Пневматический квазиоптимальный регулятор

 

описАн-ие

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ.ПЬСТВУ

Союз Советских.

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства М

Кл, 42r, 2/03

Заявлено 28.11.1968 (№ 1222284/18-24) с присоединением заявки М

Приоритет

Опубликовано 10.1Ч.1970. Б!оллетепь ¹ 14

Дата опубликования описания 4Х111.1970

МПК G 05d

Комитет по дела!е езобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621-551.454-525 (088.8) Автор изобретения

Ф. А, Шатхан

Заявитель Государственный всесоюзный центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ КВАЗИОПТИМАЛЬНЫЙ

РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов, в частности к области пневматических регуляторов.

Известен пневматический регулятор с пропорционально- интегрально-дифференциальным законом регулирования, включающий в себя полупропорциональное звено. В таком регуляторе в качестве неотъемлемого составного элемента используется блок для дифференцирования выходного параметра объекта регулирования, так как в промышленных системах автоматизации бывает невозможно получить путем дифференцирования регулируемой величины ее производную вследствие большей инерционности объекта, наличия относительно высокочастотной помехи в объекте или датчике, ограниченности постоянной времени реального дифференцирую!цего блока. Другим принципиальным несовершенством известного регулятора является непрерывный характер изменения его управляющего воздействия, в то время как оптимальный закон регулирования должен иметь релейный переключательный характерр.

Предлагаемый пневматический квазиоптимальный регулятор выполнен на элементе сравнения, выход которого соединен через апериодическое звено со своей входной отрицательной камерой и через другое апериодическое звено с первой входной отрицательной камерой первого сумматора, выход которого соединен со входной положительной камерой элемента сравнения и через переменный дрос5 сель — со своей входной положительной камерой, соединенной через постоянный дроссель со второй входной положительной камерой и с выходом второго сумматора, входная положительная камера которого через динамнче10 ское звено соединена с первой входной отрицательной камерой первого сумматора. а выход элемента сравнения соединен через анериодпческое звено с выходным усилителем.

Такое выполнение регулятора позволяет улуч15 шить качество регулирования, ух!еныпнть динамическу10 и статическую ошибки, сократить длительность процесса регулирования. 11спользование предлагаемого регулятора оолсгчает автоматизацшо трудноуправляемых объ20 ектов регулирования с большим запаздыванием и большой инерционностью. При автол!атизации объектов, имеющих несколько промежуточных контролируемых параметров по каналу, входное воздействие основная регули25 руемая величина. Применение предлагаемого кваз!!Оптпм!ального регулятора позволяет менъшпть Оли !Гство дат 1!1ков В Системе а Втоматического регулирования и сократить в связи с этим объем монтажно-наладочных ра30 ООТ.

26ХИВ

55

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого пневматического квазиоптимального регулятора; на фиг. 2 — диаграмма работы регулятора, где (— график регулирования при компенсации ступенчатого возмуп,ающего воздействия; П вЂ” выходной сигнал регулятора при компенсации ступенчатого возмущающего воздействия; !П вЂ” график регулирования при обработке ступенчатого изменения задания; IV — выходной сигнал регулятора при обработке ступенчатого изменения задания.

Выход сумматора 1 соединен со входной положительной камерой элемента сравнения 2 и через переменный дроссель 8 — со своей входной положительной камерой, которая, в свою очередь, соединена через постоянный дроссель 4 с другой входной положительной камерой и с выходом сумматора 5.

Выходная отрицательная камера сумматора

1 соединена с выходом апериодического звена б и со входом динамического звена 7, выход которого соединен со входной положительной камерой сумматора 5.

Вход апериодического звена б соединен со входной отрицательной камерой элемента сравнения 2 и выходом апериодичсского звена 8, вход которого соединен с выходом элемента сравнения 2 и со входом апериодического звена 9. Выход апериодического звена 9 соединен с выходным усилителем мощности

10, выходное давление которого является управляющим воздействием регулятора.

Каждое из апериодических звеньев представляет собой последовательное содеинение переменного дросселя, емкости и повторителя.

