Позиционный регулятор для систем с запаздыванием

 

Изобретение относится к теплоэнергетической и химической технике, может быть использовано при регулировании различного рода технологических процессов в ч ех системах, в которых объект регулирования содержит чистое запаздывание и управляется исполнительным механизмом с постоянной скоростью , и является усовершенствованием регулятора по авт.св. № 1200238. Целью изобретения является повышение качества регулирования. Поставленная цель достигается тем, что сигналы задания и текуш;его значения регулируемого параметра сравниваются, а реупътат сравнения поступает на вход трехпозиционного релейного блока,первый и второй выходные сигналы которого поступают на обмотки управления первого и второго реле времени. Кроме того, результат сравнения через последовательно соединенные первые размыкаюш 1е контакты первого и второго реле времени поступает на вход двухпозиционного релейного блока. Сигнал с его прямого выхода через параллельно включенные первые замыкающие контакты второго реле времени и первые замыкающие контакты первого промежуточного реле подается на обмотку управления первого промежуточного реле. Сигнал с инверсного выхода двухпозиционного релейного блока через параллельно включенные первые замыкающие контакты первого реле времени и первые замыкающие контакты второго промежуточного реле подается на обмотку управления второго промежуточного реле. Напряжение питания через последовательно включенные вторые размыкаюш е контакты второго реле времени и замыкающие контакты первого реле времени подается на первую обмотку управления исполнительного механизма, а через последовательно включенные вторые размыкаюш51е контакты первого реле времени и вторые замыкающие контакты второго реле времени - на вторую обмотку управления исполнительного механизма. Третьи замыкающие контакты второго реле времени и вторые замыкающие контакты первого промежуточного реле включены параллельно вторым замыкающим контактам первого реле времени. Третьи замыкающие контакты первого реле времени и вторые замыкающие контакты второго промежуточного реле включены параллельно вторым замыкающим контактам второго реле времени. 3 ил. € (Л КС 00 о со со 1Ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 05 В 11/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/3

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1200238 (21) 3914961/24-24 (22) 24.06.85 (46) 30.01.87. Бюл. ¹ 4 (72) А.А.Петрыкин и В.В.Макаров (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ )200238, кл. G 05 В 11/18, 1984. (54) ПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ СИСТЕМ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ (57) Изобретение относится к теплоэнергетической и химической технике, может быть использовано при регулировании различного рода технологических процессов в тех системах, в которых объект регулирования содержит чистое запаздывание и управляется исполнительным механизмом с постоянной скоростью, и является усовершенствованием регулятора по авт.св. ¹- 1200238.

Целью изобретения является повышение качества регулирования. Поставленная цель достигается тем, что сигналы за— дания и текущего значения регулируемого параметра сравниваются, а результат сравнения поступает на вход трехпозиционного релейного блока,первый и второй выходные сигналы которого поступают на обмотки управления первого и второго реле времени. Кроме того, результат сравнения через последовательно соединенные первые размыкающие контакты первого и второго реле времени поступает на вход двухпозиционного релейного блока.

ÄÄSUÄÄ 1287099 А 2

Сигнал с его прямого выхода через параллельно включенные первые замыкающие контакты второго реле времени и первые замыкающие контакты первого промежуточного реле подается на обмотку управления первого промежуточного реле. Сигнал с инверсного выхода двухпозиционного релейного блока через параллельно включенные первые замыкающие контакты первого реле времени и первые замыкающие контакты второго промежуточного реле подается на обмотку управления второго проме— жуточного реле. Напряжение питания через последовательно включенные вторые размыкающие контакты второго реле времени и замыкающие контакты первого реле времени подается на первую обмотку управления исполнительного С механизма, а через последовательно включенные вторые размыкающие контак- Е ты первого реле времени и вторые замыкающие контакты второго реле времени — на вторую обмотку управления Я исполнительного механизма. Третьи за- (ф мыкающие контакты второго реле времени и вторые замыкающие контакты первого промежуточного реле включены параллельно вторым замыкающим контактам первого реле времени. Третьи замыкающие контакты первого реле времени и вторые замыкающие контакты второго промежуточного реле включены парал— лельно вторым замыкающим контактам второго реле времени. 3 ил. ЬЭ

1287099

Изобретение относится к теплоэнергетической и химической технике, может быть использовано при регулировании различного рода технологических процессов в тех случаях, когда объект регулирования содержит чистое за— паздывание и управляется исполнительным механизмом с постоянной скоростью, и является усовершенствованием известного регулятора по авт.св.

N- 1200238.

Целью изобретения является повышение качества регулирования регулятора

На фиг.I представлена принципиальная схема регулятора; на фиг.2 диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу регулятора; на фиг.3 — фазовый портрет регулятора.

