Регулятор

 

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОВРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Союз Советских

Соцмвпистическнх

Республик

<п993201 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 0ч.09.81,(21) 333ч094/18-24 с присоединением заявки Рй (23) Приоритет (54)М. Кл.

6 05 8 11/01

Гасударственный квинтет

СССР (53) УДК S2-q0 (088.8) Опубликовано 30.01.83 ° Бюллетень Фю кв авхан кзвбретений и етхрытий

Дата опубликования описания -30.01.83 (72) Авторы изобретения

6.8. Захаров, А.Ф. Защелкни, А.И. Яковлев Й Л.Н .. Григорьев

2," с

Специальное конструкторское бюро систем промышленной автоматики Чебоксарского производственного объединения

"Промприбор" (71) Заявитель (g4) РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к автоматическому регулированию технологичес" ких процессов, и в частности может быть использовано в адаптивных самонастраивающихся системах автоматичес. кого регулирования.

Известны регуляторы, содержащие последовательно соединенные сумматор и трехпозиционный нуль-орган, охва" ченные цепью отрицательной обратной связи, состоящей из инерционного звена, формирователя напряжения обратной связи и схемы для дистанционного дискретного и аналогового управления коэффициентом передачи. 35

8 этих устройствах дистанционное уп йвление коэффициентом передачи ocy" ществляется ступенями путем дискретного изменения номиналов резисторов в цепи заряда инерционного звена и применением в качестве резистора в цепи заряда управляемых сопротивлений Г1 ), Недостатком таких регуляторов являются низкая надежность, обусловлен," ная применением фоторезисторов, и небольшой диапазон изменения коэффициента передачи из-за небольшого количества ступеней дискретного управ" ления.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ре" гулятор, содержащий блок управления, содержащий операционный усилитель, нагрузочный элемент, первый ключ, второй ключ, последовательно соединенные инерционное з вено, сумматор, подключенный вторым входом к первому входу регулятора, трехпозиционный нуль-орган, подключенный выходом к выходу регулятора 52 ), Недостатком этого регулятора является обратно пропорциональная зависимость между коэффициентом переда. чи и сигналом управления, что существенно снижает точность установки коэффициента пропорциональности при vn.993201 равляющем сигнале, близ ком к нулю. Кроме того, регулятор невозможно испольэовать без дополнительного линеаризующего устройства в самонастраивающихся системах регулирования, в ко- 5 торых, как правило, необходима прямопропорциональная зависимость коэффи" циента передачи от сигнала управления.

Цель изобретения — повышение точности регулятора за счет обеспечения прямопропорциональной зависимости коэффициента передачи от сигнала управления во всем диапазоне изменения управляющего сигнала, что позволит

15 использовать его в самонастраивающихся системах.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор, содержащий операционный усилитель, нагрузочный элемент, первый ключ, второй ключ, последовательно соединенные инерционное звено, сумматор, подключенный вторым входом к пер25 вому входу регулятора, трехпозиционный нуль-орган, подключенный выходом к выходу регулятора, введены интегра" тор и источник тока, подключенные параллельно входу усилителя, выход трехпозиционного нуль-органа через пер" вый ключ соединен с входом инерционного звена, второй вход регулятора через последовательно соединенные нагруэочный элемент и второй ключ соединен с входом операционного усили" З теля, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго ключей.

На фиг, 1 приведена функциональ" ная схема регулятора; на фиг, 2циклограмма его работы, Регулятор содержит последовательно соединенные сумматор 1, первый вход которого соединен с входом 2 регулятора и трехпозиционный нульорган 3, выход которого подключен к выходу 4 регулятора, охваченные отрицательной обратной связью, состо- 5 ящей иэ инерционного звена 5 и блока 6 управления. Блок 6 управления включает в себя операционный усилитель 7, первый 8 и второй 9 ключи (например, бесконтактные ключL1), входы управления которых соединены с выходом усилителя 7, один из выходов первого ключа-8 соединен с выходом трехпозиционного нуль-органа 3, другой с входом усилителя 7, другой через нагрузочный элемент 10 подключен к второму входу 11 регулятора.

Параллельно входу усилителя 7 подсоединены интет.ратор 12 и источник 13 тока.

Регулятор работает следующим образом.

При отсутствии сигнала рассогласования между сигналами задания и параметра и отсутствии сигнала управления.на втором входе 11 регулятора, служащем для управления коэффициентом передачи, интегратор 12 заряжается от источника 13 тока и на выходе усилителя 7 появляется управляющий сигнал, замыкающий ключи 8 и 9, напряжение на выходе трехпозиционного нуль-органа 3 отсутствует. Поэтому сигнал на выходе 6 блока управления, а следовательно, и на входе и выходе инерционного звена 5 отсутствуют.

При подаче на второй вход 11 регулятора сигнала с полярностью, противоположной заряду интегратора 12, последний начинает перезаряжаться, при изменении полярности напряжения на интеграторе 12 в момент времени сигнал 0-1 на выходе усилителя 7 изменяет полярность на противоположную и по истечении времени 5, опре" деляемого инер ционностью ключей 8 и

9, йоследние в момент времени 5< размыкаются и начинается перезаряд интегратора 12 источником 13 тока от значения напряжения Ос, до которого интегратор 1 2 зарядился за время t q

При изменении полярности напряжение на интеграторе 12 в момент времени „ сигнал U-t на выходе усилителя 7 скачком переходит в исходное состояние и по истечении времени 6 к,„определяемом инерционностью ключей 8, 9, последние в момент времени < З замыкаются и начинается перезаряд интеграто-. ра 12 от значения напряжения 0 до с изменения полярности напряжения на интеграторе 12 е момент времени 4 .

