Регулятор

Регулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскид

Социалистических

Рвспублнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 1?1278 (21) 269354 3/18 24 (51) рА, с присоединением заявки М (23) Приоритет

G 05 В 13/00

Государственный комитет

СССР по делан нюбретений н открытий

Опубликовано 230181, Бюллетень ЙЯ 3

Дата опубликования описания 230181 (53) УДК е2-50 (088.8) (72) Автор изобретения

Е. К. Шигин

Воронежский технологический институт (71) Заявитель (54 ) РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к автоматическому регулированию технологических процессов с большим транспортным запаздыванием н может быть использовано в системах автоматичес- з кого регулирования процессом помола зернопродуктов на мельничных вальцовых станках.

Известны электронные пропорционально-интегральные регуляторы пре- 1О рывистого действия, с помощью которых могут реализовываться системы автоматического регулирования технологическими процессами, в частности помола зерна на мельничных вальцовых станках (1) .

Недостатками таких регуляторов являются высокая колебательность переходных процессов и большое время пере ходного процесса при регулировании 20 объектов с большим транспортным запаздыванием и распределенностью параметров, Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является ре- 2з гулятор, содержащий последовательно соединенные усилитель, первый выпрямитель, первый дйскретный дифференциатор, триггер, блок обратной связи, суммирующий усилитель, ключ и фазо- З9 чувствительный усилитель, первый выход усилителя через фазочувствительный усилитель подключен ко второму входу блока обратной связи, второй выход через второй выпрямитель - со вторым входом суммирующего усилителя, а третий выход через последовательно соединенные третий выпрямитель и индикатор ошибки - с третьим входом блока обратной связи 12).

Недостатком известного регулятора является его низкая функциональная надежность.

Цель изобретения — уменьшение затрат ручного труда при управлении технологическими процессами и повышение функциональной надежности систем автоматического регулирования в целом.

Предлагаемая цель достигается тем, что регулятор с переключаемыми параметрами содержит последовательно соединенные первое реле, второе реле и первый одновибратор и последовательно соединенные четвертый выпрямитель, второй дискретный дифференциатор, пятый выпрямитель, второй рдновибратор, аналоговый дифференциагор и третий ; одновибратор выход которого соединен с четвертым входом

798700 блока обратной связи, а второй вход блока обратной связи соединен со Входом первого реле, причем второй дискретный дифференциатор содержит последовательно соединенные первый размыкающий контакт первого реле, 5 первый конденсатор, второй размыкающий контакт первого реле, первый замыкающий контакт реле первого одно1 вибратора, второй конденсатор и пер" вый замыкаюций контакт реле первого одновибратора, первый замыкающий контакт первого реле соединен с первым выходом второго дискретного дифференциатора, второй вход которого через последовательно соединенные первый размыкающий контакт реле первого одновибратора, второй конденсатор, второй размыкающий контакт реле первого одновибратора соединен со вторым заьыкающим контактом первого реле, причем первый размыкающий контакт первого реле и второй заьыкающий контакт реле первого одновибратора соеди. иены с первым входом второго дискретного дифференциатора, второй вход которого соединен со вторым размыкаю- 25 щим контактом первого реле и с первым замыкающим контактом реле первого одновибратора.

На фиг ° 1 представлена блок-схема регулятора с переключаемыми парамет- Зр рами, на фиг. 2 — оптимальное протекание переходных процессов системы.

