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

2 8 0 ПОСТРОЕНИЕ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Х УСТРОЙСТВ [ГЛ. I V

При £->-оо, принимая / г постоянными, из (10.4) получим уравнение статики многовходового апериодического звена

ного сумматора (рис. 10.2, а), управляемого единым сиг­ налом pt:

/i = 1

Группа из п параллельно соединенных пульсирую­ щих сопротивлений с общим управляющим сигналом pt допускает конструктивное упрощение, достигаемое за счет объединения в одной конструкции с общим приводом всех контактов, подсоединениых к узлу. На рис. 10.2, б при­ ведена схема пассивного сумматора с группой контактов типа «сопло-заслонка» с двухмембранным приводом, несущим заслонку, которая закрывает одновременно п сопел.

Настройку коэффициентов kt удобно производить в работающей схеме, основываясь на следующем соотно­ шении, получаемом из уравнения (10.10) пассивного сум­ матора при pi = рп3 = . . . = р-_! = Pi+1 = • • • = pi = = Р° = 0:

ний, объем Vx которого устанавливается произвольно (це­ лесообразно за сопротивление R x выбрать сопротивление со средним значением кг и его емкость установить пример­ но в среднем положении).

Настройка остальных коэффициентов осуществляется поочередно по сопротивлению Rx. подав па сопротивления Rx н настраиваемое Rt давления pi и р\ в соответствии

спропорцией ('10.11), а на все остальные — среднее

Рис. 10.2. Развернутые схемы пассивных сумматоров на пульсирующих сопро" тнвлеппях о раздельными (а) и общим (б) приводами контактов узла.

сопротивления Rt изменяют до тех пор, пока давление р на выходе сумматора не станет равно р0 (т. е. р° = 0).

Эту процедуру повторяют п — 1 раз, пока не будут настроены все сопротивления.

Из уравнения (10.10') видно, что, поскольку частота не входит в уравнение, ее нестабильность не влияет на точность пассивного сумматора и решим работы может быть как дискретным, так и с требуемым приближением непрерывным,

В результате экспериментального исследования ста­ тических характеристик делителя с пульсирующими со­ противлениями по рис. 8.8, проведенного при разных сочетаниях входных давлений, частот и объемов камер сопротивлений, выяснено, что погрешность не превы­ шает 4 мм рт. ст. для нормального диапазона давле­ ний [19].

Выполнение операций суммирования требует быстрого устремления к нулю членов, являющихся функцией вре­

Необходимо особо отметить, что при общем управ­ ляющем сигнале объем V может быть сделай в точности равным нулю за счет включения узла в состав камеры одного из сопротивлений. Это достигается за счет удале­ ния (закорачивания) одного из контактов, соединяющих узел с камерой сопротивления (рис. 14.10, а).

В пассивном сумматоре с V = 0 полностью отсутствует временная составляющая и решение осуществляется за один такт сигнала pt без запаздывания или ошибки от этой составляющей. Реализуемое таким сумматором урав­ нение легко получить также из уравнения состояния газа, исходя из того, что при сообщении камер между собой, когда устанавливается результат, суммарные количест­ во газа Ns и объем F s равны соответственно сумме объединенных количеств газа Nt и объемов Vt.

Одним из серьезных недостатков пассивных суммато­ ров с удаленным контактом является дискретное во време­ ни появление результата: в выходной линии поочередно устанавливаются давления р ш рх. По этой причине ис­ пользование такого сумматора почти всегда требует до­ полнительной установки не менее двух усилителей-по­ вторителей, необходимых для формирования на выходе давления р.

3. .КС-цепи с последовательным или параллельным включением элементов. При параллельном соединении сопротивлений (рис. 10.3) суммарный расход равен сумме расходов через все сопротивления, откуда следует, что узел из п параллельно включенных сопротивлений эквивалентен по расходу одному сопротивлению, прово­ димость ccs которого равна сумме проводимостей всех

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 283

т. е. тг параллельно включенных сопротивлений с общим управляющим сигналом эквивалентны одному сопротив­ лению с емкостью, равной сумме емкостей всех сопротив­ лений.

