Регулятор с релейной характеристикой

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и химической промышленности, может найти применение в двухпозиционных системах и является усовершенствованием известного регулятора по авт.св. N 631864. Цель изобретения - повышение точности регулятора. Регулятор выполняется релейным трехпозиционным с зоной нечувствительности и отрицательным переменным гистерезисом, ширина зоны которого меняется в линейной зависимости от амплитуды автоколебаний. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИМИСТИЧЕСКИХ

РЕСПжЛИН

А2

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕКИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 631864 (21) 4497246/24-24 (22) 24 ° 10.88 (46) 15.08.90. Бюл, Р 30 (71) Куйбышевский политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) В.Е.Вохрышев и А.Н.Куплинов (53) 621.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 631864, кл, G 05 В 11/16, 1976. (54) РЕГУЛЯТОР С РЕЛЕЙНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

Изобретение относится к тепло,энергетике и химической промышленности, может найти применение в двухпозиционных системах управления и является усовершенствованием регулятора по авт.св. Â 631864.

Цель изобретения — повышение точности регулятора.

На фиг. 1 представлена структурная схема регулятора; на фиг. 2 - статическая характеристика; на фиг. 3— принципиальная схема регулятора на элементах YC3IHTA.

Регулятор содержит индикатор экстремумов, нуль-орган 2, релейный блок 3» сумматор 4, формирователь 5 сигнала отклонений, первый и второй источники 6,7 постоянных сигналов, элемент И 8, третий источник 9 постоянного сигнала, элемент. ЗАПРЕТ 10, второй и первый переключатели 11, 12, .повторители-усилители 13, 14, пневмо„.ЯО„„Ы8577 (51)5 G 05 В 11/16, 1!/56

2 (57) Изобретение относится к теплоэнергетике и химической промышленности, может найти применение в двухпозиционных системах и является усовершенствованием известного регулятора по авт. св ° У."- 631864. Цель изобретения — повышение точности регулятора ° Регулятор выполняется релейным трехпозиционным с зоной нечувствительности и отрицательным переменным гистерезисом, ширина зоны которого меняется в линейной зависимости от амплитуды автоколебаний. 3 ил, емкость 15, реле 16, элемент 17 срав- С нения, элементы 18, 19 запоминания максимума и минимума, повторитель

20 со сдвигом, реле 21 — 23.

На фиг. 2 обозначены характерные точки 24 — 30 статической характерис- CA тики, Х вЂ” регулируемая координата, Q6

Х вЂ” сигнал задания, Y — выходной (Я сигнал, Х„+С, ОВ, OH — первый, второй и третий выходы формирователя 5 сиг- вц нала отклонения 5, причем ОН и ОВ Я) означают дискретные сигналы "Отклонение нижнее", "Отклонение верхнее формируемые формирователем 5, когда координата Х соответственно меньше или больше сигнала задания Х0 и зоны нечувствительности С, т.е. Х С. Я

Индикагор 1 экстремумов обеспечивает запоминание на своих выходах экс. тремальных значений Х э регулируемой координаты Х и по команде с экстремума — коммутации их через релейный

1585778 сравнения принимает исходное положение, а второй вход элемента 17 сравнения вновь соединяется с выходом элемента 18 запоминания максимума.

Релейный блок 3 (двухконтактное реле) обеспечивает коммутацию Х

ХМ по команде с выхода элемента 17

Мин сравнения на вход сумматора 4. Последний выполнен по схеме дроссельного сумматора. Если выход равен (1-К) ° Х1+К Х, где K = d/(d+b), d и Ъ вЂ” проводимости дросселей сумматора, Xi u X э — сигналы, действующие .на входах сумматора 4.

Формирователь 5 сигнала отклонений — это блок, формирующий дискретные сигналы на своих втором и третьем выходах, если входной сигнал становится меньше или больше своего заданного значения и допустимой нормы отклонения + С, задаваемой в этом блоке.

В данном случае он содержит повторитель 20 со сдвигом, вход которого соединен с сигналом задания Х . Сам этот сигнал при настройке регулятора устанавливается равным сразу Х о — С, а повторителем 20 сдвигается на величину +2 С так, что íà его выходе формируется сигнал Х +С. При этом если о Х меньше, чем Х - С, то срабатывает

35 блок 3 на первый вход сумматора 4.

Индикатор 1 экстремумов состоит из элементов 18 запоминания максимума и

19 минимума входного сигнала, повтори- 5 телей-усилителей 13 и 14, введенных для усиления по мощности и передачи сигналов в индикатор 1 экстремумов, реле 16, управляющий вход которого связан с выходом элемента 17 сравнении, и пневмоемкости 15.

Индикатор 1 экстремумов работает следующим образом.

