Способ автоматического регулирования различных процессов по максимуму или по минимуму

салат=СССР11ЮМ ц.,Зяеегигтрироеако а о азакев АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЪХЦЕССОВ ПО МАКСИМУМУ ИЛИ ПО МИНИМУМУ СП в 11: вк ,:авиапвсга ва Ло 9158от 23 декабря 1943 года 31 октяоря 1946 г. 93366 3) 3 аявосво 25 иоября 1 с воясаедяяс вем ааг я .4 9193 Ояяакова задача регулпрсвапервый период разкогда в связи с неВсе существовавшие до ьастоящего времени. системы автоматческого регулирования решали задачу поддержгния регулируемой величины пли гсстоянной, или изменяющейся го заранее заданному закону (в случае так называемого програулного регулирования),После воздействия возмущающего фактора и отклонения вследствие этого регулируемой величины от заданного зна ения, вышеуказанные системы регулирования должы устанавливать регулируемую величину на задгнном уровне.Изодромньсе регуляторы производят указанное действие точно; иные типы регуляторов - непосредственного дейстгия, с жесткой об. ратной связью и другие - с неко торыми отклонеиям 1.Между тем указанные визды ре гулировгния лишь в том случае в то.ности соответствуют своему назначенипо, если техничеэкая задача. которуо они,должны решать, и ЗгХЛОЧгЕТСЯ В ПОддЕ 11 сжгНИИ рЕГуЛИ- руемой величины на заданном уровне.Именно такния ставила" ь ввития техники, 1 достато ьно высоким уровнем ееразвития и не могли возникнутьинь;е требования. Классическийпример этому - регулятор Уатта,который должен под 1 держиватьчисло оборотов главного вала маши нь постсянным независимо отвеличины нагрузки.Однако с развитием техники возник ряд таких задач. с которыми:уществу;ощие системь регулирсвания либо совершенно не могутсправиться, либо справляются частично - это задачи отыскания иподдержания экс гремальиых (наибольших и на.1 меньшх) значенийрегули руемсй вел,чинь.В наст:ящем изобретении даетсяспос" б автоматического регулироггния нг максимальные или минимальные "начен,. я регулиру мой.Е п 1 1 НЫВследствие того что вид Функциональной зависимости между регулируемой величиной и регулирующей аргументом) неизвестени. тем более, может изменяться стечением времени по совершеннонеопределенному закону, задать ее(зависимость) заранее не представляется возможньп, М 66335В связи с этим восновании принципа действия экстремального регулятора лежит следующая идея: вводится искусственное возмущение в процесс, с помощью специального устройства (описанного ниже) проверяется направление течения процесса и, если направление обеспечивает приближение регулируемой величины к требуемому экстремуму, возмущение допускается, Если же происходит удаление от экстремума, то знак возмущения изменяется, и после этого начинается движение в требуемом направлении вплоть до момента достижения экстремума.На чертеже фиг. 1 и 2 изображают два варианта схемы экстремального регулятора.Первый вариант (фиг. 1) показан на примере автоматического регулятора на максимум дальности, продолжительности или скорости полета самолета.В схему (фиг. 1) входят следующие основныв элементы: 1 - прибор, измеряющий километровый расход.аикц. 2 - реле, реагирующее на величину и знак произоводной - ; 3 - 4 - б - реверсивноед 1устройство; 9 - шаговый механизм; 7 - коммутатор.Искусственное возмущение, воздействующее на рукоятку газа, вызывается электромотором 3 с помощью муфт 4 и 5, включаемых неодновременно, при перекидке рубильника 12 из одного крайнего положения в другое.Работа регулятора происходит следующим образом. Предположим, что регулятор не включен, При этом значение ). не изменяется, так как возмущение отсутствует. Включим регулятор, замкнув рубильник. При этом начинается вращение мотора и коммутатора 7. Пусть в первый момент скорость коммутатора мала и включилась муфта 4 на увеличение скорости полета. Если скорость уже была наивыгоднейшей, то ее даль. нейшее увеличение вызовет увелидлчение 1,; при этом ) О и стрелка 2 б индикатора производной (реле 2) повернется против часовой стрелки и замкнет контакты 2 г - 2 д,При этом сработает электромагнит 8, произойдет перекидка рубильника 12 и включится муфта 4 вместо муфты б. Вследствие этого начнется уменьшение скорости игй уменьшение Х, Так как - прио 1 этом отрицательна, то стрелка 2 б повернется по часовой стрелке и пройдет при этом мимо контактов 2 а, 2 с, не замыкая их. При дальнейшем уменЬшении скорости полета, последняя пройдет через наивыгоднейшее значение, ВследствиесИуменьшения - стрелка 2 б начнет подходить (против часовой стрелки) к нулевому положению, замыкая при этом контакты 2 а, 2 с. Если ключ 13 выключен, то начнутся незатухающие колебания вокруг максимума, если жв ключ 1 З замкнут, то в момент замыкания контактов 2 а, 2 с работает электромагнит 11 и рубильник 12 займет среднее положение, выключив искусственное возмущение.