АВМ ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ

— вычислительная машина непрерывного действия, в которой роль машинных переменных играют величины давления воздуха в различных точках специально построенной сети.

Осн. элементами АВМ п. являются дроссели (пневматические сопротивления), пневматические емкости и мембраны. Дроссели разделяют на постоянные, регулируемые, переменные и нелинейные. Постоянный дроссель — это участок канала пневматической сети, на котором соотношение между разностью давлений на концах и расходом воздуха G имеет , где а — постоявный для данного дросселя коэффициент (коэффициент расхода). В регулируемых дросселях коэфф. а можно изменять. В переменных дросселях коэфф. а изменяется в процессе решения задачи в зависимости от времени или от другой переменной. Регулируемые и переменные дроссели строят гл. о. в виде сопла и какого-либо заграждения. Расстояние от сопла до заграждения изменяется, и в зависимости от этого изменяется и коэфф. расхода. Нелинейные дроссели характеризуются нелинейной функциональной зависимостью расхода от разности давлений. Коэфф. а в этом случае является сложной ф-цией геометрии дросселя и параметров газа. Они обычно определяются экспериментально и обрабатываются в критериях подобия — числах Рейнольдса.

Пневматические емкости представляют собой глухие и проточные камеры. Вследствие сжимаемости давление в камере растет по мере ее заполнения. На основе линейных дросселей и пневматической емкости, в пневматике строится апериодическое звено.

Схема пневматического усилителя.

Давление на входе звена связано с давлением в камере (оно здесь считается выходным) ур-нием в котором коэфф. к, ко зависят от коэфф. расхода дросселей, еще и от объема камеры. Т. о., при постоянном давлении на входе звена давление

на выходе изменяется по экспоненциальному закону.

Мембраны используют для преобразования давления воздуха в мех. перемещение. Перемещение это весьма мало, оно составляет величину порядка сотых долей миллиметра, но этого достаточно для перемещения заграждения? в дросселе. Именно такую связь очень часто» используют, конструируя различные блок АВМ п. В пневматике чаще всего применяет мембраны с жестким центром.

AВМ, как и электронная аналоговая вычислительная машина, состоит из набора различных функциональных блоков. Входы и выходы этих блоков представляют собой штуцера, которые для решения данной задачи соединяют с помощью шлангов соответственно соединениям в электронных АВМ. Иногда схема сети может быть жесткой, тогда блоки АВМ п. собирают на платах, соединительные каналы в которых делают литьем, штамповкой либо травлением. К осн. функциональным блокам АВМ п. относятся: усилитель, сумматор, интегратор, множительное устр-во и функциональный преобразователь.

Усилитель (рис.) состоит из дросселя Р типа сопло — заслонка, управляемого мембранным блоком М, трех постоянных дросселей двух регулируемых дросселей и четырех пневмоемкостей . В емкость через дроссель подается входное давление Давление в камере действует на мембрану, шток которой является заслонкой дросселя р. Перемещение заслонки вызывает изменение давления в камере , которое создается источником питания и является выходным. Пропорциональная зависимость рвых от обеспечивается отрицательной обратной связью. Эта связь осуществляется в виде давления (которое поступает с выхода усилителя через дроссель ) на обратную сторону мембраны в камере Изменением регулируемых дросселей коэффициент усиления усилителя можно менять в широких пределах. Описанный усилитель характеризуется ограниченным расходом воздуха на выходе, т. к. в канале питания имеется постоянный дроссель. Поэтому при больших нагрузках часто применяют усилители мощности.

Наиболее простая схема сумматора представляет собой собранный в точку пучок линейных дросселей. Если суммарный расход воздуха в точке соединения равен нулю, устр-во описывается ур-нием откуда причем . Последние соотношения ограничивают область применения такого сумматора. Схемы, свободные от указанных ограничений, построены на принципе компенсации.

Интеграторы строят по схеме, содержащей апериодическое звено (коэфф. передачи его равен единице), охваченное положительной обратной связью. Примером интегратора, построенного по такой схеме, может служить интегратор Фернера, работающий в диапазоне низких рабочих давлений 0—100 мм вод. т.

Умножение давлений основано на том, что коэффициентом расхода дросселя, к которому подведено давление можно управлять с помощью давления Тогда при определенных условиях реализуется зависимость рвых в которой к — постоянное число. На этом принципе построено, напр., множительно-делительное устр-во Ин-та проблем управления АН СССР.

Погрешность решения в АВМ п. значительно выше, чем в электронных АВМ, а частотный диапазон (доли герца) уже. Поэтому их применяют в тех областях, где существенно важны их достоинства: высокая надежность, взрывобезопасность, нечувствительность к высоким т-рам, простота обслуживания, малая стоимость. Такими областями являются хим. производство, металлургия, теплоэнергетика, газовая пром-сть, нефтедобыча, нефтепереработка и т. п. Наличие в АВМ п. подвижных мех. узлов, а также низкая их точность существенно сужают сферу их применимости. Этих недостатков не имеют цифровые пневматические устр-ва струйной техники (см. Пневмо-ника), которые находят все более широкое применение, вытесняя АВМ д.

АВМ п. являются, напр., моделирующая установка ПВМ-2 (СССР), предназначенная для решения обыкновенных линейных дифф. ур-ний до 6-го порядка, и установка Фернера (ГДР) для моделирования различных цепей регулирования.

Лит.: Дмитриев В. Н., Чернышев В. И. Пневматические вычислительные приборы непрерывного действия. М.- Л., 1962 [библиогр. с. 92—93]: Пневмо- и гидроавтоматика. М., 1964.

Л. А. Казакевич.