Пневматический регулятор с переменной структурой

 

"оесоь-:..;-н:, 1 е —.

J

< *- ч час ...;.

ОП АНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

«» 769489

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.12.77 (21) 2555149/18-24 (51) Ч.Кл з 6 05 В 11/58 (л 05 В 13/00 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.10.80. бюллетень ¹ 37 (53) УДК 621-525 (088.8) (45) Дата опубликования описания 14.10.80 (72) Авторы втзобр егери я

Э. М. Джафаров, Ф. С. Абдуллаев и М. М. Файязов (71) Заявитель

Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР

С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ

Изобретение относится к средствам автоматизации и может быть применено в системах автоматического регулирования технологических процессов в химии, нефтехимии, нефтепереработке и др. отраслях:промышленности.

Известен .пневматический регулятор с переменной структурой, содержащий подключенные к входным каналам регулятора

«Параметр» и «Задания» пропорциональ. ный блок и блок формирования функции переключения „1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является,пневматический регулятор с переменной структурой (2), содержащий пропорциональный блок, состоящий из последовательно включенных мембранных элемента сравнения и реле, сопла которого через переменные дроссели подключены к элементу умножения на постоянный коэффициент, выход которого соединен с выходным усилителем мощности, и блок формирования функции переключения, состоящий из последовательно включенных перьвого элемента сравнения, элемента ИЛИ и второго элемента сравнения, другой вход .которого соединен с:выходом звена, предварения. Выход второго элемента сравнения подключен к другому входу мембранного реле,пролорционального бло ка.

Цель изобретения — повьешение точности работы регулятора.

Эта цель достигается тем, что в блоке формирования функции переключения установлены .генератор импульсных сигналов и клапан. Выход тенератора импульсных сигналов соединен с управляющей, каморой клапана, проточная камера которого подключена н выходу элемента ИЛИ, а сопло этого клапана соединено с входом звена .предварения.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предложенного .регулятора; на фпг.

2 — кривая изменения ошибки рассогласования (а), выходной сигнал элемента ИЛИ

9 (б) и выходной сигнал клапана 10 (г).

Регулятор содержит пропо рциональный

20 блок, состоящий пз элемента сравнения 1, реле 2, переменны., дрссселей 8, 4, элемента умножения на,постоянный коэффициент

5, усилителя мощности б, задатчика,7; блок формирования функции переключения, 25 (БФФП), состоящий нз элемента сравнения 8, элемента ИЛИ 9, клапана 10 и звена предварения, включающего элемент сравнения 11, переменный дроссель 12, элемента сравнения И, генератора имЗ0 пульсных сигналов, который состоит из

769489 (2) 7 р — Tдп>ф> (4) Tä@@Wpр (1 2. элемента сравнения 14, переменного дросселя 15 и ем1кости 11б.

Регулятор собран на элементах промы1шленной:пневмоа>втоматики УСЭППА.

Регулятор работает:следующим образом.

На,вход регулятора, поступают сигналы, 1про1порциональные заданному Р., и текущему Р„значениям 1регулируемой величиньг, а также опорное давление P „.

На выходе элемента сравнения 1 получается сигнал

Р„„, = Р,— Рп —; Р,.

Этот сигнал, проходя через реле 2 и в зависимости от состояния 1регулирования (S) через переменный дроссель 8 или 4 поступает >в минусовую камеру элемента 5.

На вььходе этого элемента отрабатывается регулирующее воздействие вида

Р... = Р.„,, =- 1Ф (Є— Р..) -- Р„(1)

К1 при S)0 где Ч" =

К2 при S(0;

Р„,„— выходной сигнал 1регулятора, Ч" — коэффициент усиления регулятора (К!, К2) >

S — фун1кция переключения

d Рп — Р,/

S = sign T„p

БФФП работает следующим образом.

P. и Р,„„,,— — Є— P, + P, одновременно поступают на входы элемента ИЛИ 9, на выходе которого определяется модуль ошибки рассогласования

pBbl 9 и Рз, l

Этот сигнал через клапан 10 поступает на,входы элемента сравнения,11 звена предварения, >где отрабатывается сигнал

P».: T ð 1 + Р =P, P„.

d Ð„вЂ” P, Выходной сигнал Р,,. „элемента сравнения звена 1цред1ва1рения на элементе сравнения 18 сра1внивается с сигналом Р»«.„где определяется знак 1фуниции переключения

d / P„— Р, $ = Р п,„= Sign Тпр

dt

Далее P»,,„поступает в у1правляющую камеру реле 12 и в зависимости от S в1ключает переменный дроссель 8 .или 4. При изменении входного сигнала P от заданного

d: Є— Р,) значения Р, в зависимости от Тпр должно произойти переключение. Однако при регулировании инерционных объектов с запаздыванием из-за малости величин

d P,— Р.