При работе коммутатора 7, избавляющего регулятор от действия возмущающих сил, достигаемое значение регулируемой величины может несколько отличаться отПосле того как наивыгоднейшая скорость найдена, рычаг 14 может включить на регулирование иной параметр,В случае закрепления ползуна датчика указателя скорости или расходомера в положении, близком к максимальным значениям скорости или расхода, устройство превращается соответственно в регулятор на максимум продолжительности или скорости полета.В схему по фиг. 2 входят следующие основные элементы:1 - прибор, измеряющий регулируемую величину; 2 - релеизмеряющее направление течения пр:цеоса (знак скорости) сигнумреле); 3 - реверсивный мотор, вызывающий искусственное возмущение; 7 - контактное устройство(коммутатор); 9 - шатовой механизм.Сигнум-реле 2 представляет собой рычаг 2 б, связанный фрикционно с осью стрелки прибора, измеряющего регулируемую величинуР, и вследствие этого увлекаемыйстрелкой 1 а при изменении величины Р. Однако рычаг 2 может двигаться лишь в пределах некоторойзоны между контактами 2 в и 2 г.Эта зона будет называться зонойнечувствительности.При движении стрелки приборав ту или другую сторону рычаг 2 бкоснется одного из контактов(2 в или 2 г) и остановится, междутем как стрелка будет продолжатьдвигаться,Регулирование происходит следующим образом,Предположим, что регулятор невключен; тогда положение стрелки1 а не будет изменяться (в предположении, что естественное возмущение отсутствует), так как параметр о, воздействующий на величину Рне изменяется,При этом пусть величина Р недостигает максимума,Включим рубильник 10, Приэтом начинается вращение мотора 3(в ту или другую сторону) и дискакоммутатора 7.Пусть при этом изменение параметра вызывает уменьшение Р.При этом стрелка 1 а прибора 1,вращаясь против часовой стрелки,увлекает рычаг 2 б, который, пройдя часть зоны нечувствительности,замкнет контакты 2 г и 2 д, что вызовет вследствие срабатыванияэлектромагнита 8 и шагового механизма 9 реверс мотора 3 и уменьшение параметра о. Вследствиеэтого увеличивается величина Р и,если скоро"ть вращения диска 7достаточно мала, величина Р достигает экстремума и начинаетсядвижение вокруг максимума.Если зависимость между о и Римеет видР =1" 1 о)и имеется максимальное значение Рпри и = оа (т. е. па) = .Ра) и если введены следующие обозначения:скорость искусственного измененияО - Ь;),з апаздыв ание прибора - , 8,запаздывание механизмов авто матин и - Ь,.зона нечувствительности - о, Р.то расчет показывает следующее:1) колебания регулируемой величины Р вокруг максимума происходят в интервалегде12о Р = о, Р т Г (го) П фР+ Ра )Ч22) амплитуда колебаний аргумента юимеет значение2 о Ро у = 2 +В (Ь 18)+ (Ьо 8)ЧГ Иа)31 период стационарных колебанийвокруг максимумаТ = + Й 1 (Ь 8 Р + Ьг 8)- . 4 2 оР Г (фа Для исключения возможности расстройки работы регулятора при воздействии возмущающих сил введено контактное устройство (коммутатор 7).Пусть допустимое режимом работы отклонение параметра о от значения, соответствующего макси-уму (па), есть некоторое Ьо; тогда число оборотов диска 7 выбирается таким образом, чтобы за период одного оборота изменение величины о от воздействия мотора 3 не превышало Ьг.Если теперь при таком выборе числа оборотов коммутатора 7 начинают действовать возмущающие силы, то возможны два случая:а) влияние возмущения в любу 1 о сторону больше влияния нзмененця о. В этом случае влияние изменения о на увеличение Р прекращается, причем о = о, + Ью, где о, соответствует началу возмущения;в) влияние возмущения в любуюсторону меньше влияния измене М 6633 ония о. В этом случае регулироваяие протекает нормально до достижения значения 6 + ЬО (п 3 ивозмущении. увеличивающем Р)или о" - Ьц)при оораном влиянии),где ю" - величина, достигаемая приотсутствии возмущающих сил.Если скорость вращения коммутатора нельзя считать малой, тодостигаемое регулятором значениеможет отличаться от оптимальногозьа.чения ою.Если введены обозначения:о,Р - величина зоны нечувствительности;Ь., 1 - время на выбор люфтов вмеханизмах;Ь 8 - время выбега мотора;Ь- суммарнсе время запаздывания релейны х механизмов;Ео - суммарные ошибки прибора (из-за трений);Ь, 8 - период искусственного возмущения;11, - скорость искусственногоизмененпя о,то достигаемое значение о определится нз равенства1) У т ).2 РГ.; .1 ),.