Позиционное регулирующее устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.01.77 (2() 24 39483/18-24 с присоединением заявки Н9(23) Приоритет—

Опубликовано 05.10.79, Бюллетень М 37

Дата опубликования описания 05J.0.79

Союз Советских

Социалистических

Республик

«» 690440 (51) М. Кл.г

G 05 В 11/28

Государственный комитет

СССР по делам нзобретеннй н открытий (53) УДК6 2-50 (088.8) Всесоюзный проектно-конструкторский и научноисследовательский институт автоматизации пищевой проьншленности Пнщепромавтоматика (713 Заявитель (54 ) ПОЗИЦИОННОЕ РЕГУЛИРУЮТ(ЕЕ уСТРОИСТВО

Изобретение относится к области автоматики, а именно к устройствам для автоматического позиционного регулирования параметров различных тех- 5 нологических процессов и может быть использовано для регулирования температуры, уровня, давления и т.д.

Известны устройства аналогичного назначения, в которых генератор им- (() пульсов с помощью логического блока обеспечивает управление электрическим исполнительным механизмси (lj..

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является позиционное регулирующее устройство (21, содержащее дифференцирукщий элемент, подключенный к выходу датчика сигнала, логический блок, первый и второй выходы которого подключены соответственно через первый и второй усилители к первому и второму входам исполнительного механизма, второй вход логического блока подключен к выходу датчика сигнала, а третий входк выходу дифференцирующего элемента.

Недостатком такого устройства является медленное нерастание регулирующего воздействия на объект регулирования при пуске системы, при из1 менении задания устройства или при больших по величине скачкообразных возмущениях.

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик устройства.

Эта цель достигается тем, что в предложенное устройство введен генератор импульсов, первый и второй входы которого соединены соответственно с третьим и четвертьм выходами логического блока, а выход — с первьаи входом логического блока, который содеркит форсирующий: элемент, выход которого соединен с первыми входами элементов ИЛИ . Выход первого элемента ИЛИ и первый вход второго счетчика импульсов соединены с третьим выходом логического блока. Второй вход первого элемента

ИЛИ и второй вход первого счетчика импульсов соединены с третьим входом логического блока, выход второго элемента ИЛИ соединен с первьаи входом первого счетчика импульсов, выход которого, подключен к первому входу преобразователя кода, второй вход которого ".îåäèíåâ с первым выходом (72) Авторы

ИЗ Я5(3ЕтЕИИЯ A.A. Казацкер, В.Ф. Евстратов, Ю.П. Скейрис и В. В. Попов

690440 второго счетчика иглпульсон, а выход с четнертыл выходом логического блока. Второй вход второго счетчика импульсов соединен с первым входом логического блока, с первым входом элемента ЗАПРЕТ и с перным входом элемента И. Ко второму входу логического блока подключены вторые входы элементов И и ЗАПРЕТ, выходы которых соединены соответственно с первым и нторым выходами логического блока, а второй выход второго счетчика импульсов соединен со вторьм

Входом второго элемента ИЛИ.

На чертеже приведена структурная схема позиционного регулиру ацего

15 устройства.

Устройство содержит датчик сигнала

1, дифференцирующий элемент 2, генератор 3 импульсон дискретно изменяемой длительности, дна усилителя 4 и 5, исполнительный механизм б и Ioгический блок 7.

Логический блок 7 содержит Форсирующий элемент 8, дна элемента ИЛИ

9 и 10, два счетчика импульсов 11 и

15, преобразователь кода 12, элемент 25

И 13 и элемент ЗАПРЕТ 14.

Устройство работает следующим образом.