Для двух последовательно соединенных сопротивле­ ний, управляемых единым тактовым сигналом pt (рис. 10.4, а), при определении расхода в установившемся ре­ жиме можно воспользоваться уравнением (10.10) для давления р между сопротивлениями:

Из последнего соотношения видно, что сопротивление це­ пи из двух последовательно включенных пульсирующих

Приведенные соотношения, как п уравнение (10.13) делителя, справедливы с достаточной точностью при

А

6)

Рис. 10.5. Параллельное (а) и последовательное (б) соединения конденсаторов.

стремящейся к нулю емкости линий, соединяющих со­ противления. Поэтому наиболее точной и аппаратурно выгодной реализацией цепи из двух последовательно сое­ диненных сопротивлений является приведенная на рис. 10.4, б схема с нулевым объемом узла между сопротив­ лениями, что достигнуто за счет объединения двух сосед­ них контактов обоих сопротивлений (1 и 2 на рис. 10.4, а) в один общий контакт (3 на рис. 10.4, б).

Операторная проводимость пассивной цепи, содержа­ щей п параллельно соединенных пневматических конден­ саторов (рис. 10.5, а), пропорциональна сумме емкостей конденсаторов:

п

i = l

Присоединенные друг к другу пневматические камеры Vt представляют собой параллельно включенные конден­ саторы, на одном входе которых давление равно ну­ лю (уровню отсчета). Их операторная проводимость

§11 . К синтезу линейных цепей

Вобщем случае требуется синтезировать многопо­ люсники с рядом входов и одним или несколькими выхо­ дами. Линейность уравнений и принцип наложения де­ лают возможным синтез таких цепей в виде четырехпо­ люсников.

Таким образом, синтез многополюсников сводится к синтезу четырехполюсников (в частных случаях — двух­ полюсников), который и рассматривается ниже. В целях минимизации количества элементов четырехполюсники следует синтезировать с наибольшим количеством общих частей, однако задача такого оптимального синтеза много­ полюсников здесь не рассматривается.

При синтезе четырехполюсников, как и любых цепей вообще, в силу больших сложности, стоимости и затрат энергии усилителями по сравнению с пассивными эле­ ментами, стремятся синтезировать цепи с минимальным количеством усилителей, в пределе целиком на пассивных элементах. Однако цепи вычислительной техники должны удовлетворять ряду требований, таких как очень низкий выходной импеданс (поскольку нагрузки могут быть любыми по импедансу и вдобавок переменными), задан­ ный или большой, часто с возможностью перенастройки, коэффициент усиления, ограниченное отношение предель­ ных величин проводимостей, малая погрешность, а также простота (быстрота) синтеза.

Поскольку некоторые из этих требований препятствуют минимизации числа усилителей, а другие чрезвычайно затрудняют синтез, то в зависимости от конкретной по­ становки задачи применяют несколько способов синтеза, отличающихся предписываемой структурой синтезируе­ мой цепи.

1. Синтез цепей с малым числом усилителей. Пас­ сивные цепи без усилителя применимы только в тех слу­ чаях, когда нагрузка пренебрежимо мала или постоянна,

итолько для ограниченного класса операций (см. § 12, п. 1).

Вбольшинстве задач требуется низкий выходной импе­ данс, который не может достигаться без применения усилителя, поскольку выходное сопротивление реально­ го источника давления па входе четырехполюсника и импедансы элементов пассивного четырехполюсника ог-

288 П 0 С Т Р 0 Е Н И Е 1 П Ы Е В М А Т И Ч Е С К И Х УСТРОЙСТВ [ГЛ. r v

последовательное соединение одного пассивного четырех­ полюсника и усилителя со стабилизированным коэффи­ циентом усиления, разделяющего пассивную цепь и на­ грузку.

Необходимая высокая точность схемы при желаемом коэффициенте усиления может быть получена только для

этих цепей находят в результате разложения исходной функции в отношение двух функций.

Класс реализуемых функций здесь шире, стабильности коэффициента усиления усилителя не требуется; коэф­ фициент усиления цепи настраивается.

При использовании двухполюсников, показанных на рис. 11.1, реализуются передаточные функции с отри­ цательными действительными корнями полиномов числи­