Ізодромна система автоматичного регулювання непрямої дії

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано в изодромных системах регулирования, в которых муфта измерителя отклонения регулируемой величины имеет механический выход, например, прямолинейного поступательного движения. Известна система автоматического регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания [1]. Особенностью системы является обеспечение двухимпульсного пропорционально-интегрального регулирования - как по отклонению регулируемой величины, так и по интегралу от этого отклонения. Основными составными частями такой автоматической системы являются измеритель отклонения регулируемого параметра, связанный через муфту с осью качания суммирующего рычага с возможностью ее вертикального перемещения, снабженный управляющим золотниковым устройством гидравлический поршневой сервомотор двойного действия, изодромное устройство в виде гидродемпфера, цилиндр которого жестко связан со штоком сервомотора, а шток поршня гидродемпфера связан с упругим элементом, суммирующий рычаг (рычаг обратной связи), связанный с отсечным золотником и штоком поршня гидродемпфера, и узел настройки системы. Недостатком системы-прототипа являются колебания регулируемого параметра и значительная длительность затухания переходных процессов. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования изодромной системы автоматического регулирования непрямого действия путем целенаправленного использования снабженного гидромеханическим дифференцирующим устройством измерителя отклонения регулируемого параметра, чем обеспечивается автоматическое регулирование по отклонению и интегралу отклонения и по производной от отклонения регулируемого параметра и в результате повышается точность и улучшаются динамические характеристики системы. Поставленная задача решается тем, что в изодромной системе автоматического регулирования непрямого действия, содержащей измеритель отклонения регулируемого параметра, механический выход которого связан через муфту с осью качания суммирующего рычага с возможностью вертикального перемещения этой оси, причем одно плечо суммирующего рычага связано со штоком поршня гидродемпфера и с упругим элементом, а другое плечо - со штоком отсечного золотника, а также сервомотор, шток поршня которого кинематически связан с регулирующим органом, а надпоршневая и подпоршневая полости соединены через отсечной золотник с насосом, согласно изобретению цилиндр гидродемпфера жестко связан с неподвижной опорой, причем поршець со штоком гидродемпфера выполнены с обеспечением нулевой плавучести этого поршня в рабочей жидкости гидродемпфера, а упругий элемент установлен между суммирующим рычагом и осью его качания с обеспечением горизонтального положения суммирующего рычага в его ненагруженном состоянии. Поршень гидродемпфера снабжен герметичной полостью. Шток поршня гидродемпфера снабжен облегченной зубчатой рейкой, связанной с инерционным цилиндрическим зубчатым колесом, ось которого установлена на кронштейне, связанном с неподвижной опорой. Связь суммирующего рычага со штоками поршня гидродемпфера и отсечного золотника выполнена в виде реечных зубчаты х передач, рейки которых закреплены соответственно на штоке поршня гидродемпфера и штоке отсечного золотника и связаны с зубчатыми секторами, закрепленными на соответствующи х концах суммирующего рычага. Снабженный таким гидромеханическим устройством измеритель отклонения регулируемого параметра дополнительно реагирует на производные первого и второго порядка от отклонения регулируемого параметра, а автоматическое регулирование становится трехимпульсным - с дополнительным регулирующим импульсом по производной от отклонения регулируемого параметра. Чем больше значение массы связанных между собой поршня и штока гидродемпфера, тем более интенсивным становится регулирующий импульс по производной. Изобретение поясняется чертежом, где: на фиг. 1 показана система с полым поршнем гидродемпфера изодрома, на фиг. 2 -система с облегченной зубчатой рейкой на штоке поршня гидродемпфера, связанной с инерционным цилиндрическим зубчатым колесом, на фиг. 3 - система со связью между суммирующим рычагом и штоками поршня гидродемпфера и отсечного золотника в виде зубчатых реечных передач. Система содержит измеритель 1 отклонения регулируемого параметра, механический выход которого связан через муфту 2 с осью качания облегченного суммирующего рычага с возможностью ее вертикального перемещения, трубопровод 3 подвода рабочей жидкости от насоса (на чертеже не показан) к отсечному золотнику 4, установленному в корпусе 5 и соединенному трубопроводами 6 с надпоршневой и подпоршневой полостями цилиндра 7 сервомотора, поршень 8 которого кинематически связан через шток 9 с регулирующим органом, гидродемпфер, цилиндр 10 которого установлен на кронштейне, жестко связанном с неподвижной опорой, а поршень 11 со штоком 12 выполнены с обеспечением нулевой плавучести этого поршня в рабочей жидкости, которой заполнены надпоршневая и подпоршневая полости цилиндра гидродемпфера, соединенные переточной трубкой, в которой установлен дросселирующий вентиль, облегченный суммирующий рычаг 13, упругий элемент-пружину 14 и узел настройки системы в виде винтового механизма 15, связанного с корпусом 5 золотника. Поршень 11 гидродемпфера может быть снабжен герметичной полостью (фиг. 1), а шток 12 - облегченной зубчатой рейкой 16, связанной с инерционным цилиндрическим зубчатым колесом 17, ось 18 которого установлена на кронштейне 19, связанном с неподвижной опорой (фиг. 2). Связь рычага 13 со штоком 12 поршня гидродемпфера и штоком золотника 4 может быть выполнена в виде зубчатых передач с зубчатыми секторами 20 и 21, закрепленными на концах рычага 13, и зубчатыми рейками 22 и 23, закрепленными на соответствующи х штоках. Пружина 14 установлена между рычагом 13 и осью его качания с обеспечением горизонтального положения рычага 13 в его ненагруженном состоянии. Система работает следующим образом. В установившемся режиме, соответствующем заданному винтовым механизмом 15 значению регулируемого параметра, золотник 4 находится в равновесном положении, пружина 14 недеформирована, а шток 9 и регулирующий орган занимают определенное положение. Если вследствие возмущающе го воздействия на объект регулируемый параметр получит положительное отклонение от заданного значения, ось качания рычага 13 сместится, например, вверх. Переместится вверх и связанный с рычагом 13 золотник 4. Подпоршневая полость сервомотора соединится через золотник и трубопровод 3 с нагнетательным патрубком насоса, а надпоршневая полость - с линией, слива. Шток 9 также переместится вверх и изменит положение регулирующего органа в сторону уменьшения регулируемого параметра. Существенно, что вследствие гидравлического сопротивления гидродемпфера (пропорционального линейной скорости перемещения оси качания рычага 13) и воздействия силы инерции масс поршня 11 и зубчатого колеса 16 (пропорциональной линейному ускорению оси качания рычага 13), имеет место отставание перемещения левого конца суммирующего рычага 13 относительно правого. При таком перемещении вверх и повороте против часовой стрелки рычага 13 относительно оси его качания происходит растяжение пружины 14 и форсированное перемещение золотника 4, причем на золотник поступает сигнал, являющийся суммой сигналов трех перемещений, пропорциональных отклонению значения регулируемой величины, интегралу и производной от указанного отклонения.