Трехпозиционный регулятор

 

Изобретение относится к области приборостроения и средств автоматизации и может быть использовано в системах стабилизации параметров с различньми исполнительными органами. Цель изобретения - улучшение динамических характеристик и повьшение статической точности трекпозиционного регулятора, которая достигается введением новых блоков и связей. с помощью которых обеспечивается линейная характеристика регулятора при малых сигналах рассогласования, а при изменениях величины сигнала рассогласования формируются управляющие импульсы с одинаковой длительностью , пропорциональной величине рассогласования. Регулятор состоит из измерителя рассогласования 1 и двух контуров, один из которых формирует положительный сигнал управления а второй - отрицательный. Оба контура подключены к управляющему сумматору 2, выход которого является выходом регулятора.Контур формиро - вания положительного сигнала управления состоит из трех сумматоров 3, 4 и.5, управляющего компаратора 6, компаратора задержки 7, детекторов знака сигнала 8 и 9, интегратора 10 и ограничителя амплитуды 11. Контур формирования отрицательного сигнала управления имеет аналогичный состав. 1 ил. с (Л с to о 1C ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 G 05 В 11/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3949797/24-24 (22) 28.08.85, (46) 15.02.87. Бюл. У 6 (71) Институт проблем управления автоматики и телемеханики (72) А.Т. Пасечник и А.Б. Шубин (53) 62.50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР й- 457070, кл. G 05 В 11/16, 1972.

Яльппев А.У., Разоренов О.И. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. М.:

Машиностроение, 1981, с. 307.рис.132. (54) ТРЕХПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к области приборостроения и средств автоматизации и может быть использовано в системах стабилизации параметров с различными исполнительными органами.

Цель изобретения — улучшение динамических характеристик и повьппение статической точности трехпозиционного регулятора, которая достигается введением новых блоков и .связей, ÄÄSUÄÄ 1290250 А1 с помощью которых обеспечивается линейная характеристика регулятора лри малых сигналах рассогласования, а при изменениях величины сигнала рассогласования формируются управляющие импульсы с одинаковой длительностью, пропорциональной величине рассогласования. Регулятор состоит из измерителя рассогласования 1 и двух контуров, один из которых формирует положительный сигнал управления, а второй — отрицательный. Оба контура подключены к управляющему сумматору 2, выход которого. является выходом регулятора. Контур формирования положительного сигнала управления состоит из трех сумматоров 3, 4 и .5, управляющего компаратора 6, компаратора задержки 7, детекторов знака сигнала 8 и 9, интегратора 10 и ограничителя амплитуды 11. Контур формирования отрицательного сигнала управления имеет аналогичный состав.

1 ил.

1290250

Изобретение относится к приборостроению и средствам автоматизации, реализует трехпозиционный закон регулирования и может быть использовано в системах с различными исполни- 5 тельными органами.

Цель изобретения — улучшение динамических характеристик трехпозиционного регулятора и повышение его статической точности. 10

На чертеже изображена структурная схема трехпозиционного регулятора.

Регулятор состоит из измерителя рассогласования 1 и двух контуров, :.один из которых формирует положительный сигнал управления, а второй— отрицательный. Выходом регулятора является выход управляющего сумматора 2.

Контур формирования положительного 20 сигнала управления состоит из трех сумматоров 3, 4 и 5, первого управляющего компаратора 6, первого компаратора задержки 7, детекторов знака сигнала 8 и 9, первого интегратора 10 и йервого ограничителя амплитуды 11.

Контур формирования отрицательного сигнала управления состоит из трех сумматоров 12, 13 и 14, второго управ30 ляющего компаратора 15, второго компаратора задержки 16, вторых детекто. ров знака сигнала 17 и 18, второго интегратора 19 и второго ограничителя амплитуды 20. Первый управляющий 35 компаратор имеет следующую рабочую характеристику его выходной сигнал равен +1, если его входное напряжение больше некоторого положительного значения, определяющего зону нечувствительности, его выходной сигнал равен О, если его входное напряжение меньше указанного значения.

