Позиционный регулятор для систем с запаздыванием

 

Изобретение относится к техническим средствам систем автоматичес кого управления и может быть использовано для регулирования различных процессов в теплоэнергетике. Целью изобретения является -повышение точности регулирования при работе в двухпозиционном режиме управления за счет компенсации влияния запаздывания при осуществлении корректирующих воздействий в интервалы времени запаздывания срабатывания регулятора. Регулятор содержит задатчик регулируемого параметра, элемент сравнения, позиционный релейный блок, усилители мощности, управляющие работой исполнительного механизма, первый и второй формирователи импульсов соответственно по переднему и заднему фронтам , первьй, второй и третий триггеры , осуществляющие управление работой схемы, а также генератор импульсов, первьй и второй счетчики импульсов, четыре схемы сравнения параллельного кода и восемь элементов И. Причем четыре схемы сравнения и четыре элемента И выполняют роль времязадающих элементов. Импульс с выхода пятого или шестого элемента И обеспечивает начало корректирующего воздействия, а с выхода седьмого или восьмого элемента . И - его окончание. Выходы второго триггера также управляют работой усилителей мощности. 3 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) (б1) 4 G 05 В 11/18

eCpг,.);л г д,... с ь4 ;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЬА фДя о Г) ° 1 (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (21) 4146410/24-24 . (22) 13.11.86 (46) 15.08.88. Бюл. Ф 30 (71) Московский лесотехнический институт (72) А.Г. Банников, В.В. Макаров и Е.Е. Багдатьев (53) 62-50 (088.8) (56) Гурецкий Х. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием. М.:

Машиностроение, 1974, с. 303, рис. IX. 10.

Авторское свидетельство СССР

В 1259208, кл. G 05 В 11/18, 24. 10.85.

)(54) ПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ СИСТЕМ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ (57) Изобретение относится к техническим средствам систем автоматического управления и может быть исполь-. зовано для регулирования различных процессов в теплоэнергетике. Целью изобретения является .повышение точ.— ности регулирования при работе в двухпозиционном режиме управления за счет компенсации влияния запаздывания при осуществлении корректирующих воздействий в интервалы времени запаздывания срабатывания регулятора.

Регулятор содержит задатчик регулируемого параметра, элемент сравнения, позиционный релейный блок, усилители мощности, управляющие работой исполнительного механизма, первый и второй формирователи импульсов соответственно по переднему и заднему фронтам, первый, второй и третий триггеры, осуществляющие управление работой схемы, а также генератор импульсов, первый и второй счетчики импульсов, четыре схемы сравнения параллельного кода и восемь элементов И. Причем че" тыре схемы сравнения и четыре элемента И выполняют роль времязадающихэлементов. Импульс с выхода пятого или шестого элемента И обеспечивает начало корректирующего воздействия, а с выхода седьмого или восьмого эле" мента И вЂ” его окончание. Выходы второго триггера также управляют работой усилителей мощности. 3 ил.

1416935

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть применено при регулировании различных процессов в теплоэнергетике, химии и других отраслях промышленности. в случае, если в контуре регулирования имеется чистое запаздывание.

Целью изобретения является повышение точности регулирования. 10

На фиг. 1 и 2 показано предлагаемое устройство; на фиг. 3 — временные графики процессов регулирования.

Регулятор (фиг. 1) содержит задатчик 1 регулируемого параметра, элемент 2 сравнения, двухпозиционный релейный блок 3, формирователи 4 и 5 импульсов, выполняющие функции выработки импульсов соответственно по переднему и заднему фронтам, первый— третий триггеры 6 — 8, генератор 9 импульсов, первый и второй счетчики

10 и 11 импульсов, первый - четвертый элементы И 12 — 15 первый — пятый

25 элементы ИЛИ 16 — 20, первую — четвертую схемы 21 — 24 сравнения параллельного кода, пятый — восьмой элементы И 25 — 28,шестой и седьмой элементы ИЛИ 29 и 30, первый и второй усилители 31 и 32 мощности, выполнен- 30 ные в виде ключевых элементов. В процессе регулирования регулятором осуществляется управление перемещением исполнительного механизма 33 постоянной скорости. На фиг. 2 показаны схе- 35 мы 21 — 24 сравнения параллельного кода, каждая из которых состоит из тумблеров 34 — 37, имеющих выходы по количеству разрядов задаваемого кода (в нашем примере четыре разряда) и 40 соответствующие им двойные входы.

