Автоматический регулятор

 

ОПИСАНИЕ жИЬВО

И30ВРЕТЕН ИЯ

К . АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к ввт, свид-ву (22)Заявлено 30.12.80 (21) 3240595/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет (5l)M. Кп.

G 05 B 11/36

Ркудеротмииый комитет

СССР ао делом изобретший и открытий

Опубликовано 07.10.82. Бюллетень М 37 (53) УДК 62 50 (088.8) Дата опубликования описания Pg, 10 . 82

А. Г. Алексенко, А.В. Новосельский, В.Д. Лебедев

А.Н. Калтыгин, В.A. Палагин и Г.И. Айрапет янц в )-"СОЩРу,,:1 ф

I ") "

),ф

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. С.N. Кирова, :.4Ь ."",";1.:,. (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано при автоматизации производственных процессов.химической, нефтехимической и газовой промышленности, в частности, для регули- рования процесса производства химволокна.

Известно, аналоговое регулирующее устройство, содержащее последовательно соединенные интегрирующий блок, переключатель режима работы и усилитель, выход которого через последовательно соединенные первый согласующий блок и дифференцирующий блок со1с единен с первым входом интегрирующего блока, и блок дист-нционного управления, который через .фдрмирователь сигнала соединен со вторым вхо- ., дом переключателя режима работы, в о котором, с целью повышения надежности и точности устройства,, установлен блок настройки и второй согласующий блок, причем второй выход первого со гласующего блока соединен со входом интегрирующего блока, а второй согласующий блок " со вторым входом формирователя сигнала (1).

Недостатками этого регулятора являются низкое качество регулирования и ограниченность его применения для управления объектами с переменными динамическими характеристиками.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электронный регулятор с дистанцион" ным регулированием, содержащий сумматор, на первый вход которого подается регулируемый сигнал, который также подается на первый вход. диф ференцирующей части. На второй вход сумматора подается задающий сигнал.

Выход суми@тора соединен с выходом дифференцирующей части и первым вко" дом усилителя пропорциональной части, выход которого соединен Ic первым входом интегральной части. На вторые входы дифференциальной, пропорци-

964580

15

3 ональной и интегральной частей подаются сигналы с отдельных генераторов биполярных импульсов, два из которых генерируют импульсы постоянной длительности с переменным периодом, а третий генерирует импульсы с переменной скважностью. Эти генераторы состоят из генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен со входом комператора. С выхода компаратора снимаются описанные выше последовательности импульсов для управления параметрами регулятора 32 ).

Недостатком известного электронного регулятора является то, что реализация параметров последовательности импульсов управления в широком динамйческом диапазоне возможна лишь вручную дискретным изменением времяЗадающих элементов в генераторах пилообразного напряжения при регулировании динамических параметров интеrральной и дифференциальной частей и резисторов в делителем напряжения при регулировании в пропорциональной части регулятора.

В известном регуляторе изменение динамических параметров в узком диапазоне производится изменением входных напряжений с помощью потенциометров..Кроме. того, для поддержания постоянного качества регулирования необходимо знать функциональную зависимость изменения динамических характеристик управляемого объекта и динамических параметров регуляторов. Осе указанные недостатки приводят к тому, что известный регулятор не обеспечивает устойчивость, точность и быстродействие регулирования при изменении динамических характеристик управляемого объекта.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования, повышение точ.ности и быстродействия регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматический регулятор, содержащий последовательно соединенные блок сравнения, пропорциональное зве" но, интегрирующее звено, выходом подключенное к объекту регулирования, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и через дифференцирующее звено - к выходу блока сравнения, а также в трех каналах управ" ления дифференцирующим, пропорциональным и интегрирующим звеньями подключены последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и компаратор, выход каждого иэ которых подключен к вторым входам соответственно диффер енцирующе го, пропорционального и интегрального звеньев, введены в каждый канал управления блоки управляемой проводимости, .вход каждого из которых подключен к выходу объекта, а выход в каналах управления дифференцируоцим и интегрирующим звеньямик входу генератора пилообразного напряжения, а в канале управления пропорциональным звеном - к второму входу компаратора.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого регулятора;.на фиг. 2 и 3 - пример конкретного вы" полнения схем регулирования динамических параметров регулятора.