При пуске системы для быстрого вывода регулируемого параметра на ЗО заданный уровень необходимо подать на форсирующий элемент системы 8 внешний сигнал, например, нажатием кнопки, которую содержит элемент включения системы 8, или замыканием 35 контакта какого-либо командного устройства, если это устройство управляет включением системы. При этом контакт командного устройства должен быть включен параллельно 4О кнопке, B этом случае на выходе форсирующего элемента 8 появляется единичный сигнал, который через элементы

ИЛИ 9 и 10 устанавливает счетчики импульсов 11 и 15 н исходное состояние и производит ориентирование генератора 3 на ныдачу импульса. На выходе счетчика импульсов 11 появляется сигнал, который, пройдя через преобра.зонатель кода 12, увеличивает длительность иглпульса Ь,, выдаваемого генератором 3, до максимального значения 6 с„а„ . Эта максимальная длительность импульса cooòâåòñ.". — 55 вует времени полного хода исполнительного механизма . В зависимости от наличия или отсутстння сигнала на ныходе датчика сигнала 1 импульс с выхода генератора 3, пройдя через g элемент И 13 или элемент ЗАПРЕТ 14 и усилитель 4 и 5, поступает на один из входов исполнительного механизма 6, который поворачивает на угол, ссстнетствующий максимальному регулирукщему ноздейстнию на объект регулирования.

Кроме того, импульс с выхода генератора 3 переводит счетчик импульсов. 15 из исходного (нулевого) состояния и первое.

Когда регулируемый параметр достигает заданного значения, датчик сигнала 1 переключается и на выходе дифференцирующего элемента 2 появляется импульс, который переводит счетчик импульсов 11 из исходного (нулевого) состояния в первое, через элемент ИЛИ 9 устанавливает счетчик 15 в нулевое состояние и генератор 3 ориентируется на выдачу второго импульса ° Выходной сигнал счетчика импульсов 11 через преобразователь кода 12 уменьшает длительность импульса генератора 3. на одну còóïåíü.

Второй импульс с выхода генератора 3 переводит счетчик 15 из нулевого состояния в первое, а также через элемент И 13 или элемент ЗАПРЕТ 14 и усилитель 4 или 5 поступает на другой вход исполнительного механизгла „

После прохождения заданного значения под действием максимального регулирующего воздействия регулируемый параметр в течение времени равноо го эк в ин але нт ному з а па здыва ни ю н системе, продолжает изменяться в том же направлении, а затем изменяет направление движения. При следующем переходе через заданное значение снова переключается датчик 1, на выходе дифференцирующего элемента появляется импульс, который переводит счетчик 11 во второе состояние, через элемент ИЛИ 9 возвращает счетчик 15 в нулевое состояние и генератор 3 ориентируется на выдачу нового кмчульса. Сигнал с выхода счет чика 11 через преобразователь 12 уменьшает дли-.åëüíîñòü импульсов генератора 3 еще на одну ступень.

При каждом последующем пересечении регулируемым параметром заданного значения аналогично длительность импульсов генератора 3 уменьшается на одну ступень, до тех пор, пока не станет равной величине длктельности основного импульса. Дальнейшие переходы регулируемого параметра через зад - нное значение не изменяют состояния счетчика 11 (блокировка показана на схеме пунктиром) .

Длительность основных импульсов генератора 3 выбирается с таким рассчетом, чтобы она была дост аточнсй для преодоления отклонений регулируемого параметра, вызванных возмущениями, частота которых соизмерима с частотой автоколебанкй.

Число ступеней уменьшения дли-! тельности импульсов и величина

á90440 этих ступеней определяются требованиями к качеству переходного процесса. Если величина регулирукщего воздействия, соотнетстнукщая длительности основных импульсов, достаточна (с некоторым запасом), чтобы регу лируемый параметр прошел через заданное значение, то этот переход происходит до выдачи генератором 3 очередного импульса, так как периоды следования импульсов на выходе генератора 3 устанавливаются при настрой ке устройства незначительно превыаающими удвоенное время запаздывания н системе. Под очередным импульсом подразумевается импульс, который не вызван ориентированием генератора 3.

Если регулирующего воздействия не достаточно для изменения полярности рассогласования (срыв автоколебаний) или имеет место значительная асимметрия полуциклов, на выходе генератора 3 успевает появиться следующий импульс, который переводит счетчик 15 иэ первого состояния (н котором он находится после предыцущего импульса) во второе и сигнал с выхода счетчика 15 через преобразователь кода 12 уменьшает длительность основного импульса вдвое. Причем этот импульс поступает на тот же вход имполнительного механизма, ЗО что и предыдущий основной.

