Регулятор



Регулятор
Регулятор
Регулятор
Регулятор

 


Владельцы патента RU 2427868:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательская лаборатория автоматизации проектирования (RU)

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах управления технологическим процессами в промышленности, теплотехнике. Техническим результатом является снижение статической ошибки регулирования. Регулятор содержит первый и второй сумматор, первый и второй усилитель, дифференцирующее звено и релейный элемент. Отличительная особенность регулятора состоит во введении релейного элемента в известный пропорционально-дифференциальный регулятор. При этом вход дифференцирующего звена подключен непосредственно ко входу обратной связи регулятора, а выход через усилитель подключен к отрицательному выходу второго сумматора. 3 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах управления технологическим процессами в промышленности, теплотехнике.

Уровень техники

Известен пропорционально-дифференциальный (ПД) регулятор, который представляет собой параллельное соединение усилительного (пропорционального) и дифференцирующего звеньев [Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие / Под ред. А.С.Клюева. - 2е изд., - М.: Энергоатомиздат, 1989. С.79]. Пример построения системы управления на базе такого регулятора приведен на фиг.1, где показан ПД-регулятор, состоящий из первого сумматора, на первый положительный вход которого подается заданное значение Хз управляемой величины, а второй отрицательный вход первого сумматора соединен со входом обратной связи Хо ПД-регулятора. Выход первого сумматора соединен со входом первого усилителя и со входом дифференцирующего звена. Выход первого усилителя соединен с первым положительным входом второго сумматора. Выход дифференцирующего звена соединен со входом второго усилителя. Выход второго усилителя соединен со вторым положительным входом второго сумматора. Выход второго сумматора соединен с выходом регулятора Y.

В системе управления выход ПД-регулятора Y соединен со входом исполнительного элемента. Исполнительный элемент воздействует на объект управления, изменяя значение управляемой величины.

Значение этой управляемой величины измеряется измерителем, выход которого соединен со входом обратной связи ПД-регулятора Хо.

В качестве недостатка известного устройства можно указать на тот общеизвестный факт, что в ПД-регуляторе всегда присутствует статическая ошибка регулирования, присущая пропорциональным регуляторам [Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие / Под ред. А.С.Клюева. - 2-е изд., - М.: Энергоатомиздат, 1989. С.75].

Раскрытие изобретения

Техническим результатом предлагаемого в изобретении регулятора является уменьшение статической ошибки регулирования.

Технический результат изобретения достигается тем, что в предлагаемом регуляторе в пропорциональное звено последовательно с усилителем включен релейный элемент, а вход дифференцирующего звена подключен непосредственно ко входу обратной связи регулятора Хо, при этом выход второго усилителя подключен к отрицательному входу второго сумматора. Суть изобретения представлена на фиг.2.

Регулятор содержит первый сумматор 1, первый положительный вход которого соединен со входом заданного значения управляемой величины регулятора Хз, второй отрицательный вход соединен со входом обратной связи регулятора Хо, а выход соединен со входом релейного элемента 2. Выход релейного элемента 2 соединен со входом первого усилителя 3, выход которого соединен с первым положительным входом второго сумматора 4. Вход дифференцирующего звена 5 непосредственно соединен со входом обратной связи регулятора Хо, выход дифференцирующего звена 5 соединен со входом второго усилителя 6, выход которого соединен со вторым отрицательным входом второго сумматора 4. Выход второго сумматора 4 соединен с выходом управляющего воздействия Y регулятора. В системе управления выход регулятора Y соединен со входом исполнительного элемента 9, выход которого воздействует на объект управления 8 и изменяет состояние управляемой величины объекта управления, которая измеряется измерителем 7, выход которого соединен со входом обратной связи регулятора Хо.

В качестве релейного элемента 2 используется трехпозиционный релейный элемент с гистерезисом, зависимость выхода Z от входа X(t) описывается следующими уравнениями:

где А1, А2, A3, А4 - пороги срабатывания, которые могут принимать как положительные, так и отрицательные значения;

B1, B2, В3 - уровни позиций выходного сигнала, которые могут принимать как положительные, так и отрицательные значения.

Графически характеристика трехпозиционного релейного элемента 2 показана на фиг.3.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - структурная схема пропорционально-дифференциального регулятора (ПД-регулятора), который является прототипом предлагаемого изобретения, и системы управления на его основе.

Фиг.2 - структурная схема предлагаемого регулятора, и система управления на его основе.

Фиг.3 - характеристика релейного элемента.

