Регулирующее устройство с переменной структурой

 

О П И С А Н И Е 3444I3

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

M. Кл. G 05b 13/02

Заявлено 04 1.1971 (№ 1611929/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 07.V11.1972. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 20Х11.1972

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.3.078(088.8) РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ПЕРЕМЕННОЙ

СТРУКТУРОЙ

Изобретение относится к области автоматического регулирования. ,Известны регулирующие устройства с пропорциональным, пропорционально-интегральным и пропорционально-интегрально-дифференциальным законом регулирования, содержащие операционный усилитель, первый вход которого соединен с одним выводом и движком первого потенциометра, другой вывод которого связан с первой входной клеммой устройства и одним выводом второго потенциометра, движок которого соединен с одной обкладкой перьвого конденсатора, а другой вывод — со второй входной клеммой, выходом и вторым входом операционного усилителя и с первой выходной клеммой устройства, вторая выходная клемма которого соединена с одним выводом третьего потенциометра, движок которого соединен с первыми выводом резистора и обкладкой второго конденсатора, а другой вывод — с вторым выходом опер ационного усилителя. ,Такие устройства в процессе регулирования реализуют автоматически только один, заранее заданный закон изменения регулирующего воздействия во времени. Кроме того, при решении ряда задач автоматического управления возникает необходимость изменять указанный закон в процессе регулирования.

Например, при управлении процессом непрерывного дозирования сыпучих веществ, которые обладают высокой гигроскопичностью (кокс, сахарный песок) точность дозирования, определяемая в основном динамикой процесса, оказывается зависящей также и от влажности дозируемого вещества. При сухом веществе для обеспечения точности необходим ПИ-закон регулирования. С увеличением влажности дозируемого вещества необходимо

10 переходить на ПИД-закон, так как при управлении по ПИ-закону погрешность дозирования недопустимо большая. Влажность дозируемых веществ в процессе дозирования изменяется в очень широких пределах, поэтому

15 желательно автоматическое изменение закона регулирования, осуществляемого регулирующим устройством. В других случаях закон регулирования необходимо изменять вследствие нелинейности характеристики ре20 гулируемого объекта.

В частности, при регулировании .производительности дозаторов непрерывного действия с электромагнитными вибропитателями оптимальным является управление переходным

25 процессом на базе двухпозиционного регулятора и поддержание заданного значения производительности дозатора на базе ПИ- или

ПИД-регулятора.

Цель изобретения — расширение функцио.

30 нальных возможностей устройства, 344413

Это достигается тем, что первый вход операционного усилителя соединен через первую дополнительно установленную коммутирующую ячейку со второй обкладкой первого конденсатора, через вторую дополнительно установленную коммутирующую ячейку — со вторым выводом резистора, через, дополнительно установленные третью коммутирующую ячейку и инвертор — со второй выходной клеммой и непосредственно — с нормально замкнутым контактом дополнительно установленного реле, якорь которого соединен со второй обкладкой второго конденсатора, нормально,разомкнутый контакт — с одним выводом дополнительно установленного потенциометра, другой вывод и движок которого соединены с первой выходной клеммой, а катушка реле соединена со вторым выходом инвертора.

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содержит потенциометры 1, 2, 8, 4, конденсаторы .5, 6, резистор 7, инвертор 8, реле 9, операционный усилитель 10, нагрузку 11, коммутирующие ячейки 12, 18, 14, каждая из которых содержит блок регулируемой уставки 15, МОП-транзисторы 1б, 17, диоды 18, 19.

Устройство работает следующим образом.

На потенциометр 1 поступает входной сигнал, представляющий собой рассогласование между заданным и действительным значением регулируемого, параметра. Закон изменения регулирующего воздействия во времени, реализуемый устройством, зависит от состояния цепей исток — сток МОП-транзисторов, включенных на выходе коммутирующих ячеек.

Это состояние определяется уставкой блоков

15,и воздействием сигналов на входы 20, 21, 22 коммутирующих ячеек. .При открытой цепи исток — сток коммутирующей ячейки 12 и закрытых цепях исток— сток коммутирующих ячеек 18 и 14 устройсгво реализует ПИД-закон регулирования, В этом случае П-компонента формируется потенциометрами 2 и 8, .И-,компонента — конденсатором б и потенциометрами 2 и 8, Д-компонента — потенциометром 1 и конденсатором 5. Воздействием сигналов на входы 20, 21, 22 переводят цепь исток — сток МОП-транзисторов коммутирующих ячеек в состояние, противоположное исходному. Сигналы можно подавать на указанные входы как от внешних, так и от внутренних побудителей. Соответственно,с логикой поступления сигналов от побудителей изменится структура регулирующего устройства, Так, при закрытой цепи исток в сток МОПтранзисторов ячейки 12 из закона регулирования исключается производная, так как конденсатор 5 отключается от потенциальной клеммы усилителя 10. При открытой цепи исток — сток МОП-транзисторов ячейки 14 и закпытой цепи исток — сток МОП-транзисто5

