Импульсный регулятор с опережающим элементом

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДВТЙЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (i и 964579 (61) Дополнительное к авт. свид-ау (22) Заявлено 13. 10. 80 (2! ) 3214281/18-24 с присоединением заявки № (23) П риоритет

Опубликовано 07.10.82, Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 10.10.82 (51)M. Кл.

С 05 В 11/28

9кударствеииый комитет

АЗССР во делам изобретений и открытий (53) УДК 62 50 (088 8) (72) Авторы изобретения

Г.А. Карташов и Ю.Н. Оболенцев

ВСЕС®В31тя Я

1 А ТЙНТИФГЕХВИЧИСМАй

Специализированная проектно-конструкторс технологическая организация "Росавтоматс ая

Ы ИЙЛЯО ТЕМ а (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР С ОПЕРЕЖАЮЩИМ

ЭЛЕМЕНТОМ

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может найти применение в системах управления инерционными объектами, например тепловыми объектами, в промышленности строительной керамики.

Известен релейный регулятор с настраиваемой зоной нечувствительности, содержащий релейный блок и нуль-орган (1 ).

Однако данный регулятор в силу постоянства ширины зоны гистереэиса не обеспечивает быстрого затухания нелинейных переходных процессов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является релейно-импульсный регулятор, содержащий релейный элемент, реле, последовательно соединенные блок сравнения и трехпозиционный релейный элемент, выход которого через размыкаю" щий контакт реле подключен ко входу блока формирования импульса, элемент настройки диапазона паузы, элемент

2 настройки длительности паузы, детектор, инвертор и интегратор, в обратной связи которого включены последовательно соединенные размыкающий кон такт реле и разрядный элемент (2 3.

Недостатком известного регулятора является невысокое качество переходных процессов при значительных воз4 мущениях, которые характерны для теп ловых объектов керамической промышленности, так как в данном регуляторе длительность управляющего импульса и паузы не зависит от амплитуды и длительности возмущающего воэдейст" вия.

Цель изобретения.- повышение точности регулятора путем улучшения качества регулирования переходных процессов.

Поставленная цель достигается твм, га что в регулятор, содержащий блок сравнения, вход которого соединен с выходом объекта, а выход - с входом детектора полярности и через блок

964579 слредепения модуля - с входами первого и второго релейных элементов, выходы которых подключены, соответственно,к первому и второму ходам формирователя паузы, введен формирователь управляющего воздействия, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены, соответственно,, с первым, вторым, третьим и четвертым выходами формирователя паузы, пятый 10 выход соединен с выходом второго релейного элемента, второй вход - с выходом детектора полярности, а выход формирователя управляющего воздействия соединен с входом исполнительного механизма, подключенного к объекту, а третий вход формирователя паузы соединен с выходом блока определения модуля.

Формирователь паузы содержит триг- о гер, прямой вход которого соединен с первыми входами формирователя паузы, первого и второго элементов И, с первым выходом формирователя паузы и с управляющим входом первого ключа, ин- формационный вход которого соединен с третьим входом формирователя паузы, а выход через интегратор - с входом нуль-органа, выход которого соединен с четвертым выходом формирователя паузы, в обратную связь интегратора включены параллельно цепи, состоящие из второго ключа, последовательно соединенных третьего ключа и первого резистора и последовательно сое 35 диненных четвертого ключа и второго резистора, инверсный вход триггера через первый формирователь -импульсов подключен к второму входу формирователя паузы а выход — к era третьему

Ф ю выходу и к управляющему входу второго ключа, второй выход формирователя пузы соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с управляющими входа".

45 ми, соответственно, третьего и четвертого ключа. формирователь управляющего воздействия содержит элемент ИЛИ, выход которого соединен с выходом формиро50 вателя управляющего воздействия, а входы — с выходами, соответственно, третьего, четвертого, пятого элементов И и второго формирователя импульсов., вход которого соединен с выходом шестого элемента И, первый вход форми.5$ рователя управляющего воздействия соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, второй вход - с вторыми входами третьего, четвертого и с первыми входами пятого и шестого элементов И, третий вход - с третьим входом третьего и с вторым входом пятого элемента И, четвертый вход " с четвертым входом тре" тьего и с третьим входом пятого элементов И, а пятый вход - с вторым входом шестого элемента И.

