Частотно-импульсный регулятор

 

Изобретение относится к области теплоэне15гетической и химической техники и может найти широкое применение в установках, входным сигналом которых является серия модулированных по частоте электрических, импульсов . В регуляторе решаются задачи повьппения быстродействия и уменьшения перерегулирования и амплитуды автоколебаний . Эти задачи решаются следующим образом. Входной сигнал регулятора через усилитель напряжения поступает на входы интегратора и третьего и четвертого релейных блоков . Выходные сигналы третьего и четвертого релейных блоков через четвертый и пятый одновибраторы поступают на первый и второй входы второго элемента ИЛИ, йа третий вход которого поступает выходной сигнал третьего одновибратора. Выходной сигнал второго элемента ИЛИ поступает на управляв ющий вход интегратора. Выходной сиг - нал интегратора поступает на информационные входы первого и второго релейных блоков. Выходной сигнал пер вого релейного, блока поступает на первые входы первого и третьего элемента ИЛИ. Выходной сигнал второго релейного блока поступает на второй вход первого и первый вход четвертого элементов ИЛИ. Выходной сигнал первого элемента ИЛИ поступает на вход третьего одновибратора. ВьЬсод . ной сигнал четвертого одновибратора поступает на второй вход четвертого элемента ИЛИ, выходной сигнал которого через второй одновибратор поступает на вход второго усилителя мощности . Выходной сигнал пятого одновибратора поступает на второй вход третьего элемента ИЛИ, выходной сигнал которого через первый одновибратор поступает на вход первого усилителя мощности. 3 ил. . (О с: IsD 00 00 о ю 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН

159 4 G 05 В 11/26

L (2 I) 3810152/24-24 (22) 06. 1 I . 84 (46) 15.06.86. Бюл. Ф 22 (72) В.В. Макаров (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР по заявке У 3699641/24, кл. G 05 В 11/26, 1984.

Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3721904/24, кл. 6 05 В 11/26, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Р 1096608, кл. С 05 В 11/30, 1983. (54) .ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к области теплоэнергетической и химической техники и может найти широкое применение в установках, входным сигналом которых является серия модулированньм по частоте электрических,импульсов. В регуляторе решаются задачи повышения быстродействия и уменьшения перерегулирования и амплитуды автоколебаний. Эти задачи решаются следующим образом. Входной сигнал регулятора через усилитель напряжения поступает на входы интегратора и третьего и четвертого релейных блоков. Выходные сигналы третьего и чет„„SU„„1238028 А1 вертого релейных блоков через четвертый и пятый одновибраторы поступа" ют на первый и второй входы второго элемента ИЛИ, на третий вход которого поступает выходной сигнал третьего одновибратора. Выходной сигнал второго элемента ИЛИ поступает на управля ющий вход интегратора. Выходной сиг— нал интегратора поступает на информационные входы первого и второго релейных блоков. Выходной сигнал первого релейного, блока поступает на первые входы йервого и третьего элемента ИЛИ. Выходной сигнал второго релейного блока посту на второй вход первого и первый вход четвертого элементов ИЛИ. Выходной сигнал первого элемента ИЛИ поступает на вход третьего одновибратора. Вь1ход. ной сигнал четвертого одновибратора поступает на второй "вход четвертого элемента ИЛИ, выходной сигнал которого через второй одновнбратор поступает на вход второго усилителя мощности. Выходной сигнал пятого одновибратора поступает на второй вход третьего элемента ИЛИ, выходной сигнал которого через первый одновибратор поступает на вход первого усилителя мОщности в 3 ил е

1 1238

Изобретение относится к теплоэнергетической и химической технике и, может быть применено в установках, входным сигналом которых является серия модулированных по.частоте электрическйх импульсов. . Цель изобретения — повыщение быстродействия и уменьшение перерегулирования и амплитуды автоколебаний регулятора; 1О

На фиг.1 приведена*функциональная схема регулятора; на фиг.. 2 — эпюры напряжений, .поясняющие рабОту регулятора; на фиг. 3 — структурные схемы регулятора при различных режимах

его работы.

Регулятор содержит усилитель 1 напряжения, интегратор 2, ключ 3, первый 4, второй 5, третий 6 и четвертый 7 релейные блоки, первый 8 и второй 9 источники опорного напряжения, первый 10, второй 11, третий

12, четвертый 13 и пятый 14 одновибраторы, первый 15 и второй 16 усилители мощности, третий 17, четвертый

18, первый 19 и второй 20 элементы

ИЛИ, конденсатор 21, операционный усилитель 22 н резистор 23.