50 ра ячейки 12 структура устройства представляет собой усилитель с жесткой отрицательной обратной связью, т. е. П-регулятор, При переходе в открытое состояние цепи исток — сток МОП-транзисторов коммутирующей ячейки 18 замыкается выходная цепь инвертора 8 и срабатывает реле 9. Усилитель

10 при этом охвачен не отрицательной, а положительной обратной связью. Конденсатор б контактом реле 9 подключается к резистору

7. Устройство работает в этом случае как двухпозиционное. Интегрирующий конденсатор б заряжается до напряжения, величина которого устанавливается потенциометром 4.

Переход с ПИ-структуры на ПИД-структуру, необходимый,при управлении процессом непрерывного дозирования гигроскопичных сыпучих веществ (например, коксика), осуществляется следующим образом.

С,помощью блоков регулируемой уставки

15, коммутирующие ячейки устанавливаются в положение «Закрыто». На вход ячейки 12 подключается измеритель влажности коксика.

Если влажность коксика не превосходит определенной величины, ячейки 12, 18, 14 закрыты и устройство реализует ПИ-закон регулирования. При увеличении влажности коксика ячейка 12 под действием сигнала от измерителя влажности переводит цепь исток — сток своих

МОП-транзисторов в открытое состояние. На вход усилителя 10 поступает напряжение от конденсатора 5. Регулирующее воздействие, таким, образом, имеет ПИД-закон.

Переход с двухпозиционного регулирующего воздействия на ПИ- или ПИД-закон,происходит следующим образом.

Блоком регулируемой уставки 15 ячейка 18 устанавливается в открытое состояние. Сигнал рассогласования между заданным и действительным значением производительности дозатора подается не только на вход устройства, но и на вход ячейки 18. Выходной сигнал с нагрузки 11 усилителя 10 подается на инвертор 8, с которого напряжение положительной обратной связи поступает на вход усилителя 10. Устройство .работает при этом как двухпозиционное. Одновременно срабатывает реле 9, контакты которого ставят конденсатор б на заряд от напряжения на нагрузке 11.

Скорость заряда может регулироваться,потенциометром 4 и устанавливается такой, чтобы заряд конденсатора б при окончании переходного процесса соответствовал необходимому уровню выходного тока устройства. Когда рассогласование между заданным и действительным значением регулируемого параметра уменьшится до нескольких процентов, ячейка 18 под воздействием, сигнала на входе 22 переводит цепь исток — сток своих МОПтранзисторов в закрытое состояние. Инвертирующий каскад отключается и устройство приобретает ПИ- или ПИД-структуру. При этом дополнительный переходный процесс от344413

Предмет изобретения

Составитель В. Лукашин

Текред T. Ускова

Редактор T. Рыбалова

l(oppe«rop Е. Зимина

Заказ 2255, l2 Изд. № 940 Тира ж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 5К-З5, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2 сутствует, так как на конденсаторе б накопился необходимый заряд.

Регулирующее устройство с переменной структурой, содержащее операционный усилитель, первый вход которого соединен с одним выводом и движком:первого потенциометра, другой вывод которого соединен с первой входной клеммой устройства и одним выводом второго потенциометра, движок которого соединен,с одной обкладкой первого конденсатора, а другой вывод — со второй входной клеммой, выходом и вторым входом операционного усилителя и с первой выходной клеммой устройства, вторая выходная клемма которого соединена с одним выводом третьего потенциометра, движок которого соединен с первыми выводом резистора и обкладкой второго конденсатора, а другой вывод — со вторым выходом операционного усилителя, атличаюи ееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, первый вход операционного усилителя соединен через первую дополнительно установленную коммутирующую ячейку со второй обкладкой первого конденсатора, через вторую дополнительно установленную коммутирующую ячейку — со вторым выводом резистора, через дополнительно установленные третью коммутирующую ячейку и инвертор — со второй выходной клеммой и непосредственно — с нормально замкнутым контактом дополнительно установленного реле, якорь которого соединен со второй обкладкой второго конденсатора, нормально разомкнутый контакт— с одним выводом дополнительно установленного потенциометра, другой вывод и движок которого соединены с первой выходной клеммой, а кату ш ка реле соединена со вторым выходом инвертора.