Динамическое звено состоит из последовательно соединенных апериодических звеньев 11 и

12 и звена 18 чистого запаздывания. Динамическое звено 7, апериодические звенья 8 и б и переменный дроссель 8 настраиваются в соответствии с динамической характеристикой объекта управления. Апериодическое звено 9 настраивается таким образом, чтобы сгладить пульсации давления, поступающие с выхода элемента сравнения 2, в режиме стабилизации регулируемого параметра вблизи состояния равновесия, которые возникают вследствие переключательного характера закона регулирования.

Регулятор работает следующим образом.

При повышении давления задания увеличивается давление на выходе сумматора 5 и сумматора 1. Вследствие этого выходной сигнал элемента сравнения 2 принимает максимальное значение, равное величине давления питания. Начинает увеличиваться давление на выходе апериодических звеньев 8 и 6 и динамического звена 7, причем на выходе звена

8 давление растет быстрее, чем на выходе звена 6, которое, в свою очередь, растет быстрее, чем на выходе звена 7. Г1овыц снис давления на выходе звсна 6 уменьшает давление в положитсльной входной камере элемента сравнения 2, а увеличение давления на выходе звспа 8 увеличивает давление в отрицательной входной камере элемента сравнения.

Таким образом, рассогласование давлений во входных камерах элемента сравнения, вызванное изменением величины задания, устраняется, и через некоторое время выходной сигнал элемента сравнения перебрасывается в противоположную сторону. Давление на его выходе становится равным нулю пли какомулибо другому давлению, условно принимаемому за нулевое. Вследствие этого давление на выходе апериодического звена 8 начинает падать, в то время как на выходе апериодического звена б и динамического звена 7 оно еще продолжает расти. Когда достигается определенHîå соотношение между да влениями на выходе апериодических звеньев б и 8 и динамического звена 7, установленное настройкой переменного дросселя 8, происходит второе преобразование выходного сигнала элемента сравнения 2. После этого давления на выходе звеньев б — 8 устанавливаются одинаковыми, процесс регулирования практически завершается, и система приходит в состояние равновесия. При этом на выходе элемента сравнения появляется пульсирующий сигнал, среднее значение которого соответствует новому состоянию равновесия. Пульсации давления на выходе элемента сравнения 2, являющегося релейным элементом, сглаживаются апериодическим звеном 9 и выходным усилителем мощности 10. Аналогичным образом работает регулятор при уменьшении величины задания или при компенсации внешнего возмущающего воздействия.

Графики работы регулятора с объектом регулирования третьего порядка с самовыравни,ванием приведены на фиг. 2.

Графики I u II показывают соответственно изменение регулируемой величины и выходной сигнал регулятора при компенсации ступенчатого возмущающего воздействия, приложенного к выходу объекта регулирования; графики

П1 и IV — изменение регулируемой величины и выходной сигнал регулятора при обработке ступенчатого изменения задания в большую и меньшую сторону. Процессы регулирования завершаются практически за два переключения (три интервала постоянства управляющего воздействия), что свидетельствует о близости закона регулирования к оптимальному по быстродействию.

Предмет изобретения

Пневматический квазиоптимальный регулятор, содержащий элемент сравнения, сумматоры, дроссели, усилитель, динамическое и апериодические звенья, отличающийся тем, что, C целью повышения быстродействия и улучшения качества регулирования многоемкостных обьектов и объектов с запаздыванием, в нем выход элемента сравнения соединен через апе268768

1 риодическое звено со своей входной отрицательной камерой и через другое апериодическое звено с первой входной отрицательной камерой первого сумматора, выход которого соединен со входной положительной камерой элемента сравнения и через переменный дроссель — со своей входной положительной камерой, соединенной через постоянный дроссель со второй входной положительной камерой этого же элемента сравнения и с выходом второго сумматора, входная положительная камера которого через динамическое звено, состоящее из последовательно соединенных

5 апериодических звеньев и звена запаздывания, соединена с первой входной отрицательной камерой первого сумматора, а выход элемента сравнения соединен через апериодическое звено с выходным усилителем.

268768

+ve Z

Составитель О. Поваго

Редактор Н. С. Коган Тсхрсд А. А. Камышникова Корректор Л, И. Гаврилова

Заказ 2081/!2 Тираж 480 Г1одписпое

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретении и открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2