Вторые входы тумблеров 34 — 37 подключены к источнику напряжения +5 В, В качестве формирователей импульсов могут быть использованы одновиб- 45 раторы.

Работа регулятора осуществляется следующим образом.

Формирователи 4 и 5 импульсов настроены на срабатывание соответствен- < но по переднему и заднему фронтам.

Подключение питания к первой обмотке исполнительного механизма 33 обеспечивает увеличение регулируемого параметра, а к второй обмотке — его уменьшение. На вход регулятора, являющийся первым входом элемента 2 сравнения поступает сигнал от датчика

1 регулируемого параметра Ч . На второй вход элемента 2 сравнения поступает сигнал V> от задатчика 1 регулируемого параметра. Сигнал рассогласования V равный разности между заданным V и текущим V< значениями регулируемого параметра, поступает на вход двухпозиционного релейного блока 3. В зависимости от знака сигнала рассогласования на выходе двухпозиционного релейного блока 3 всегда присутствует сигнал V „ положительного или нулевого уровня.

Дальнейшую работу системы рассмотрим на примере, когда объект управления можно характеризовать в виде последовательного соединения безынерционного усилительного звена и звена запаздь1вания.

Пусть в соответствии с фиг. 3 в начальный момент система отрабатывает управляющее или возмущающее воздействия из положения, когда значение регулируемого параметра ниже заданного значения. Пусть к начальному моменту регулятор уже отработал корректирующее воздействие. При наличии в системе запаздывания информация об изменении регулируемого параметра на вход регулятора поступает с задержкой, равной времени запаздывания, На фиг. 3 пунктирной линией изображен процесс изменения параметра на выходе объекта, а сплошной — на входе регулятора в предположении, что запаздывание включено между выходом ,объекта и входом регулятора. В момент времени, когда значение сигнала на входе регулятора U становится равГ ным значению сигнала Ч (точка А, на фиг. 3), происходит изменение состояния двухпозиционного релейного блока 3 и íà его выходе сигнал VK положительного уровня изменяется до нулевого уровня. В момент снижения сигнала V< до нулевого уровня по заднему фронту запускается формирователь 5 и на его выходе появляется импульс, который переводит триггеры 5-8 в нулевое состояние, а счетчики 10 и 11 импульсов обнуляет. Сигналы V и V4 с выходов триггера 7 соответственно подаются на усилители 31 и 32, осуществляя переключение питающего напряжения V на вторую обмотку исполнительного механизма 33 и обеспечивая тем самым уменьшение регулируемого параметра. Одновременно сигналы с инверсных выходов триггеров 5 — 8

1416935

Ф

55 разрешают прохождение импульсов ст генератора 9 импульсов через элемент

И 13 и элемент ИПИ 16 на счетный вход счетчика 10. Сигнал с инверсного выхода триггера 7 также разрешает работу элемента И 26. Цифровой код на выходных шинах счетчика 10 начинает изменяться, и по истечении времени

t, его значение становится равным коду на схеме 22 сравнения параллельного кода, срабатывает элемент И 26 и на ее выходе появляется сигнал., который обнуляет счетчик 10 и переводит триггер 7 в нулевое состояние.

Сигналы V> и V осуществляют переключение питающего напряжения V на перП вую обмотку исполнительного механиз" ма 33 и обеспечивают тем самым увеличение регулируемого параметра (точка А< на фиг. 3 — начало корректирующего воздействия). Одновременно нулевой уровень сигнала с инверсного выхода триггера 7 блокирует доступ импульсов на счетчик 10 от генератора

9 импульсов через элемент И 13, а высокий уровень сигналов с прямого выхода триггера 7 и с инверсных выходов

1триггеров 6 и 8 разрешает прохождение импульсов от генератора 9 импульсов через элемент И 15 и элемент

ИЛИ 17 на счетный вход счетчика 11.

