Регулятор частоты
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е (809097
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскии
Социалистичесмик
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.07.78 (21) 2646772/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) Я. Кл,з
G 05 D 13/62
Государственный комитет
СССР ао делам изобретеиий и открытий
Опубликовано 28.02.81. Бюллетень № 8
Дата опубликования описания 10.03.81 (53) УДК 621.3. .078 (088.8) (72) АвтоРы изобретения
А. С. Рвбкков, д. А. Пластун к В. И. Беле1ский
) - -.:-: - )
) в ,Г .
4.
°;а, тл (71) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ
Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах импульсного регулирования частоты, в частности частоты вращения газотурбинных двигателей.
Известен частотно-импульсный регуля5 тор, содержащий цифровые блоки памяти, в которые записываются данные о заданной и фактической скорости, выраженной в частотно-импульсной форме, в результате чего на выходе формируется разностный управляющий сигнал для дискретного управ- 1О ления дроссельным клапаном (1) .
Недостатком частотно-импульсного регулятора является значительная дискретность управления меняющейся частоты, снижающая точность регулирования расхода топлива.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является фазоимпульсная система стабилизации расхода жидкости, содержащая частотно-импульсные датчик и задатчик расхода жидкости, фазовый компаратор, соединенный входами с датчиком и задатчнком частоты, и дозирующее устройство, соединенное с выходом компаратора (2).
Недостатком фазоимпульсной системы регулирования является узкий диапазон фазового регулирования, в результате чего на его границах происходит скачкообразное изменение скважности широтно-импульсного сигнала с понижением точности регулирования.
Цель изобретения — повышение точности и расширение области применения регулятора.
Поставленная цель достигается тем, что в регулятор введены блок коммутации, последовательно соединенные блок задержки и второй исполнительный элемент, а также первый и второй формирователи импульсов и первый и второй элементы И, первые входы которых подключены к входам соответствующих формирователей импульсов, вторые входы — к выходам соответствующих формирователей импульсов и к соответствующим входам фазового компаратора, а выходы — к соответствующим входам блока задержки и к первым входам блока коммутации, вторые входы которого соединены с выходами задатчика частоты, выход датчика частоты подключен к входу первого формирователя импульсов, а выход блока
809097 коммутации подключен к входу второго формирователя импульсов.
Блок коммутации содержит третий и четвертый элементы И, первый и второй элементы ИЛИ и первый триггер, входы которого соединены с выходом первого элемента ИЛИ, подключенного входами к первым входам блока коммутации, первые входы третьего и четвертого элементов И соединены с соответствующими выходами первого триггера, вторь1е входы — с вторыми входами блока коммутации, а выходы — с
10 соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к выходу блока коммутации.
Блок задержки содержит первый и вто рой элементы задержки, пятый и шестой элементы И и второй триггер, входы которого соединены с выходами первого и второго элементов задержки, а выходы — с первыми входами пятого и шестого элементов V., второй вход пятого элемента И подключен к входу первого элемента задерки и к соответствующему входу блока задержки, второй вход шестого элемента И подключен ко входу второго элемента задержки и к соответствующему входу блока задержки, причем первый вход шестого элемента И подключен к выходу блока задержки.
На фиг. 1 представлена блок-схема регулятора частоты; на фиг. 2 — временные графики прохождения сигналов регулятора.
Регулятор частоты содержит датчик 1 частоты, задатчик 2 частоты (двухфазный генератор), элементы И 3 и 4, элементы
ИЛИ з и 6 и триггер 7, составляющие блок
8 коммутации фазы, фазовый компаратор 9 (триггер) формирователи 10 и 11 импульсов, элементы И 12 и 13, элементы 14 и 15 задержки, триггер 16 и элементы И 17 и 18, составляющие блок 19 задержки и исполнительные элементы 20 и 21 дозирующего устройства.
Регулятор работает следующим образом. 40
Импульсы, сформированные датчиком 1 непосредственно и задатчиком 2 через один из открытых элементов 3 илч 4 и элемент 5, поступают на входы формирователей 10 и
11 и первые входы элементов 12 и 13. Формирователи 10 и 11 по передним фронтам 45 поступающих импульсов формируют короткие импульсы, коТорые затем поступают на входы фазового компаратора 9 и на вторые входы элементов 12 и 13. На выходе триггера 9 формируется ШИМ-сигнал с оп50 ределеннои скважностью, которыи управляе7 дозирующим клапаном 20. Средний расход топлива через клапан 20 пропорционален скважности ШИМ-сигнала (фиг. 2, а )„которая в свою очередь пропорциональна рассогласованию фаз или интегралу рассогласования частот датчика 1 и задатчика 2.
