Пневматическое устройство компенсациизапаздывания
Союз Советских
Социалистических
Республик ()805255
О П И С А Н И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОУСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт,свид-ву 9 301689 (22) Заявлено 2803.75 (21) 2117699/18-24 с присоединением заявки No— (23) Приоритет-Опубликовано 150281. Бюллетень ¹ 6
- Дата опубликовани я описания 170231 (51)М. Кл 3
Q 05,В 17/00
G 05 В 11/44
Государственный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621-531:
:621-52 (088.8) (72) Авторы изобретения
Т.-И.С.Подольский, М.Л. Варламов, В.С.Плутес и Е.И.Сафонов (7t) Заявитель
1;
F г, I (. (54) ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО КОМП HCAIJHH ЗАПАЗДЫВАНИЯ
Известны устройства компенсации запаздывания, содержащие последовательно соединенные модель объекта без запаздывания, блок запаздывания и сумматор, второй вход которого соединен со входом блока запаздывания (1) и (2) . 15
По основному авт.св. Р 301689 известно пневматическое устройство компенсации запаздывания, содержащее последовательно соединенные звено запаздывания и инерционную часть, 20 состоящую из усилительного звена и апериодического звена, и сумматор, положительные и отрицательные камеры которого соединены со входом и выходом звена запаздывания (3).
- 25
Устройство содержит объект 1, сумматор 2, инерционную часть 3 устройства (модель объекта без запаздывания ), устройство 4 компенсации запаздывания, звено 5 запаздывания (моде .ь запаздывания объекта ), регулятор б, корректирующее звено 7. На фиг.3-4 приняты следующие обозначения: у> .сигнал задания, уе регулирующая координата, F возмущающее воздействие, Х регулирующее воздействие, х; сигнал на выходе 1 -го функционального блока, 3<, Э интег30
Изобретение относится к устройствам компенсации запаздывания и может быть использовано в системах автоматического управления объектами с запаздыванием в химической, нефтехимической, энергетической, металлургической и других отраслях промышленности.
Недостатком известного устройства является низкое качество регулирования в случае приложения возмущающих воздействий ко входу объекта.
Цель предлргаембго изобретения повышение качества регулирования устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве вход звена запазды- . вания соединен с соответствующей камерой сумматора через корректирую- щее звено.
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 и 3кривые переходных процессов в системах автоматического регулирования предлагаемым и известным устройствами; на фиг. 4 — характеристики, иллюстрирующие эффективность предлагаемого решения.
805255
Желательно, чтобы структура корректирующего звена 7 соответствовала структуре объекта 1 регулирования без запаздывания и имела вид
К
7 )
5 т7Р где К и Т вЂ” соответственно коэффициент усилени,. и время запаздывания корректирующего звена 7.
Но в ряде случаев процессы регу10 лирования допускают применение в качестве корректирующего звена 7 звено с пропорциональной характеристикой (т.е. Т„ — 0). В таких случаях требуется осуществлять суммирование 5 входного и выходного сигналов звена 5 запаздывания и с различными масштабными коэффициентами. При этом переходные процессы в системе имеют вид кривых (на фиг.2).
B более сложных случаях переходный процесс в замкнутой системе автоматического регулирования при единичном ступенчатом возмущении и идентичности параметров объекта 1 и его моделей 3 и 5 протекает согласно вы 5 ражению ральные критерии качества регулирования.
Система управления технологическим процессом, например процессом полимеризации в производстве синте,тического каучука, в состав которой входит предлагаемое устройство компенсации запаздывания, работает следующим образом.
В установившемся состоянии регулирующая координата уо равна сигналу задания у и сигнал рассогласования равен нулю. Сигнал, поступающий на один иэ входов сумматора 2 с выхода корректирующего звена 7, равен по величине сигналу, поступающему с выхода звена запаздывания (модели запаздывания объекта ) 5 на другой вход сумматора 2.
В этом случае сигнал на выходе сумматора 2, а следовательно, на выходе устройства 4 компенсации запаздывания,и входе регулятора б от"сутствует (равен нулю), и сигнал управления х на входе объекта 1 не меняеч ся.
При поступлении на.вкод объекта
1 сигнал возмущения Г через время, равное времени запаздывания объекта
1, регулируемая координата у о начинает изменяться. В сумматоре 2 фиксируется сигнал рассогласования F Ä который поступает на вход регулятора б. На выходе регулятора б в зави- " симости от отклонения, формируется регулирующее воздействие х в соответствии с законом регулирования, который определяется структурой и параметрами объекта 1, регулятора б, инерционной части 3 (модели объекта без запаздывания ), звена 5 запаздывания (модели запаздывания объекта) и корректирующего звена 7.