Если этот дополнительный (корректирующий) импульс не изменяет полярности рассогласования, то на выходе генератора 3 появляется следующий 35 корректирующий импульс (при этом счетчик 15 переходит в следующее состояние, но изменение его выходного сигнала не вызывает изменения длительности этого импульса). Число gg корректирующих импульсов и (и = 1,21 ...), которое должно вызвать изменение знака рассогласования определяется требованиями к качеству париро" ванин устройством низкочастотных (медленно меняющихся) значительных по амплитудам возмущений н характеристиками этих возмущений. Приход и корректирующих импульсов соответствует (n+1)-му состоянию счетчика

15 вследствие того, что перевод счетчика 15 из нулевого состояния в первое вызван основным импульсом.

Если и корректирукщих импульсов достаточно для пересечения регулируемам параметром заданного значения, 55 то сигнал с выхода дифференцирукщего элемента 2 через элемент ИЛИ 9 воздействует на вход установки в нулевое состояние счетчика 15 и генератор 3 выдает основные импульсы. @), Если п импульсов коррекции недостаточно, то на выходе генератора 3 появляется (n+1)-й импульс и счетчик 15 переходит в состояние n+2, на втором выходе его появляется снгнал, который через элемент ИЛИ 10 устанавливает счетчик 11 н нулевое состояние. Сигнал на выходе счетчика изменяется и через преобразователь кода 12 увеличивает длительность импульса до максимального значения.

В дальнейшем устройство работает как при пуске система.

Если при принудительном снижении амплитуды антоколеб аний н процессе пуска произойдет их срыв либо значи тельное затягивание того или иного полуцикла пс сравнению с удвоенным временем эквивалентного запаздывания, то счетчик 15 через преобразовательь кода 12 устанавливает длительность импульсов генератора 3, ран ой половине длительности предыдущего импульса.

Таким образом, парирование относительно высокочастотных и небольших по величине возмущений устройство осуществляет по позиционному алгоритму, низкочастотных (медленно меняющихся) возмущений — по интегральному, а случайных скачкообразных возмущений значительной величиныскачкообразным увеличением модуля регулирующего воздействия до макси" мального значения с последующим уменьшением его но времени.

Предлагаемое устройство по равнению с известным позволяет получить при пуске система скорость движения регулируемого параметра к заданному значению максимальной и быстрее парирует случайные, значительные по величине скачкообразные возмущения (например, скачкообразные изменения заданного значения) путем скачкообразного увеличения модуля регулирукщего воздействия.

Формула изобретения

1. Позиционное регулирующее устройство, содержащее дифференциальный элемент, подключенный к ныходу датчика сигнала, Логический блок, перный и второй выходы которого подклю-. чены соответственно через первый н второй усилители к первому и второму входам исполнительного механизма, второй вход логического блока подключен к выходу датчика сигнала, а третий вход — к вькоду дифференцирую" щего элемента, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, устройство содержит генератор импульсов, первый и второй входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами логического блока, а ныходс первым нходом логического блока.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что н нем логический блок содержит форсирукщий элемент, выход которого соединен с

690440

Составитель Г. Нефедова

Техред Л.Алферова Корректор Г.Решетник

Редактор Л.утехина

Заказ 5964/44 Тираж 1015 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауиюкая наб.,д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 первыми входами элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ и первый вход второго счетчика импульсов соединены с третьим выходом логического блока, второй вход первого элемента ИЛИ и второй вход первого счетчика импульсов соединены с третьим входом логического блока, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом первого счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу преобразователя кода, второй вход которого соединен с первым выходом второго счетчика импульсов, а выход - с четвертым выходом логического блока, второй вход второго счетчика импульсов соединен с первым входом логического блока, с первым нмором элемента ЗАПРЕТ и с первым входом элемента И, ко второму входу ло гичес кого блок а по дключ е ны вторые входы элементов И н ЗАПРЕТ, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходом логического блока, а второй выход второго счетчика импульсов соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 488271, М кл. G 05 В 11/28, 27.07.71.

2, Заявка Р 2192626/24, .М.кл, G 05 В 11/28, 24,11 75, по которой принято положительное решение.