Усилитель 1 сигнала ошибки, фазочувствительный усилитель 2 с выходными реле, 3,4 и 5 — первый 3, второй 5

4 и третий 5 выпрямители, ключ б, суммирующий усилитель 7, индикатор 8 ошибки, блок 9 обратной связи, триггер 10, первый дискретный дифферен-. циатор 11, четвертый выпрямитель 12,. для выпрямления напряжения заданнцего 4О воздействия, быстродействующее первое реле 13, второе реле 14 с замедлением на срабатывание, пятый выпрямитель

15, для выпрямления выходного сигнала второго дискретного дифференциа- 45 тора, второй одновибратор 16, аналоговый дифференциатор 17, третий одновибратор 18, одновибратор 19, второй дискретный дифференциатор 20, содержащий первый и второй конденсаторы 5р

21.1 и 21.2, перекидные (замыкающий и разьыкаккций) контакты быстродействующего первого реле 22.1 и 22.2, пе рекидные (замыкающий и размыкакиций) контакты реле первого одновибратора

23.1 и 23„2,, 0е- сигнал ошибки, 0>, UE. 0Е и 0е - входные сигналы усилителя 1, Uq — выходной сигнал фаэочувствительного усилителя 2, 0@ J

0(е(и U(g y сигHBJIH мОдуля ошибки сНс темы, 0и — выходной сигнал ицдика- 40 тора 8 ошибки, 0в- выходной сигнал

I суммирующего усилителя 7, UtI - выход ной сигнал ключа 6, 0вс — выходной сигнал блока 9 обратной связи, Uyвыходной сигнал первого дискретного И дифференциатора 11, 0+ — выходной сигнал триггера 10, U — сигнал задающего воздействия, 10oj — сигнал модуля задающего воздействия, 0> сигнал приращения задающего воздействия, U — сигнал модуля прираще/ lP

II ния задающего воздействия, U< — выходной сигнал второго одновибратора, Й!

U — сигнал аналоговой проиэводной приращения задающего воздействия, U — выходной сигнал третьего одно1 вибратора 18, 0ь — выходной сигнал быстродействующего первого реле 13, Н

0ь — выходной сигнал второго реле

14 с замедлением на срабатывание.

Регулятор работает следующим образом.

На вход усилителя 1 поступает

CHI HcU- OIIIH6KH UE

0Е 0т где U — сигнал регулируемой величит ны {переменное напряжение), снимаемый с датчика регулируемого технологического параметра,"

U - сигнал задающего воздействия (переменное напряжение, снимаемое с задатчика величины регулируемого технологичес кого параметра) . . с. .

Сигнал ошибки UE усиливается на усилителе 1 и поступает в виде переменных напряжений 0„, UE ° UE u UE на фазочувствительнйй усилитель 2, выпрямители 3, 4 и 5 соответственно.

Сигнал Uy усиливается фазочувствительным усилителем 2, выходные реле которого выдают немодулированное напряжение 0> на магнитный пускатель системы автоматического регулирования, а также на быстродействующее первое реле 13.

Выпрямленное напряжение Ul

Т - период повторения импульсного сигнала UtI,óìíîæåííblì на некоторый коэффициент В. При этом сигнал U имеет вид

0 - 0)ц () - 80)+q(t-Т) (>)

Так как В 1,0

U+ 0 Ей() - 0щ (-Т) + КЛ 0 еИ(-Т)(2, Первые два члена правой части (2) являются прибчиженным сигналом производной сигнала Ощ, а третий член сигнал модуля ошибки., умноженный на коэффициент Кп наклона линии переключения на фаэовой плоскости системы, определяеьый так кп- 1-в (3)

При этом переключение параметров регулятора будет осуществляться в четных квадрантах фаэовой плоскост системы. Если требуется переключе798700

65 ние параметров регулятора в нечетных . квадрантах фаэовой плоскости системы то в дискретном дифференциаторе осуществляется запоминание полного значения сигнала U p g {t-T), а сигнал текущего значения U g q(t) ослабляется с коэффициентом 8, тогда сигнал

О имеет внд

U ВОЙ@ (t) - Ugggg(t«T) (4)

Выражение (4) преобраэовывается аналогично (1), что дает

U9= UjEJR(t) - 0(ц (е-Т) + (o-1)0(ц (й) (5 и так как 8 Ъ 1,0, то Кпй -1 < О, что и соответствует переключени параметров регулятора в нечетных, квадрантах фазовой плоскости системы.