На чертежах приняты обозначения:

"з — входное напряжение регулятора, равное разности между заданным и действительным значениями регулируемого параметра; ц„ - выходное напряжение усилителя 1 напряжения; (1 . выходное напряжение интегратора 2;

0 U — выходные напряжению соответ- З5

Q9 Г( ственного первого 4 и второго 5 релейных блоков; U, U " -выходные напряжения соответственно третьего 17 и четвертого 18 элементов ИЛИ; О, 11з - выходные напряжения соответст40 венно первого 10;й второго 11 одновибраторов;0, ".й, - выходные напря жения соответственно первого 15 и второго 16 усилителей мощйости, являющиеся выходными сигналами регулятора; 45 — выходное напряжение первого м элемента ИЛИ 19, ", — выходное напряжение третьего одновибратора 12;

Р„> -. выходное напряжение второго элемента ИЛИ 20; U,„, И, -выходные . напряжения соответственно третьего

6 и четвертого 7 релейных блоков;

f1Ä,, U„ - выходные напряжения соответственно четвертого 13 и пятого.14 одновибраторов; 0„„ — напряжение, 55 характеризующее величину сигнала на выходе исполнительного механизма системы автоматического регулирования

028 l при использовании в его качестве устройства с постоянной скоростью перемещения;14,(р) — передаточная функция фиЛьтра модулятора; НЭ вЂ” нелинейный элемент в виде квантователя приращений; М „ (р) — передаточная функция формирователя прямоугольных импульсов длительностью М; л и Ь величины зон нечувствительности.

Регулятор работает следующим образом.

На вход регулятора поступает входное напряжение „, равное разности между заданным и действительным значениями регулируемого параметра. Напряжение . з„ усиливается усилителем 1 напряжения, с выхода которого напряжение U, К „ поступает на вход интегратора, а также на входы третьего 6 и четвертого 7 релейных блоков, которйе служат для определения знака входного напряжения. Если, нап ример, входное напряжение О „ имеет положительное значение, а усилитель

1 напряжения усиливает сигнал без его интвертирования, на выходе тре тьего релейного блока 6 имеет- ся напряжение 0„, положительной полярности, а напряжение на выходе четвертого релейного блока .8 равно нулю. Напряжение 0„ инвертнруется. и интегрируется интегратором 2 и. с его выхода напряжение U поступает на входы первого 4 и второго 5 релейных блоков имеющих зону нечувствительности. Величина зоны нечувствительности определяется источниками

8 и 9 опорного напряжения подключен ными выходами к опорным входам соответствующих релейных блоков 4 и 5.

При достижении напряжением 0 на выходе интегратора 2 значения зоны нечувствительности ь второго релеййого блока 5 и ее превыщения он срабатывает, формируя на своем выходе кусочно-постоянное напряжение положительной полярности 0 . Напряжение 0 поступает через четвертый элемент ИЛИ 18 (напряжение 0< на выходе четвертого элемента ИЛИ 18) на вход второго одновибратора 11. и через первый элемент ИЛИ 19 (напряжение 1,„ на выходе первого элемента ИЛИ 19) на вход третьего одновибратора 12. По переднему фронту напряжения U происходит запуск трен тьего одновибратора 12, à по переднему фронту напряжения 0 — запуск .второго одновибратора 11. Напряже123

3 ние 11 с выхода второго одновибрав тора 11 поступает на вход второго усилителя 16 мощности. С выхода второго усилителя 16 мощности напряжение 0 поступает на выход регу<о лятора к исполнительному устройству системы автоматического регулирования. Длительность импульса g (u ) на выходе второго одновибратора 11 и соответственно напряжения У„ на выходе регулятора определяется динамическими характеристиками системы автоматического регулирования и осо 1 бенностями применяемых исполнительных устройств. Длительность импульса напря-15 жения 0 на выходе третьего одновибра тора 12 устанавливается минимально возможной, исходя из условия полного разря. да конденсатора интегратора 2 за время действия импульса, так как импульс напряжения U„ поступает через второй элемен ИЛИ 20 (напряжение U„ на выходе второго элемента ИЛИ 20) на управляющий вход ключа 3, вызывая его . замыкание и соответственно закорачивание конденсатора 21 интегратора 2. При сохранении положительного значения входного напряжения U на входе вх регулятора описанный процесс повторяется и на выходе регулятора формиру30 ется последовательность модулированных но частоте импульсов напряжения и, поступающих на исполнительный механизм системы. В момент перехода входным напряжением 0» через нулевое значение при отработке управляющего или возмущающего воздействия, например положительного на отрицательное, происходит срабатывание четвертого релейного блока 7 и на выходе послед-. него возникает кусочно-постоянное напряжение О,, поступаюшее на вход пятого одновибратора 14 и вызывающий его запуск. Длительность импульса напряжения 0„ на выходе пятого одновибратора 14 устанавливается равной длительности импульса напряжения U„ на выходе третьего одновибратора 12.