При изменениирегулируемой координаты, например, в сторону уменьшения на выходе элемента 18 запоминания запомина— ется сигнал Х „, при X(XÄÄÄ +а), где а -величина сдвига, настраиваемая элементом 18 запоминания, элемент 17 срабатывает и отключает элемент 18 запоми- 20 нания, закрыв верхний контакт реле 16, а выход элемента 19 запоминания через другой контакт реле 16 соединяется с вторым входом элемента 17 сравнения.

При дальнейшем уменьшении сигнала вы- 25 ходной сигнал элемента 17 сравнения не изменяется. С увеличением входного сигнала на выходе элемента 19 запоминания запоминается Х „„, элемент 17 реле 22 и его выходной сигнал появляется на третьем выходе формирователя 5. Одновременно этот сигнал переключает реле 23, обеспечивая коммутацию сигнала Х„ - С на первый выход формирователя 5. Если Х больше, чем

Х + С, то спабатывает реле 21 и его вьжод, равный "1", появляется на втором выходе формирователя 5. Реле 22 при этом находится в исходном состоянии и на выход реле 23 проходит сигнал Хо+С. Если же входной сигнал находится в зоне допустимых отклонений, то на вьжодах реле .21 и 22 нули, а на первом выходе формирователя

5 сигнал Хо+С.

Логическая операция "H реализуется элементом И 8, а логическая операция "Запрет" элементом ЗАПРЕТ 10:

Вых. 2 0 1 0 1

Вых.21 0 0 1 1

Вых 10 0 0 1 0 .Первый и второй переключатели 11, 12 — это реле, включенные по схеме коммутации двух сигналов.

Регулятор работает следующим образом.

При изменении регулируемой координаты Х от нуля в сторону сигнала задания Хо (фиг. 2) в индикаторе экстремумов запоминается Х р„=0. На третьем выходе формирователя 5 — "1", на первом — Х -С, а на втором выхол через реле 3 на перный вход сумматора 4, на второй вход которого действует сигнал Х>-С. На выходе нуль-органа 2 сигнал " 1", так как в его положительной камере сигнал (1-K) (Xp-С), а в отрицательной — Х=О (фиг.3).

Поэтому элемент И 8 на своем выходе формирует сигнал "1", поскольку на его входах два сигнала "1",. а элемент

ЗАПРЕТ 10 — сигнал "0". Выходные сигналы элементов И 8 и ЗАПРЕТ 10 переключают переключатели 11 и 12 таким образом, что на выход регулятора проходит сигнал с выхода второго источника 7, равный У . Как только регулируемая координата Х достигнет точки

24 (фиг ° 2), выходной сигнал нульоргана 2 становится равным"0". В этой точке .регулируемая координата Х равна выходному сигналу (1-K) (Х -. С) сумматора 4. В результате выходной сигнал элемента И 8 становится равным. "0". Это приводит к переключению первого переключателя 12 и к его вы50

5 158 ходу подключается выходной сигнал . первого источника 6 постоянного сигнала, который проходит через открытый верхний контакт второго переключателя 11 в выходной канал регулятора, в результате У=Уд . При дальнейшем увеличении регулируемой координаты, когда она проходит точку 28 (фиг.2), изменение выходного сигнала регулятора не происходит. В этой точке реле

22 принимает исходное состояние (его выходной сигнал "О"), а на второй вход сумматора 4 проходит сигнал Х0+

+С через нижний контакт реле 23, но на выходах элементов И 8 и ЗАПРЕТ

10 по-прежнему "О". Когда входной сигнал достигнет точки 25, срабатывает реле 21. Его выходной сигнал через открытый верхний контакт реле 10 переключает второй переключатель 11 таким образом, что на выход регулятора проходит сигнал с выхода третьего источника 9 постоянного сигнала, и Y=Y . В точке 25 сигнал Х=Х +С.

Дальнейшее нарастание регулируемой координаты Х до точки 26 никаких переключений в регуляторе не производит. Пусть от точки 26 (фиг. 2) Х уменьшается до точки 29, а затем вновь нарастает до точки 30. Тогда в точке 26 индикатор 1 экстремумов запоминает Х=Х и на выходе сумматомакс ра 4 формируется сигнал (1-К) Хо+С)+ . +K Х „„, которые пока меньше, чем Х=

=Х „ с. Действительно, пусть, например, Хс=60 кПа, Хм„«с=80 кЛа, К=0,5, C=5 кПа, тогда (1-0,5) (60+5)+0,580=