Далее цикл повторяется, Таким образом, блок управления при наличии;игнала управления на втором входе регулятора 11 работает в автоколебательном режиме, периодически замыкая и размыкая ключи 8 и 9.

9932 эс, С к т„ б„:з + к

pL = — 1

Тиз

Uoc (32

Относи тел ьное время нахождения ключей в замкнутом состоянии определяется по формуле

Т„ Т

+« .,+ к р. j ) к э с

Й 1О где Т.1 - время нахождения ключей 8.и

9 в замкнутом состоянии;

То - время нахождения ключей 8 и 9 в разомкнутом состоянии;

1к - время задержки переключения ключей 8 и 9;

С - емкость интегратора 12;

Я - сопротивление нагруэочного элемента (резистора 2 в цепи второго входа 11 регулятора; 2о

3(- выходной ток источника тока 13;

3< - ток, протекающий через на" груэочный элемент в цепи вто" рого входа 11 регулятора, 25

После математических преобразова"

3g, нии формула .(1 2 принимает вид =

"и

Р но учитывая то, что 3 -,, вы-ЗО ражение принимает вид

З.R К и«(4 где Ц„- величина управляющего сигнала на втором входе 11 регулятора;

К - коэффициент управления, Таким образом, блок управления при наличии сигнала управления на втором . входе 11 регулятора работает в автоколебательном режиме, относительное . время нахождения ключей 8 и 9 в замкнутом состоянии обратно-пропорциональ но сигналу управления на втором входе 11 регулятора.

При подаче на первый вход 2 регуля" тора сигнала, превыаающего порог срабатывания трехпозиционного нуль"органа 3, происходит срабатывание трехпозиционного нуль-органа 3. На его выходе, являющемся выходом 4 регулятора, появляется напряжение, которое через ключ 8, эпизодически замыкающегося с скважностью *, блока 6 управ$5 ления поступает на вход инерционного звена 5. Сигнал отрицательной обратной связи на выходе инерционного зве" на, а следовательно, и на входе

01 б сумматора 1, начнет. возрастать и компенсировать входной сигнал до порога отпускания трехпозиционного нуль-органа 3, после чего напряжение на выходе трехпозиционного нуль-органа 3 скачком исчезает, следовательно, ис" чезает и сигнал на выходе блока 6 управления. Сигнал на выходе инерцион" ного звена 5 начинает плавно уменьааться, а суммарный сигнал на входе трехпозиционного нуль-органа 3 - возрастать до порога срабатывания, после чего происходит его срабатывание, и цикл повторяется.

Коэффициент передачи регулятора можно определить по формуле где Т «постоянная времени инерционИЭ ного звена 5 (с 2;

Ug - величина среднего значения сигнала на входе инерционного звена 5 в процентах-от максимального значения (3 4

Среднее значение выходного сигнала на выходе блока 6 управления,соответственно и на входе инерционного звена 5, определяется формулой ос=(око,g (4)

4» где l4o - выходное напряжение трехпо3 ици онного нуль -органа коэффициент нахождения в замкнутом состоянии ключа 8.

Подставляя в формулу (3 2 выражения (,2 2 и (4 ), получаем

Т Э 11 и К ино где а п - коэффициент передачи регуля". тора;

Т Э - постоянная времени инерционного звена 5;

К - коэффициент управления, зависящий от величины сопротивле ния резистора, включенного в цепь второго входа 11 регулятора, и от величины тока источника 13 тока;

Оно- выходное напряжение трехпо" зиционного нуль-органа 3;

01 - управляющий сигнал на втором входе 11 регулятора.

Использование в предлагаемом регуляторе источника тока и кондвнсато" ра позволяет получить прямопропорциональыую зависимость изменения коэф..фициента передачи регулятора и непо993201 средственно использовать регулятор

s сcа м оoнHа сcтTрpа и в а ю щи х с я с и с тTеeм а х, что в свою очередь упрощает системы регулирования, повышает надежность и уменьшает стоимость систем регулирования за счет исключения блоков линеаризации. формула и зобретения 1О

Регулятор, содержащий операционный усилитель, нагрузочный элемент, второй ключ, последовательно соединенные инерционное звено, сумматор, подключенный вторым входом к первому входу регулятора, трехпозиционный нуль-орган, подключенный выходом к выходу регулятора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше- 2о ния точности, в него введены интегратор и источник тока, подключенные параллельно входу усилителя, выход трехпозиционного нуль-органа через первый ключ соединен с входом инерционного звена, второй вход регулятора через последовательно соединенные нагрузочный элемент и второй ключ соединен с входом операционного уси" лителя, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Блоки регулирования импульсные

РБИ-Ш, РБИ-П . Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Модификация РБИ-2, Ивано-франковский приборостроительный завод.

2. Авторское свидетельство СССР

М 842702, кл. С 05 В 11/01, 1980 (прототип).i

993201

Корректор Е. Рошко

Подписное

Составитель ВКузин

Рецактоо Е. Л аникова Texpeg И- ГайдУ

Заказ 5SP4 Тираж 872

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква М-35 Раушская наб. д. 4/5

» «ъюъвЛ юю @ »úю А

Филиал ППП "ПатентП, r. Ужгород, ул, Проектная, ч