Система управления регулирующим органом

Система управления регулирующим органом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 1004963 (61) Дополнительное к авт. свил-ву(5l)M. Кл.

G 05 В 11/01 (22)Заявлено 05.01.8т (2!).3228901/1 8-24 с присоединением заявки М

Гееударстюай клкктет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 15.03.83.- Бюллетень № 10 ке аллан кмбретеикй и етлрытик (53) УДК 62-50 (088.8) Дата опубликования описания 1 5 .03 . 83

1 (72) Авторы изобретения

И,Н.Глазов и И.Ш.Фишгал (71) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЮЩИН ОРГАНОН

Изобретение относится к автоматике и предназначено для автоматического и дистанционного управления различными объектами, требующими ограничения скорости регулирующего органа и использующими для этого развертывающие устройства на входе следящей системы, управляющей регулирующим органом.

Известна система регулирования турбомавины, имеющая в своем составе по10 следовательно соединенные задатчик и усилитель, который через исполнительное устройство связан с регулирующим органом, соединенным с датчиком. обратной связи, подключенным к усили-1 телю. В системе предусмотрен второй канал управления регулирующим органом посредством того же сервопривода, который в свою очередь через переключающее устройствосвязан споследователь-то

Но соединенными задатчиком, электроприводом и сравнивающим устройством, на которое поступают сигналы, соответствующие давлению рабочей среды в первом и втором каналах управления (1 ).

Недо с тат ком подобных си стем я вляется то, что второй канал управления в них должен работать в горячем резерве. Кроме того, указанная система выполнена только применительно к гидравлическим системам управления, не содержащим в своем составе развертывающих устройств.

Известна также система, содержащая канал автоматического управления, включающий в себя задатчик, датчик обратной связи и последовательно соединенные развертывающее устройство,. усилитель, сервопривод, связанный с регулирующим органом, канал дистан" ционного управления, связанный с сервоприводом, а также перекпючатели сигналов задания, скорости разверткир формирователь скорости развертки и реле времени, Благодаря введенным в систему переключателю сигнала задания, формирователю скорости разверт

3 1004 ки и реле времени при включении раз вертывающего устройства обеспечивается воэможность быстрого нарастания его выходного сигнала до величины, соответствующей фактическому положению регулирующего органа. Поэтому при дистанционном управлении питание канала автоматического управления может быть отключено, что позволяет экономить ресурс аппаратуры, fO входящей в канал автоматического управления (2 1.

Недостатком этой системы является сложность перехода с дистанционного на автоматическое управление. Для ocy is ществления такого перехода оператор должен включить переключатель сигналов задания, с помощью которого запускается реле времени, обеспечивающее подключение сигнала обратной связи по в положению регулирующего органа на вход развертывающего устройства и переключение скорости развертки на необходимое время задержки. Это требует значи" тельного числа коммутирующих элементов снижающих надежность системы управления.

Другим. существенным недостатком известной системы является то, что она не обеспечивает автоматического согла30 сования выходных сигналов развертывающего устройства и датчика положения регулирующего органа при заклинивании регулирующего органа. Действительно, если в процессе работы системы происходит временное заклинивание регули-, 3> рующего органа, то на выходах развер-, тывающего устройства и датчика положения регулирующего органа возникает рассогласование, которое приводит к быстрому перемещению регулирующего ор гана после устранения заклинивания.

Во многих случаях скорость перемещения регулирующего органа должна быть ограниченной и такое движение регулирующего органа недопустимо по условиям работы обьекта (может приводить к возникновению аварийных ситуаций). В ре" аультате снижается надежность управления объектом.

Наиболее близкой по технической Ю сущности к предложенной является система, содержащая задатчик, а также последовательно соединенные интегратор, усилитель, исполнительный механизм, регулирующий орган и датчик И обратной связи, причем выход датчика обратной связи подключен к второму входу усилителя (33.

963 4

Недостатком данной системы является невозможность индикации заклинивания регулирующего органа, в связи с чем снижается надежность системы.

Поставленная цель достигается тем, что в систему введены усилительограничитель и блок согласования и контроля, подсоединенный входом к выходу усилителя, а выходом - к второму входу интегратора, первый вход усилителя-ограничителя подключен к выходу задатчика, второй вход - к выходу ин,тегратора.

Кроме того, блок согласования и контроля содержит две параллельные цепочки, каждая иэ которых состоит иэ последовательно соединенных источника эталонного напряжения, операционного усилителя, ограничивающего резистора, светодиода и диода, причем выход источника эталонного напряжения подсоединен к светодиоду через токозадающий резистор, вторые входы первого и второго операционных усилителей соединены к подключены к входам блока согласования и контроля, первый и второй диоды соединены и подключены к выходу блока согласования и контроля.

На чертеже представлена блок-схема предложенной системы.

