SU1201804A1 - Device for controlling pressure in chamber - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДА ЛЕНИЯ В КАМЕРЕ, содержащее датчик давлени  в камере, подключенный к первому входу блока сравнени , второй вход которого соединен с задатчиком давлени , а выход - с входом широтно-импульсного модул тора, подключенного своим выходом к управл ющей .обмотке электромагнитного клапана , ресивер, редуктор, дроссель, магистраль питани  и магистраль сброса, подсоединенную к вакуум-насосу, о тличающеес  тем, что, с целью повьшени  точности и расширени  диапазона регулировани , камера выполнена проточной, причем вход камеры подсоединен к источнику высокого давлени  через последовательно соединенные магистраль питани , дроссель, электромагнитный клапан, ресивер и редуктор, а выход камеры подсоединен к магистрали сброса.A REGULATORY DEVICE IN THE CAMERA, containing a pressure sensor in the chamber, connected to the first input of the comparison unit, the second input of which is connected to the pressure setting device, and the output to the input of the pulse-width modulator connected by its output to the control winding of the electromagnetic valve, a receiver, a reducer, a choke, a supply line and a discharge line connected to a vacuum pump, which is characterized in that, in order to increase the accuracy and extend the control range, the chamber is flow-through, and d chamber connected to a pressure source via a series-connected power line, a choke, a solenoid valve, a receiver and gearbox, and an output chamber connected to the relief line.

Description

Изобретение относитс  к автоматическому регулированию и может быть использовано в системах программного регулировани  дл  моделировани  физи ческих воздействий при испытании авиационного оборудовани .The invention relates to automatic control and can be used in software control systems for simulating physical effects when testing aviation equipment.

Цель изобретени  - повышение точности и расширение диапазона регулировани  устройства.The purpose of the invention is to improve the accuracy and expand the range of adjustment of the device.

На фиг. I представлена блок-схема предлагаемого з/стройства регулировани  давлени  в камере; на фиг. 2 3aBHCHMOicj .b статического коэффициента передачи.от изменени  давлени  . при различных показател х политропыК .FIG. I shows the block diagram of the proposed chamber pressure control unit; in fig. 2 3aBHCHMOicj .b static gain ratio from pressure change. at various rates of polytropic.

Устройство содержит датчик 1 давлени  в камере 2, подключенный к первому входу блока 3 сравнени , к второму входу которого подключен программный задатчик 4 давлени , а к выходу - широтно-импульсный модул тор 5. Управл юща  обмотка электромагнитного клапана 6 подключена к выходу широтно-импульсного модул тора 5. Камера 2, выполненна  в виде проточной , соединена с магистралью 7 сброса , подключенной к вакуум-насосу 8, а также с источником высокого давлени  через последовательно соединенные магистраль 9 питани , дроссель 10, электромагнитный клапан 6, ресивер М и редуктор 12.The device contains a pressure sensor 1 in chamber 2, connected to the first input of the comparison unit 3, to the second input of which a software pressure setpoint 4 is connected, and to the output is a pulse-width modulator 5. The control winding of the solenoid valve 6 is connected to the output pulse-width modulator 5. The chamber 2, made in the form of a flow-through, is connected to the discharge line 7 connected to the vacuum pump 8, as well as to a high pressure source through the series-connected supply line 9, throttle 10, solenoid apan 6 M receiver 12 and reducer.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Сигнал, пропорциональный заданному давлению, с программного задатчика 4 поступает в блок 3 сравнени , где сравниваетс  с сигналом датчика 1 давлени  в камере 2, а разность сигналов с блока 3 сравнени  подаетс  на вход широтно-импульсного модул тора 5, который формирует импульсы управлени  клапаном 6. Клапан 6 периодически прерывает поток воздуха , текущий из ресивера 11 через дроссель 10 и магистраль 9 питани  в камеру 2. Изменение давлени  в камере 2 в сторону уменьшени  разности между задаваемым и текущим давлени ми происходит за счет соответствующего изменени  коэффициента заполнени  импульсов включени  клапана 6 .A signal proportional to a predetermined pressure from software setpoint 4 enters comparison block 3, where it is compared with the signal from pressure sensor 1 in chamber 2, and the difference between the signals from comparison block 3 is fed to the input of pulse width modulator 5, which generates control pulses of valve 6 The valve 6 periodically interrupts the flow of air flowing from the receiver 11 through the throttle 10 and the supply line 9 to the chamber 2. The pressure change in chamber 2 in the direction of reducing the difference between the set and the current pressure is due to the corresponding There is a change in the rate of filling of the switching pulse of the valve 6.

