Цифровой астатический регулятор

 

3I5I64

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬЕЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советоних

Социалиотичео них

Реопублик

Зависимое от авт. свидетельства Ж

Заявлено 25.1!1.1970 (№ 1417531/28-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 21.1Х.1971. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 11.XI.1971

МПК б 05f 1/08

Комитет по делам изооретоний и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621 34 32 681 323 3 (088.8) - - сî!озн щ

Г. Г. Воробьев и Л. П. Туркин п.ът,4;., Куйбышевский филиал Специального конструкторского бюро -. - =- ° . : Г "(Ф, по автоматике в нефтепереработке и нефтехимии

Авторы изобретения

Заявитель

ЦИФРОВОЙ АСТАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к системам автоматического регулирования параметров технологических процессов.

Известны цифровые астатические регуляторы для технологических процессов, величины параметров которых представлены число-импульсным кодом, содержащие блок сравнения текущих значений сигналов датчика параметров с сигналами программного устройства, который подключен к преобразователю «код— аналог» и электронные устройства формирования закона регулирования, подключенные к исполнительному органу регулятора. Электронные устройства формирования закона регулирования обычно выполнены на транзисторах прямой и обратной проводимости и включают согласующие эмиттерные повторители и инвертирующие каскады.

Недостатком известных цифровых регуляторов является наличие нескомпенсированной интегральной ошибки при реализации интегрального закона регулирования, которая снижает точность регулирования параметров технологического процесса.

Кроме того, эти регуляторы сложны, так как содержат ряд вспомогательных устройств (генераторы импульсов, усилители и т. д.).

С целью повышения точности регулирования технологических процессов и упрощения устройства в предложенном регуляторе, когорый содержит реверсивное устройство формирования сигнала, пропорционального выходному напряжению преобразователя «аналог— код», и устройство интегрирования этого сиг5 нала, базовые электроды транзисторов прямой и обратной проводимости этих устройств параллельно подключены к выходу преобразователя «код †анал», коллекторы транзисторов устройства формирования сигнала, пропорцпо10 нального выходному напряжению преобразователя «код †анал», подсоединены к их общей нагрузке, средняя точка которой подключена к базовым электродам транзисторов эмиттерных повторителей, выход которых свя15 зан с исполнительным устройством, а коллекторы транзисторов прямой и обратной проводимости интегрирующего устройства подсоединены к автономному источнику питания, положительный полюс которого подключен к

20 коллектору транзистора обратной проводимости, а отрицательный полюс связан с коллектором транзистора прямой проводимости, который через конденсатор подсоединен к отрицательному полюсу общего для всей схемы ис25 точника питания непосредственно, а через эмиттерный повторитель и инвертирующий каскад подключен к выходному эмиттерному повторителю ингегрирующего устройства, который связан с исполнительным устройством

30 регулятора.

315164

65

На чертеже приведена блок-схема предложенного цифрового астатического регулятора, Он включает в себя блок 1 сравнения текущих значений сигналов датчика регулируемых параметров процесса с сигналами программного устройства, представляющий сооой интегральный нуль-орган, например реверсивный счетчик, преобразователь «код — аналог» 2, выход которого подключен ко входу реверсивного устройства 8 формирования сигнала, пропорционального выходному напряжению преобразователя «код — аналог», и ко входу интегрирующего устройства 4 с автономным источником питания 5.

Выходы устройств 8 и 4 подключены ко входам исполнительного устройства б регулятора, который имеет источник питания i, Устройство 8 (пропорционирующее устройство регулятора), выполнено на транзисторе Т прямой проводимости и транзисторе 1 обратной проводимости, базовые электроды которых подключены к выходу преобразователя «код— . аналог», а коллекторы ооъединены общей нагрузкой на резисторах R< и К, имеющей среднюю точку, которая подсоединена к базовым электродам транзисторов Тз прямой проводимости и транзистора 1, обратной проводимости, которые образуют схему выходных эмиттерных повторителей устройства 8, Нагрузка этих эмиттерных повторителей (резистор Ra) подключена к исполнительному устройству б регулятора. Реверсивное интегрирующее устройство 4 выполнено на транзисторе 15 прямой проводимости и транзисторе

Т6 обратной проводимости, базовые электроды которых подключены через переменный резистор R к выходу преобразователя «код — аналог». С помощью резистора К устанавливают коэффициент пропорциональности (постоянную времени) составляющей регулирующего воздействия регулятора, прямо пропорциональный второму интегралу от отклонения.

1(оллекторы транзисторов 7> и Т6 объединены автономным источником питания 5, отрицательный полюс которого подключен к коллектору транзистора 1;, а положительный полюс — к коллектору транзистора 16. 1(оллектор транзистора Т> подключен также через конденсатор С к отрицательному полюсу общего источника 7 питания регулятора и через развязывающий эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе Т вЂ” к инвертирующему каскаду, выполненному на транзисторе Тз.

Выход последнего подключен к эмиттерному повторителю на транзисторе То, нагрузка которого (резистор R>) связана с исполнительным устройством 6 регулятора.

