Пропорционально-интегральный регулятор

 

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия. Пропорционально-интегральный регулятор содержит блок вычитания 1, интегратор 2, первый сумматор 3, первый элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 5, генератор 9 и распределитель импульсов 10. В регулятор введены второй и третий элементы НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 6 и 7 регистр памяти 8, второй сумматор 4 и кнопка 11. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 С 05 В 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4601819/24-24 (22) 02,11.88 (46) 23,05.90. Бюл. 1 19 (71) Волгоградское специальное конструкторское бюро Научно-проиэвод..твеыного объединения "Нефтехимавтоматика" (72) Б.Г.Севастьянов и С.В,Лапина (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К - 705417, кл. С 05 В 11/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1320792, кл. С 05 В 11/00, 1986. (54) ПРОПОРЦИОНАЛЬНО.-ИНТЕГРАЛЬНЫЙ

РЕГУЛЯТОР

„.Я0„„1566318 А1

2 (57) Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано в имической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промьпппенности. Цель изобретения — повышение точности и быстродействия. Пропорционально-интегральный регулятор содержит блок вычитания 1, интегратор 2, первый сумматор 3, первый элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 5, генератор 9 и распределитель импульсов 10. В регулятор введены второй и третий элементы

НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 6 и 7, регистр памяти 8, второй сумматор 4 и кнопка

11. 1 ил.

1566318

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано в химической, нефтехимической и нефтеперерабатыва5 ющей промышленности для регулирования расхода, температуры, уровня.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого регулятора.

Пропорционально-интегральный регулятор содержит блок 1 вычитания, интегратор 2, первый 3 и второй 4 сумматоры, первый 5, второй 6 и третий

7 элементы НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, регистр

8 памяти, генератор 9 тактовых импульсов, распределитель 10 импульсов, вход 11 первоначального включения и объект 12 управления. 20

Регулятор работает следующим образом.

В начальный момент на вход 11 подают единичный сигнал, поступающий на первые входы элементов 6 и 7. Выходной сигнал элемента 6 подается на первый вход регистра 8 памяти. Текущее значение регулируемого параметра в момент времени Cq — y(C ) поступает на второй вход регистра 8 памяти, ЗО запоминается и поступает на первые входы второго сумматора 4, Выходной сигнал третьего элемента 7 поступает на вход ".Установка" интегратора 2, формируя на выходе его нулевое

35 значение, Так происходит подключение регулятора к объекту 12 управления, т,е. привязка.

Предположим, что на выход регулятора в момент дискретного времени

1 подается входной сигнал V(C.), который поступает на первый вход блока 1.

На вторые входы блока 1 поступает .сигнал y(t,) обратной связи. Этот сигнал вычитается из входного сигнала задания, в результате чего на выходе блока 1 образуется разностный сигнал рассогласования

dy(t ) = V(t;) — y(t ) .

Этот сигнал подается на вход циф-, рового параллельного сумматора-носителя (интегратора) 2 и на вторые входы первого цифрового параллельного сумматора 3, Генератор 9 импульсов вырабатывает импульсы с частотой F, которые поступают на вход распределителя 10 импульсов, Последний циклически на своих выходах вырабатывает последовательно по выходам текстовые импульсы стробирования ° При этом первый импульс с выхода стробирует цифровой параллельный сумматор-накопитель (интегратор 2), второй и третий импульсы с выходов стробируют второй 6 и т1)етий 7 элементы НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соответственно, четвертый и пятый импульсы с выходов стробируют сумматоры 3 и 4 соответственно, причем в момент строба на выходе сумматора 4 формируется суммарный сигнал управления S(t,). При подаче каждого стробирующего сигнала и-разрядное число ay(t ) на входе интегратора 2 суммируется с его содержанием. В результате при непрерывном поступлении стробирующих импульсов образуется сумма числовых значений входного сигнала .Е Кау(с. ) + С, с.; =о где С вЂ” начальное число в блоке 2, К вЂ” коэффициент, в данном случае определяемый частотой стробирования, относительным сдвигом разрядов параллельных чисел, формируемых на параллельных шинах модуля сигнала

Dy(t;) при подключении к параллельному входу сумматора.

Если С = О, то сумма будет иметь вид

;Е Key(t .) .

t=-o

Эта сумма является дискретной реализацией интеграла входного сигнала

Ф

1 Кау(С) d ь, где 7 — время в непрерывном отсчете.

