Автоматическая система регулирования с опережающим скоростным сигналом
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Сваоз Соаетскик
Социалистических
Республик
{И М.Кл. с присоединением заявки Мj (23) Приоритет— G,05 В 13/02 Государствеииый комитет СССР ио делам иэобретений и открытий! $3) УДК 62-50 (088. &) Опубликовано 23ЮЮ3. Бюллетень 14о 3 Дата опубликования описания 239183 A.Ò.Kóëàêoâ, A.A Ìoñêàëåíêî, Г.Т.Кулаков, В.А.Коробский и В.В.Тимошенко (72) Авторы изобретения Белорусский ордена Трудового Красного Зн политехниче ский ин сти тут (71) Заявитель (54 ) АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ С ОПЕРЕЖАЮЩИМ СКОРОСТНЫМ СИГНАЛОМ Изобретение относится к автоматй ке.и может быть использовано при автоматизации технологических процессов с опережающим скоростным сигналом из промежуточной точки и инерционным участком, имеющим большое время запаздывания, в частностй, при автоматизации технологических процессов энергоблоков. Известна автоматическая система регулирования (ACP) с опережающим скоростным сигналом, содержащая последовательно соединенные задатчик, элемент сравнения, регулятор, опережанюций и инерционный участки объекта регулирования, выход которого сое. динен с вторым инверсным входом элемента сравнения, на третий инверсный вход которого подключен дифференциатор, соединенный с выходом опережающего участка объекта регулирования (11. Наиболее близким техническим решением к изобретению является автоматическая система регулирования с опережающим скоростным сигналом, содер, жащая последовательно соединенные за. датчик, сравнивающий элемент, регулятор, опережающий блок объекта, инерционный блок объекта, датчик нагруз- . ки, устройство коррекции, подключенное первым выходом к второму входу регулятора и к первому входу первого дифференциатора, выход которого подключен к третьему входу регулятора, второй выход инерционного блока объекта подключен к второму входу сравнивающего элемента (2 g Однако эта ACP имеет низкую динамическую точность регулирования при больших значениях времени запаздывания объекта. Целью изобретения является повышение точности системы. Эта цель достигается тем, чтo система содержит последовательно соединенные задатчик коэффициентов и первый формирователь коэффициентов и последовательно соединенные второй формирователь коэффициентов, второй дифференциатор и полосовой фильтр, подключенный выходом к четвертому входу регулятора, первый формирователь коэффициентов подключен выходом к второму входу первого дифференциатора, а вторым входом — к выходу опережающего блока объекта и к первому входу второго формирователя коэффициентов, соединенного вторим входом с вторым выходом задатчика коэффицией991373 тов, вход которого подключен к выходу датчика нагрузки. На фиг.1 изображена блок-схема системы, на фиг.2 — графики, поясняющие ее работу. Система содержит задатчик 1, срав- 5 нивающий элемент 2, регулятор 3, первый дифференцнатор 4, объект 5, опережающий блок б объекта, инерционный блок 7 объекта, датчик 8 нагрузки, устройство 9 коррекции, первый форми-10 рователь 10 коэффициентов, второй формирователь 11 коэффициентos, второй дифференциатор 12, полосовой фильтр 13 и задатчик 14 коэффициентов. устройство 9 коррекции служит для Ф изменения параметров регулятора первого дифференциатора 4, а также второго дифференциатора 12 и полосового фильтра 13 при изменении нагрузки, например, энергоблока. 20 f,f„ и fg — возмущения соответственно на входе опережающего блока на входе и выходе инерционного блока 7 25 объекта 5. В основу построения автоматической системы регулирования с опережающим скоростным сигналом положен принцип суперпозиции сигнала основной обрат- 30 ной связи и двух сигналов различной величины и спектральной плотности в дополнительных контурах регулирования при возмущениях f„ и f< . Этот принцип позволяет компенсйровать как эапазды« ванне, так и инерционность объекта регулирования, а значит, повысить динамическую точность регулирования.. Этот принцип демонстрируют следующие графики (фиг.2): Х =Хос — выходной сигнал регулирования, равный сигналу основной обратной связи в разомкнутой системе при возмущении f, поданном между собственно регулятором 4 и опережающим участком 7 объекта: Xp=Xpc=0 прН 0 4 t i< (1) Xp=Xoc =0 npH t ) Т где ь - время запаздывания инерцион- g0 ного участка регулирования 7 объекта 5, Х вЂ” сигнал обратной связи в пер1 ВоМ дополнительном контуре регулирования (с выхода Юер->5 вого дифференциатора 4); Х вЂ” сигнал обратной связи во втором дополнительном контуре регулирования (с выхода полосового фильтра 13); бО ус„=Kоп Кин — значение условной единицы, где К „и К„„- соответственно коэффициенты усиления опережающего и инерционного участков 6 и 7 объекта 5, 65 ХД1= ХИН (2) XÀ2 K Т (3) ТА4 Тд2 Тэ (4) Тф=0,5 i, (5) .де Тэ=Ти„+6 - эквивалентная постоянная времени инерционного блока 7 объекта 5; Тин — постоянная времени (большая) инерционного блока 7, 6ин — постоянная времени (меньшая) этого блока при передаточной функции инерционного участка, равной к MHH(p) (б) Что касается параметров регулятора, то они могут быть рассчитаны, например, по формулам (7) TM=TO0 4 Топ (8) Хоп" Хин акоп где Т» — время изодрома, а К вЂ” коэффициент регулирования собственно регулятора 3 при передаточной функции опережающего блока б объекта, имеющий вид "- " н on Р+ оп Р+ гДе Трп и акоп - .