Благодаря поступлению импульса йанряжения U с выхода. пятого одновибратора 14 на входы третьего 17 и второго 20 элементов ИЛИ, при этом обеспечивается обнуление интегратора

2 и формирование управляющего импульса первым одновибратором 10, что приводит к реверсированию исполнительного устройства. При сохранении отрицательного значения входного напряжения И„х дальнейший процесс регу8028

4 лирования обеспечивается до следующего момента перехода входного напряжения 0 „ через нулевое значение при срабатывании первого релейного блока 4 каждый раз, когда напряжение О, на выходе интегратора 2 достигает значения, превышающего зону нечувствительности первого релейного блока 4. Дальнейший процесс повторяется аналогично описанному. Изменение сигналов на выходе отдельных блоков регулятора в процессе регулирования представлено на фиг.2. Если входы третьего 6 и четвертого 7 релейных элементов отключены от выхода усилителя 1 напряжения, структурно схема регулятора полностью соответствует структуре обычного интегрального . частотно-импульсн "о модулятора, представленной на <риг. 3 а.

Характеристика НЭ обладает прямым гистерезисом (фиг. 3 а), причем

I величина гистерезиса а равна величиI нам кванта а характеристики Н3; В предлагаемом регуляторе благодаря обнулению интегратора 2 каждый раз ,при переходе входного напряжения через нулевое значение и одновременному формированию импульса управления обеспечивается формирование переменного отрицательного гистерезиса в характеристике Н3, причем его величина 6 имеет произвольный характер в пределах от 0 до 0 в зависимости от начальных условий (фиг.3 б). Наличие отрицательного гистерезиса позволяет повысить быстродействие регулятора и уменьшить амплитуду автоколебаний на выходе системы.

Теоретические расчеты и экспериментальные исследования модели частотно-импульсного регулятора на АВМ показали, что применение предложенной структуры регулятора позволяет при одинаковых характеристиках линейной части системы повысить ее быстродействие, уменьшить перерегулирование и амплитуду автоколебаний на выходе системы при ее работе .в автоколебательном режиме. формула изобретения

Частотно-импульсный регулятор, содержащий последовательно соединенные первый одновибратор и первый усилитель мощности, последовательно соединенные второй одновибратор и второй усилитель мощности; а также первый и второй

1238028 релейные блоки, соединенные опорными входами с выходами соответственно первого и второго источников опорного нап ряжения, а выходами — с первым и с вторым входами первого элемента ИЛИ, подключенного выходом к входу третьего одновибратора, усилитель напряжения, соединенный выходом с информационным входом интегратора, через третий релейный блок — с входом четвертого одновибратора, а через чет-. вертый релейный блок — с входом пятого одновибратора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения перерегулирования и амплитуды автоколебаний регулятора, в нем дополнительно установлены второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, причем первый вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом четвертого одновибратора и с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход — с выходом пятого одновибратора и с первым входом третьего элемента ИЛИ, третий вход — с выходом третьего одновибратора, а вы1ð ход — с управляющим входом интегратора, второй вход третьего элемента

ИЛИ соединен с выходом первого релейного блока, а выход — с входом первого одновибратора, второй вход четвертого элемента ИЛИ соединен с выходом второгорелейного блока,авыход-с входом второгоодновибратора,выход интегратора соединенс информационными входами первогои второгорелейных блоков.

1238028

ЩЯо

Фиг.3

Составитель Ю. Гладков

ТехредО.Гортвай Корректор М.Пожо, Редактор М.Дыпын

Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3289/47

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4