Многофункциональный регулятор
Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при создании систем регулирования теплоэнергетических и электроэнергетических объектов и процессов, а также при управлении приводами станков и механизмов . Цель изобретения - повышение качества процессов регулирования и расширение области использования. Регулятор содержит первый усилитель 1, блок 2 дифференцирования, первый выпрямитель 3, второй выпрямитель 4, первьй 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 сумматоры, делитель 9 напряжения , усилитель 10 с переменным коэффициентом усиления, нелинейный блок 11 типа насьпцение, второй усилитель ,12, инерционное звено 13, исполнительный механизм 14. Поставленная цель достигается за счет введения в структуру регулятора канала функционального преобразования двух координат в составе двух сумматоров 7 и 8, двух выпрямителей 3 и 4, делителя 9 напряжения, нелинейного блока 11 типа насыщение и усилителя 10 с переменным коэффициентом усиления . В результате достигается возможность изменять коэффициент усиления регулятора в завис1-смости от режима. 1 ил. t i /)
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК Н С 05 В;1/01
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
KI!f;oP! н q g
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ" М ьйМОТ У „а
К АВТОРСЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4088653/24-24 (22) 11.07.86 (46) 23. 10. 88. Бвл. Р 39 (72) И. А. Какузин, В.И. Крыс енко, В.Я.Майстренко и А.В.Щербинин (53) 62-50(088.8) (56) Ротач В.Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. - M.: Энергия, 1973, с. 198, 205-208, 422.
Штейнберг Ш.Е. и др. Промышленные автоматические регуляторы. — И.:
Энергия, 1973, с. 32, рис. 1.7б. (54) ИНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫИ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при создании систем регулирования теплоэнергетических и электроэнергетических объектов и процессов, а также при управлении приводами станков и механизмов. Цель изобретения — повышение качества процессов регулирования и
SU» 14 2455 А1 расширение области использования. Регулятор содержит первый усилитель 1, блок 2 дифференцирования, первый выпрямитель 3, второй выпрямитель 4, первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 сумматоры, делитель 9 напряжения, усилитель 10 с переменным коэффициентом усиления, нелинейный блок 11 типа "насьдцение", второй усилитель 12, инерционное звено 13, исполнительный механизм 14 ° Поставленная цель достигается за счет введения в структуру регулятора канала функционального преобразования двух координат в составе двух сумматоров
7 и 8, двух выпрямителей 3 и 4, делителя 9 напряжения, нелинейного блока 11 типа "насьпцение" и усичителя
10 с переменным коэффициентом усиления. В результате достигается возможность изменять коэффициент усиления регулятора в зависимости от режима.
1 ил.
1432455
Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при создании систем регулирования теплоэнергетическими и электроэнергетическими объектами и процессами, а также при
5 управлении приводами станков и механизмов
Цель изобретения — повышение качества процессов регулирования и расширение области использования.
На чертеже представлена блок-схема регулятора. !
Регулятор содержит первый усили, тель 1, блок 2 дифференцирования, пер-15, вый 3 и второй 4 выпрямители, первый
5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 ! сумматоры, делитель 9 напряжения, уси литель 1О с переменным коэффициентом усиления, нелинейный блок 11 типа "на-,0
,сыщеиие", второй усилитель 12, инер, ционное звено 13, исполнительный ме. хакиэм 14.
Передаточные функции блоков регулятора имеют вид первого усилителя 1 25 . M(?)-К, где К< — коэффициент усиле, ния уснлителяь. блока 2 дифференциро: вания M(P) К Р, где К - коэффици, ент усиления дифференциатора; усили, теля 10 с переменным коэффициентом . усиления W„(P) = К,(X), где К (X}— регулируемый коэффициент усиления, второго усилителя 12 Ц, (Р) = К, где
K> - коэффициент усилейия; инерционКа ного звена 13 Я„ (Р), где
В
К ь Т - коэффициент усиления и постоянная времени этого звена; исполни.
l тельного механизма 14 Ы (Р)
l4 ТР где T - постоянная времени интегри40 рования. ,Обозначим выходные сигналы первого усилителя 1 Х,, блока 2 дифферен-. цирования 2 Х ь йервого сумматора 5
Х, третьего сумматора 7 Х „ первого вйпрямителя 3 Хт, делителя 9 напряжения Х, четвертого сумматора 8 Xq,, второго выпрямителя 4 Хщь нелинейного элемента 11 типа "насыщение" Х„, усилителя 10 с переменным коэффициен-5
50 том усиления Х,, инерционного звена
13 Х, второго сумматора б Х„,.
Тогда уравнения связи сигналов регулятора имеют вид
3 ФЬ
Х -X -Х
Х -X +Х х„- Ix„lX IX ) IX — Х, ь lXS Хт1 ь
Х, ;
Х н с К< X ïðè Х,о (Х
Рф
К Х при Х о ) Х|о о где Х, — допустимая величина, определяющая переход в режим стабилизации.
