Дискретный пропорционально-интегральный регулятор

 

Союз Советсиик

Социалистических республик

ОП ИСАНИ изовеитини

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС

1001027 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 01. 06. 81 (21) 3293863/1 с присоединением заявки М (23)Приоритет

Опубликовано 28.02.83. Бюллетен

)М. Кл.

С 05 0 13/62

ГвсуааретееепнФ кемитет

СССР ае деизм изееретеииИ и втермтий

) УДК 621.555 ° .6(088.8) Дата опубликования описания 2ц. с

i

Б.А. Староверов и Е.B. Ива в ?;";

1 C

1 (72) Авторы изобретения

Ивановский ордена "Знак Почета" энергетическии институт им. В.И. Ленина (71) Заявитель (4) ДИСКРЕТНЫЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНЫЙ

РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к управляе= мым системам автоматического регулирования скорости электропривода и может быть применено в текстильной, бумагоделательной и других отраслях

5 промышленности, там где требуется BH сокая точность поддержания скорости вращения электродвигателя и качественные динамические характеристики системы регулированйя. о

Известны устройства стабилизации и регулирования скорости вращения двигателей, содержащие частотный датчик в качестве измерителя скорости, генератор стабильной частоты в качестве эталона, фазовый дискриминатор и усилитель мощности j1) .

Недостатками укаэанного устройства являются отсутствие устройства коррекции, малый частотный диапазон и 2о плохая динамика.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является pery" лятор, содержащий задающий геяератор, 2 фазовый дискриминатор, силовой npeoGразователь, двигатель, частотный датчик ст корректи руюцее устройстпо, первый вход фазового дискриминатора соединен с выходом устройства коррекции, второй вход - с задающим генератором, а корректирующее устройство со. держит элемент совпадения, формирователь длительности импульсов, управляемый одновибратор, формирователь заднего фронта импульсов, инвертор, два масштабирующих элемента и интегратор, выход которого подключен к первому входу управляемого одновибратора, второй вход которого и первый вход элемента совпадения подключены к входу корректирующего устройства, а второй вход элемента. совпадения - к выходу управляемого одновибратора.

В известном устройстве коэффициент расширения К не зависит от уровня входной частоты и определяется из соотношения, где ч= „.", 3 (001027 ф

Я, и К величины сопротивлений л»асш" ватель 7 длительности импульсов, одтабиоуюших элементов, частотный диа- новибратор 8, масшатбирующие элеменпазон расширяется и достигает Ц =10 (2)» ты 9 и 10, интегратор 11.

Недостатком регулятора явллются - На первый вход фазового дискримина его плохие динамические характерис" g торь 2 подается сигнал измеряемой час тики. Указанное устройство дополни" тотыЧц с датчика 5, а на второй тельно осуществляет введение и закон вход - сигнал эталонной частоты регулирования сигнала по первой про- с задающего генератора 1. С выхода изводной от скорости (д, так как пе-, фазового дискриминатора 2 снимается редаточная функция регулятора будет »а широтно-импульсный сигнал, коэффициент заполнения / которого пропорциоТ р нален фазовому,рассогласованию часW (P)= — >K

