Импульсный регулятор с широтной модуляцией

 

ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР С ШИРОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ, содержащий репейный измерительный преобразоватепь, эадатчшс параметра, испопнитёпьный ме ханизм, первый и второй источники пита ния подключенный к второму источнику; -питания генератор регупирующих импуп& сов, к выходу которого подключено иопопнительное репё ковдвкгь которо о вкшочены последовательно с первым выводом первого источника питания и перекшочакщим контактом релейного из1С-;:« . Ь5а дйn . 1 М--У:С Ш Jb,ff --:/; мерительного преобразователя, первый и второй замыкающие контакты которого через прямую и реверсивную обмотки иополнительного механизма подключены к второму выводу первого .источника питания, о т. л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности регулятора, он содержит подключеш1Ые к одному из выводов второго источника питания и соединенные последовательно светоизпучатель оптрона и резистивный депитепь из трех переменных и одного постоянного резистора, причем светоизлучателя оптрона соединен с кинематически связанными с задатчиком параметра подвижными контактами двух переменных резисторов, неподвижными контактами соединенных с (Л неподвижными контактами третьего i peМенного резистора, кинематически связан ный с исполнительным механизмом подвинь вый контакт которого через постоянный резистор связан с другим выводсял второго истрчника питания, а ов етоприемник оптрона является резистором времязадак шей цепи генератора регулирующих имрупьсов . с ю о ч :р

СОКИ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„80„„1 023 9 А

yg) G 05 В 11/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3385530/1 8-24 мерительного преобразователя, первый и (22) 08.01.82 . второй замыкающие контакты которого че(46) 15,06.83. Бюп. J4 22 . рез прямую и реверсивную обмотки ио.(72) В.И, Сенкевич цопнитепьного механизма подхпючены к (71) Всесоюзный научно-исспедоватепьс- второму выводу первого источника питания, кий институт консервной и овощесушиш . о т. и и ч а ю ш и и с я тем, что, с иой промышленности целью повышения точности регулятора, он (53) 621.555.6 (088.8) содержит подключенные к одному иэ вы(56) 1. Авторское свидетепьство СССР водов второго источника питания и сое14 767702, кп. С 05 В 11/28, 1980. диненные последовательно светоизпуча2. Патен СШЛ М 3004199, тепь оптрона и реэистивный депитепь из кп.;G 05 В 11/28, опубпик. 1961 (npo- - трех переменных и одного постоянного тотип). резистора, причем вывод светоизпучатепя оптрона соединен с кинематически свяэан(54)(57) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР С . ными с эадатчихом параметра подвижными

ШИРОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ, содержащий контактами двух переменных резисторов, о репейный измерительный преобразователь, . неподвижными контактами соединенных с

Ю эадатчик параметра, испопнитвпьный ме- неподвижными контактами третьего qepeханизм, первый и второй источники пита менного резистора, кинематически связанния подключенный к второму источнику.. ный с исполнительным механизмом подвиж

-питания генератор рвгупируюших импупь ный хонтакт которого через постоянный сов, к выходу которого подключено ио- резистор связан с другим выводом второпопнитепьное репе, контакты aoropore - го истрчниха питания, а сввтоприемник включены цоследова тельно с первым оптрона является резистором времязадаювыводом первого ис точника питания - швй цепи генератора рвгупируюших ими перекпючаюшим контактом репейного- иэ- Фьсов.

1023279

Изобретение относится к эпектронным регуляторам с широтной модуляцией регупирующих импупьсов и может быть испопь. эовано дпя автоматической стабилизации и программного регупирования технопоги . иеских параметров в промышленности.

Известен электронный импульсный автоматический регулятор с переменной частотой спедования и/ипи дпитепьностью импупьсов. Он имеет изменяемые пара10 метры — резистивное ипи емкостное сопротивпение во времязадающих цепях ге нератора регупируюших импульсов. Эти параметры изменяются в зависимости от величииы рассогцасования заданного и текущего значений регупируемой веничины. Генератор через реле включает обмотки интегрирующего исполнительного механизма, приводящего в действие регупируюший орган, установленный на объ- 20 екте регупирования и оказывающий на него управляющее воздействие. Таким образом осуществляется изменение дпитепьности регулируюших воза йствий, выраба- . тываемых регулятором, т.е. шижтная мо- 25 дуляция регупируюших импульсов по ошибке регупирования (l j.

Однако этот регулятор имеет большую динамическую погрешность регулирования, определяемую при оптимапьных парамет- 30 рах настройки регупятора динамическими свойствами последоватепьно соединенных . инерционных звеньев - объекта регулирования,, аналогового измеритепьного преобразователя регулируемой вепичины. 35

Наибопее близким к предлагаемому по технической сущности явпяется мультивибратор, управпяемый сервоприводом.

В этом мультивибраторе дпитепьность работы одного реле в цепи нагрузки первой 40 лампы зависит,от сопротивления переменного резистора задающей RC-цепочки в сеточной цепи этой лампы. Движок этого переменного резистора связан с иэмеритепьным преобразоватецем регу- 45 пируемой вепичины и перемешается на величину, пропорциональную величине рассогласования. При изменении сигнапа рассогласования изменяется величина сопротивления задающей сеточной RCцепочки первой лампы и изменяе-.;л дпительность включения репе в ее;шепи и, спедоватепьно, дпительноеть перемещения серводвигатепя в одну сторону.