Такое соединение известных элементов обеспечивает автоматическое измерение длительности паузы формируемого закона регулирования в линейной зависимости от длительности и амплитуды выбега параметра при.возмущающих воздействиях на объект.

На чертеже представлена функциональная схема регулятора.

Предлагаемый регулятор содержит блок 1 сравнения, блок 2 определения модуля, релейные элементы 3 и 4, объект 5, детектор 6 полярности, триггер 7, формирователь 8 импульсов, ключ 9, элементы И 10 и 11, резисторй

12 и 13, ключи 14-16, нуль-орган 17, интегратор 18, элементы И 19-22, формирователь 23 импульсов, элементы ИЛИ

24, исполнительный механизм 25.

Регулятор работает следующим образом.

В установившемся режиме при отсутствии возмущений сигнал рассогласования, поступающий с блока 2 определения модуля, не превышает зоны нечувствительности релейного элемента.3) определяющим является воздействие цепочки, состоящей из релейного элемента 4, элемента И 21 и формирова" теля.23 импульсов, причем каждый раз при переходе сигнала рассогласования из положительной в отрицатель-. ную область с выхода формирователя

23 импульсов на вход элемента ИЛИ 24 и на исполнительный механизм 25 поступает сигнал постоянной длительности и открывает заслонку. При переходе сигнала рассогласования в обратном направлении импульс не формируется за счет наличий на втором входе элеменra И 21 логического "нуля", поступающего с детектора 6 полярности.

Т.е. в установившемся режиме изменение параметра носит колебательный характер, амплитуда колебаний зависит от зоны нечувствительности релейного элемента 4 и точности настройки дли.тельности управляющего импульса формирователя 23, 964579 6

При наличии сигнала рассогласования любой полярности, превышающего зону нечувствительности релейного;элемента 3, на выходе его появляется логическая "единица", при этом логичес- $ кая "единица" с выхода триггера размыкает ключ 16, замыкает ключ 9, поступая на инверсный вход элемента И 10 и на прямой вход элемента И ll, на вторые входы которых поступает сигнал Е с детектора полярности, сигнал размыкает ключи 14 и 15. В результате сигнал рассогласования с блока 2 определения модуля поступает на вход интегратора t8. 3$

При отрицательной noARpkJGTH рассогласования на второй вход элемента

И 22 поступает логическая "единица" с детектора 6 полярности, в результате на вход логического элемента 24 26 поступит логическая "единица", что, в свою очередь, приводит к включению исполнительного механизма 2, т.е., открывает заслонку, которая будет постоянно включена, пока сигнал рас- $ согласования не уменьшится до уровня зоны нечувствительности релейного элемента 3. В это время работа регулятора определяется нуль-органом 17, интегратором 18 и элементом, И 20. $о

Логический "нуль" с выхода релейного элемента 3 размыкает ключ 9 и с по мощью элемента И 10 замыкает ключ 14.

Начинается разряд интегратора 28 через резистор 12.

Вначале выходное напряжение выше уровня срабатывания нуль-органа 17, поэтому логическая "единица", поступая на инверсный вход элемента 20, дает логический "нуль". на выходе этого элемента, исполнительный механизм ао выключен, т.е. закрывает заслонку.

Эта пауза будет длиться до понижения уровня выходного напряжения интегратора !8 до .уровня срабатывания нуль-органа 17. Как видно, время паузы зависит от степени заряда. интегратора, т,е. в конечном итоге от амплитуды и длительности .помехи. Появившийся логический "нуль" на выходе нуль-органа 17 обеспечивает открытое состоя.-

we исполнительного механизма до перехода сигнала рассогласования в"положительную область. Логический "нуль" с детектора полярности 6 поступает на один из входов элемента И 20, тем самым закрывая заслонку.