Выходной сигнал первого компаратора задержки 7 принимает значение +1.

Коэффициенты усиления по входам сумматора 4 и характеристика компаратора задержки 7 выбраны такими, чтобы при нулевом выходном сигнале первоrо интегратора 10 положительный (+1) 50 выходной сигнал управляющего компаратора 6 переводил компаратор задержки 7 в положение +1. Гистерезисная характеристика обеспечивает сохране ние (задержку) на выходе компаратора задержки 7 сигнала +1 при значении выходных сигналов интегратора 10, равном -1, и компаратора 6-, равном

+1, а при выходном сигнале интегратора 10, равном — 1, и выходном сигнале управляющего компаратора 6, равном О, на выходе компаратора задержки

7 появляется сигнал -1.

Детекторы сигнала 8 и 9 обладают тем свойством, что один (8) пропускает сигнал положительйого знака, а другой (9) — отрицательного для последующего суммирования с различными коэффициентами на сумматоре 5. В качестве интегратора 10 применяется обычный инвертирующий интегратор.Для ограничения выходного сигнала интегратора 10 на уровнях О и -1 в его обратную связь включен первый ограничитель амплитуды 11, который начинает проводить ток только при превышении выходного сигнала интегратора

10 заданных уровней О или -1. Выходной сигнал второго управляющего компаратора 15 принимает значение О, если его входной сигнал больше некоторого отрицательного порога нечувствительности, и значение -1, если входной сигнал меньше этого порога.

Выходной сигнал второго компаратора задержки 16 принимает значения +1.

Коэффициенты усиления по входам сумматора 13 и характеристики компаратора задержки 16 выбраны такими,чтобы при нулевом значении выходного сигнала второго интегратора 19 отрицательный выходной сигнал управляющего компаратора 15 переводил компаратор задержки 16 в положение -1.Гистереэисная характеристика обеспечивает сохранение на выходе компаратора задержки 16 сигнал -1 при значении выходного сигнала интегратора 19, равном +1, и выходе управляющего компаратора 15, равном -1. При выходном сигнале интегратора 19, равном

+1, и выходном сигнале О управляющего компаратора 15 на выходе компаратора задержки 16 появляется сигнал

+1, Детекторы знака сигнала 17 и 18 работают аналогично первым. В качестве второго интегратора 19 применен инвертирующий интегратор. Для ограничения выходного сигнала интегратора 19 уровнями О или +1 в обратную связь интегратора включен второй ограничитель амплитуды 20, который начинает проводить ток только при превышении выхода интегратора заданных уровней О или +1.

1290250

В замкнутой системе управления регулятор работает следующим образом.

Если сигнал рассогласования равен нулю, то регулятор находится в исходном состоянии, т.е. выходные сигналы 5 управляющих компараторов 6 и 15 равны нулю, а следовательно, и выходной сигнал управляющего сумматора 2 равен нулю, Первый компаратор задержки

7 находится в положении -1, второй компаратор задержки в положении +1, выходные сигналы обеих интеграторов равны нулю. Если перечисленные блоки не находятся в исходном состоянии, то они придут в него не дольше,чем за период модуляции.

Пусть с измерителя рассогласования 1 подается сигнал положительного знака, превышающий зону нечувствительности компаратора 6. Компаратор

6 переходит в положение +1, т.е. на его выходе появляется сигнал +1. На выходе управляющего сумматора 2 так-. же появляется сигнал +1. Одновременно, первый компаратор задержки 7 перебрасывается в положение +1. После этого выходной сигнал первого интегратора 10 начинает линейно изменяться в отрицательном направлении. Если сигнал рассогласования был небольшим, то через некоторое время, пропорциональное сигналу рассогласования, уменьшающийся выходной сигнал с первого интегратора 10 сравнивается по величине с сигналом рассогласо- 35 вания, и компаратор 6 перейдет в нулевое положение, при этом выходной