=72,5 кПа, однако эта величина больше, чем X +C=65. При дальнейшем уменьшении Х, когда X станет меньше, чем (1-К) (Х +С)+К. Х (точка 27 на о лкс кс фиг. 2), срабатывает нуль-орган 2 и на выход регулятора теперь проходит сигнал с выхода первого источника 6 . постоянного сигнала. Действительно, на выходе элемента И 8 . — "О" и на выходе элемента ЗАПРЕТ 10 также "О" (на его входе два сигнала "1"). Эти сигналы и обеспечивают прохождение выходного сигнала первого источника 6 постоянного сигнала на выход регулятора, Y=Y ° Далее в точке 25 выход регулятора не меняется. В этой точке реле 21 принимает исходное состоя.ние "0", но выходные сигналы элементов H 8 и ЗАПРЕТ 10 при этом по-прежнему равны "О". В точке 28 срабатывает реле 22, так как здесь выполня5778 6 ется равенство Х=Х-С. Этот сигнал переключает реле 23, и на второй вход сумматора 4 вновь коммутируется сиг5 нал Х -С но выходной сигнал нуль« органа 2, равный "1", от этого не меняется. В результате на выходе элемента И 8 формируется "1", которая переключает первый переключатель 12, так р что на выход регулятора проходит сигнал с выхода второго источника 7 постоянного сигнала, поскольку выход элемента ЗАПРЕТ 10 равен ".О". Этот сигнал сохраняется при изменении ре15 гулируемой координаты Х до точки 29, а затем и до точки 30. В точке 29

Х=Х и„, который запоминается в индикаторе 1 экстремума, в результате на выходе сумматора 2 вновь сигнал (1-K)x

«(Х -С)+К.ХМ,,„. В. точке 30 этот сигнал *становится равным Х, что приводит к переключению нуль-органа 2, и на выход регулятора через. второй и первый переключатели 11 и 12 проходит сигнал с выхода первого источника 6 постоянного сигнала. Далее цикл повторяется. Отметим, что точки 24, 30, 27, в которых происходят переключения, не являются раз навсегда фиксированными, но они всегда находятся слева (т.24,30) и справа (т.28) от фиксированной зоны допустимых отклонений.

Данное техническое решение позволяет реализовать в регуляторе следующий алгоритм:

У,, если (Хн-С)>Х и И,)X, Y У„, если (Х„-С) < Х ь (Х„+С) или

М, Х или М оХ, 4р У, если (Хн+С)(Х и И (Х, где У,,Y Ó вЂ” уровни выходного сигнала;

Х„ — задание (номинальное заданное значение ре45 гулируемой координаты Х);

M =(1-K) . (X „-C)+KX„.

К вЂ” постоянный коэффициент, меньший единицы; С вЂ” зона нечувствительности регулятора;

X> - экстремальные значения регулируемой координа- . ты, равные ее максимуму или минимуму; 1 =(1-K) ° (X „+C)+KX

Таким образом, предлагаемый регулятор является трехпозиционным релейным регулятором с зоной нечувствитель1585778 ности и отрицательным переменным гистерезисом, ширина зоны которого меняется в линейной зависимости от амплитуды входного сигнала.

Наличие зоны нечувствительности в регуляторе позволяет исключить автоколебания в системе, а способность регулятора к переключениям с ".недохо- 1О дом" регулируемой координаты до зоны нечувствительности позволяет уменьшить эту зону, повысив тем самым точность регулирования в установившемся

1 режиме. Так, отклонение регулируемой координаты от задания всегда теперь будет меньше амплитуды автоколебаний в системе с регулятором-прототипом.

Наличие трех уровней выходного gp сигнала У,У, У позволяет обеспе.. о» чить в системе, его содержащей, плавное протекание процесса управления, Использование регулятора для автоматизации технологических процессов позволит существенно повысить эффективность автоматизации, увеличить производительность отдельных машин и агрегатов и улучшить их техникоэкономические показатели. 30 формула изобретения

Регулятор с ре;гейной характеристикой по авт. св. Р 631864, о т л ичающий с я тем, что, с целью повышения точности регулятора, в него дополнительно введены три источника постоянного сигнала, два переключателя, элемент И, элемент ЗАПРЕТ и формирователь сигнала отклонения, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым .входами регулятора, первый выход — с вторым входом сумматора, второй вью од — с первым входом элемента ЗАПРЕТ, а третий выход — с первым входом элемента И, подключенного выходом к управляющему входу первого переключателя, соединенного первым и вторым информационными входами с выходами первого и второго источников постоянного сигнала, а выходом - с первым информационным входом второго переключателя, подключенного вторым информационным входом к выходу третьего источника постоянного сигнала, управляющим входом — к выходу элемента ЗАПРЕТ, а выходом— к выходу регулятора, второй вход элемента И соединен с выходом нуль-органа и с вторым входом элемента ЗАПРЕТ.

Составитель Г.Нефедова

Техред М.Ходаннч Корректор В.Гирняк

Редактор М.Циткина

Заказ 2326 Тираж 670 Подписное

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