Р P Ч»+ (" тот-3> и fц . Сигнал эталонной частоК

1 ты и э передним фронтом запускает одИз выражения (1) видно, что для»g новибратор 8, у которого длительность получения необходимого корректирую- генерируемых импульсов определяется щего сигнала по отклонению скорости величиной выходного сигнала интеграьс необходимо увеличивать постоян- тора 11, На вход интегратора 11 пода. н ло времени интегратора Т(,, что при . ются UJvlpoTHQ-èèïóëüñííå сигналы, водит к затя гиванию переходных про- 26 с выхода фазового дискриминатора 2 и цессов при изменении эталонной час- сигналы с управляемого по длительтоты. При уменьшении же величины Т (»ости одновибРатоРа 8 чеРез Различные регулятор ведет себя в большой сте-,Ло величине сопротивлениЯ К» и К пени как дифференцирующее звено, что масштабирующих элементов 9 и 10. C выухудшает устойчивость системы регули- 25 хода элемента И 6 будет сниматься сигрования. нал, ширина импульсов которого опреЦель изобретения - повышение точ-,деляется как разность между длитель ности регулятора. ностями импульсов Т» с фазового дискУказанная цель достигается тем, риминатора 2 и выходных импульсов Т что в дискретном пропорционально-ин- зО с одновибратора 8. Этот сигнал растегральном регуляторе, содержащем по- ширяется в " раз формирователем 7 следовательно соединенные задающий длительности импульсов. Расширенный генератор, фазовый дискриминатор, эле- скорректированный широтно-импульсный мент И, формирователь длительности сигнал поступает на силовой преобраимпульсов, силовой преобразователь и зователь 3. Электродвигатель (враэлектродвигатель, с которым связан щается со скоростью, определяемой датчик скорости вращения, подключен- средним напряжением силового преобный к- второму входу фазового дискри" разооателя 3, минатора, а также первый масатабирую- Для установившегося режима сиращий элемент и последовательно соеди- ведливо выражение ненные второй масштабирующий элемент, т- в„ интегратор и одновибратир, выход Ко- т к торого соединен с вторым входом эле" Длительность импульсов выходного мента И и входом второго масш" сигнала элемента 6 в установившел»ся табирующего элемента, вход первого (режиме будет масштабируюцего элемента связ и» с ncp Т Т "Т =Т (1- — ) вым входом элел»ента И, а выход - с (2= ТС, вторым входом интегратора, при этом Учитывая, что Т» „= Тз, где Т> пах второй вход одновибратора соединен период эталонной частоты с задающего с выходом задающего генератора. генератора 1, и обозначив К 1На чертеже представлена блок-схел»а у к

4 для выбора величины коэффициенпредлагаемого регулятора. R»

Дискретный пропорционально-интег- та расширения К можно записать ральный регулятор содержит задающий т, = К (хт = K К„Т, = K K Tg

Ч мах $ 4 генератор 1, фазовый дискриминатор 2, К "1 Р у откуда имеем К силовой преобразователь 3, электро- у к„х„Kх двигатель 4, датчик 5 скорости враще- Из этой формулы видно, что в предния частотный) и устройство коррек- лагаемом устройстве коэффициент рас- ции, включающее элемент И 6, Формиро- ширения Кц не зависит от периода входФормула изобретенил

5 10010 ной частоты и определяется лишь соотношением величин сопротивлений масштабирующих элементов 9 и 10, Достоинством рассмотренного регулятора являются более высокие динамические показатели, так как передаточная функция без учета дискретности будет

При малых значениях Т в установив. шемся режиме с выхода корректирующего устройства снимается сигнал, пропорциональный фазовому рассогласованию частот „ и 1, а в переходных режимах, как при изменении возмущающего так и управляющего воздействий, к этому сигналу автоматически добавля 2о ется сигнал, пропорциональный отклонению частоты 4, т.е. в системе регулирования будет осуществляться

ПИ-закон регулирования.

Дискретный пропорционально-интег" ральный регулятор, содержащий последо вательно соединенные задающий генера- ó тор, фазовый дискриминатор, элемент И, формирователь длительности импульсов, I

27 4 силовой преобразователь и электродвигатель, с которым связан датчик скорости вращения, подключенный к второму входу фазового дискриминатора, а также первый масштабирующий элемечт, последовательно соединенные второй масштабирующий элемент, интегратор и одновибратор, выход которого соединен с вторым входом элемента И и входом второго масштабирующего элеиен" та, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, вход первого масштабирующего элемента связан с первым входом элемента И, а выход - с вторым входом интегратора, при этом второй вход одновибратора соединен с выходом задающего генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Трахтенберг P.Ì. Астатический дискретный стабилизатор скорости электропривода. - "Автоматика и телемеханика", h" 3, 1966.

2. Галас В.П., Староверов 6.Л., Трахтенберг P.È. и др. Введение корректирующих сигналов в последовательность импульсов переменной част -гы.

В кн. . Усовершенствование и автомати" зация промышленных электроприводов и электроустановок, Иваново, 1978 (прототип) ЗНИИПИ Заказ 1390/52 Тираж S72 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4