При выключенном положении клапана 6 (поток воздуха через дроссель 10 отсутствует) происходит отток воздуха из камеры 2 по магистралиWhen the position of the valve 6 is turned off (there is no air flow through the throttle 10), air flows out of the chamber 2 through the main

1201804212018042

7 сброса, Процесс изменени  давлени  в камере 2 при откачке описываетс  уравнением 7, the process of changing pressure in chamber 2 when pumping is described by the equation

-LKvK-LKvK

Р РоеRoyo

(1)(one)

где Р - текущее давление в камере; Ре - начальное давление в камере; 1 - врем ; V - суммарный объем камеры иwhere P is the current pressure in the chamber; Re is the initial pressure in the chamber; 1 - time; V is the total volume of the chamber and

магистралей; Ку - объемна  производительностьhighways; Ku - volume performance

вакуум-насоса;vacuum pump;

К - показатель политропы процесса .K - an indicator of polytropic process.

При включенном положении клапана 6 одновременно происход т отток воздуха из камеры 2 через магистраль 7 сброса и приток воздуха из магистрали 9 питани .When the position of the valve 6 is on, the outflow of air from the chamber 2 through the discharge line 7 and the inflow of air from the supply line 9 simultaneously occur.

Величина массового расхода возду ха через дроссель 10 при критическом истечении газа равнаThe mass flow rate of air through the choke 10 at a critical outflow of gas is equal to

км Р,km P,

/ 2. км/ 2. km

РR

()()

I Kf УI kf y

9Р9Р

гдеМ - коэффициент расхода дроссел ; S - площадь проходного сечени  дроссел ; - удельный объем воздуг ха на входе дроссел , равный удельному объему воздуха в ресивере.whereM is the coefficient of consumption throttling; S is the throttling cross-section area; - specific air volume ha at the entrance of the throttles, equal to the specific volume of air in the receiver.

Процесс изменени  давлени  в камере 2 при включенном положении клат пана 6 можно описать следующим образом:The process of changing the pressure in chamber 2 when the clutch pan 6 is on can be described as follows:

-§:тах.Уа.-§: max.

JJTI6.XJJTI6.X

- М- M

KVKV

где L/0 - начальный удельный объем воздуха в камере.where L / 0 is the initial specific volume of air in the chamber.

Максимальное значение давлени  в камере 2, соответствующее включенноt му положению клапана и равноThe maximum pressure value in chamber 2, corresponding to the on position of the valve and equal to