Регулятор работает следующим образом, Входной сигнал Х< поступает на входы усилителя 1„ блока 2 дифференцирования и на сумматор 7. На второй вход сумматора 7 поступает сигнал
Х . Выходные сигналы усилителя 1 и блока 2 дифференцирования поступают на сумматор 5, а с сумматора 7— .на вход выпрямителя 3. С выхода выпрямителя 3 сигнал поступает ка первый вход сумматора 8, на второй вход которого поступает сигнал с выхода делителя 9. С выхода сумматора 8 сигнал подается на вход выпрямителя 4.
С выхода выпрямителя 4 сигнал поступает на вход нелинейного блока 1 1 типа насыщение", с выхода которого— на второй вход усилителя 10 с переменным коэффициентом усиления, на пер. вый вход которого поступает сигнал с сумматора 5. Выход усилителя 10 с переменным коэффициентом усиления подсоединен на вход сумматора 6, выход которого подключен на вход усилителя
12, охваченного инерционным звеном
13 по закону отрицательной обратной связи. Выход усилителя 12 соединен с входом исполнительного механизма 14.
При первоначальном подключении регулятора к объему усилителя tO с переменным коэффициентом усиления устанавливается малый коэффициент усиления, что способствует плавному разгону объекта регулирования вдоль границы области ограничений и постепенному переходу его в режим стабилизации. По мере уменьшения входных сиг" налов Х, и Х коэффициент усиления усилителя 10 увеличивается, а в режиме стабилизации при определенных ошибках с помощью нелинейного блока 11 типа насыщение" он устанавливается оптимальным для данного режима стабилизации.
Как известно, усилители с управляемым коэффициентом усиления увеличивают его прямо пропорционально входному сигналу, в то же время практика систем автоматического регулирования свидетельствует о том, что для плав1432455
25
Ы (Р)
2(Р)
P х(Р) (K г + K< «)
К, =к(х ) — 1+
К<
" к в
КЯТ РЯ 1 р+ й. к< (3) 45
К2ТЯ
Т Т к, (4) ного разгона необходимо менять коэффициент усиления от меньшего к большему. Поскольку ошибка регулирования при разгоне по координатам Х, и Х изменяется от максимального к минимальному, то с помощью элементов 3, 4, 9 и 11 реализуется обратно пропорциональная зависимость от ошибки регулирования. Начальный коэффициент усиления управляемого усилителя 10 можно установить достаточно малым, в 40-80 раз меньше коэффициента усиления на режиме стабилизации, а в дальнейшем в регуляторе автоматически будет выбираться необходимый коэффициент для прохождения допустимой области по ограничениям.
Известно, что передаточная функция ПИД-регулятора имеет вид
1<<(Р) кр(х<хф) (1 + Т Р + )ф (1)
Т P где К (Х<,Х ) - коэффициент усиления;
P — оператор Лапласа;
Т вЂ” постоянная времени
И интегрирования, Т вЂ” постоянная времени дифференцирования.
Преобразуют передаточную функцию (1) к виду
У(Р) =К (Х) — — "— — "- (2)
1+Т«Р+ТТР
P Т„Р.Передаточная функция регулятора с учетом передаточных функций блоков равна
Из сравнения выражений (2) и (4) следует, что
К< КЯ + K КВ Г Из уравнений (5) следует расчет Т Т = - — - - ; Т = — -=-3.— (5) «К «+ К Т КЯТ «К < К .<.КТ Таким образом, изменение К (Х) не вносит изменения в значения остальных параметров регулятора. Благодаря введению в структуру регулятора канала функционального преобразования двух координат в составе двух сумматоров, двух выпрямителей, делителя напряжения, нелинейного блока типа "насыщЕние"" и усилителя с переменным коэффициентом усиления достигается возможность изменить коэффициент усиления регулятора, что позволяет осуществить с помощью одного регулятора три оптимальных режима : разгон, торможение и стабилизацию, повысить качество процессов регулирования, сократитЬ объем оборудования, увеличить функциональную гибкость и расширить область использования. Формула изобретения Многофункциональный регулятор, содержащий первый усилитель, последовательно соединенные блок дифференцирования и первый сумматор, последовательно соединенные второй сумматор, второй усилитель и инерционное звено, первый вход многофункционального регулятора соединен с входом первого усилителя и входом блока дифференцирования, выход первого усилителя подключен к второму входу первого сумматора, выход второго усилителя соединен через исполнительный механизм с выходом многофункционального регулятора, выход инерционного звена соединен с вторым входом второго сумматора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества процессов регулирования и расширения области использования, в него введены делитель напряжения н последовательно соединенные третий сумматор, первый выпрямитель, четвертый сумматор, второй выпрямитель, нелинейный блок типа "насыщение" и усилитель с переменным коэффициентом усиления, причем второй вход многофункционального регулятора подсоединен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого подключен к входу блока дифференцирования, вы" ход делителя напряжения соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход первого сумматора связан с вторым входом усилителя с переменньм коэффициентом усиления, выход которого соединен с входом второго сумма » тора.