Сигнал с инверсного выхода триггера 8 также разрешает работу элемента

И 28. По истечении времени,, равного времени заполнения емкости счетчика 11 до значения, соответствующего коду на задатчике 24 параллельного кода, на выходе элемента И 28 вырабатывается импульс, который обнуляет счетчик 11, а триггеры 7 и 8 переводит соответственно в нулевое и единичное состояния, обеспечивая тем самым переключение питающего напряжения U íà вторую обмотку исполнительного механизма, вновь уменьшающего регулируемый параметр (точка А4 на фиг. 3 — конец корректирующего воздействия), и осуществляя запрет на прохождение импульсов через элемент

И 15 от генератора 9 импульсов. Снижение регулируемого параметра происходит до момента времени, когда вновь произойдет изменение сс1стояния двухпозиционного релейного блока 3 (точка А на фиг. 3), после чего в системе устанавливается автоколебательный процесс.

Пусть в момент времени, соответствующий точке А> на фиг. 3 произойдет смена заданного значения регулируемого параметра. Новая ось координат на фиг ° 3 показана пунктирной линией..До момента смены заданного значения произошло срабатывание позиционного релейного блока 3 (точка А,а на фиг. 3) и, по аналогии с процессом регулирования относительно точки А,, через промежуток времени регулятором вырабатывается корректирующий импульс длительностью,, по окончании которого вновь происходит уменьшение регулируемого параметра.

Снижение регулируемого параметра про" исходит до момента времени, когда произойдет изменение состояния двухпозиционного релейного блока 3 (точка А „ на фиг. 3), осуществляющее запуск по переднему фронту формирователя 4 и перевод триггеров 6-8 сигналом U. в единичное состояние. Сигналы V и V с выходов триггера 7 осу3 ществляют переключение питающего напряжения V„ на первую обмотку исполнительного механизма 33, обеспечивая увеличение регулируемого параметра, а сигналы с прямых выходов триггеров

6 — 8 разрешают прохождение импульсов от генератора импульсов через элемент И 12 и элемент ИЛИ 16 на счетный вход счетчика 10 импульсов.

Сигналы с прямых выходов триггеров

7 и 8 также paçðåøàþò работу соответственно элементов И 25 и 27. По

1истечении времени tz импульс на выходе элемента И 25 изменяет состояние триггера 7 на противоположное, обеспечивая тем самым переключение исполнительного механизма 33 на уменьшение регулируемого пг аметра и осуществляя запрет прохождения импульсов через элемент И 12 и разрешение прохождения импульсов через элемент И 14 на счетный вход счетчика 11. По истечении времени импульс на выходе элемента И 27 изменяет на противоположное состояния триггеров 7 и 8, чем обеспечивает переключение исполнительного механизма на увеличение регулируемого параметра и блокирует доступ импульсов к счетчикам 10, 11 от генератора 9 импульсов. Увеличение регулируемого параметра происходит до момента времени, когда. вновь произойдет изменение состояния позйционного релейного блока 3 (точка А,, на

;фиг. 3), после чего в системе устанавливается автоколебательный процесс.

1416935 регулирования в установившемся режи" ме достигается настройкой схемы сле" дующим образом.

Выдержки времени (, и t< или и по истечении которых происходит заполнение счетчиков до значений соответствующих кодов, выбираются такими, чтобы значения регулируемого параметра на выходе объекта в момент выработки корректирующего воздействия (импульса с выхода элементов И 25 или 26 — точки А4 и А> на фиг. 3) и последующего срабатывания двухпозиционного релейного блока (точки А и А,. на фиг. 3) были равны. В соответствии с фиг. 3 равные значения регулируемого параметра должны соответствовать точкам А4, А и А, А,.

