Патент ссср 335664

 

О П И С А Н И Е 335664

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Нциалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства № 308415

Заявлено 11.1.1971 (№ 1616162/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 11.IV.1972. Бюллетень № 13

М. Кл. G 05Ь 11/26

Комитет по делам изобретений и открытий при Саввтв Мииистров

СССР

УДК 621.316.7-544(088.8) Дата опубликования описания 12Х.1972

Авторы изобретения

H. М. Третьяков, Н. М. Третьякова, М. И. Нищук, ВСЕСОЮЗНАЯ

Е. С. Кричевский, В. И. Златкин и Л. П. Северин I :-:Åé йИИ)1ИЯЦ

Воркутинский филиал ордена Ленина и ордена Трудово о Б БЛИО7ЕИА

Красного Знамени горного института им. Г. В. Плеханова

Заявитель

КВАЗИОПТИМАЛЬНЫЙ ПО БЫСТРОДЕЙСТВИЮ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования. Регулятор может быть применен для управления инерционными объектами, например электроприводами, химикотехнологическими процессами и процессами обогащения, а также для регулирования калориферов и других тепловых агрегатов.

Известен квазиоптимальный по быстродействию регулятор по авт. св. № 308415, который содержит на входе блок квантования входного сигнала, первый выход которого непосредственно, а остальные через формирователи длительности импульсов и элемент «ИЛИ» соединены с выходом регулятора «Меньше».

Последний выход блока квантования через элемент «НЕ», а остальные через элемент

«НЕ» и формирователь длительности импульсов связаны со вторым элементом «ИЛИ», выход которого подключен к выходу регулятора «БОЛЬШЕ», В данном регуляторе хорошее качество регулирования достигается благодаря совмещению трехпозиционного способа регулирования по отклонению .при непрерывном управляющем воздействии по первому каналу с импульсным регулированием IIO производной и отклонению по второму каналу. Для этого зона нечувствительности трехпозиционного регулирования квантуется на заданное число уровней. Каждый переход сигналом датчика квантованного уровня фиксируется одиночным импульсом заданной полярности и длительности на выходе регулятора. Полярность такого импульсного воздействия определяется знаком производной, частота следования импульсов — абсолютной величиной производной, а длительность импульса — абсолютным значением отклонения регулируемой величины от

10 задания, которое выставляется в центре зоны нечувствительности трехпозиционного регулирования. Скорость перемещения исполнительного механизма при этом постоянна.

Длительность импульса на каждом дискретном выходе квантизатора, зависящая от величины отклонения от задания, определяется динамическими свойствами конкретного объекта регулирования, а также конкретным харак20 тером возмущающего воздействия. Она может быть довольно значительной.

Такая длительность импульса приводит к затягиванию времени регулирования, т. е. к снижению быстродействия, 25 Кроме того, длительность импульса накладывает ограничения на шаг квантования. Минимально допустимый шаг квантования должен быть таким, чтобы при быстром изменении процесса последний проходил интервал, 30 равный шагу квантования, за время, превы335664 шающее максимальную длительность импульса.

Поскольку разрешающая способность квантизатора, а следовательно, и статическая точность системы, определяется минимально допустимым шагом квантования, ограничения на этот шаг снижают статическую точность системы.

При быстрых выбросах системы, если процесс проходит интервал, равный шагу квантования, за время, меньшее, чем длительность импульса на предыдущем уровне, импульсы от последующего и предыдущего уровней сливаются. При этом теряется некоторая часть управляющего воздействия, определяемая временем совпадения импульсов. Это, в свою очередь, приводит к перерегулированию, т. е. к росту динамической ошибки регулирования.

Предлагаемый регулятор отличается тем, что он содержит делитель напряжения, по количеству выходов блока квантования резисторы, транзисторы и дополнительные элементы

«ИЛИ», первые входы которых соединены со ответственно со входами элемента «ИЛИ» на выходе регулятора «МЕЕНЬШе, вторые входы соединены соответственно со входами элемента «ИЛИ» на выходе регулятора «БОЛЬШЕ», выходы дополнительных элементов через резисторы подключены к базам транзисторов, коллекторы которых связаны с соответствующими выходами делителя напряжения, а эмиттеры объединены и соединены с третьим выходом регулятора.

