СТРУЙНО-ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНЫЙ (ПИ) РЕГУЛЯТОР
JET-PNEUMATIC PROPORTIONAL-INTEGRAL (PI) CONTROLLER

Изобретение относится к области пневматических автоматических регуляторов.
Из уровня техники известен пневматический пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор, состоящий из мембранных пропорционального регулятора и интегрального звена, соединенных с помощью сумматора [1]. Пропорциональный регулятор включает в себя элемент сравнения, в обратной связи которого расположен делитель, состоящий из переменного и постоянного сопротивлений, изменение соотношения проводимостей которых приводит к изменению коэффициента усиления разности входных давлений. Интегральное звено выполнено на базе апериодического звена, состоящего из переменного сопротивления и постоянного объема, включенных в цепь положительной обратной связи для изменения постоянной времени интегрирования.
Недостатком такого ПИ-регулятора является низкая точность, обусловленная нелинейной характеристикой мембранных чувствительных элементов.
Технический результат, который достигается в настоящем изобретении, заключается в повышении точности регулирования за счет использования в пропорциональном регуляторе линейной компенсационной схемы, основанной на силовом действии струи на подвижную преграду, и за счет выполнения операции интегрирования с помощью расходного интегрального звена.
Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности прототипом является пропорциональный регулятор, состоящий из подвижной части, включающей в себя пластину, подвешенную на газовой опоре, входной дифференциальной пневматической схемы, считывающего элемента в виде узла типа «считывающее сопло-заслонка», пневматического мембранного усилителя мощности, при этом подвижная часть представляет собой пластину, жестко соединенную с двумя соплами газовой опоры, а считывающий элемент охвачен двумя соплами, расположенными до и после пневматического мембранного усилителя мощности, образующего регенеративную обратную связь с коэффициентом усиления, большим единицы. Обеспечивается повышение чувствительности и быстродействия за счет использования измерительной компенсационной схемы силового действия струи на подвижную преграду и регистрации этого воздействия с помощью пневматической компенсационной схемы [2].
Принципом работы указанного решения, как и настоящего изобретения, является применение измерительной компенсационной схемы, основанной на силовом действии струи на подвижную преграду, однако настоящее изобретение реализует работу регулятора по пропорционально-интегральному закону регулирования.
Более конкретно, технический результат достигается тем, что струйно-пневматический пропорционально-интегральный регулятор состоит из пропорционального регулятора, в положительной обратной связи которого расположено расходное интегральное звено, отличающегося тем, что пропорциональный регулятор включает в себя чувствительный элемент - пластину, подвешенную на газовой опоре, входную дифференциальную струйную схему, считывающий элемент в виде узла типа «сопло-заслонка», охваченный двумя компенсационными соплами, расположенными до и после пневматического мембранного усилителя мощности,образующего регенеративную обратную связь с коэффициентом усиления, большим единицы, а расходное интегральное звено состоит из переменного сопротивления, изменяющего постоянную времени интегрирования, постоянного объёма и точного мембранного повторителя, связанного с соплом смещения нулевой точки, нормально расположенным к пластине.
1
2
3
1
4
5
1
4
6
7
8
8
9
10
4
11
7
к
12
2
3
2
4.
4
8
10
На фиг. 1 представлена схема струйно-пневматического пропорционально-интегрального регулятора, состоящего из пропорционального регулятора и инерционного звена. В пропорциональный регулятор входит чувствительный элемент - пластина , подвешенная на газовой опоре . Входная дифференциальная схема, включающая сопла , из которых вытекают струи воздуха под давлением  и . Для регистрации угла поворота пластины  под действием силовых действий струй предусмотрен считывающий узел, выполненный в виде сопла  и заслонки , жестко закрепленной на пластине . Между соплом  и питающим дросселем  расположена камера , связанная с входом усилителя мощности . Выходной канал усилителя  соединен с вторичным прибором  и соплом обратной связи . Для компенсации силового действия струи, исходящей из сопла , предусмотрено компенсационное сопло , соединенное с междроссельной камерой . Изменение коэффициента  усиления П-регулятора достигается путем вращения винта и последующим изменением соотношения плеч  и , определяющих соответственно расстояния от осей симметрии газовой опоры  до входных сопел  и от газовой опоры  до оси сопла  Сопло  совместно с усилителем  и соплом обратной связи  образует регенеративную обратную связь, которая обуславливает равновесие подвижной системы.
13
14
15
16
15
17
13
Интегральное звено, расположенное в положительной обратной связи пропорционального регулятора, включает в себя переменное сопротивление , постоянный объем , точный повторитель , на который подано давление питания через постоянный дроссель . Выходной канал повторителя  соединен с соплом смещения нулевой точки. Изменением проводимости переменного сопротивления  можно менять постоянную времени интегрирования
-
11,
-
-
гдепроводимость переменного сопротивления газовая постоянная, абсолютная температура.
Выходной сигнал  равен:
Источники информации
1. Дмитриев В.Н., Градецкий В.Г. Основы пневмоавтоматики. М.: «Машиностроение», 1973. С. 197-199.
2. Патент РФ № 2018116604, 04.05.2018. Струйно-пневматический пропорциональный регулятор // Патент России № 2676362, 28.12.2018. Бюл. № 1 / Макаров В.А., Королев Ф.А., Тютяев Р.Е., Макаров А.В.