Осуществление изобретения

Предположим, что во время работы регулятора произошло увеличение заданного значения Хз, и оно стало больше действительного значения управляемой величины Хо. В этом случае на выходе первого сумматора 1 сформируется значение, большее 0, оно превысит порог срабатывания релейного элемента 2, на выходе которого появится управляющее воздействие, которое через усилитель 3 и сумматор 4 достигнет исполнительного элемента 9 и будет воздействовать на объект управления 8, увеличивая значение управляемой величины.

Измеренное с помощью измерителя 8 увеличивающееся значение управляемой величины поступит на вход Хо регулятора и вызовет появление положительного значения производной на выходе дифференцирующего звена 5, которое через усилитель 6 поступит на отрицательный вход второго сумматора 4, вызывая уменьшение управляющего воздействия для недопущения большой скорости нарастания управляемой величины и тем самым негативных последствий в виде значительного перерегулирования. При увеличении измеренного значения управляемой величины Хо, значение на выходе первого сумматора 1 будет уменьшаться, и когда оно достигнет порога срабатывания релейного элемента, то на выходе релейного элемента установится другое значение выходного сигнала, например 0, которое не будет приводить к дальнейшему воздействию на изменение управляемой величины. Обычно объект управления является инерционным, в результате чего после снятия управляющего воздействия какое-то время будет продолжаться рост действительного значения управляемой величины на входе Хо, при этом значение производной на выходе дифференцирующего звена 5 будет большим 0, и усиливаясь усилителем 6, это значение через второй отрицательный вход второго сумматора 4 вызовет появление отрицательного управляющего воздействия на выходе регулятора Y, которое через исполнительный элемент 9 будет вызывать уменьшение управляемой величины объекта управления 8 с тем, чтобы уменьшить перерегулирование и привести значение Хо к заданному Хз.

При достижении управляемой величиной некоторого максимального значения перерегулирования она начнет уменьшаться. В этом случае уменьшающееся действительное значение управляемой величины на входе регулятора Хо приведет к появлению отрицательного значения на выходе дифференцирующего звена 5, которое через усилитель 6 и второй отрицательный вход второго сумматора 4 вызовет появление положительной управляющей величины на выходе регулятора Y, которое будет воздействовать через исполнительный элемент 9 на объект управления 8, вызывая замедление снижения управляемой величины для предупреждения колебаний.

При снижении действительного значения управляемой величины Хо на входе регулятора ниже, чем заданное значение Хз, на выходе первого сумматора 1 вновь появится положительное значение, которое приведет к срабатыванию релейного элемента и повторению вышеописанного процесса регулирования.

Тем самым за счет включения релейного элемента достигается технический результат изобретения - снижение статической ошибки регулирования, поскольку действительное значение Хо в процессе регулирования достигает заданного значения Хз.

Известно, что, увеличение коэффициента усиления пропорционального звена в прототипе снижает статическую ошибку регулирования [Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие / Под ред. А.С.Клюева. - 2-е изд., - М.: Энергоатомиздат, 1989. С.75], а применение релейного элемента в предлагаемом регуляторе за счет нелинейности создает очень большой (для практических расчетов стремящийся к бесконечности) коэффициент усиления с ограничением по выходу, которым, например, обладают компараторы, что снижает в предлагаемом регуляторе статическую ошибку.

Регулятор, содержащий первый сумматор, первый положительный вход которого соединен со входом заданного значения управляемой величины регулятора, второй отрицательный вход соединен со входом обратной связи регулятора, выход первого сумматора соединен со входом первого усилителя и входом дифференцирующего звена; выход первого усилителя соединен с первым положительным входом второго сумматора, а выход дифференцирующего звена соединен со входом второго усилителя, выход которого соединен с положительным входом второго сумматора, выход которого является выходом управляющего воздействия регулятора, отличающийся тем, что последовательно с первым усилителем включен релейный элемент, вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход соединен со входом первого усилителя, при этом вход дифференцирующего звена соединен непосредственно со входом обратной связи регулятора, а выход дифференцирующего звена соединен со входом второго усилителя, выход которого соединен с отрицательным входом второго сумматора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для отработки позиционными электроприводами с упругим валопроводом заданных программ перемещения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для отработки позиционными электроприводами с идеальным валопроводом заданных программ перемещения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в оптических телескопах и лидарных станциях обнаружения и сопровождения космических объектов.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в промышленных установках. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в роторных механизмах на электромагнитных опорах. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для отработки позиционными электроприводами с упругими валопроводами заданных диаграмм перемещения.