В зависимости от знака сигнала Uq триггер 10 принимает одно иэ устойчивых состояний и его выходной сиг1 нал U y переключает параметры блока

9 обратной связи в состояние форсированного или умеренного управления, s соответствии с которым последний выдает сигнал обратной связи U той или иной интенсивности.

На суммирующем усилителе 7 сравниваются сигналы модуля ошибки О ц и сигнала обратной связи U При инвертировании знака выходного сигнала

0„ усилителя 7 ключ 6 размыкает цепь питания усилителя 2 (сигнал Ол) и прерывает импульс 01 В зависимости от величины сигнала О и состояния триггера 10 ("умеренное" или

"форсированное" управление) длительность импульса 0 соответствует пропорционально-интегральному алгоритму управления системой автоматического регулирования.

Для уменьшения колебательности переход ых процессов в режиме слежения эа изменением задающего воздействия Uo на блок обратной связи осуществляется воздействие с целью дополнительного изменения параметров алгоритма регулирования, обеспечивающего близкое к оптимальнОму протекание переходных процессов системы следующим образом (фиг. 2).

Пусть задание U èýìåíèëîñü в мо. мент времени tz (фиг. 2а) . Так как раэмыкающие пары контактов 22.1 и

22.2 быстродействующего реле 13 в интервалах между срабатываниями регулятора подключают конденсатор

21.1 к выходу четвертого выпрямителя 12, то на нем всегда наблюдается модуль напряжения jU<(текущего значения сигнала задания. При срабатывании регулятора выходное напряжение Ug (в момент времени t ôèã.2á) поступает на реле 13, которое срабатывает с замыкающими парами контактов 22.1 и 22.2 подключает конденсатор 21.1 последовательно с конденсатором 21.2 ко входу выпрямителя 15, На конденсаторе 21.2 хранитIQ

) !

Ю

2$

ЗО

И

$0

Н ся напряжение (U o (t-T)(, запомненное в момент предыдущего срабатывания регулятора. Заряд этого конденсатора осуществляется следующим образом. Срабатывание реле 13 вызыва( ет подачу напряжения Ug на реле 14 с замедлением на срабатывание (момент времени t>, фиг. 2б), последнее срабатывает в момент времени

Интервал времени t< - t необходим для полного разряда конденсаторов

21.1 и 21.2 через выпрямитель 15 на входной цепи одновибратора 16. Срабатывание реле 14 вызывает появлеN ние сигнала Ug в момент времени которое вызывает срабатывание одновнбратора 19,размыкающие пары контактов которого 23.1 и 23.2 отключают конденсатор 21.2 от цепи сравнения напряжений /О, ц(t)1 и 01 и (t-Т) и подключают замыкающими парами контактов 23.1 и 23,.2 к выходу выпря мителя 12. В течение интервала времени t - t+ (фиг. 2и), необходимого для полного заряда конденсатора 21.2. одновибратор 19 находится в неустойчивом состоянии и замыкающие пары контактов 23.1 и 23.2 замкнуты. По истечении этого кит рвала времени одновибратор 19 переходит в устойчи- ° все состояние и конденсатор 21.2 контактами 23.1 и 23.2 отключается от выхода выпрямителя 12.

Реле 13 и 14 отпускают по окончании импульса Ug в момент времени у (фиг. 2б) и t6 .(фиг. 2в).

Если заданйе Оо в интервале времени между импульсами 0 не изменяется, то напряжения на конденсаторах 21.1 и 21.2 почти равны между собой и

0 О. При изменении задания U напряжеййя на. конденсаторах 21.1 и 21.2 существенно не равны и напряжение

U< оказывается достаточным для срабатывания одновибратора 16, который и выдает сигнал Uy в момент времени (фиг. 2д) на аналоговый дифференциатор 17. Последний дифференцирует и передний фронт импульса U, при этом полярность сигнала U такова (фиг. 2е), что не вызывает срабатывания одновибратора 18. По окончании импульса Uy его задний фронт в момент времени t )(фиг. 2г) вызывает появление сигнала 0< такой полярности (фиг. 2е), от которой одновибратор 18 сгабатывает и его выходной сигнал Up (фиг. 2ж) производит дополнительное переключение параметров блока 9 обратной связи на время

Т, большее, чем время переходного процесса системы Тп .

