Пропорционально-интегральнодифференциальный регулятор

 

ОП-HCAÉHE

H305PETEHH8 696410

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

iÃi (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено150877 (21) 2521446/18-24 (51) М. КЛ. с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

G 05 В 11/36

Государствеииыа комитет

СССР по делам иэобретеиий и открытий (53) УДК 62-50 (088.8) Опубликовано 0511.79. Бюллетень М 41

Дата опубликования описания 05.11.79 (72) АВТОРЫ

В. В. Певзнер, A. У. Ялышев, В. В. Николаевский, ЗОбРЕтЕИИя Jl. H. Григорьев, 9. M. шапиро и д. M. Мебель

Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения и Московский завод тепловой автоматики (71) Заявители (54) ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ

РЕГУЛЯТОР

Предлагаемое изобретение относится .к области автоматического регулирования, а именно, к аналоговым пропорционально-интегрально-дифференцирующим (ПИД) устройствам управления и может быть использовано при автоматизации различных производственных процессов.

Известны аналоговые ПИД-регуляторы, содержащие сумматоры, усилители, интегратор и дифференциатор (1), (2) г (.3) .

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является

ПИД-регулятор, содержащий после- . довательно соединенные первый сумматор, интегратор, второй сумматор и усилитель, выход которого через масштабирующий блок соединен со вторым входом второго сумматора и через релейный элемент — с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с третьим входом второго сумматора и через последовательно соединенные дифференциатор и третий сумматор — с четвертым входом второго сумматора (4) .

Однако для этого устройства характерна сложность схем ограничителей составляющих закона регулирова-. ния, для построения которых требуется значительное количество активных элементов, и трудности, связанные с необходимостью одновременной настройки пределов ограничения всех ограничителей.

Цель изобретения — упрощение регулятора. е

Это достигается тем, что в регуляторе установлены два нелинейных блока. Выход второго сумматора че.,рез первый нелинейный блок соединен со вторым входом третьего сумматора.

Выход релейного элемента через второй нелинейный блок соединен со вторым входом усилителя.

Блок-схема устройства представлена на чертеже, где приняты следующие

25 обозначения: первый, второй и третий сумматоры 1-3, интегратор 4, дифференциатор 5, усилитель б, масштабнрующий блок 7, релейный элемент 8, первый и второй нелинейные блоки .9 и 10.

696410

Регулятор работает следующим образом.

Входным сигналом регулятора является сигнал рассогласования Е между заданным (Х э ) и фактическим значением (Х ) регулируемого параметра. Входной сигнал поступает одновременно на входы дифференциатора

5, сумматора 1 и сумматора 2. Выходной сигнал дифференциатора 5, пропорциональный производной по времени от входного сигнала E, через третий сумматор 3 подается на вход сумматора

2. Выходной сигнал сумматора 1, проинтегрированный в интеграторе 4, также поступает на вход сумматора 2.

Поскольку последовательно включенные сумматор 2 и усилитель 6 охватываются отрицательной обратной связью с помощью масштабирующего блока 7, то в линейном режиме выходной сигнал усилителя 6 будет являться алгебраической суммой пропорциональной, интеграль ной и дифференциальной составляющих закона регулирования, причем величина пропорциональной составляющей будет определяться значениями коэффициента передачи масштабирующего блока 7. Уровень ограничения выходного сигнала регулятора задается путем установки величины зоны нечувствительности трехпозиционного релейного элемента 8. В нелинейном режиме, когда. выходной сигнал регулятора стремится выйти за пределы установленной зоны нечувствительности Хрехпозиционного релейного элемента 8, на его выходе появляется сигнал, который через второй нелинейный блок подается на вход усилителя 6 ° Усилитель 6 оказывается охваченным глубокой отрицательной обратной связью, которая предотвращает дальнейшее увеличение (или уменьшение) выходного сигнала регулятора.

Величина выходного сигнала будет оставаться постоянной и равной заданному уровню ограничения. При этом сигнал,на выходе второго нелинейного блока 10 близок к нулю.

Выходной сигнал трехпозиционного релейного элемента 8, конечный уровень которого определяется значением эоны нечувствительности второго нелинейного блока 10, поступает на вход сумматора 1,, в результате чего действие входного сигнала Е на интегратор 4 нейтрализуется и процесс интегрирования прекращается.

Тем самым предотвращается возможность перегрузки сумматора 2 по каналу интегральной составляющей и обеспечивается работа интегратора 4 в линейном режиме. Первый нелинейный блок 9 служит для предотвращения перегрузки сумматора 2 по каналам пропорциональной и дифференциальной сос тавляющих закона регулирования. В линейном режиме сигнал на выходе сумматора 2 значительно меньше половины величины эоны нечувствительности первого нелинейного блока 9. В нелинейном режиме, когда выходной сигнал регулятора достигает одного из пределов ограничения при дальнейшем изменении входного сигнала регулятора, сигнал на выходе сумматора 2 может резко возрасти, что чаще всего бывает при резких выбросах входного сигнала и при бросках производной по времени от входного сигнала.

Когда выходной сигнал сумматора 2 незначительно превысит половину величины зоны нечувствительности первого нелинейного блока 9, на вход третьего сумматора 3 .будет подан сигнал отрицательной обратной связи, который предотвратит дальнейшее увеличение выходного сигнала сумматора 2. Таким образом, поставленная цель упрощения существующего регулирующего устройства достигается эа счет того, что в предлагаемом устройстве из схемы ограничения составляющих закона регулирования исключается ряд активных элементов, что,в свою очередь, приводит к значительному упрощению процесса настройки ограничителей всех составляющих законов регулирования, который сводится к установке необходимого значения зоны нечувствительности трехпозиционного релейного элемента.

Формула изобретения

Пропорционально-интегрально-дифф"=40 ренциальный регулятор, содержащий пос-ледовательно соединенные первый сумматор, интегратор, второй сумматор и усилитель, выход которого через масштабирующий блок соединен со вторым входом второго сумматора и через релейный элемент — с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с третьим входом второго сумматора и через последо50 вательно соединенные дифференциатор и третий сумматор — с четвертым входом второго сумматора, о т л ич а ю шийся тем, что„ с цельк упрощения регулятора„ в нем установлены два нелинейных блока, а выход второго сумматора через первый нелинейный блок соединен со вторым входом третьего сумматора, выход релейного элемента через второй нелинейный блок соединен со вторым

60 входом усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.. Автоматизация, приборы контроля и регулирования производствен65 .ных процессов в нефтяной и нефте696410

Составитель Г. Нефедова акто A. Виног а ов Тех Н. Ковалева

Е.яй

Заказ 6764/46 Тираж 1015

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра шская наб.

Подписное

° 4 5 — - — -г.

<филиал ППП Патент, г. Ужгород, Ул Проектная, 4 химической промышленности, Под ред.

Шиндлера Ю.И. Кн, 5. М,, Недра, 1967, с. 176 †1.

2, Заявка Р 2383499 кл. G 05 В 11/01, 1977, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства. 5

3. Патент ПНР Р 73281, кл. 42 11/01.

4. Регулирующее устройство серии

Ь-АВ системы Flexel английской фирмы Kent . Ялышев A. Электричес" кие аналоговые регулируюцие устройства систем промышленной автоматики,Обзорная информация ЦНИИ ТЭИ приборостроения. Вып. 1. M. 1974, с. 8285 (прототип).