При переходе пераметра через заданный уровень релейного элемента фор- " мирователь 8 импульсов формирует импульс, переводящий триггер 7 в исходное положение, тем самым размыкается ключ 9, замыкается ключ 16, подготавливая интегратор 18 к слвдующему циклу. При наличии сигнала рассогласования, превышающего зону чувствительности релейного элемента 3 положительной полярности работу регулятора определяет интегратор 18, нуль- орган 17 и элемент И 18. С момента перехода сиг" нала воссогласования через нулевой уровень и, до возвращения в зону нечувствительности релейного элемента 3 заслонка закрыта, затем открыта за счет наличия на инверсных входах элемента И 19 логических нулей с релейного элемента 3 и детектора полярности 6, а на прямых входах - логической

"единицы" с триггера 7 и нуль-органа

17. С выхода элемента 19 поступает логическая "единица", тем самым от- . крывая заслонку 25 на время, определяемое временем разряда интегратора

18 через резистор 13 до равенства выходного напряжения интегратора 18 порогу срабатывания нуль-органа 17, т.е. пропорционально длительности и амплитуде выбега регулируемого параметра из зоны нечувствительности релейного элемента 3. Выбором резистора 12 при уменьшении параметра и резистора

13 при увеличении параметра учитывается неоднозначность наклона разгонной. характеристики объекта выше и ниже заданного уровня объекта.

Таким образом, наличие в регуляторе схемы регулирования паузы позволяет уменьшить амплитуду колебаний параметра при переходных процессах.

Регулятор одновременно обладает быстродействием, характерным для позиционного регулирования.. формула изобретения

1. Импульсный регулятор с опережающим элементом, содержащий блок сравнения, вход которого соединен с выходом объекта, а:выход - с входом детектора полярности и через блок определения модуля - с входами первого и второго релейных элементов, выходы которых подключены, соответственно, к первому и второму входам формировате" ля паузы, отличающийся. тем, что, с целью повышения точности регулятора, в него введен формирова/

964579 тель управляющего воздействия, первый, второй, третий и четвертый вхо- ды которого соединены, соответственно, с первым, вторым, третьим и четвертым выходами формирователя паузы, пятый выход соединен с выходом второго релейного элемента, второй входс выходом детектора полярности, а выход формирователя управляющего воздействия соединен с входом исполни- 10 тельного механизма, подключенного к объекту, а третий вход формирователя паузы соединен с выходом блока определения модуля.

2. Регулятор по и. 1, о т л и — 1S ч а ю шийся тем,,что формирователь паузы содержит триггер, прямой вход которого соединен с первыми входами формирователя паузы, первого и второго элементов И, с первым выхо- 1в дом формирователя паузы и с управляющим входом первого ключа, информационный вход. которого соединен с третьим входом формирователя паузы, а выход через интегратор - с входом нуль-ор- 25 гана, выход которого соединен с четвертым выходом формирователя паузы, в обратную связь интегратора включены параллельно цепи, состоящие из второ.го ключа, последовательно соединен- 1а . ных третьего ключа и первого резистора и последовательно соединенных четвертого ключа и второго резистора, инверсный вход триггера через первый формирователь импульсов подключен к второму входу формирователя паузы, а ,выход - к его третьему выходу и к управляющему входу второго ключа, второй выход формирователя паузы соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых со- . единены с управляющими входами, соответственно, третьего и четвертого ключа.

3. Регулятор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что формирователь управляющего воздействия содержит элемент ИЛИ, выход которого соединен с выходом формирователя управляющего воздействия, а входы - с выхода-, ми, соответственно, третьего, четвертого, пятого элементов И и второго формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом шестого элемента И, первый вход формирователя управляю° щего воздействия соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, второй вход - с вторыми входами третьего,.четвертого и с первыми входами пятого и шестого элементов И, третий вход - с третьим входом третьего и с вторым входом пятого элементтов И, четвертый вход - с четвертым входом третьего и с третьим входом пятого элементов И, пятый вход - с вторым входом шестого элемента И °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

t 304552, кл. G 05 В 11/16, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

N 647652, кл. G 05 В 11/28 1979 (прототип) .

964579

Составитель В. Грибова

Реда тор П. Коссей Техрец Ж..Кастелевич Коррвктор И «Король

Заказ 7627/26 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 ОД, Иосквад Ж-Ц Раушская наб. д 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,