В состав схемы входят задатчик 1, развертывающее устройство 2, усилитель-ограничитель 3, интегратор 4 с основным 5 и дополнительным 6 входами, следящая система 7, усилитель 8, исполнительный механизм 9, регулирующий орган !О, датчик 11 обратной связи, блок 12 согласования и контроля, дополнительный вход 13 дистанционного управления.

В состав истемы дополнительно вве= дены операционные усилители 14 и 15с неинвертирующими "+" (первыми) и инвертирующими "-" (вторыми) входами и две цепи, соединяющие выходы операционных усилителей 14 и 15 с дополнительным входом 6 интегратора 4.

Эти цепи образованы последовательно соединенными резистором 16 (17), светодиодом 1 8 (19) и диодом 20 (21).

Светодиод 18, соединенный с диодом

20, через токоэадающий резистор 22 подключен к источнику 23 запирающего напряжения смещения (-Е), Светодиод 19, соединенный с диодом 21, подключен через другой токозадающий резистор 24 ко второму источнику 25 запирающего напряжения смещения (+Е).

Источники 23 и 25 подключены к пер4963 d

5 100 вым (неинвертирующим) входам операционных усилителей 14 и 15. Вторые входы операционных усилителей соединены с выходом усилителя 8.

Работа системы в режиме автоматического управления происходит следующим образом, В исходНом состоянии выходные напряжения задатчика 1 (Ч.1), развертывающего устройства 2 (V2), датчика

11 положения (Ч1.1) равны нулю V =V =

=Ч1. =0> т.е. регулирующий орган находится в нулевом положении. При повороте задатчика 1 (Ч1 0) на выходе развертывающего устройства 2 формируется напряжение V< изменяющееся с постоянной скоростью (скоростью развертки), определяемой отношением напряжения ограничения Ч на выходе усилителя-ограничителя 3 к постоянной интегрирования ь" интегратора 4, так как при достаточно большом коэффициенте усиления усилителя 3 на вход 5 интегратора 4 поступает постоянное по величине напряжение V> практически при любой отличной от нуля разности (Ч.1-V2). Следящая система 7 отрабатывает поступающее на ее вход напряжение V2 до тех пор, пока не будет достигнуто равенство

Н„=Ч2=Ч„„, т.е. до выхода регулирующего органа в заданное положение.

Поскольку скорость перемещения регулирующего органа при отсутствии ограничений существенно превышает скорость развертки, при надлежащем коэффициенте усиления усилителя 8 рассогласования регулирующий орган отслеживает сигнал Ч2 и в любой момент времени Ч Ч . По существу в f1 процессе отработки задания выходное напряжение ЧВ усилителя рассогласования автоматически подбирается так, что регулирующий орган перемещается со скоростью развертки. При этом напряжение V9 по абсолютной величине значительно меньше напряжений ис". точников 23 и 25, т.е, -Е (ЧВ<+Е, а потому операционные усилители 14 и 15 находятся в состояниях, при которых светодиоды l 8 и 19 смещены в непроводящих направлениях и не светятся; Следовательно, цепи, соединяющие выходы операционных усилителей 14 и 15 с входом 6 интегратора

4, разомкнуты, Действительно, при

-E < Vg усилитель 14 находится в области отрицательного насыщения и его выходное напряжение Vqy=Vqg .

lO

3О

3S

SO

Если обеспечивается V<+< "Е, то меж-: ду анодом и катодом светодиода 18 действует отрицательное напряжение, и светодиод 18 закрыт, При этом к аноду диода 20 приложено отрицательное напряжение -E и диод 20 также закрыт (на катоде диода 20 действует практически нулевое напряжение суммирующей точки - входа 6 интегратора 4). Аналогично при Нв(Е усилитель 15 смещается в область положительного насыщения и при Н рЕ светодиод 19 закрыт. Поэтому к катоду диода 21 прикладывается положительное напряжение +Е, закрывающее этот диод, Таким образом, в режим автоматического управления, когда следящая система 7 отрабатывает сигнал задания Vg со скоростью развертки, выход усилителя 8 рассогласования отключен от допопнительного выхода 6 инте. ратора 4>и введенный в систему контур, состоящий из операционных усилителей

14 и 15 и соответствующих цепей связи, не оказывает влияния на работу системы, Если же в этом режиме происходит заклинивание регулирующего органа

10, то выходное напряжение усилителя

8 рассогласования возрастает и при ошибке !Ч2-Ч»1!3Ь min имеем!Ч1 !> Е.

Величина минимальной ошибки й.пт1п, при которой 1Н,---Е, определяется выЕ ражением А - = —, где К -- коэфг>ип фициент усиления усилителя 8 рассогласования.

В зависимости от знака напряжения Ч8 замыкается одна из цепей связи, соединяющая выход усилителя 8 с входом 6 интегратора 4. Так при

Vg(0 и ЧВ (-E на выходе операционного усилителя 14 появляется положительное напряжение V., которое при некоторой ошибке д оказывается достаточным для открывания светодиода 18 и диода 20. Величина ошибки Ь может

1 быть найдена по формуле

R<Ü E+V .1Ь Ь п = .1Ь

Rn

16 и 22;

Н - пороговое напряжение, определяемое суммой прямых падений на светодиоде

18 и диоде 2G, 1004963

К - коэффициент усиления операционного усилителя 14 (К„ »1 ) .

