Устройство для регулирования давления в камере газодинамической установки

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциапнстнческнкРеспублик нц 928312(61) Дополнительное к авт, свид-ву - (22) Заявлено 16. 04,80 (21) 2935921/18" 24 с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 150582, Бюллетень М 9 18 Дата опубликования описания 1505.82(51 М,КлС 05 1) 16/00 Государственный комитет СССР но левам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения А.А. Евтушенко, Е.М, Роик, В.Д. Фридштанд и Д.А. Фридштанд Киевский институт автоматики им. ХХЧ съезда КПСС(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В КАМЕРЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ Изобретение относится к автоматическому управлению непрерывными и циклическими процессами и может быть, использовано для управления объектами, оснащенными несколькими регулирующими органами, по крайней мере один из которых снабжен разноскоростными приводами, например, для регулирования давления в экспериментальных газодинамических установках.Известны устройства для регулирования давления в газодинамических установках с одним исполнительным органом, содержащие датчик давления, задатчик, регулятор и блок расчета положения исполнительного органа (11.Недостатком этого устройства является длительный вывод установки на режимы.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство регулирования давления установки с несколькими исполнительными органами, по крайней мере один из которых оснащен комбинированным разноскоростным приводом, содержащее физическую модель установки, блок программного управления, третий выход которого соединен с пневмоприводом первого исполнительного органа, реле, подклю.ченное ко второму выходу блока программного управления, первый регулятор, выход которого подключен к электроприводу первого исполнительного органа и к первому входу блока программного управления, дифференциальный датчик давления, подсоединенный ко входу первого регулятора через замыкающие контакты реле, датчик положение первого исполнительного органа, , блок коррекции, первый вход которого связан с датчиком положения, а выход соединен со входом первого регулятора через размыкающиеся контакты реле, датчик давления в модели, второй регулятор, первый вход которого связан с первым выходом блока программного управления, второй - с выходом датчика давления в модели, а выход - со входом блока программного управления и приводом второго исполнительного органа и датчик положения второго исполнительного органа, выход которого подключен ко второму входу блокакоррекции 2).Недостатками такого устройстваявляются значительные затраты энергии при последовательном выводе га зодинамической установки на заданныережимы, так как в указанном устройствепневмопринод используется только при выводе установки на первый из заданных режимов, что приводит к увеличению длительности эксперимента, а, следовательно, повышению энерго затрат.Цель изобретения - уменьшение ,энергозатрат.Цель достигается тем, что в устройство для регулирования давления 10 в камере газодинамической установки вводятся вычислительный блок, блок расчета положения первого исполнительного органа, а также датчик давления в магистрали высокого давления, (5 датчик площади сопла камеры, датчик темпера. туры н магистрали высокого давления и датчик температуры н камера, выходы которых подключены к соответствующим первым входам блока расчета положения первого исполнительного органа, выход которого через второй размыкающий контакт релейного элемента соединен с первым входом первого регулятора, второй вход - с четвертым выходом блока прог раммного управления, а третий вход - с выходом второго датчика положения, через первый замыкающий контакт релейного элемента - с первым входомвычислительного блока и через второй замыкающий контакт релейного элемента - со вторым входом второго регулятора, второй вход первого регулятора связан с выходом перного датчика положения, со вторым входом вычислительного блока непосредственно и с третьим входом вычислительного блока - через третий замыкающий контакт релейного элемента, выход датчикадавления подключен ко второму входу 40 блока программного управления и через третий размыкающий контакт релейного элемента - к перному входу второго регулятора, первый вход кото"рого через четвертый замыкающий контакт связан с выходом вычислительного блока.На Фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схемаблока расчета положения первого, исполнительного органа, варианту на Фиг, 3 - выполнение схемы вычислительного блока, вариант; на Фиг. 4 - автоматическое выполнение блока программного управления, вариант.устройство содер.а магистраль 55высокогодавления .1, камеру 2. установки с соплом 3, исполнительные органы 4 и 5 с электроприводами 6 и 7 соответственно и пневмоприводом 8первого исполнительного органа 4, 60 блок программного управления 9, первый 10 и второй 11 регуляторы, релей ный элемент 12 с тремя размыкающими контактами 13-15 и четырьмя замыкающими - 1 б, блок 20 расчета по 65 ложения первого исполнительного органа, вычислительный блок 21, датчики 22 и 23 положения первого и второго исполнительных органов, датчик 24 давления в камере установки, датчик 25 давления в магистрали высокого давления, датчик 26 площади сопла камеры, датчик 27 температуры в магистрали высокого давления и датчик 28 температуры в камере, Блок 20 расчета положения первого исполнительного органа содержит вычислитель,ный блок 29, первый 30 и второй 31 Функциональные преобразователи, инвертор 32 и сумматор 33, причем вычислительный блок 29 состоит из двух блоков деления 34 и 35, блока 36 извлечения квадратного корня и двух блоков умножения 37 и 38, Вычислительный блок 21 содержит усилитель 39, релейный элемент 40 с двумя размыкающими с замедлением контактами 41 и 42, два элемента памяти 43 и 44, четыре функциональных преобразователя 45-48, инвертор 49 и сумматор 50. Блок 9 программного управления содержит шаговый искатель (кольцевой счетчик) 51, управляемый генератором тактовых сигналов 52, два нуль-органа 53 и 54, релейный элемент 55 с двумя замыкающими контактами 56 и 57, блок 58 задержки, элемент сравнения 59, триггер 60 со счетным входом, триггер 61 и клемму 62.Устройство работает следующим образом.до начала реализации первого режима блок 9 программного управления передает сигнал, соотнетствующи" заданному значению Давления н первом режиме, на второй вход блока 20 расчета положения первого исполнительного органа. На первые его входы поступают сигналы с датчиков 25-28 о давлении в магистрали высокого давления (Р 8), площади сопла (Е ), температуре в магистрали .(Тб) и камеРе (Тк)На третий вход поступает сигнал (1) с датчика 23 положения второго исполнительного органа. Вычислительный блок 29 непрерынно рассчитывает площадь открытия (Г), соответствующую установившемуся первому режиму, реализуя формулуГ =ЕР 1 ТбсРб игде Р - заданное давление в камере 2 в первом режиме, Сигнал с датчика 23 поступает на первый 30 Функциональный преобразователь, на выходе которого получают таким образом сигнал Г, соответствующий текущей площади открытия второго исполнительного органа. Посредством сумматора 33 и инвертора 32 вычисляют разность Г= Г - Г,1 плсщадь открытия первого 4 исполнительного органа в первом928312 рывно определяет требуемое положение второго 5 исполнительного органа,при котором суммарная площадь откры"тия двух органов постоянная и равназафиксированной величине. Послесрабатывания реле 12 вычислительныйблок выступает в качестве задатчикадля второго 11 регулятора. Таким образом первый 4 исполнительный органзакрывается, а второй - 5 открывается, причем суммарная их площадьоткрытия остается постоянной. Когдапервый 4 исполнительный орган полностью закрывается, сигнал с выходапервого 10 регулятора вновь близокк нулю и блок программного управления 9 отключает реле 12При этомвторой 11 регулятор опять подключается к блоку программного управления9 и датчику 24 давления в камере.Одновременно блок программногуправ-.ления отключает пневмопривод 8. Перед началом реализации следующего режима блок программного управления 9 выдает на блок 20 расчета положение первого исполнительного органановое следующее задание по давлениюи блок 20, рассчитав новое положение упора первого 4 исполнительного ор" гана, выдает его на первый вход первого 10 регулятора, который посредством электропривода б выведет упор в новое положение. После этого блок 9 вырабатывает сигнал включение пневмопривода 8, выдает на второй 11 регулятор задание по давлению и начинается реализация следующего режима работы установки.