Необходимо, чтобы были равны также и интервал времени между моментом перехода регулируемого параметра во время корректирующего воздействия через

25 заданное значение и концом корректирующего воздействия и интервал времени между моментом перехода регулируемого параметра после окончания корректирующего воздействия через заданное значение и последующим сраба" тыванием позиционного блока 3, т.е.

3 Т4 у или t "6 . Осуществление корректирующего воздействия при обеспечении указанных условий соответствует тому, что сигналы на входе pery- 35 лятора с запаздыванием о, повторяя изменение регулируемого параметра во время корректирующего воздействия, осуществляют выработку управляющих воздействий, которые, в свою очередь, 40 изменяют регулируемый параметр, как и при корректирующем воздействии. В дальнейшем процесс повторяется, и в

САР устанавливается аътоколебательный процесс с параметрами корректиру- 45 ющего воздействия (точки А4, Аз и А»

А на фиг. 3). Следует отметить, что дальнейшая работа регулятора происхо" дит без корректирующих воздействий, т.е. без сигналов управления, выра- 5р батываемых схемой регулятора в интервалы времени между срабатываниями двухпозиционного релейного блока 3.

Это происходит потому, чта при установившемся автоколебательном процессе 55 интервалы времени между срабатываниями двухпозиционного релейного блока

3 становятся меньше времени, и необходимого на заполнение счетчика 10, Формула изобретения

Позиционный регулятор для систем с с запаздыванием, содержащий задатчик регулируемого параметра, элемент сравнения, позиционный релейный блок, первый и второй усилители мощности, подключенные выходами к соответствующим входам исполнительного механизма, триггер, три .элемента ИЛИ и два элемента И, причем первый вход элемента сравнения соединен с выходом задатчика, второй — с входом регулируемога параметра регулятора, а выход — с входом позиционного релейного блока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности

1регулирования, в него введены два формирователя импульсов, генератор импульсов, второй и третий триггеры, два счетчика импульсов, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы HJIH, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И и четыре схемы сравнения параллельного када, причем позиционный релейный блок выОбеспечение наибольшей точности импульсов до значений, задаваемых схемами 21 и 22 сравнения параллельного кода, и, следовательно, выработка импульсов на начало корректирующего воздействия не происходит.

В соответствии с фиг. 2, задание параллельного кода осуществляется тумблерами 34 — 37 таким образом, чтобы коммутация выходов тумблеров для нулевых разрядов кода осуществлялась через вторые входы тумблеров< подключенных к питанию +5 В (уровень

"1"), а для единичных разрядов кода— через первые входы, подключенные к выходным шинам счетчиков 10 или 11.

Так, в нашем примере (фиг ° 2) на схеме 21 сравнения параллельного кода установлен код 0110, т.е. выходы тумблеров 34 и 37 подключены к источнику питания +5 В, а выходы тумблеров

35 и 36 подключены к второй и третьей выходным шинам счетчика 10. Кад 0110 двоичной системы счисления соответствует числу 6 десятичной системы счисления. Таким образом, при заполнении счетчика 10 шестью импульсами от генератора 9 импульсов на ега выходных шинах образуется код 0110, который совместно с единичными сигналами на выходах тумблеров 35 и 37 преобразуется в код. 1111, необходимый для срабатывания элемента И 25.

1416935 полнен в виде двухпоэиционного релейного блока, выход которого подключен к входу первого формирователя импульсов и к входу второго формирова,5 теля импульсов, выход первого формирователя импульсов подключен к уста1 ,новочным входам первого, второго и третьего триггеров, к первым входам четвертого и пятого элементов ИЛИ, выход второго формирователя импульсов подключен к вторым входам четвертого и пятого элементов ИЛИ, к входам сброса первого, второго и третьего триггеров, выходы четвертого и пято- 15

ro элементов ИЛИ подключены соответственно к обнуляющим входам первого и второго счетчиков импульсов, счетные входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго 2р элементов ИЛИ, первые входы которых подключены соответственно к выходам первого и третьего элементов И, а вторые входы — соответственно к выхо" дам второго и четвертого элементов 25