Предположим объект 1 имеет пере;дающую функцию вида
K e-p где К вЂ” коэффициент усиления объО екта 1; тв — постоянная времени объекта 1
7 — чистое запаздывание объекта. о
Передаточные функции модели запаздывания объекта 4 и модели объекта беэ запаздывания 3 соответственно равны хг,(Р) - е " з(? -т " т „р+ где К, Т, T — соответствующие параметры моделей 3 и 5.
Регулятор представляет собой ПИДрегулятор передаточной функцией (т,„ <) (т9,р+ )
W (P) К АР. где тп =т, +(А-т„,)Е -re(T
А — коэффициент, выбираемый в соответствии с требованиями к переходному процессу.
65 при сэ2 Тв . Ha интервале времени
27О ъ t ъ т, происходит разгон объекта
1 под действием возмущающего воздействия.
Предлагаемое устройство обеспечивает астиническое регулирование в сис теме автоматического регулирования и осуществляет компенсацию влияния запаздывания на устойчивость системы.
Графики для значения А То (фиг.3, кривые 8 и 9) и A=0,5 То (фиг. 3, кривые
10 и 11) показывают, что предлагаемое техническое решение (кривые 1 и 11) обеспечивает значительно более высокос качество обработки возмущающих воздействий F по сравнению с известным техническим решением (кривые 8 и 10 ) и может быть использовано при автоматизации различного рода объектов с запаздыванием, работающих в условиях неконтролируемых возмущений.
При этом преимущества предлагаемого технического решения увеличиваются по мере уменьшения коэффициента A и степени инерционности объекта Ьп/То.
Так например, при A=O 5 и р/Тр =0,5 отношение интегральных критериев регулирования в предлагаемом и известном технических решениях больше четырех, Кривые отношения обобщенных интегральных критериев 3, Э соответственно при применении известного и предлагаемого технических решений в зависимости от изменения 3,в/то для значения A=O, 5 то(кривая 12) и A-=
=О, 25 ТО (кривая 13 ) при то =20, K()=1 приведены на фиг.4. Как видно из графиков качество регулирования сис805255 темы в случае применения технического решения увеличивается по сравне нию со случаем применения в системе известного технического решения с уменьшением настроечного параметра
А и отношения Под обобщенным интегральным критерием в данном случае подразумЕвается критерий, включающий сумму квадрата отношения регулирующей координаты от заданного значения квадрата производной отклонения, взятого с весом А, где A — настроечный параметр системы автоматическогR регулирования. Таким образом, применение предлагаемого технического решения ограничено классом объектов, передаточные функции которых могут быть представлены в виде последовательного соединения инерционной части и звена частого запаздывания, параметры которых в процессе функционирования изменяются в пределах +20Ъ от их номинального значения. К таким процессам относится, в частности, процесс полимеризации бутадиена в производстве синтетического каучука СКД. Функциональная схема предлагаемого устройства достаточно просто может быть реализована с использованием злементов, работающих на постоянном или переменном токе. При такой реализации сумматор 2, выполненный, например, в виде дифференциального усилителя, позволяет сумми .звать сигналы х7 и х со своими коэффициентами усиленйя. Кроме того, в ряде случаев корректирующее звено 7 может быть введено в известное устройство с сохранением единичной связи между входами модели запаздывания объекта и одним из входов сумматора (фиг.1, пунктир). Это позволяет значительно расширить область применения предлагаемого технического решения. Формула изобретения Пневматическое устройство компенсации запаздывания по авт.св.9301689, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, Щ с целью повышения качества регулирования устройства, в нем вход звена запаздывания соединен с соответствующей камерой сумматора через корректирующее звено. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 263016„ кл. G 05 В 17/00, 13.09.68 2. Авторское Свидетельство СССР ЗО -310226, кл. 6 05 В 5/01, 17.12.69. 3. Авторское свидетегьство СССР Р 301689, кл. С 05 В 17/00, 11.12.69. 805255 лг,у 0,1 Щ/2З Фиг.ф Заказ 10881/69 Тираж 951 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Г.Нефедова, Редактор М. Недолуженко Техред Н.Келушак Корректор И.Муска