Если до окончания переходного процесса в режиме слежения эа изменением U произойдет новое изменение задания, то при очередном срабатывании регулятора величина Uq снова будет отлична от нуля, одновибратор

798700

16 снова сработает и выдаст импульсный сигнал Uq, под влиянием его переднего фронта аналоговый дифференциатор 17 выдаст сигнал Uy переводящий одновибратор 18 в устойчивое состояние, а под влиянием заднего

5 фронта — в неустойчивое состояние и дополнительное переключение параметров блока 9 обратной связи будет еще продолжено на время переключения параметров T .

Применение предлагаемого регулятора позволит снизить затраты ручного труда на управление системой автоматической стабилизации вальцовых станков этапа крупообразования наа

0 5 ставки оператора в смену и умень- 15 шить среднее количество функциональных отказов системы автоматизации на 254, что дает следующий экономический эффект на мельнице производительностью 240 т/сут: 26 от уменьшения затрат ручного труда 2100 руб/г; от уменьшения среднего количества функциональных отказов 6500 руб,/г общий экономический эффект составит

8600 руб/г.

Экономический потенциал для мукомольной промышленности РСФСР составит .875,0 тыс.руб/г.

Формула изобретения

1. Регулятор, содержащий последовательно соединенные усилитель, первый выпрямитель, первый дискретный 35 дифференциатор, триггер, блок обратной связи, суммирующий усилитель, ключ и фазочувствительный усилитель, первый выход усилителя через фаэочувствительный усилитель подключен ко второму входу блока обратной связи, второй выход через второй выпрямитель - со вторым входом суммирующего усилителя, а третий выход через последовательно соединенные третий выпрямитель и индикатор ошибки - с 45 третьим входом блока обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности регулятора, он содержит последовательно соединенные первое реле, второе реле и первый одновибратор и последовательно соединенные четвертый выпрямитель, второй дискретный дифференциатор,.пятый выпрямитель, второй одновибратор, аналоговый дифференциатор и третий одновибратор, выход которого соединен с четвертым входом блока обратной связи, а второй вход блока обратной связи соединен со входом первого реле.

2. Регулятор по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что второй дискретный дифференциатор содержит последовательно соединенные первый размыкающий контакт первого реле, первый конденсатор, второй размыкающий контакт первого реле, первый замыкающий контакт реле первого одновибратора, второй конденсатор и первый замыкающий контакт реле .первого одновибратора, первый замыкающий контакт первого реле соединен с первым выходом второго дискретного дифференциатора, второй вход которого через последовательно соединенные первый размыкающий контакт реле первого одновибратора, второй конденсатор, второй размыкающий контакт реле первого одновибратора соединен со вторым замыкающим контактом первого реле, причем первый размыкающий контакт первого реле и второй замыкающий кон- такт реле первого одновибратора соединены с первым входом второго дискретного дифференциатора, второй вход которого соединен со вторым

Ьаэмыкающим контактом первого реле и с первым замыкающим контактом реле первого одновибратора.

Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе

1. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. Под ред. В.Д. Кошарского. Л., "Машиностроение", 1976. с. 21-23.

2. Авторское свидетельство СССР

9 429413, кл. С 05 В 11/14, 1974 (прототип).

К, U

Составитель А,.Лащев

Редактор Н. Рогулич Техред Т. Маточка Корректор ". Шекмар

Заказ 10044/60 Тирам 951 Подписное

ВНИИПК Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Умгород, ул. Проектная, 4