Регулятор включает блок 1 сравне20 ния, дифференцирующее звено 2, объект

:регулирования 3, пропорциональное звено 4, интегрирующее звено 5, компаратори 6-8, генераторы 9-11 пилообразного напряжения, блоки 12-14 управляемой проводимости.

Регулятор работает следующим образом.

При изменении сигнала с выхода объекта регулирования 3 под действием

30 каких-либо внешних возмущений на выходе блока 1 сравнения и дифференцирую— щего 2 звена появляются сигналы, представляющие собой разность задающего и входного сигнала и дифференциал от з входного воздействия. Сумма этих сигналов подается на вход пропорциональ ного звена 4, в котором происходит изменение величины суммы этих сигна" лов, в зависимости от процесса регулиg0 рования. Для получения интегральной составляющей закона регулирования сигнал с выхода пропорционального звена 4 подается на вход интегрирующего звена .5, с выхода которого снимается сигнал управления объектом регулирования. Изменение динамических параметров регулятора происходит по трем каналам управления. Изменение постоянной времени дифференцирующего 2 и

1 интегрирующего 5 звена происходит последовательностью управляющих импульсов постоянной длительности с переменным периодом следования, получаемых на выходах компараторов 6 и 8. Период следования импульсов задается изменением частоты пилообразно

ro напряжения, вырабатываемого в генераторе пилообразного напряжения под действием изменения одного из время5 96М задающих элементов. В качестве этого времязадающего элемента в настоящем регуляторе используются блоки 1 2 и

14 управляемой проводимости..Управление постоянной времени, дифференцирую" щего 2 и интегрирующего 9 звеньев происходит непосредственно сигналом с выхода объекта регулирования 3 по закону, заданному в блоках управляемой проводимости 12 и 14. 1Е

Частоту изменения пилообразного напряжения рассчитывают по формуле

"bx

80 6 линейному и нелинейному закону. ТочноСть и быстродействие увеличиваются эа счет применения электронного управления динамическими параметрами рагулятора.

По оценкам, сделанным в ходе разработки и испытаниях, проводимых на опытном образце, динамический диапазон предлагаемого регулятора расширился в три раза, а точность и быстродействие увеличились в два раза по сравнению с известным. где ИВ - напряжение на входе интегра- 15 тора;

К (Ч)- функция изменения эффективного сопротивления канала проводимости полевого транзистора под воздействием сиг-20 нала с выхода объекта pery" лирования;

С - емкость в цепи обратной связи операционного усилителя;

U ä -. максимальное значение амплиту-2g ды пилообразного .напряжения.

Управление коэффициента усиления пропорционального звена 4 происходит последовательностью управляющих импульсов постоянной частоты, но пере- зя менной скважностью. Управление скважностью осуществляется изменением со" противления одного из плеч делителя напряжения, подаваемого на вход компаратора. 3$

В качестве изменяющегося сопротив- . ления в делителе используется блок 13 управляемой проводимости, который также связан с выходным сигналом объ. екта регулирования 3, функциональная 4О зависимость изменения скважности задается функцией изменения сопроти вле-. ния блока 3 управляемой проводимостью, На фиг. 2 и 3 показаны принципиальные схемы управления динамическими параметрами регулятора.

Введение блоков управляемой проводимости позволяет расширить динамический диапазон изменения параметров по" следовательности управляющих импульсов за счет достаточно широкого диапазона изменения эффективного сопротивления канала проводимости полевого транзистора и может быть устроен по

Формула изобретения

Автоматический регулятор, содержащий последовательно соединенные блок сравнения, пропорциональное звено, интегрирующее звено, выходом подключенное к объекту регулирования, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и через дифференцирующее звено — к выходу блока сравнения, а также в трех каналах управления дифференцирующим; пропорциональным и интегрирующим звеньями подключены последовательно соединенные .генератор пилообразного напряжения и компара" тор, выход каждого из которых подключен к вторым входам соответственно дифференцирующего, пропорционального и интегрирующего звеньев, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, повышения быстродействия и точности регулятора, в него введены блоки управляемой проводимости, вход каждого из которых подключен к выходу объекта, а выход в каналах управления дифференцирующим и интегрирующим звеньямик входу генератора пилообразного на" пряжения, а в канале управления про- порциональным звеном - к второму входу компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 643328, кл. G 05 В 11/01, опублик 1979

2. Патент Великобритании М 1416237, кл. G 05 В 1!/42, опублик. 1974 (прототип).