Устройство содержит задатчик 1, элемент 2 сравнения, трехпозиционный релейный блок 3, обмотки 4 и 5 управления, первого и второго реле време— ни, обмотки 6 и 7 управления первого и второго промежуточного реле, двух— позиционный релейный блок 8, исполнительный механизм 9, датчик 10, первые и вторые размыкающие контакты 11 и 12 и первые, вторые и третьи замы— кающие контакты 13 — 15 первого реле времени, первые и вторые размыкающие контакты 16 и 17 и первые, вторые и третьи замыкающий контакты 18 — 20 второго реле времени, первые и вторые замыкающие контакты 21 и 22 первого промежуточного реле, первые и вторые замыкающие контакты 23 и 24 второго промежуточного реле, общую шину 25 регулятора, источник 26 питания, конденсатор 27, первую и вторую обмотки

28 и 29 управления исполнительного механизма 9, якорь 30 исполнительного механизма 9, линию 31 переключения трехпозиционного регулятора-прототипа без учета запаздывания, линию

32 переключения того же регулятора с учетом запаздывания, линию 33, характеризующую момент окончания корректирующего импульса.

На чертеже обозначено: U — выходной сигнал элемента сравнения 2, U первый и второй выходные сигналы трехпозиционного релейного блока

3, U — сигнал после первых размыкающих контактов 16 второго реле времени, U< — сигнал на первом входе исполнительного механизма 9, сигнал после первых размыкающих контактов 11 первого реле времени, 5

55 сигнал на втором входЕ исполнительного механизма 9, U — сигнал после вторых размыкающих контактов 12 первого реле времени, U< — сигнал после вторых размыкающих контактов 17 второго реле времени, U — сигнал на прямом выходе двухпозиционного релейного блока 8, U o — сигнал на первом выводе обмотки 6 управления первого промежуточного реле, U — сигнал на инверсном выходе двухпозиционного релейного блока 8, U — сигнал на первом выводе обмотки управления 7 второго промежуточного реле, у, х— сигнал рассогласования регулятора и его производная, U — выходной сигнал датчика 10.

Регулятор работает следующим образом.

На первый вход элемента 2 сравне— ния поступает сигнал U с выхода датчика 10 регулируемого параметра, на второй — сигнал U с выхода задатчи3 ка 1 регулируемого параметра. С выхода элемента 2 сравнения сигнал рассогласования U поступает на вход трехпозиционного релейного блока 3 и через последовательно включенные вторые размыкающие контакты 12 и 17 первого и второго промежуточных реле. на вход двухпозиционного релейного блока 8. В случае, если сигнал рассогласования U меньше зоны нечувствительности трехпозиционного релейного блока 3, срабатывание последнего не происходит и обмотки 4 и 5 управления первого и второго реле вре— мени находятся в обесточенном состоянии. Соответственно в обесточенном состоянии находятся и обмотки 28 и

29 управления, исполнительного механизма 9 и обмотки 6 и 7 управления первого и второго промежуточных реле. При превышении сигналом рассогласования U, величины зоны нечувствительности трехпозиционного релейного блока 3 напряжение подается на обмотку 4 (или 5) соответствующего реле времени и оно срабатывает. Например, если значение регулируемого параметра больше заданного значения, то напряжение подаетс. на обмотку 5 управления первого реле времени и оно срабатывает. Происходит изменение состояния его контактов. Размыкающие контакты 16 и 17 второго реле времени, выполненные без выдержки времени, обеспечивают разрыв цепи обмотки 28

12870 управления исполнительного механизма

9, разрыв входной цепи двухпозиционного релейного блока 8. Вторые замыкающие контакты 19 второго реле времени, выполненные с выдержкой времени на размыкание, подготавливают цепь включения обмотки 28 управления исполнительного механизма 9. Первые замыкающие контакты 18 второго реле времени, выполненные без выдержки Я времени, замыкают цепь питания обмот— ки 29 управления исполнительного механизма 9, обеспечивая его перемещение в направлении уменьшения сигнала рассогласования. Третьи замыкающие 15 контактного второго реле времени, также имеющие выдержку времени на размыкание, подготавливают цепь вклю— чения подачи напряжения на обмотку 6 управления первого промежуточного 20 реле. Выдержки времени на размыкание всех контактов устанавливаются равными. При уменьшении сигнала рассогласования до величины, меньшей,чем величина зоны нечувствительности 25 трехпозиционного релейного блока 3, происходит обесточивание обмотки 5 управления второго реле времени. В течение длительности установленной выдержки времени на размыкание под 30 напряжением оказывается обмотка 29 управления исполнительного механизма

9. Длительность корректирующего импульса включения обмотки 29 управления исполнительного механизма 9 так же, как и в регуляторе †прототи, для объектов, описываемых передаточной функцией вида кг

S(TS+1) 40 где К вЂ” коэффициент передачи объекта;

Т вЂ” постоянная времени объекта;

<М вЂ” величина чистого запаздывания в контуре регулирования;

Т вЂ” постоянная времени объекта 45 регулирования, устанавливается равной запаздыванию в системе при отсутствии гистерезиса в характеристике трехпозиционного релейного блока 3 и определяется рас- 50 четным или опытным путем при его наличии.

Если во время действия корректирующего импульса знак рассогласования изменится на противоположный, срабатывает двухпозиционный релейный блок

8 и на его прямом выходе возникает напряжение, поступающее на обмотку 6 управления первого промежуточного ре99 4 ле. При его срабатывании обмотка 6 управления встает на самопитание через свои первые замыкающие контакты 31. Вторые замыкающие контакты 22 второго промежуточного реле блокируют замыкающие контакты 19 второго ре— ле времени, обеспечивая включение обмотки 28 управления исполнительтель— ного механизма 9 во время действия корректирующего импульса.