Это перемещение компенсирует :отклоне-ние регулируемой вепичины от заданного значения. Дпитецьность работы другого репе в нагрузке второй лампы мультивибратора зависит от сопротивпенйя переменного резистора в ее сеточной R цепочке. Движок этого переменного резистора связан с выходным валом сервопривода, а контакты репе в нагрузке второй пампы включают сервопривод дпя перемещения его в исходное попожение I.23.

В атом мультивибраторе для попучения автоколебательного режима регупиро вания испспьзуется анапоговый сигнап рассогпасования регулируемой вепичины, изменяющий длитепьность регупируюших импупьсов. При напичии емкостного транс портного запаздывания в объекте регулирования и измеритепьном преобразователе регулируемой величины такое измене чие дпительности импупьсов не обеспечивает высокой точности регулирования.

Вместе с тем, при изменении заданного значения регулируемой вепичины в этом мупьтивибраторе увеличивается амплитуда колебаний регулируемой величины иэ-эа того, что цри этом исполнительный механизм должен занимать при нупевом раосогласовании новое положение равновесия.

B этом спучае сопротивление переменного резистора в сеточной цепи второй лампы будет другим, а спедовательно, изменится и дпительность регулирующих импульсов, возвращающих ис цапни тельный механизм в положение равновесия. При этом длительность импульсов не обеопечивает его точной установки в этом и<>ложе нии.

Как правило, сопротивление резисторов обратной связи испопнитепьных электрических механизмов выполняется ниэкоомным (100-200 Ом) в виде провопочных реохордов. Для поаучения импульсов дпительностью 1-10 с, необходимых для реапьных промышленных объектов регулирования, в задающих цепях известного мультивибратора приходится испопьзовать конденсаторы емкостью в тысячи микрофарад, которые имеют большие габариты, большие токи утечки и значительнМе величины коэффициента .емкоСти, что приводит к бопьшой нестабипьности периода регупирующих импульсов.

Цепь изобретения - повышение точности регулятора.

Поставленная цепь достигается тем, что импупьсиый регулятор с широтной модуляцией, содержащий репейный измеритепьный преобразоватепь, задатчик параметра, испопнительный механизм, первый и второй источники питания; подключенный к второму источнику питания генератор регупируюших импульсов, к выходу

3 . 1-023279 4 которого подключено исполнительное репе,. контакты которого включены последовательно с первым выводом первого ио точника питания и переключающим контактом релейного измерительного преобразо- 5 вателя, первый и второй замыкающие кон такты которого через прямую и реверсив-.ную обмотки исполнительного механизма подключены к второму выводу первого источника литания, содержит подключен- 1О ные к одному из выводов второго источника питания и соединенные послецовательно светоизлучатель оптрона и реэис-тивный делитель из трех пэременнйх и одного постоянного резистора, причем вы-. 15 вод светоиэлучателя оптрона соединен с . кинематически связанными с задатчиком параметра подвижными контактами двух переменных .разисторов, непоцвижными . контактами соединенных с неподвижными 20 контактами третьего переменного резиотора, кинематически связанный с исполнительным механизмом подвижный контакт которого через постоянный резиотор связай с другим выводом второго 25 источника питания, а светоприемник опт-. рона является резистором времязадаюшей цепи генератора регулирующих импульсов.На фиг. 1 изображена принципиаль иая схема импульсного регулятора и его соединение с исполнительным механизмом; на фиг.. 2 — графики изменения тока через светоиэлучатель оптрона (напримвр светодиод) в зависимости от положений исполнительного механизма и задатчика параметра; на фиг.. 3 — диаграммы выходных импульсов. регулятора в различных положениях исполнительного механизма и задатчика параметра.

Имульса и р гулятор держит тр 40 зисторы 1 и 2, исполнительное реле 3, контакты 4 которого через переключающий контакт 5 релейного измерительного преобразователя 6, контролирующего ре- . гулируемую величину в объекте регулирования. 7, соединяет исполнительный ме45 ханиэм 8 и первый 9 источник питания.

Резистор 10 соединен со сцвоенным переменным резистором 11, кииематически связанным с задатчиком 12 параметра.

Подвижный вывод резистора 10 соединен с отрицательным выводом второго 13 источника питания через резистор 14, который ограничивает ток савтоизлучателя, например светодиода оптрона 15,. когда сопротивления резистора 10 и сдвоенного резистора 1 1 равны нулю..