T — " звено предварения не обеспечипр вает четкое и надежное переключение. Для устранения этого недостатка сигнал (Рп— — P,) при помощи генератора импульсных сигналов и клапана формируется в виде (Є— Р,1"" (см. фиг. 2, г, PÄÄ.,Ä). При скачкообразном изменении разрешенных уров10 d Є— Р, ней сигнала, величина Тпр "„ получает свои предельные значения (1 либо О).

Затем квантованный сигнал 1по уровню (Рп — P,) "пс "тУ1пает на входы з1вена пРедварения, которое, всегда обеспечивает точное и надежное:переключение коэффициентов усиления регулятора.

Длительность тактов устанавливается при помощи выбора проводимости пневмосопротивления 15 1в зависимости от инерционности объекта управления, Оценим работоспособность устройства.

Из-за отсутствия емкости в бло1ке предварения скорости изменения сигналов в плюсовой камере элемента сравнения и за дроссели рованной находятся в отношении где Тр — постоянная >времени «разряда»;

Тппф — постоянная времени «дифференцирования», численно равная постоянной времени звена «дроссель — камера».

С другой стороны 1время «разряда»

1р — — 3 =-4 Тр или tl> — — 3 —. 4 Тд...ф. (3) Область нормальных режимов звена

40 предварения оценивается соотношением (Динамические характеристики 1регуляторов, построенных на У СЭ1ППА, А. И. Бирман, А. А. Тагаевакая, Л. О. Хвилевицкий, в книге «Системы и устройства,пневмо45 автомати1ки». Под ред. А. А. Таль, «Наука», 1969, с. 288 — 291).

50 С учетом формулы (3), (4) имеем

Зр (3-:4" = 3,6 —:4,812П Т= 0,57 —;0,76Т, (5) где Т вЂ” .период изменения входного сигна55 ла.

Для четкого распознавания момента перехода через экстремум при погрешности элемента еравнения 0,5% и амплитуде входного сигнала не более 10% требуется, 6о чтобы период следования импульсов TÄ генератора составлял не менее 0,05 от периода изменения входного сигнала, т. е.

T,) 0,05 Т.

Та к как из физических соображений время разряда должно быть больше или со?69489 измеримо с периодом следования импульсов, то (6) Фо ) 0 05Т

Формула изобретения

Пневматический регулятор с переменной структурой, содержащий .п ролорциональный блок, состоящий из последовательно включенных мембранных элемента сравнения и,реле, сопла которого через переменные д россели подключены к элементу умножения на постоянный коэффициент, выход которого соединен с выходным усилитеУсловия (5) и (6) не,противоречи1вы и, следовательно, достигается поставленная цель.

Такая работа БФФП обеспечивает четкое и надежное .переключение параметров регулятора и тем самым улучшается качество регулирования инерционных объектов с запаздыванием.

Лабораторные испытания регулятора показали его работоспособность. лем мощности, и блок формирования функции переключения, состоящий из последовательно включенных первого элемента сравнения, элемента ИЛИ и второго элемента сравнения, другой вход которого соединен с выходом звена предварения, выход второго элемента сравнения подключен к другому входу мембранного реле пропорционального блока, о т л и ч а ю щ и й10 ся тем, что, с целью:повышения точности работы регулятора, в блаке .формирования функции переключения установлены генератор импульсных сигналов и клапан, причем выход генератора импульсных сигна15 лов соединен с управляющей камерой клапана, проточная камера которого подключена к выходу элемента ИЛИ, а сопло этого клапана с входом звена, предварения.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 582494; G О5 В 11 i58, 1976.

2. Шигин Е. К. и др.,Пневматический

25 пропорционально-интегральный регулятор с переменной структурой.,Пневмоавтоматика, М., «Наука», 1972, с. 1 22 (прототип).

769489 г

Составитель О, Гудкова

Техред О. Павлова

Корректор С. Файн

Редактор Л. Утехина

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 1300/1291 Изд. № 479 Тираж 956 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5