Вычислительный блок 21 запоминает положение обоих исполнитеЛьных органов в момент выхода установки на режим. При этом на первый и третий входы блока 21 поступают сигналы с датчиков 23 и 22 положение второго и первого исполнительных органов соответственно. Эти сигналы через закрытые контакты 41 и 42 поступают на элементы 43 и 44 где запоминаются. Одновременно сигнал с первого входа блока 21 через усилитель 39 поступает на реле 40, которое, спустя время замедления, размыкает контакты 41 и 42. Таким образом элементы памяти 43 и 44 запоминают положения обоих исполнительных органов и поддерживают соответствующие постоянные сигналы на входах первых двух функциональных преобразователей 45 и 46, на выходах которых получаем постоянные сигналы., соответствующие площадям открытия обоих органов. Эти сигналы поступают на первые два входа сумматора 50, на третий вход которого поступает -постоянно изменяющийся сигнал соответствующий текущей площади открытия первого органа, но с противоположным знаком, что достигается посредством последовательного установившемся режиме, котОрый посредством второго 31 функционального преобразователя преобразуется в сигнал положения первого исполнительного органа. Этот сигнал через размыкающий контакт 14 поступает в ка честве сигнала. задания напервый вход первого 10 регулятора,который,обрабатывая возникающее рассогласование, устанавливает подвижные упоры первого 4 исполнительного органа в расчетное положение посредством электро- привода б (пневмопривод 8 выключен). При этом сигнал на выходе первого 10 регулятора, который поступает на первый вход блока 9 программного управления, близкий к нулю и блок 915 вырабатывает на своем втором выходе ,сигнал, соответствующий заданному давлению в первом режиме, который через размыкающий контакт 13 поступает на первый вход второго 11 регулятора, а на своем втором выходе блок программного управления 9 вырабатывает сигнал включения пневмопривода 8 первого 4 исполнительного органа. С этого момента начинается реализация очередного режима работы установки. Происходит быстрое открытие первого 4 исполнительного органа до величины, рассчитанной блоком 20, пока поршень пневмопривода не будет прижат к упору. Одновременно второй 11 регулятор начинает отрабатывать рассогласование, воздействуя на электропривод 7 второго 5 исполнительного органа, используя в качестве 35 сигнала обратной связи сигнал с датчика 24 давления в камере. Когда ус-. тановка выйдет на заданный режим (давление в камере 2 застабилизировано вблизи заданного значения) 40 блок программного управления 9 включает релейный элемент 12. Контакт 14 размыкается, на первый вход первого 10 регулятора подается нулевой сигнал и регулятор 10, отрабатывая возникающее при этом рассогласование, закрывает первый исполнительный орган, вбздействуя на его электропри-, вод б. Одновременно посредством контактов 13 и 19 первый вход второго 11 регулятора отключается от блока 9 программного управления и подключается к выходу вычислительного блока 21, а посредством контактов 15 и 17 второй вход регулятора 11 отключается от датчика 24 давления в камере 55 и подключается к датчику 23 положения второго исполнительного органа. Посредством контактов 16 и 18 вычислительный блок 21 фиксирует положение обоих исполнительных органов в ЬО момент срабатывания реле 12 и вычисляет суммарную площадь их открытия. Получая информацию об измененииположения первого 4 исполнителього органа, вычислитеЛьный блок 21 непре- Ь 5включения третьего 47 функционального преобразователя, идентичного первому 45, и инвертора 49. Таким образом на выходе сумматора 50 получаем сигнал, соответствующий требуемой площади открытия второго 5 ис полнительного органа, при которой суммарная площадь открытия обоих органов равна зафиксированной. Посредством четвертого 48 функционального преобразователя, осуществляюще О го обратное преобразование, на выходе блока 21 получаем сигнал требуемого положения второго 5 исполнительного .органа.Блок программного управления 9 15 работает следующим образом,Период работы генератора 52 равен времени, отводимому на каждый режим установки. Когда генератор 52 вырабатывает очередной импульс, искатель 51 смещается на одну позицию и устанавливает на своем выходе сигнал очередного задания. Этот сигнал поступает на четвертый выход блока 9 и через блок задержки 58 на замыка-2 ющий контакт 56 и первый вход элемента сравнения 59. После того, как упоры первого 4 исполнительного органа установлены, сигнал на первом входе блока 9 близок к нулю, срабатывает первый 53 нуль-орган, который включает релейный элемент 55. При этом через контакт 56 сигнал задания поступает на второй выход блока 9. Контакт 57 