И, выходы первого счетчика импульсов соединены с соответствующими входами первой и второй схем сравнения па. раялельного кода, выходы второго счетчика импульсов соединены с соот- gp ветствующими входами третьей и четвертой схем сравнения параллельного кода, выходы первой, второй, третьей и четвертой схем сравнения параллельного кода подключены соответственно к входам пятого, шестого, седьмого

35 и восьмого элементов И, выходы пятого и шестого элементов И подключены соответственно к первому и второму входам шестого элемента ИЛИ, выход которого подключен к третьему входу четвертого элемента ИЛИ и к первому входу третьего элемента ИПИ, выходы седьмо о и восьмого элементов И подключены соответственно к первому и второму входам седьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, с третьим входом пятого. элемента ИЛИ и со счетным входом третьего триггера, выход третьего элемента ИЛИ подключен к счетному входу второго триггера, инверсный выход которого соединен с третьими входами первого и четвертого элементов И, с дополнительным входом шестого элемента И, а также с входом второго усилителя мощности, прямой выход второго триггера соединен с

1третьими входами второго и третьего элементов И, с дополнительным входом пятого элемента И, а также с входом первого усилителя мощности, прямой выход третьего триггера подключен к четвертому входу первого элемента И и к дополнительному входу седьмого элемента И, инверсный выход третьего триггера соединен с четвертым входом второго элемента И и с дополнительным входом восьмого элемента И, прямой выход первого триггера подключен к первым входам первого и третьего элементов И, а инверсный выход — к первым входам второго и четвертого элементов И, вторые входы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с выходом генератора импульсов.

1 4l 0935

1 4! 6 335

1/1

6 Риг.

Позиционный регулятор для систем с запаздыванием Позиционный регулятор для систем с запаздыванием Позиционный регулятор для систем с запаздыванием Позиционный регулятор для систем с запаздыванием Позиционный регулятор для систем с запаздыванием Позиционный регулятор для систем с запаздыванием Позиционный регулятор для систем с запаздыванием 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области химической и теплоэнергетической техники и может быть использовано при регулировании температуры конечного продукта в различного рода смесителях

Изобретение относится к области автоматики, в частности к устройствам для регулирования расхода жидкого или сыпучего материала

Изобретение относится к автоматическим регуляторам и может быть применено в двухи трехпозиционных системах автоматического регулирования объектами с запаздыванием с использованием исполнительных механизмов постоянной скорости

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

Изобретение относится к технике автоматического регулирования различных процессов при использовании исполнительных механизмов постоянной скорости, при наличии в контуре регулирования чистого запаздьтания

Изобретение относится к области автоматики

Изобретение относится к системам автоматического управления, Поэиционер состоит из цилиндра со штоком, на котором закреплен захват, и управляемого упора, размещенного в цилиндре , и снабжено тормозным узлом, В цилиндре расположен выполненный в виде двух связанных между собой дисков управляемьй упор, на котором смонтирован подвижный элемент датчика обратной связи

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в системах электроавтоматики

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации, а именно к электронным двухпозиционным регуляторам

Изобретение относится к области автоматического управления, а именно к двухпозиционному регулированию, и может быть использовано как в промышленности, так и в бытовой технике

Изобретение относится к области автоматического управления, а именно к двухпозиционному регулированию

Изобретение относится к автоматическому управлению, а именно к реализации трехпозиционных регуляторов с адаптивной средней позицией, и может быть использовано как при автоматизации промышленных объектов, так и объектов бытовой техники для автоматического регулирования в них тех или иных технологических величин

Изобретение относится к области средств автоматизации и может использоваться в химической, металлургической промышленности, в теплотехнике

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации, а именно к электронным адаптивным трехпозиционным регуляторам

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации, а именно к электронным позиционным регуляторам

Изобретение относится к способам автоматизации, а именно к способу адаптивного трехпозиционного регулирования

Изобретение относится к химической и теплоэнергетической технике и может быть применено, например, для регулирования температуры водонагревательных котлов
Наверх