Позиционный регулятор

Позиционный регулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 30.01.75 (21) 2101035/24 с присоединением заявки №(23) Приоритет 01. 1 1.71

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 534755 (51) М. Кл.з

Я 05 Q 15/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано05.11.76.Бюллетень ¹41 (5З) уд1 621.316.7 (088.8) (45) Дата опубликования описания10.03.77 (72) Авторы изобретения

В. И. Громов, В, П. Галков, И, П, Иванов и И. Ш, Фишгал (71) Заявитель (54) ПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования и может быть использовано для улучшения динамических качеств различных позиционных регуляторов (например, регулятор с жесткой обратной связью по положению регулирующего органа).

Известен позиционный регулятор, содержащий последовательно соединенные задатчик, блок управления и датчик обратной связи (1). Однако точность работы такого ре гулятора недостаточна.

При оборудовании главного двигателя судна (например, паровой гурбины) таким регулятором числа оборотов гребного вала он прикрывает маневровый клапан турбины, Это приводит к увеличению поддерживаемого регулятором числа оборотов турбины, обусловленному неравномерностью работы регулятора. При значительной неравномерности работы регулятора это может привести к срабатыванию защиты турбины по сигналу превышения предельного числа оборотов, а следовательно, к потере хода судна.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является позиционный регулятор, содержащий последовательно соединенные задагчик, блок управления и датчик обратной связи, выход которого подсоединен ко входу блока управления (21. У таких регуляторов соединение датчика обратной связи с выходом блока управления (с регулирующим органом) осуществляется посредством линейного звена, !

О Введение в регуляторы жесткой обратной связи (отрицательной) повышаег устойчивость их работы. Однако наличие жесткой обратной связи приводит к неравномерности регулирования, т.е. при изменении нагрузки

l5 регулируемого объекта (а, следовательно, и положения M регулирующего органа регулятора) изменяется величина регулируемого параметра (Ч ), хотя задание (уставку) регулятора () при этом не изменяют.

20 Величина изменения (о Ч м gg) регулируемого параметра при максимальном изменении нагрузки регулируемого объекта or - 100% до 0 (при этом регулирующий орган изме,няет свое положение на величину д М щдgc

25 равную примерно его полному ходу, г,е, в

534755 относительных единицах Ю>макс=h) характеризует общую неравномерность регулирс дю „„, вания (о" = Д cp 1, а величина

Е gM макс макс 5 изменения регулирчемого параметра («) при малых изменениях нагрузки (nM) относительно какого-либо установившегося режима (M = Мо) характеризует местную неравномерность регулирования (м ) на данном режиме, Последняя пропорциональна отношению dM = —,А I M= M и, по суьр шесгву, определяет запас устойчивости регулятора на данном установившемся режиме (нагрузке) (чем больше д „„, тем устойчивее работает регулятор).

Е(елью изобретения является повышение точности и стабильности работы регулятора.

Эта цель достигается путем того, что в щ регулятор введено зубчатое соединение, выполненное-в виде рейки, связанной с блоком управления, и сектора, установленного на оси и связанного с входом датчика обратной связи, 25

На фиг. 1 дана структурная схема позиционного регулятора; на фиг. 2 — нелинейное звено; на фиг. 3 и 4 — графики работы регулятора, Задагчик 1 и датчик 2 регулируемого 30 параметра (9 ), а также датчик обратной связи 3 по положению регулирующего органа подключены ко входу блока управления

4, связанного с регулирующим органом 5 объекта регулирования 6, на который дейст- 35 вуют возмущения со стороны нагрузки 7, датчик обратной связи 3 связан с выходом блока управления посредсгвом нелинейного корректирующего звена 8 типа "упор".

В качестве нелинейного звена может 40 с быть использовано показанное на фиг. 4 зацепление подпружиненного сектора 9 с малым числом зубьев, установленного на оси и связанного с датчиком обратной связи, с рейкой 10 регулирующего органа, .З

Блок управления содержит усилитель и исполнительный двигатель, Сумматор 11 установлен перед блоком управления, 50

Соединение датчика обратной связи с выходом блока управления регулирующим органом через нелинейное звено 8 типа

"упор" обеспечивает пропорциональное либо монотонное изменение сигнала датчика об- 55 ратной связи, - разрыв связи датчика с выходом блока управления за счет перемещения регулирующего органа относительно датчика; последующее восстановление этой связи (ь Ч = f Ь )) между датчиком и выходом 0 блока управления при изменении направления движения регулирующего органа (зубчатый сектор входит в зацепление с рейкой).

Регулятор работает следующим образом.