н- Л ЮЬ )ус 1 = о Р+2 ХоИз последнего выражения следует, что для достиже)ния экстремума должно быть выполнено следующее условие;+ 2 вр(0 мф 1)0 --- (Л) 1 - 2 Ь 1 - 2 Ь 1 -2 Х ЬПредмет изс) бр етени я1. Способ автоматического регулирования различных процессов пс максимуму или по минимуму при помощи измерительного прибора, контролирующего регулируемую величину, о тл и ч а ю щ и й с я тем, и;о режим контролируемого процесса периодически искусственно возмущают, например, изменяют сначала в одном, а затем в обратном направлении, с той целью, чтобы измерительный прибор допускал изменение процесса только в сторону приближения его к максимуму или минимуму, прерывая каждое изменение в обратном направлении.2. Устройство для осуществления способа пс п. 1 для автоматического регулирования режима работы двигателя внутреннего горения, в частности авиационного дви гателя на достижение максимальной дальности полета при данном запасе горючего, отличающееся применением сдвоенной системы из двух электромагнитных реле, предназначенных для воздействия на общий храповой механизм таким образом, что при срабатывании первого из них происходит поочередное изменение направления вращения регулирующего процесс двигателя, а второго - полное выключение двигателя, в результате перемещения храповика в первом случае на целый зубец, а во втором на половину зубца. ссуществляемые при помощи контактов измерительного прибора отклонение указателя которого пропорционально первой производной значения регулируемой величины (удельной дальности полета) независимо от периодического изменения направления вращения двигателя специальным коммутатсрсм, с той целью, чтсоы при удалсшш от наивыгоднейших услсвий работы происходило дополнительно изменение направления вра)цения двигателя, а при достижении их - полное вык,почение последнего.3. Устровство для осуществления способа по п. 1 с применением измерительного прибора, контролиру)сшегс регулируемую величину и снабженного контактами, с т л ич а ю щ е е с я тем, что контактная )асть приоора фрикционно связка с указателем. не препятствуя дальце 11 шему отклонению последнего после ссприкосновения с контактамн, с той целью, чтобы при изменении направления контролируемогс процесса немедленно происходило размыкание контактов.4, Устройство для осуществления способа по и. 1, о тл и ча ющ ее6, Устройство для осуществления способа по п. 1, отл и ч а ющ еес я тем, что при регулировании ьеличины, зависящей от нескольких параметров, указанные параметры включаются на регулирование поочередно с помощью кулачка таким образом, что во время регулирования по одному из параметров остальные либэ остаются свободными, либо поддерживаются постоянными с помощью обычных регуляторов 7, Форма выполнения устройства по п. п, 2 и 5, отличающаяся тем, что, с целью использования устройства для регулирования режима работы двигателя на максимальную продолжительность полета самолета при данном запасе горючего, датчик указателя скорости по п. 5 жестко закреплен в положении. соответствующем максимальному или близкому к нему значению скорости.8. Форма выполнения устройства по,п. п. 2 и 5, отличающаяся тем, что, с целью использованпя указанного устройства в качестве регулятора 1 на максимальную скорость, датчик указателя расхода горючего жестко закреплен в положении, соответствующем максимальному или близкому к нему расходу горючего. с я применением реле по типу электромагнитного храпового механизма, предназначенного, прп каждом подаином на него электрическом импульсе для изменения направления вращения реверсивного электродвигателя, или иного реверсирующего приспособления, служащего для регулирования процесса в сторону увеличения ,или уменьшения регулируемой величины и управляемого либо при помощи вращающегося прерывателя, периодически подающего импульсы в цепь реле, либо замыканием контактов у измеряющего процесс прибора, причем при каждом последующем импульсе происходит измвнение направления движения электродвигателя, с целью дополнительного изменения направления вращения последнего в том случае, когда протекание контролируемого процесса происходит не в нужном направлении,5. В устройстве по п. 2 применение в качестве контролирующего процесс прибора системы из указателя скорости полета и расходомера горючего, воздействующих через соответствующие передачи на преобразующий показания приборов дополнительный механизм, отклонение указателя которого пропорционально первой производной отношения указанных величин.