В результате открывания светодиода l8 и диода 20 интегратор 4 вместе S с усилителем 8, рассогласования охватываются глубокой отрицательной обратной связью через операционный усилитель 14 и включенные светодиод 18 и диод 20. При достаточно большом коэффициенте передачи Кя К„ на выходе интегратора 4 установится напряжение Ч2 „ практически равное напряжению

Ч„„ датчика положения регулирующего органа 10 независимо от сигнала V на выходе усилителя-ограничителя

Это достигается за счет того, что ток i<+, развиваемый на выходе усилителя 14, компенсирует ток 15, поступающий на вход 5 интегратора 4 с выхода усилителя-ограничителя 3. Ток

V — где R> - сопротивление peR5 зистора 5. Соответственно ток

1+ 5 23

+ —, где R -. сопротивление ре22 22 зистора 22. Отсюда видно что, задаваясь надлежащим током через резистор 22, можно обеспечить необходимое значение тока через светодиод 18, 30 при котором обеспечивается его надежное свечение независимо.от величины тока i >.

",:Подобным же образом работает контур обратной связи, выполненный на основе операционного усилителя 15, светодиода 19 и диода 21, когда Ч8>Е, В этом случае на выходе усилителя

15 возникает отрицательное напряжение, открывающее светодиод 19 и ди- О од 21.

Таким образом, при заклинивании регулирующего органа выходное напряжение развертывающего устройства пе- рестает изменяться и удерживаться на уровне, соответствующем действительному положению регулирующего органа. При этом соответствующий светодиод сигнализирует о заклинивании.

После устранения причин заклинивания система не требует согласования развертывающего устройства и регулирующего органа, который сразу же начинает перемещаться со скоростью развертки из положения, в котором

И он находился. В результате исключает ся возможность недопустимо быстрых перемещений регулирующего органа, что способствует повышению надежно сти управления.

За счет введенного .контура обратной связи обеспечивается автоматическая подстройка развертывающего устройства под фактическое положение клапана не только при его заклинивании, но и при включении системы в работу, и при переходе с дистанционного на автоматическое управление. Так, например, если при подаче питания имеет место неравенство сигналов на выходах развертывающего устройства и датчика положения регулирующего органа и разность =

=IVg-Ч11J>Й1, то происходит замыкание соответствующей цепи контура обратной связи, подобно тому, как это происходило в случае заклинивания регулирующего органа, и в результате развертывающее устройство подстраивается под регулирующий орган. Время согласования развертывающего устройства и регулирующего органа при Ко К>)t в надлежащем выборе сопротивлений резисторов 16(17) и 22(24) может быть сделано достаточно малым, в связи с чем время записи сигнала на выходе развертывающего устройства может быть сделано ((времени обработки сервопривода, Автоматическая подстройка развертывающего устройства под регулирующий орган освобождает оператора от необходимости заниматься согласованием выходных сигналов развертывающего устройства и следящей системы, что дополнительно повышает надежность управления. Существенное значение для повышения надежности имеет также индикация заклинивания регулирул ющего органа с помощью введенных в схему светодиодов, выполняющих одновременно функции .ключевых элемен тов в цепях обратных связей. При этом следует отметить что предложенная схема обеспечивает четкое свечение светодиодов независимо от разброса их характеристик и беэ применения специальных пороговых устройств, т.е. применение предложенной системы позволяет повысить надежность управления.

Формула изорретения

1. Система управления регулирующим органом, содержащая задатчик., а

1004963

10 также последовательно соединенные интегратор, усилитель, исполнительный механизм, регулирующий орган, датчик обратной связи, выход которого подключен к второму входу усилителя, $ отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, в систе" му введены усилитель-ограничитель и блок согласования и контроля, подсоединенный входом к выходу усилителя, а выходом - к второму входу интегратора, первый вход усилителя-ограничи,теля подключен к выходу задатчика, второй вход - к .выходу интегратора

1$

2. Система управления по и. 1, ° .отличающаяся тем, что блок согласования и контроля содержит две параллельные цепочки, каждая из которых состоит из последовательно 20 соединенных источника эталонного напряжения, операционного усилителя, ограничивающего резистора, светодиода и диода, причем выход источника эталонного напряжения подсоединен к светодиоду через токозадающий резистор, вторые входы первого и вто= рого операционных усилителей соединены и подключены к входам блока согласования и контроля, первый и второй диоды соединены и подключены к выходу блока согласования и контроля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP

И 347436, кл. F 01 0 17/26, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР и 881658, кл. G 05 В 11/01, 1980

3. Авторское свидетельство СССР

N 631861, кл. G 05 В 11/00, 1979 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 1893/60

Тираж 872 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.. Проектная, 4