соединяет клемму 62 с триггером 60, который перебрасывает ся в положение 1 и вырабатывает на третьем выходе блока 9 сигнал включения пневмопривода, а также ус- танавливает в положение 0 триггер б 1, как только установка выходит 40 на текущий, режим сигнал рассогласование на выходе элемента сравнения 59 приближается к нулю и срабатывает второй 54 нуль-орган, который перебрасывает в положение 1 триг гер 61, который в свою очередь вырабатывает сигнал включения реле 12 на первом выходе блока 9. Сигнал на первом входе блока 9 отличный от нуля и нуль-орган 53 отключает реле 55. Когда первый 4 исполнительный орган закрывается, сигнал на первом входе блока 9 вновь станет нулевым и нуль- орган 53 вновь включает реле 55 на втором выходе блока 9 восстанавливается сигнал задания, на триггер 60 со счетным входом приходит очередной импульс, и он устанавливается в состояние 0, то есть на первом выходе блока 9 появляется сигнал отключения реле 12. При от Работке следующего режима работы установки работа блока программного управления повторяется. Блок задержки 58 установлен для того, чтобы при включении .блока 9 сигнал задания одновременно не появился на его втором и четвертом выходах (величиназадержки 0,05-0,1 с),Таким образом, в устройстве длярегулирования давления в камере газодинамической установки предварительная установка упоров одного изисполнительных органов с последующимбыстрым открытием посредством пневмопривода используется при выводе установки на каждый режим, Это приводит к уменьшению времен выводана каждый режим, а, следовательно,к уменьшению энергозатрат на проведение экспериментов на установке,Сущность предлагаемого устройства не меняется, если установка имеет не два исполнительных органа, анесколько, объединенных в две группы.Кроме того, необязательным являетсяналичие именно электрического и пневматического приводов, Достаточноиметь два вида разноскоростных приводов или же два исполнительных органа, включенных последовательно сразноскоростными приводами.Формула изобретенияустройство для регулирования давления в камере газодинамической установки, содержащее последовательно соединенные блок программного управления и релейный элемент, а также датчик давления в камере, электроприводы исполнительных органов, входами подключенные к выходам соответствующих регуляторов, а выходами - ко входам соответствующих датчиков положения, причем выход первого регулятора соединен с первым входом блока программного управления, второй выход которого через первый размыкающий контакт релейного элемента связан с первым входом второго регулятора, а третий выход - со входом пневмопривода первого исполнительного органа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения энергозатрат, оно содержит вычислительный блок, блок расчета положения первого исполнительного органа, а также датчик давления в магистрали высокого давления, датчик площади сопла камеры, датчик темпера 1 турй в магистрали высокого давления и датчик температуры в камере, выходы которых подключены к соответствующим первым входам блока расчета положения первого исполнительного органа, выход которого через второй размыкающий контакт релейного элемента соединен с первым входом первого регулятора, второй вход - с четвертым выходом блока программного управления, а третий вход - с выходом второго датчика положения, через первый замыкающий контакт релейного элемента - спервым входом вычислительного блока:и через второй эамыкакхций контактрелейного элемента - со вторым входом второго регулятора, второй входпервого регулятора связан с выходом 5первого датчика положения, со вторымвходом вычислительного блока непосредственно и с третьим входом вычислительного блока - через третий замыкакврй контакт релейного элемента, Овыход датчика давления подкдючен ковторому входу блока программного управления и через третий размыкакщиЯконтакт релейного элемента - к первому входу второго регулятора, первыйвход которого через четвертый замыкающий контакт связан с выходом вычислительного блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 102913, кл. С 05 В 11/00, 1970,2. Авторское свидетельство СССР9 327453, кл. 0 05 О 16/20,6 05 В 11/32, 1972 (прототип) .928312 агова Корректор "1 оставитель Л. Ц ехред С. Мигуно Редактор А. Гулько писное акаэ 3237/ с 3035 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 908 ИПИ Государственн о делам изобретен Москва, Ж, Рауш Поомитета СССоткрытийнаб, д. 4