соответственно большая и меньшая постоянные времени опережающего блока б объекта. При Х =Х имеет место полная ком% пенсация запаздывания и инерционности объекта регулирования. Значения коэффициента усиления и постоянных времени дифференциаторов, полосового фильтра и собственно регулятора изменяются при изменении нагрузки. Автоматическая система регулирования работает следующим образом. В установившемся режиме, когда Е1=0 и Г =О, на вход автоматической системы регулирования подается задание с выхода задатчика 1, которое сравнивается на элементе 2 сравнения С ВЫХОДНЫМ. СИГНаЛОМ ХР=Хос. ОШИбКа рассогласования подается на первый вход регулятора 3. На второй и треХ - идеализированный суммарный сигнал на входе собственно регулятора 3, равный единичному скачку у Реальный суммарный сигнал на входе собственно регулятора 3 Х <отличается от идеального Х и найболее близко совпадает с ним при следующих значениях коэффициентов усиления и постоянных времени дифференциаторов 4, 12, полосового фильтра 13 991373 тий входы регулятора 3 поступают нулевые сигналы с выходов соответственно первого дифференциатора 4 и полосового фильтра 13. Суммарный сигнал на входЕ регулятора 3 равен "0". П соответствии с величиной сигнала 5 датчика 8 параметры первого и второго формирователей 10 и 11 коэффициентов через задатчик 14 коэффициентов установлены такими, чтобы выполнялись соотношения (2) и (3). 10 Остальные параметры Т „, Т, Т4г, ° T„, Кр устанавливает устройство 9 коррекции в соответствии с выражениями (4), (5), (7) и (8) также в зави- . симости от величины сигнала датчика 15 .8 нагрузки. При возмущении f скоростной сигнал с выхода опережающего блока 6 объекта 5 поступает одновременно на входы инерционного блока 7 и формиро- 2О вателей 10 и 11 коэффициентов. Выходной сигнал регулирования Х, а значит, и сигнал основной обратной связи Х появляется на выходе через время С . Поэтому на временном участке воздействует на вход регу.лятора сумма сигналов двух дополнительных контуров регулирования с обратным знаком, способствующая подавлению возмущения f< (фиг.2). Через временной интервал С появляется сигнал Xp=Xoc и через элемент 2 сравнения на регулятор 3 поступает дополнительный сигнал ошибки, направленный также на подавление приложенного возмущения Таким образом, на всем интервале регулирования за счет суперпозиции сигналов различной величины и спектральной плотности обеспечивается постоянный сигнал отрицательной обратной связи, обеспечивающий подавление приложенного возмущения Е . При возмущении f< осуществляется перестройка параметров системы от сигнала датчика 8 нагрузки, и систе- 45 ма работает аналогично с той разницей, что возмущение f< дополнительно к сигналу Х =ХО поступает непосредственно на элемент 2 сравнения, при этом ошибка рассогласования воздей- 50 ствует на опережающий блок 6 объекта 5 через регулятор 3. Следовательно, применение в автоматической системе регулирования с опережающим скоростным сигналом первого и второго фор- 55 мирователей коэффициентов, второго дифференциатора, полосового фильтра и эадатчика коэффициентов, связанных. определенным образом между собой ис известныгли блоками, позволяет реализовать принцип суперпознции сигнала основной обратной связи и двух сигналов различной величины и спектральной плотности в дополнительных контурах обратной связи и повысить динамическую точность регулирования при больших значениях времени запаздыва- ния объекта, что обеспечивает при использовании изобретения, например, для управления котлоагре1атами, уменьшение расхода теплоносителя. Формула изобретения Автоматическая система регулирования с опережающим скоростным сигналом, содержащая последовательно соединенные задатчик, сравнивающий элеМент, регулятор, опережающий блок объекта, инерционный блок объекта, датчик нагрузки, устройство коррекции, подключенное первым выходом к второму входу регулятора и к первому входу первого дифференциатора, выход которого подключен к третьему входу регулятора, второй выход инерционного блока объекта подключен к второму входу сравнивающего элемента, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности систеж, она содержит последовательно соединенные задатчик коэффициентов и первый формирователь коэффициентов и последовательно соединенные второй формирователь коэффициентов, второй дифференциатор и полосовой фильтр, подключенный выходом к четвертому входу регулятора, первый формирователь коэффициентов подключен выходом к второму входу первого дифйеренциатора, а вторым входом — к выходу опережающего блока объекта и к первому входу второго формирователя коэффициентов, соединенного вторым входом с вторым выходом задатчика коэффициентов, вход которого подключен к выходу датчика нагрузки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Александрова Н.Д. Расчет napa+ метров динамической настройки регулятора температуры пара с опережающим скоростным сигналом. — "Теплоэнергетика", 1965, Р 4, с. 25, рис. 1. 2. Хутский Г.И., Кулаков Г.Т. Система автоматического регулирования температуры перегретого пара с устройством коррекции параметров динамической настройки. — "Теплоэнергетика", 1968, гг 3 (прототип). 991373 Составитель В. Нефедов Редактор T.Êóãðûøåâà Техред И.Гайду Корректор A,Ôåðåíö Заказ 131/65 Тираж 872 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.ПрОектная, 4