По окончании корректирующего импульса состояние элементов регулятора не меняется до момента очередного выхода сигнала рассогласования за пределы зоны нечувствительности.При этом происходит вновь срабатывание одного из реле времени и регулятор приходит в исходное состояние. Та— ким образом, на начальном этапе отработки внешнего воздействия обеспечивается режим двухпозиционного регулирования с опережающей гистерезисной петлей, на конечном — режим трехпозиционного регулирования с импульсной коррекцией запаздывания. Это обе— спечивает дополнительную компенсацию влияния запаздывания на работу системы автоматического регулирования.

Указанные новые взаимосвязи двухпозиционного релейного блока и промежуточных реле обеспечивают повышение качества регулирования. Данный эффект обеспечивается следующим образом. В регулятора-прототипе при отключении любой из питающих цепей исполнительного механизма 9 трехпозиционным релейным блоком 3 происходит кратковременное включение другой питающей цепи с помощью соответствующим образом включенных контактов 11, 13, 14, 16, 18 и 19 первого или вто— рого реле времени. Это включение обеспечивает компенсацию влияния запаздывания при вхождении сигнала рассогласования в зону нечувствительности трехпозиционного релейного блока 3.

Однако запаздывание в системе сказывается и при выходе сигнала рассогласования за пределы зоны нечувствительности, из-за чего включение регулятора происходит с задержкой на время запаздывания. В предложенной конструкции регулятора обеспечивается частичная компенсация задержки включения регулятора за счет перевода регулято— ра в режим двухпозиционного регулирования с опережающим гистерезисом на начальном этапе отработки управлякщего или возмущающего воздействия.!

287099

Анализ графиков переходных процессов в системе регулирования при 45 работе предложенного регулятора и регулятора-прототипа (фиг.2), а также соответствующих фазовых портретов системы (фиг.3) показывает, что применение предложенного регулятора поз- 50

Момент перехода с режима двухпозиционного регулирования на режим трехпозиционного регулирования с импульсной коррекцией определяется двухпозиционным релейным блоком 8 следующим образом. Если во время действия корректирующего импульса при входе сигнала рассогласования в зону нечувствительности сигнал рассогласования меняет знак, то регулятор про- 10 должает работать как двухпозиционный.

Если изменения знака сигнала рассогласования не происходит, то по окон— чании импульса коррекции регулятор работает как трехпозиционный. В слу- 15 чае, если объект управления в сово— купности с исполнительным механизмом

9 описывается передаточной функцией вида (1), трехпозиционный и двухпозиционный релейные блоки 3, 9 не имеют 20 гистерезиса в своей характеристике, а длительность корректирующего импульса равна времени запаздывания в системе, при этом обеспечивается улучшение качества регулирования с гарантированным устранением возможности автоколебательных режимов на границах зоны нечувствительности. Для объектов с иной характеристикой, а так-же в случае гистерезиса в характеристике трехпозиционного релейного блока 3 длительность корректирующего импульса и характеристика двухпозиционного релейного блока 9 определяются расчетным или опытным путем.

Описанный алгоритм работы регулятора позволяет повысить характеристики качества работы — уменьшить перерегулирование и время регулирования при сохранении точностных характеристик 40 трехпозиционного регулятора в установившемся режиме. воляет существенно повысить качество регулирования — уменьшить перерегулирование и повысить быстродействие по сравнению с регулятором-прототипом.

Построения выполнены для системы, передаточная функция которой соответствует (1) при K=1,0, Т=20, М=2,0 амплитуда сигнала на выходе трехпозиционного релейного блока ЗЬ=1,0, с = Зс, при отсутствии гистерезиса в характеристике трехпозиционного релейного блока 3 и при длительности корректирующего импульса Зс.

Формула и з о б р е т е н и я

Позиционный регулятор для систем с запаздыванием по авт.св.й 1200238, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования регулятора, в нем дополнительно установлены первое и второе промежуточные реле и двухпозиционный релейный блок, подключенный входом через последовательно соединенные вто— рые размыкающие контакты первого и второго реле времени к выходу элемен— та сравнения, прямым выходом через параллельно включенные третьи замыкающие контакты второго реле времени и первые замыкающие контакты первого промежуточного реле — к первому выводу обмотки управления первого промежуточного реле, а инверсным выходом через параллельно включенные третьи замыкающие контакты первого реле времени и первые замыкающие контакты второго промежуточного реле— к первому выводу обмотки управления второго промежуточного реле, вторые выводы обмоток управления первого и второго промежуточных реле соединены с общей шиной регулятора, вторые замыкающие контакты первого промежуточ— ного реле включены параллельно первым замыкающим контактам первого реле времени, а вторые замыкающие контакты второго промежуточного реле включены параллельно первым замыкающим контактам второго реле времени.

1287099

1287099 ялараипа

Составитель Ю.Гладков

Редактор К.Волощук Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга

Заказ 7713/49 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4