1сигнал регулятора также станет равным нулю. Выходной сигнал интегратора 10 будет продолжать уменьшаться до зна- 0 чения -1 в течение времени, равном периоду модуляции. Выходной сигнал интегратора 10, равный -1, перебрасывает компаратор задержки 7 в положение -1, и интегратор 10 быстро (с f5 малой постоянной времени из-за большого коэффициента усиления по второму входу сумматора 5, соединенного с выходом детектора 9) вернется в ну левое состояние. Если сигнал рассогла-0 сования остался, то весь процесс повторяется..Таким образом регулятор реализует процесс широтно-импульсной модуля55 ции выходного сигнала регулятора, заключающийся в том, что через каждый фиксированный период времени на выходе регулятора появляется управляющий сигнал постоянной амплитуды, длительность которого пропорциональна рассогласованию.

В общем случае возможны три режима работы регулятора: рассогласование меньше зоны нечувствительности— выходной сигнал равен нулю; рассогласование меньше предельного — каждый период на выходе регулятора формируются импульсы управления, длительность которых пропорциональна рас.согласованию; рассогласование больше предельного (сигнал -1 с интегратора

10 не может перебросить компаратор

6 в положении О) — на выходе регулятора непрерывный управляющий сигнал.

Блок формирования отрицательного сигнала управления состоит из элементов: 12, 15, 13, 16, 17, 18, 14, 19, 20 и работает аналогично при отрицательном рассогласованин.

Как видно из структуры регулятора, в ряде случаев нет нужды в применении управляющего сумматора 2,.уста- новленного на входе интегрального исполнительного органа. В этом случае управляюшие компараторы 6 и 15 могут непосредственно включить соответствующие исполнительнь,е органы противоположного действия, например нагреватель-холодильник или осушительувлажнитель. Отсюда одним из существенных преимуществ регулятора является возможность осуществлять для каждого исполнительного органа отдельно настройку своих оптимальных значений: периода модуляции, эоны нечувствительности, зоны пропорциональной широтно-импульсной модуляции. За счет этого даже при весьма разнородных.и несимметричных исполнительных органах возможно получение высококачественного управления.

Положительный эффект от использования предлагаемого изобретения состоит в том, что системы управления, оснащенные описанным регулятором, поддерживают управляемый параметр на заданном уровне с ошибкой в 1,5-2 раза меньшей по сравнению с известными регуляторами.

Формула изобретения

Трехпозиционный регулятор, содержащий измеритель рассогласования, выход которого через последовательно включенные первый сумматор и первый управляющий компаратор соединен с первым входом управляющего суммато1290250

Составитель Е. Власов

Техред М.Ходанич Корректор А. Ильин

Редактор A. Гулька

Тираж 885 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7897/43

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ра, а через последовательно включенные второй сумматор и второй управляющий компаратор — с вторым входом управляющего сумматора, выход которого является выходом регулятора, а

У также первый интегратор, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, о т.л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик и повышения ста- О тической точности трехпозиционного регулятора, он дополнительно содержит второй интегратор, третий, четвертый, пятый и шестой сумматоры, первый и второй компараторы задержки, 15 первый и второй ограничители амплитуды, первый, второй, третий и четвертый детекторы знака сигнала, причем вход первого компаратора задержки соединен с выходом третьего сумма-20 тора, первый вход которого подключен к выходу управляющего компаратора, а второй вход — к выходу первого интегратора, выход первого компаратора задержки через параллельно вклю25 ченные инверсно друг к другу первый и второй детекторы знака сигнала подключен соответственно к первому и второму входам четвертого сумматора, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход первого интегратора через первый ограничитель амплитуды соединен с третьим входом четвертого сумматора, вход второго компаратора задержки соединен с выходом пятого. сумматора, первый вход которого подключен к выходу второго управляющего компаратора, а второй вход — выходу второго интегратора„ выход второго компаратора задержки через параллельно включенные инверсно друг к другу третий и четвертый детекторы знака сигнала подключен соответственно к первому и второму входам шестого сумматора, выход которого соединен с входом второго интегратора, выход которого через второй ограничитель амплитуды соединен с третьим входом шестого сумматора, в .ход второго интегратора соединен с вторым входом второго сумматора.