На любом установившемся режиме сиг% нал на выходе нелинейного звена не превышает ограничительной усгавки на перемещение датчика обратной связи (зубчатый сектор находится в зацеплении с рейкой). B результате в регуляторе осуществляется жесткая обратная связь по положению регулирующего органа со значительной мест макс дЧ ной неравномерностью о д Щ макс (см. фиг. 1).

При изменении нагрузки объекта регулирования (либо при изменении усгавки задаг чиком) величина регулируемого параметра, замеряемая датчиком 2, изменяется, отклоняясь or заданного задатчиком значения, Возникшее рассогласование усиливается и отрабатывается блоком управления, перемещающим регулирующий орган, в направлении уменьшения возникшего рассогласования, При перемещении регулирующего органа

or первоначального установившегося положения на величину хода = а М ма„ссигнал на выходе нелинейного звена достигает величины ь „,акс, а сигнал датчика обратной связи — ограничительной уставки < м акс.

При этом разрывается связь датчика с выходом блока управления (зубчатый сектор выходит иэ зацепления), сигнал датчика о ратной связи перестает изменяться, оставаясь равным ь Ч м дкс до тех пор, пока регулирующий орган не изменит направления

=воего перемещения, что приводит к немедленному восстановлению связи датчика обратной связи с регулирующим органом (зубчатый сектор вновь входит в зацепление).

После этого регулятор рабогаег гак же, как описано выше на исходном установившемся режиме перед внесением возмущения, При соединении датчика обратной связи с выходом блока управления посредством нелинейного корректирующего звена типа упор" сигнал обратной связи определяется не единственной жесткой характеристикой (что имеет место в известных позиционных регуляторах), а целым семейством подобных характеристик (см. фиг. 3, 4), Соответственно вместо присущей позиционному регулятору единственной статической характеристики регулирования (штриховая линия на фиг, 3) получают целое семейство параллельных статических характеристик, заполняющих область от %=Чав

-аЧ „„,до Ч=Ч,+аМ „„, в диапазоне М =

= Π—; 1 и идущих с наклоном, тангенс yr»

534755 ла которого характеризуется величиной местнои неравномерности регулирования ь макс ь М мдк

Эти характеристики изображены на фиг. 3 сплошными линиями, Переход с одной характеристики на другую осуществляется автоматически за счет смешения регулирующего органа относитель- 1О но датчика при достижении сигналом датчика ограничительной уставки (+ nV «c). для этого достаточно, чтобы регулирующий орган переместился относительно своего исходного установившегося положения на величину ь М „„, составляющую некотору долю от его полного перемещения, Это позх

ВОляет значительно (в и д м раз) уве» личить местную неравномерность регулирования по сравнению с местной неравномерностью в известных позиционных регуляторВх l ge ror 2KB сигнал b % +

Из изложенного следует также, что отклонение регулируемого параметра от заданного значения на установившемся режиме при любой нагрузке объекта регулирова-;.@ ния не может превысить величину дкс .

Нетрудно видеть, что в известных позиционных регуляторах при той же величине местной неравномерности Р, что и в предлагаемом регуляторе, при изменении 4О нагрузки на полную величину отклонение регулируемого параметра превысило бы аналогичное отклонение в предлагаемом регу6

I ляторе в,, раз (т.е. в 3-5 раз при

М = 0,2 — 0,3 от величины полного хода регулирующего органа ), Таким образом, предлагаемый регулятор существенно повышает запас устойчивости контура регулирования, т.е, улучшает его динамические качества без увеличения или даже при уменьшении общей неравномерности регулирования, и уменьшает величину отклонения регулируемого параметра при глубоких изменениях нагрузки объекта регулирования, что подтверждено при испытании регулятора совместно с электронной моделью объекта регулирования, набранной на аналоговой моделирующей машине.

Формула изобретения

1. Позиционныи регулятор, содержащии последовательно соединенные задатчик, сумматор, блок управления и датчик обратной связи, выход которого подсоединен ко входу сумматора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и стабильности работы регулятора, в него введено зубчатое соединение, выполненное в виде рейки, связанной с блоком управления, и сектора, установленного на оси и связанного со входом датчика обратной связи, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Статья В Е. Соловей и др. "Всережимные системы автоматического регулирования числа оборотов судовых паровых турбин" в сборнике "Машиностроение и металлургия Кировского завода", Машиностроение, 1970 г„стр. 165-173.

2, Авторское свидетельство Л" 270748, кл, G 05 В 11/00, от 06.08.70 г, (прототип), 534755

Составитель Т. Кирюхина

Редактор Л, Утехина Техред А. демьянова Корректор B. Куприянов

Заказ 5549/223 Тираж 1029 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4