Анод светодиода оптрона 1 5 соединен с подвижными выводами сдвоенного иере-. менного резистора 11, а катод - с положительным полюсом второго 13 источника питания. База транзистора 1 соединена с источником питания 13 через времязацаюшую цепочку, образованную светоприемником (например фотореэиотором или фотодиоцом включенным- в об. ратном направлении) оптрона.15 и конденсатора 16. Времяэадающая цепочка транзистора 2 образована сопротивлением переменного резистора 17- и конденсатором 18. В коллекторной цепи транзистора

2 включен. резистор 19, Измерительный преобразователь 6 кон тролирует в объекте 7 значения регули-. руемой величины. В зависимости от рассогласования своим контактом 5 он подключает к источнику питания 9 прямую, 20 или реверсивную 21 обмотку исполнительного механизма 8. При этом исполнительный механизм 8 перемешает рвгу пирующий орган в прямом или обратном направлении, компенсируя отклонение регулируемой величины изменением притока (оттока) вещества в объект 7. Исполнительный механизм 8 во.время работы периодически отключается от сети контактами 4, обеспечивающими импульсное перемещение регулирующего органа.

Транзисторы 1 и 2, резисторы 17 .и 19, конденсаторы 16 и 18, реле 3 и светоприемник оптрона 15 образуют генератор

22 регулирующих импульсов.

Регулятор работает следующим образом.

В установившемся состоянии, когда текущее значение регулируемой величины равно зацанному, исполнительный механизм 8 находится в положении П1 и кон-. такты 5 регулятора разомкнуты. При атом регулирующий орган открыт (закрыт) в такой степени, что это обеспечивает баланс вещества или энергии .в объекте, М .

При возмущении в объекте значение регулируемой величины отклоняется от заданного, контакт S замыкается в одну или другую сторону и включается одна или другая обмотка истюлнительного механизма 8.

При движении выходного вала (штока) йсполнительного механизма 8 от положения равновесия П соцротивление между выводами связанного с-ним резистора

10 изменяется пропорционально величине этого перемещения. Поэтому при первмвшеиии исполнительного механизма 8 изменяется ток 3 оптрона и период регулирующих импульсов Т. Характер иэ,менения тбка .) оптрона в зависимости от положения исполнительного механизма механизма 8, в котором будет максимальная пауза в регулирующем воздействии, соответствующая необходимой цля установившегося режима степени открытия (закрытия) регулирующего органа.

Частота включений исполнительного механизма в процессе регулирования условно показана на фиг. 3 для четырех значений задания регулируемой величины, 10 соответствующих, как и на фиг. 2,30, 50,75, и 100% диапазона регулирования.

Иэ графиков 27-30 (фиг. 3) видно, что при удалении исполнительного механизма от положения, соответствующего уста15 новившемуся режиму для каждого заданного значения регулируемой величины, длительность пауз в каждом периоде уменьшается, уменьшается период регулирующих импульсов и, следовательно, 20 увеличивается энергия регулирующего воздействия в каждом импульсе. Причем это увеличение энергии в импульсе не зависит от установки зацания и пропор ционально отклонению исполнительного

25 механизма от положения равновесия в объекте. Тем самым в импульсном регу» ляторе достигается квазипропорциональное регулирование, поэтому такой регулятор может быть использован для регулирования в астатических обьектах.

Для передачи регулирующих импульсов от измерительного преобразователя 6 че рез контакты 4 к объекту регулирования

7 без потери информации, вызываемой

35 периодическими отключениями исполнительного механизма 8, необходимо, чтобы в соответствии с теоремой Котельникова период-Т был меньше М,/Щ гце И- частота, при которой спектр выходного сигнала измерительного преобразователя стремится к О. Регуляторы предназна»; чены для замены дефицитных и дорогостоящих регуляторов серии Р25 МУГА.

Ф 1023279 показан на фиг. 2. На оси абсцисс отло жены значения положений исполнительного механизма от начального 0% до конечного 100%. Значения П,П,П>,Пг соо ветствуют положению исполнительного механизма в установившемся режиме при пропорциональном регулировании цля че« тырех различных значений задания регулируемой величины. П„соответствует положению исполнительного механизма и регулирующего органа в установившемся режиме при зацанном значении регули- руемой величины, составляющей около

30% диапазона ее изменения, П - положению исполнительного механизма в ус тановившемся режиме для задания 50% диацаэона значений регулируемой величины П - положению исполнительного меI ханизма в установившемся режиме при задании 75% диапазона, а П, - 100% диапазона значений регулируемой величины.

Как видно иэ графиков 23-26 (фиг.2), изменение тока 3 оптрона в зависимости . от изменения положения исполнительного механизма происходит по параболе. При атом минимальное значение тока 3 оптрона для всех значений заданий регулируемой. величины одинаковое. Это означает, что максимальная длительность паузы, соответствующая установившемуся режиму, одинакова для любого заданного значения регулируемой величины, не за висящей от установки эадатчика. В то же время ато минимальное значение тока оптрона получается при различных положениях исполнительного механизма, соответствующих установившемуся режиму.

Эти положения минимального значения тока 3 оптрона опрецеляются положением задатчика:12. Таким образом за« датчиком 12 через связанный с ним сдвоенный переменный резистор 11 мож- но задавать положение исполнительного

1023279

1023279

О4 ®/о И% т, 43 испмнитиьнвгв игхриц „ !I4

Фи . 2

ВНИИПИ Закаэ 4209/31

Тираж 874 Попписное

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

Жамме «вкмвитчявмва юфхенщщр

Aia.!