При этом на всех уровнях квантования формируют импульсы одной и той же длительности, причем их амплитуда зависит от отклонения регулируемой величины от задания.

Закон изменения амплитуды импульсов в зависимости от отклонения может быть любым — линейным, степенным, показательным, логарифмическим и т. д.

Таким образом, на каждом кванте можно получить необходимое перемещение исполнительного механизма, но уже за значительно меньшее время, равное длительности импульса, которое определяется только параметрами привода исполнительного механизма.

В связи с этим можно уменьшить и шаг квантования, т, е. повысить статическую и динамическую точность регулирования.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Регулятор содержит блок квантования 1, логические элементы «НЕ» 2, логический элемент «ИЛИ» 8 на,выходе регулятора «МЕНЬШЕ», логический элемент «ИЛИ» 4 .на выходе регулятора «БОЛЬШЕ», формирователи длительности импульсов 5, каждый из которых состоит из элемента «Запрет» б и линии задержки 7, блок 8 формирования амплитуд, в состав которого входят дополнительные элементы «ИЛИ» 9, резисторы 10, транзисторы

11 и делитель напряжения 12; исполнительный механизм (двигатель постоянного тока с

65 независимым возбуждением) 18, транзисторы

14 реверса двигателя.

Сигнал с соответствующей ступени делителя напряжения 12 снимается через транзисторы 11, включенные по схеме эмиттерного повторителя, на базы которых через логические элементы «ИЛИ» 9 и настроечные резисторы 10 подается отрицательное смещение на время длительности импульса — реакции на пересечение кванта регулируемой величиной.

Транзисторы 14 служат для реверса привода исполнительного механизма. На базы их подается сигнал, соответствующий знаку производной.

Работает регулятор следующим образом.

Нижний и верхний выходы блока квантования 1 являются границами зоны нечувствительности трехпозиционного регулирования.

Текущее значение отклонения регулируемого параметра x(t) поступает на блок квантования 1.

При отклонении регулируемой величины от задания в ту или иную сторону появляются или исчезают сигналы на выходах блока квантования. На каждое появление или исчезновение сигнала на выходе блока квантования формирователи длительности импульсов 5 выдают одиночный импульс заданной длительности и соответствующей полярности, зависящей от знака производной отклонения. При этом все формирователи длительности импульсов 5 настроены на одну длительность. Частота следования этих импульсов определяется абсолютной величиной производной откло1 (х нення f, гае йх — шаг квангеи вания. Блок 8 формирования амплитуды преобразует амплитуду импульсов в зависимости от отклонения, определяемого номером кванта, считая от задания. Закон изменения амплитуд от кванта к кванту может быть линейным, степенным, логарифмическим и т. д.

Однако амплитуда импульса при пересечении сигналами одного и того же порогового уровня выставляется при движении процесса от задания всегда большей, чем при движении его к заданию. Последнее является необходимым условием устойчивости регулирования по второму каналу.

Импульсы определенной амплитуды через открытые транзисторы реверса 14 поступают на исполнительный механизм 18, уменьшающий отклонение.

При выходе сигнала рассогласования за границы зоны нечувствительности трехпозиционного релейного регулирования на исполнительный механизм подается постоянный сигнал максимальной амплитуды, полярность которого направлена на уменьшение отклонения.

Предмет изобретения

Квазиоптимальный по быстродействию регулятор по авт. св. № 308415, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования, он содержит делитель напряже335664

x(t

Составитель 3. Маркова

Техред Т. Курилко

Редактор Б. Федотов

Корректор О. Волкова

Заказ !""80/8 Изд. № 467 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж,-35, Раушская наб., д. 4j5 пографпя, пр. Сапунова, 2 ния, по количеству выходов блока квантования резисторы, транзисторы и дополнительные элементы «ИЛИ», первые входы которых соединены соответственно со входами элемента «ИЛИ» на выходе регулятора «МЕНЬШЕ», вторые входы соединены соответственно со входами элемента «ИЛИ» на выходе регулятора «БОЛЬШЕ», выходы дополнительных элементов «ИЛИ» через резисторы подключены к базам транзисторов, коллекторы которых связаны с соответствующими выходами делителя напряжения, а эмиттеры объединены и соединены с третьим выходом регулятораа.