C приближением скважности ШИМ-сигнала к предельным значениям «О» или «1» на выходах элементов 12 или 13 формируется импульс в момент первого совпадения одного из импульсов формирователей 10 или 11 с импульсами датчика 1 или задатчика 2 частот. Сформированный импульс, несущий информацию о знаке изменения скважности g ШИЧ-сигнала, синхронизирует два события.
Во-первых, импульс, поступая на счетный вход триггера 7 через элемент 6 блока коммутации фазы, коммутирует фазу генератора задатчика 2 частоты на элементах
3 и 4. В результате на входах элементов
10 и 12 временное положение очередного импульса задатчика 2 частоты изменяется на угол Я (фиг. 2, а ), а скважность ШИМ-сигнала со значения, близкого к «О» или «1», изменяется до 0 = 1/2.
Во-вторых. импульс, поступая на элементы 14 или 15, переключает триггер 16 и соответственно включает или выключает клапан 21. Включение или выключение клапана 21 происходит в зависимости от знака рассогласования частот и соответственно знака изменения скважности ШИМ-сигнала на выходе триггера 9. Так в случае fg@r,) f (фиг. 2), отвечающем изменению скважности
ШИМ-сигнала от значения 1 до 1/2, клапан
21, по производительности равный половине расхода клапана 20, включается, увеличивая таким образом расход топлива на величину, равную расходу при скважности = 1/2 клапана 20.
Таким образом, в результате совмещения по времени двух событий — уменьшения скважности на клапане 20 до f = 1/2 и включения клапана 21 суммарныи расход топлива через доз ирующее устройство не изменяется, а новый диапазон регулирова ния, выраженный, например в скважностях сигнала, принимает новое значение, равное 1/2 — 1/2.
Появление очередного импульса того же знака на выходе одного из элементов 12 или 13 изменяет диапазон регулирования с подключением очередного блока задержки и клапана до значения = 1 — 2. С появлением на выходе одного из элементов 12 или 13 импульса другого знака, соответствующего случаю f
Таким образом, введение в регулятор вновь введенных элементов и соответствующего количества блоков задержки позволяет повысить точность регулирования. Это стало возможным в результате устранения скачкообразного изменения расхода топлива при широтно-импульсном регулировании. Кроме того, повысить точность регулирования позволяет исключение регулирования на предельных, значениях скважности ШИМ-сигнала. Одновременно с повышением точности регулирования расширился диапазон точного регулирования.
509097
Предлагаемый регулятор, характерный наличием режимов грубого дискретного регулирования и точного широтно-импульсного, позволяет применить для дискретного регулирования клапаны с электромагнитной защелкой с целью экономии мощности управления, а в качестве привода дискретного дозируюшего элемента-реверсивный шаговый двигатель, включенный вместо блока задержки.
Формула изобретения
1О
1. Регулятор частоты, содержащий датчик и задатчик частоты, фазовый компаратОф, выход которого подключен к первому испол- >s нительному элементу, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения регулятора, он содержит блок коммутации, последовательно соединенные блок задержки и второй исполнительный элемент, а также первый и о второй формирователи импульсов и первый и второй элементы И, первые входы которых подключены к входам соответствующих формирователей импульсов, вторые входы к выходам соответствующих формирователей импульсов и к соответствующим входам фазового компаратора, а выходы — к соответствующим входам блока задержки и к первым входам блока коммутации, вторые входы которого соединены с выходами задатчика частоты, выход датчика частоты зо подключен к входу первого формирователя импульсов, а выход блока коммутации подключен к входу второго формирователя и м пул ьсов.
2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что блок коммутации содержит третий и четвертый элементы И, первый и второй элементы ИЛИ и первый риггер, входы которого соединены с выходом первого элемента ИЛИ, подключенного входами к первым входам блока коммутации, первые входы третьего и четвертого элементов И соединены с соответствующими выходами первого триггера, вторые входы — с вторыми входами блока коммутации, а выходы — с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к выходу блока коммутации.
3. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что блок задержки содержит первый и второй элементы задержки, пятый и шестой элементы И и второй триггер, входы которого соединены с выходами первого и второго элементов задержки, а выходы — с первыми входами пятого и шестого элементов И, второй вход пятого элемента И подключен к входу первого элемента задержки и к соответствующему входу блока задержки второй вход шестого элемента И подключен ко входу второго элемента задержки и к соответствующему входу блока задержки, причем первый вход шестого элемента И подключен к выходу блока задержки.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент Японии Хо 76 — 24675, кл. 54 (7) Н 13, опублик. 1971.
2. Виднеев Ю. Д., Трахтенберг В. Д.
Приборы и системы управления, 1977, Хе 8, с. 41 — 42 (прототип).
809097
Фиг./ зад >
Редактор А. Лежнина
Заказ 3/55
Составитель Л. Цаллогова
Тех ред А. Бойкас Корректор E. Рошко
Тираж 951 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППГ! «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4