Поскольку в установившемся режиме с преобразователя «код — аналог» снимается нулевой сигнал, который поступает на базы транзисторов l g, Т, 1 и Тв, а открытое состоячие транзисторов наступает при напряжении на базе, отличном от нуля на несколько десятков долей вольта, то для уменьшения зоны нечузствительности регулятора базы этих транзисто10

55 ров через резисторы смещения подключены K соответствующим полюсам источника 7 питания регулятора, с помощью которых транзисторы находятся в приоткрытом состоянии.

Регулятор работает следующим образом, На вход прямого счета от программного устройства и на вход обратного счета от датчика параметра в блок сравнения 1 поступают сигналы, представленные число-импульсным кодом.

В блоке сравнения 1 выделяется интегральная разность этих двух величин, которая с помощью преобразователя «код — аналог» 2 преобразуется из цифровой в аналоговую форму.

Сигнал интегральной ошибки, положительный или отрицательный, поступает на базы транзисторов Ть Т2, 7„и Т6 устройств 8 и 4. При отрицательной интегральной ошибке закрываются транзисторы Т> и Т6, а транзисторы Т и Т5 открываются. С общей точки резисторов

R< и R2 снимается положительный перепад напряжения относительно общей шины питания регулятора. Это напряжение открывает транзистор Т и закрывает транзистор Т> эмиттерных повторителей. С общей эмиттерной нагрузки R снимается положительный перепад напряжения.

Одновременно происходит заряд конденсатора С током заряда через открывающийся транзистор Т, интегрирующего устройства 4.

Заряд конденсатора происходит практически по линейному закону, и напряжение с коллектора транзистора Т5 через развязывающий эмиттерный повторитель на транзисторе Т, поступает на вход инвертирующего каскада на транзисторе Т8, инвертируется последним и подается на вход эмиттерного повторителя на транзисторе То, с нагрузки которого (резистор

R5) снимается сигнал на исполнительное устройство б, пропорциональный двойному интегралу от отклонения. При положительной ошибке в устройствах 8 и 4 происходит реверсирование сигнала на обратное; транзисторы

Т, и Т-„закрываются, а транзисторы Т2 и Т6 открываются. С общей точки резисторов R< и

Р2 снимается отрицательное напряжение, а конденсатор С перезаряжается током разряда, протекающего через транзистор Т6.

Таким образом, на входе исполнительного устройства при отклонении х (t) появляется суммарный сигнал, U = U„+U„, где U — сигнал с выхода реверсивного пропорционирующего устройства 8

U = К1 вых, U„,„- — выходное напряжение преобразователя «код †анал»;

К вЂ” коэффициент усиления этого устройства;

ӄ— сигнал с выхода реверсивного интегрирующего устройства 4

У„=К, I U,„,(t)dt,; О

315164

К2 — коэффициент усиления интегрирующего устройства.

Регулирующее воздействие у (t) представлено следующим образом:

y (t) = U. = К, g x (t) dt + K, J () x (t) dt) dt

y (t) = К, j x (t) сЫ + К, J x (t) d t dt

В установившемся режиме это воздействие равно у ®„= К, I I х (t) и dt

Предмет изобретения

Цифровой астатический регулятор парамегров технологических процессов, содержащий блок сравнения текущих значений сигналов датчика регулируемых параметров процесса с сигналами программного устройства, который подключен к преобразователю «код — аналог», и выполненные на транзисторах прямой и обратной проводимости реверсивное устройство формирования сигнала, пропорционального выходному напряжению преобразователя

«код — аналог», реверсивное устройство интегрирования этого напряжения с автономным источником питания, эмиттерные повторители, инвертирующий каскад, а также оощий для всей схемы источник питания и исполнительное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования па5

30 раметров технологических процессов и упрощения регулятора, в нем базовые электроды транзисторов прямой и обратной проводимости устройства формирования сигнала, пропорционального выходному напряжению преобразователя «код — аналог», и интегрирующего устройства параллельно подключены к выходу преобразователя «код — аналог», коллекторы транзисторов устройства формирования сигнала, пропорционального выходному напряжению преобразователя «код — аналог», подсоединены к их общей нагрузке, средняя точка которой подключена к базовым электродам транзисторов эмиттерных повторителей, выход которых связан с исполнительным усгройством, а коллекторы транзисторов прямой и обратной проводимости интегрирующего устройства подсоединены к автономному источнику питания, положительный полюс которого подключен к коллектору транзистора обратной проводимости, а отрицательный полюс связан с коллектором транзистора прямой проводимости, который через конденсатор подсоединен к отрицательному полюсу общего для всей схемы источника питания непосредственно, а через эмиттерный повторитель и инвертирующий каскад подключен к выходному эмиттерному повторителю интегрирующего устройства, который связан с исполнительным устройством регулятора.

315164

Составитель В. К. Иванов

Редактор Jl. А. Утехина Техред А, А. Камышникова Корректор Т, А. Китаева

Заказ 3049/1 Изд. № 1274 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытии при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 475

Типография, пр. Сапунова, 2