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в автоматических системах регулирования (АСР). .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роторных механизмах на электромагнитных опорах. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для обработки позиционными электроприводами с идеальными валопроводами заданных программ перемещения.

Изобретение относится к автоматическим регуляторам, реализующим пропорционально-интегрально-дифференциальный закон регулирования, и может быть использовано для регулирования технологических объектов, имеющих дрейф параметров и подверженных неконтролируемым возмущениям.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для обработки позиционными электроприводами заданных программ перемещения

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в роторных механизмах на электромагнитных опорах

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для обработки позиционными электроприводами заданных программ перемещения

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с исполнительными двигателями постоянного тока или с синхронными машинами, работающими в режимах вентильного двигателя или бесколлекторного двигателя постоянного тока

Изобретение относится к электрическим автоматическим регуляторам. Техническим результатом является повышение точности управления техническими устройствами с электроприводом постоянного тока за счет снижения отклонения от заданной скорости вращения двигателя. Способ регулирования электроприводов постоянного тока заключается в том, что для каждого из регулируемых параметров: тока якоря и скорости вращения, организуется свой контур регулирования по отклонению, содержащий объект регулирования, регулятор и отрицательную обратную связь по регулируемому параметру, где внутренним контуром является контур тока якоря, который входит в состав объекта регулирования для контура скорости, при этом в системе формируется сигнал производной от сигнала задания скорости вращения, который усиливается с эмпирическим коэффициентом и подается на вход сумматора контура тока. 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии на магнитных подшипниках. Технический результат заключается в повышении точности и надежности управления магнитным подшипником. Управление положением ротора осуществляют по напряженности внешнего магнитного поля магнитных подшипников на постоянных магнитах, использующихся в качестве основных опорных подшипников, информация об изменении которой поступает в пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор и силовой преобразователь, которые регулируют напряжение на двух электромагнитах, управляющих неустойчивостью ротора. Устройство управления магнитным подшипником содержит магнитные подшипники на постоянных магнитах, пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор, силовой преобразователь, два электромагнита, датчики положения ротора, выполненные в виде датчиков внешнего магнитного поля, установленных на внешней поверхности корпуса. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение используется в электротехнике - преобразовательной технике. Технический результат - снижение потерь энергии и электромагнитных помех. Регулятор тока пропорционально-интегрального типа содержит блок уставки, усилители пропорционального и интегрального каналов, датчик тока, включенный последовательно с выпрямителем и нагрузкой, управляемый блок зона нечувствительности, сумматор и блок нелинейности. 1 ил.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может использоваться при автоматизации технологических процессов, например, в регуляторах температуры. Техническим результатом является стабилизация частоты несущих колебаний при отказах релейных элементов и тем самым сохранение требуемой полосы пропускания (динамической точности) регулятора. Для этого предложен многозонный интегрирующий регулятор, который содержит последовательно включенные источник сигнала управления, первый сумматор, интегратор, выход которого подключен к информационным входам группы из n-го числа релейных элементов, причем n≥3 - нечетное число, выходы которых соединены с входами второго сумматора, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора и соединен с выходной клеммой устройства, при этом n-1 из числа релейных элементов содержат управляющие входы, при этом в него введены дешифратор и n-е число блоков диагностики, содержащих последовательно включенные делитель частоты на 2,0, пропорционально-дифференцирующее звено, демодулятор и пороговый элемент, причем вход делителя частоты на 2,0 соединен с выходом соответствующего релейного элемента, выходы пороговых элементов подключены к соответствующему входу дешифратора, а выходы дешифратора соединены с соответствующими управляющими входами релейных элементов. 5 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано в системах управления электроприводами для преобразования аналогового напряжения в код. Техническим результатом является совмещение в одном устройстве преобразования входного напряжения в цифровой код с выполнением определенной математической операции, ускорение и упрощение обработки информации с различных датчиков, выходной сигнал которых имеет нелинейную зависимость от входной величины. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, компаратор, два набора резисторов, ключи. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в роторных механизмах на электромагнитных опорах. Техническим результатом является повышение быстродействия и динамической точности электромагнитного подвеса ротора. В системе управления электромагнитным подвесом ротора каждый канал содержит датчик (1) положения ротора, интегральный регулятор (2), пропорциональный регулятор (3), дифференцирующее звено (4), пропорционально-дифференциальный регулятор (5), силовой преобразователь (6), два электромагнита (7 и 8), блок (9) задания, пропорциональное звено (10), блоки (11 и 12) вычитания, блок (13) выделения знака, регистр (14), сумматор (15) и мультиплексор (16). 4 ил. .
Наверх