Р - Р V P - P V

(М п о о(M p o o

Так как при обеспечении услови  2 Ртлх - величина Gmsx определ ема  по формуле не зависит от текущего значени  давлени  в камере 2, то процесс изменени  среднего значени  давлени  в камере 2 дл  случа  3 прч периодическом подключении дроссел  10 к ресиверу 11 аналогич процессу изменени  среднего значени Напр жени  на параллельной НС-цепи при периодическом подключении ее к генератору тока. При этом очевидно равенство ULP RJAT- , С5) i где UCP - средн   величина напр же;ни  на КС-цепи, R - величина сопротивлени  резистора КС-цепи, Лт - ко эффициент заполнени  импульсов тока Принима  во внимание, что .(6j по аналогии дл  Pt имеем Pcp--PmAx/l. где jO-коэффициент заполнени  импульсов подключени  дроссел к ресиверу. Таким образом, в установившемс  режиме величина среднего давлени  в камере 2 зависит линейно от коэффициента заполнени  импульсов включени  клапана, что в свою очередь обе спечивает посто нство и независимос от величины давлени  в камере 2 коэ фициента передачи объекта регулиров ни . Действительно, при (Trt - период повторени  ШМ-импульсов данную систему регулировани  можно рассматривать как непрерывную и дл  оценки характеристик объекта регули ровани  использовать передаточную функцию вида w,(P)-dGCP ) . (рГ Дл  предлагаемого устройства Wj.tP) ; |1меет следующий вид: W.(0)tT где () KoS / SPoV KjKS- в случае обеспечени  посто нства Рдр и Kv основным источником нестабильности характеристик объекта регулировани   вл етс  показатель политропы К процесса. Однако в реальном диапазоне его изменени  ( - 1,4) это вли ние относительно мало, что подтверждаетс  фиг. 2, на которой показано изменени  KoS в зависимости от S при различных К. В устройстве,  вл ющемс  прототипом, в аналогичном случае дополнительным и наиболее существеннь м источником непосто нства характеристик объекта регулировани  в рабочем диапазоне давлений  вл етс  также и несоответствие экспоненциальному закону характера изменени  давлени  в камере при ее подключении на питающую магистраль. Таким образом, относительно малое изменение характеристик объекта регулировани  при изменении давлени  в камере и независимость их от частоты коммутации дает возможность увеличить коэффициент передачи разомкнутого контура, что позвол ет повысить точность и расширить более, чем на 20 дБ диапазон регулировани .. Повьшение надежности работы предлагаемого устройства обеспечиваетс  облегчением режима работы вакуз -насоса и редуктора за счет исключени  ударных воздействий на них, вызываемых коммутацией, а также упрощение устройства коммутации. Кроме того, возможность отслеживани  сложных программ в широком диаазоне изменени  давлени  позвол ет простить эксплуатацию предлагаемого устройства, вследствие исключени  операций настройки системы и снизить расходы по подготовке и проведению экспериментов за счет уменьшени  количества пробных экспериментов .Since, under the condition 2 PThl, the Gmsx value determined by the formula does not depend on the current pressure in chamber 2, the process of changing the average pressure in chamber 2 for case 3, periodically connecting the throttles 10 to the receiver 11 is similar to the process of changing the average on a parallel NS circuit with periodically connecting it to the current generator. In this case, the equality of the ULP RJAT-, C5) i is obvious: where UCP is the average voltage value, neither on the KC circuit, R is the resistance value of the KC resistor, Lt is the current pulse filling coefficient. Take into account that (6j by analogy for Pt, we have Pcp - PmAx / l, where jO is the filling factor for the connection of the throttle to the receiver.Thus, in the established mode, the average pressure in chamber 2 depends linearly on the filling ratio of the valve activation pulses, which in turn valid and independent of the pressure in the chambers e 2 is the transfer coefficient of the control object. Indeed, with (Trt is the repetition period of the BL-pulses, this control system can be considered as continuous and to evaluate the characteristics of the control object to use the transfer function of the form w, (P) -dGCP). The proposed device Wj.tP); | 1meet the following form: W. (0) tT where () KoS / SPoV KjKS- in the case of ensuring the constancy of Рдр and Kv the main source of instability of the characteristics of the object of regulation is the indicator of polytropy K of the process. However, in the real range of its variation (–1.4) this effect is relatively small, which is confirmed by FIG. 2, which shows KoS changes as a function of S for different K. In the device, which is the prototype, in a similar case, an additional and most significant source of inadequacy of the characteristics of the control object in the operating pressure range is also a mismatch of the exponential law of pressure change in the chamber when it is connected to the supply line. Thus, a relatively small change in the characteristics of the control object when the pressure in the chamber changes and their independence from the switching frequency makes it possible to increase the open-loop transfer coefficient, which allows to increase the accuracy and extend the control range by more than 20 dB. provides a simplified mode of operation of the vacuum pump and gearbox by eliminating the impact on them caused by switching, as well as simplifying the device to mmutatsii. In addition, the ability to track complex programs in a wide range of pressure variations allows the operation of the proposed device to be forgiven due to the elimination of system setup operations and the reduction of the costs of preparing and conducting experiments by reducing the number of pilot experiments.

Claims (1)

(57 Устройство регулирования давления В КАМЕРЕ, содержащее датчик давления в камере, подключенный к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком давления, а выход - с входом широтно-импульсного модулятора, подключенного своим выходом к управляющей .обмотке электромагнитного клапана, ресивер, редуктор, дроссель, магистраль питания и магистраль сброса, подсоединенную к вакуум-насосу, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона регулирования, камера выполнена проточной, причем вход камеры подсоединен к источнику высокого давления через последовательно соединенные магистраль питания, дроссель, электромагнитный клапан, ресивер и редуктор, а выход камеры подсоединен к магистрали сброса.(57 CAMERA pressure control device, comprising a pressure sensor in the chamber connected to the first input of the comparison unit, the second input of which is connected to a pressure setter, and the output to the input of a pulse-width modulator connected to the control winding of the electromagnetic valve by its output, receiver , a reducer, a throttle, a power line and a discharge line connected to a vacuum pump, characterized in that, in order to increase the accuracy and extend the control range, the camera is made flowing, and the input to measures connected to the pressure source via the series-connected power line, a choke, a solenoid valve, a receiver and gearbox, and an output chamber connected to the relief line. 804804 7 сброса, Процесс изменения давления в камере 2 при откачке описывается уравнением7 discharge, The process of changing the pressure in the chamber 2 during pumping is described by the equation