключен к выходу третьего блока перемножения; выход интегросумматорасоединен со входом делимого блока де 20 ления, делительный вход которого подключен к выходу интегратора блока моделирования сил двигателя а выход блокаделения соединен со вторыми входами обо.их сумматоров блока моделирования ра 25 бочих полостей, первым входом третьегоблока перемножения блока моделированиярабочих полостей, а также с первым входом интегросумматора блока моделирования сил двигателя, выход которого соево динен со вторыми входами третьего блока перемножения блоков моделированиямирабочих полостей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе351. Авторское свидетельство СССРМ 570073, кл. б 06 6 7/64 1977.2. Мелкозеров П. С. Приводы в системах автоматического управления. М.,Энергия, 1966, с. 394.942068Составитель Е, Фролов дактор Л, Пчелинская Техред М,Тепер Корректор Г. Решетникое 4/42 Тираж 731 Подпи ВНИИПИ Государственного комитета СССРио делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4нт" Филиал ПППУжгород, ул. Проектная,