С выхода цифрового параллельного сумматора-накопителя (интегратора 2) сигналы поступают на входы первого слагаемого цифрового сумматора 3, на входы второго слагаемого которого подаются сигналы с выхода цифрового блока 1 вычитания сигналов обратной связи. Сумматор 3 алгебраически (с учетом знака слагаемых) суммирует результат интегрирования с результатом вычитания, и полученная сумма поступает на вторые входы второго сумматора 4.

На выходе сумматора 4 формируется регулирующий управляющий сигнал

S(t;) = y(t ) + Kpy(t;) +

+ К, . :Кду(; ) е

% o

30 ния.

Выход. элемента 5 включен на вторые входы элементов 6 и 7. Третьи

40 входы элементов 6 и 7 соединены соответственно с выходами распределителя

10 импульсов, вырабатывающего на этих выходах второй и третий импульсы стробирования.

IIo сигналу несоответствия на выходе элемента 6 формируется сигнал записи, по которому в регистр 8 памяти записывается текущее значение у(,.) регулируемого параметра. Это значение, например расход, поступает на первые входы сумматора 4. По этому же сигналу несоответствия цифровой интегратор 2 устанавливается в нулевое состояние. По этому же сигналу несоответствия на входе элемента 7 формируется сигнал, который устанавливает цифровой интегратор 2 в нулевое состояние.

15663

При этом пропорциональная составляющая сигнала управления

0(t,.) = к,.gy(t„), интегральная составляющая сигнала управления

1 - K y(t ) °

Коэффициенты К1, К определяют-, ся и задаются при конкретной технической реализации устройства. Сигнал управления S(t;) подается на вход объекта 12 управления.

При работе в статическом режиме, например по содержанию заданного расхода, интегральная составляющая u(t.) имеет знак, соответствующий знаку пропорциональной составляющей. При этом по абсолютному значению сигнал результата интегрирования имеет относительные изменения достаточно плавного характера.

При динамических изменениях, например связанных с уменьшением расхода, пропорциональная составляющая h(ti) 25 изменяет знак на обратный. При этом знак интегральной составляющей V(t,) может быть противоположен знаку h(ti ) пропорциональной составляющей, что ухудшает качество регулирования.

Для улучшения динамических характеристик сигналы пропорциональной и интегральной составляющей поступают на входы элемента 5, который на своем выходе фиксирует несоответствие знака сигнала результата интегрирования

35 со знаком сигнала результата вычита18 6

Если не фиксировать текущее значение регулируемого параметра y(t;) перед установкой в ноль цифрового интегратора, то может произойти скачок управляющего воздействия на величину интегральной составляющей, вызывающий перерегулирование или выход на недопустимые границы, что приведет к уменьшению точности регулирования и увеличению длительности переходного процесса.

Формула и з о б р е т е н и я

Пропорционально-интегральный регулятор, содержащий блок вычитания, интегратор, первый сумматор, первый элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, генератор и распределитель импульсов, причем первые знаковый вход и вход модуля сигнала блока вычитания соединены с соответствующими задающими входами пропорционально-интегрального регулятора, вторые знаковые вход и вход модуля сигнала блока вычитания подключены к соответствующим сигнальным входам пропорционально-интегрального регулятора, знаковый выход и выход модуля сигнала блока вычитания соединены с соответствующими входами интегратора и соответствующими первыми входами первого сумматора, вторые входы знака и вход модуля сигнала которого подключены к соответствующим выходам интегратора, первый вход первого элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ подключен к знаковому выходу блока вычитания, второй вход первого элемента

НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен со знаковым выходом интегратора, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности и быстродействия, в него введены второй и третий элементы НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, регистр памяти и второй сумматор, первые входы второго и третьего элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соединены с входом первоначального включения регулятора, вторые входы второго и третьего элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соединены с вы- ходом первого элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, выход второго элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен с входом записи регистра памяти, информационные входы которого соединены с соответствующими сигнальными входами регулятора, выходы регистра памяти подсоединены к соответствующим первым знаковому вход

1566318

Составитель Т.Нефедова

Техред Л.Олийнык Корректор О.Кравцова

Редактор В.Данко

Тираж 663

Подписное

Заказ 1220

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 и входу модуля сигнала второго сумматора, вторые знаковый вход и вход модуля сигнала которого соединены с соответствующими выходами первого сумматора, знаковый выход и выход модуля сигнала второго сумматора соединены с соответствующими выходами пропорционально-интегрального регулятора, выход третьего элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ подключен к входу "Установка" интегратора, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы распределителя импульсов соединены соответственно с тактовым входом интегратора с третьими входами второго и третьего элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ и тактовыми входами первого и второго сумматоров.