книги из ГПНТБ / Фудим Е.В. Пневматическая вычислительная техника. Теория устройств и элементов

ГЛАВА IV

МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

В данной главе рассматриваются некоторые проблемы синтеза и основные структуры пневматических цепей.

Из проблем синтеза опущены теоретические вопросы реализуемости операций пассивными цепями, которые требуют специальной проработки для пневматических пассивных цепей нормального диапазона давлений. Объ­ ясняется это спецификой реальных пневматических емко­ стных элементов, которые имеют линейные характеристики только при двух схемах включения, и следовательно, резко ограничивают реализуемые структуры линейных пневматических пассивных цепей.

В современной пневматической вычислительной тех­ нике получил распространение синтез цепей с боль­ шим количеством усилителей при элементарных пассив­ ных двух- и четырехполюсниках у каждого усилителя. Синтез таких пассивных цепей тривиален и часто выро­ ждается в применение таблиц с ограниченным набором элементарных функций и реализующих их пассивных цепей. Поэтому основной объем главы отводится на рассмо­ трение применяемых структур.

§ 1 0 . Линейные пневматические пассивные цепи

Как было показано в § 7, существующие пневматиче­ ские емкостные элементы позволяют в нормальном диа­ пазоне давлений моделировать идеальный электриче­ ский конденсатор только в двух режимах. Один режим реа­ лизуется камерой, которая соответствует конденсатору с одной заземленной линией, на вторую линию ограни­ чений не накладывается. Другой режим — одна линия сообщена с выходом усилителя, а во второй поддержива­ ется постоянное давление за счет охвата усилителя отри­ цательной обратной связью — реализуется пневматиче­ ским конденсатором.

§ 10] Л И Н Е Й Н Ы Е П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е ПАССИВНЫЕ ЦЕПИ 273

Т а б л и ц а 10.1 (продолжение)

п,

9

10

Рг=Ро\Сг ^ = Р Т С = = Й !

Указанное накладывает ограничения на реализуемые в нормальном диапазоне давлений линейные пневмати­ ческие пассивные цепи.

В табл. 10.1 приводятся схемы линейных пассивных двухполюсников. В строках 1—8 изображены некоторые простейшие двухполюсники, в строках 9, 10 — сложные иелестничиые двухполюсники, из которых удалением элементов могут быть получены двухполюсники проме­ жуточной сложности. Наиболее сложными из реализуе­ мых представляются лестничные двухполюсники, содержа­ щие произвольное количество последовательно соединен­ ных двухполюсников вида Пх, П2 (см. строки 9, 10).

Табл. 10.2 содержит схемы линейных четырехполюс­ ников. В строке 1 — нелестничный четырехполюсник, на давления в линиях которого не накладывается ограниче­ ний. В строках 2—4 — примеры сложных нелестничных четырехполюсников; поскольку выход может сниматься из других линий, имеют самостоятельное значение цепи с идентичными параллельными цепочками, называемые мостиковыми — см., например, строки 5, 6. В строке 7 пример сложного лестничного четырехполюсника, полу­ ченного из четырехполюсников строки 2, включенных

276 ПОСТРОЕНИЕ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Х УСТРОЙСТВ [ГЛ. I V

определяется выражением

Рис. 10.1. Схемы простейших пассивных цепей, реализуемых из пульсирую­ щих сопротивлений и камер: а) одновходовое апериодическое звено; б) многовходовое апериодическое звено; в) многовходовое апериодическое звено с рав­ ными сопротивлениями иа входах/ реализуемое «с обеганном».

§ 10] Л И Н Е Й Н Ы Е П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е ПАССИВНЫЕ Ц Е П И 277

Экспериментальное исследование апериодического зве­ на с пульсирующим сопротивлением по рис. 8.8 показало, что отклонение от расчетной характеристики не превы­ шает 4 мм рт. ст. [19]. Характеристики снимались при входах 100, 200, 300, 500, 600 и 700 мм рт. ст. при постоян­ ной времени TN = 75 импульсов как для наполнения, так

идля опорожнения камеры.

2.Многовходовое апериодическое звено (рис. 10.1, б) содержит ряд параллельно включенных пульсирующих со­ противлений Rt и камеру V.

Выведем уравнение этого звена для реального време­ ни при емкости апериодического звена, во много раз боль­ шей емкостей пульсирующих сопротивлений.

Из уравнения (7.3) камеры имеем:

где dp/dt — скорость изменения давления в камере в ре­ альном времени; V — объем камеры; dNIdt — приток газа в камеру в реальном времени.

Учитывая, что

п

i=l

я подставляя из уравнения (8.6) выражение для притока газа dNildt через £-е сопротивление, получим:

71

278 ПОСТРОЕНИЕ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Х УСТРОЙСТВ [ГЛ. I V

i = i

(10.5)

Многовходовое апериодическое звено с нулевым на­ чальным давлением описывается следующими выражения­ ми, полученными из уравнений (10.4) и (10.5) при подста­ новке р н = 0:

Таким образом, в рассмотренных случаях при постоян­ стве частот d многрвходовое апериодическое звено сво­ дится к одновходовому с соответствующими приведенны­ ми входом

Многовходовое апериодическое звено с общим управ­ ляющим сигналом на все сопротивления и равных сопро­ тивлениях может быть реализовано также по [схеме «с обеганием» (рис. 10.1, в). Такая схема содержит п + 1 контакт и две камеры вместо In контактов и п + 1 камер, имеющихся в схеме по рис. 10.1, б. Однако для управ­ ления контактами эта схема требует обегающее устрой­ ство, которое поочередно замыкает контакты Kt, причем после замыкания каждого контакта Kt замыкается кон­ такт К, ведущий к камере V апериодического звена.