Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор

Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ COI4TCKNX.

СОЦИаНИСтНЧЕСНИК

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ТЕЛЬСТВУ

<11>857925

Q (61) Дополнительное к евт. сеид-ву (22) Заявлено 13.07. 79 (21) 2798802/18-24 (51)М. Кл З с присоединением заявки М

05 В 11/01

Государственный комитет

СССР

„яо деааи изобретенкй я еткуыткй (23) Приоритет

Опубликовано 23Р8В1. бюллетень ЙЯ 31

Дате опубликования описания 23. 08. 81 (53) УДК 62-50 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.И. Жиля <ов. А. В. Садовой и A.Ä. Сергее

Коммунарский горно-металлургический инс (71) Заявитель.(54 ) ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ

РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к автомати- ческому регулированию и управлению и сюжет быть использовано при создании систем регулирования теплоэнергетнческимн процессами, а такие в химической и металлургической отраслях промышленности.

Известны проьыаленные пропорционально-интегрально-дифференциальные регуляторы (ПИД), широко нспользуеьые для регулирования различных технологических процессов. Эти регуляторы позволяют создавать надежные систеьва автоматического регулирования, позволяющие обеспечить заданное качество регулирования (1 1.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является

ПИД-регулятор, аодерващий параллельно сеединениые усилитель н днфференциатор, выходы которых поданы на сумматор, соединенный последовательно с другим сумматором, усилителем, охваченным инерционным звеном по закону отрицательной обратной связи и исполнительным механизмэм в виде,интегрирующего звена 2 .

Недостаток известного регулятораограниченный диапазон настройки времени.предварения, определяемой па- ЗО раметром д т / . Максимальное значение этого параметра равно 0,25. В то яе время оптимальная величина d, как правило, превътаает это значение. р™р, щ « -опт может быть рав ° ным 2/2.

Цель изобретения - расширение диапазона настройки времени предварения

7 ПИД-регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в ПМД-регулятор, содеркащнй последовательно соединенные дифференциатор, первый сумматор, первый усилитель и инерционное звено, выходом подключенное к второму входу первого сумматора, и исполнительный механизм, введены два усилителя и второй сумматор, входы которого подключены к выходам усилителей, а выход - к входу исполнительного механизма,причем входы второго и третьего усилителей подключены соответственно к входу и выходу дифференциатора.

На чертеже представлена схема предлагаемого регулятора.

Регулятор содера«ит днфференцнатор

1, последовательно соединенный с суьв«атором 2, усилителем 3, охваченным отрицательной обратной связью в виде инерционного звена 4, суммато857925 ром 5, на вход которого подключены выходы усилителей 6 и 7, а их входы соединены с входом и выходом дифференцнатора 1, а также с исполнительным механизмом 8.

Система работает следующим образом.

Входной сигнал Х поступает на дифференциатор 1, с выхода которого сигнал через сумматор 2 поступает на вход усилителя 3, охваченного обратной связью 4. За счет большого коэффициента усиления усилителя 3 здесь формируется форсирующее звено.

С выхода форсирующего звена, т.е. с выхода усилителя 3, сигнал поступает на вход сумматора 5. На сумматор 15:

5 одновременно поступают сигналы с входа регулятора и выхода дифференциатора 1 через усилители 6 и 7.Таким образом, сигнал на выходе сумматора 5 пропорционален входному сигналу, его первой и второй производной. Поскольку параметры усилителей 3,6 и 7 можно выбирать произвольно, можно произвольно устанавливать и коэффициенты при первой и второй производной входного сигнала, т.е. можно обеспечить любое значение

d = Tg /Тц

Известно, что передаточная функция ПИД-регулятора

w(p) = k (1+ + т p)

Up н частотная функция

1 35

W(>a) = k (1 + — + )Т uu) (2).

3 Ти

Объекты теплоэнергетики, химической и металлургической промышленности весьма инерционны и, следовательно, низкочастотны.

Следовательно значения частот И в рабочем диапазоне (а зто второй и третий квадрат комплексной плоскости для ПИд-регулятора) будут малы (например, (ю = 0,015-0,05). Если 4 величина Т мала, значение Т и в выражении (2) также мало и им прак. тически можно пренебречь.

Расширение диапазона Т приво-; дит к практическому использованию ур

ПИД-регулятора, а следовательно, к улучшению качества регулирования (сокращению времени регулирования, уменьшению колебательности). .цпя Расчета Т используют суще- у ствууицую методику расчета,по которой задЖтся значения d (его принимают обычно равным предельному значению для данного типа регулятора эта величина,указывается в паспорте регулятора) и иэ условия обеспечения 40 требуемого качества регулирования находят (с„,Т, а затем Т сГГ ..

Преобразуем передаточную функцию (1) к виду

Передаточная функция регулятора

Z(p) (лТь а Т1+" НъТо

1 где k, k, k u k — коэффициенты л 2 э усиления блоков

6,7,4 и 3; нные мени блоков

1,4,8, Поскольку передаточные функции (3) и (4) равны, т„т . т„(Щ н) т„т = — „— т„- „,4, - (S)

Из уравнений (5) следует расчетТ, R

Тодд Тъ

Т„-,Д,4 (6)

Коэффициенты, входящие в уравне-ние (6), независимы и значение т . всегда можно установить требуемое (любое), выбрав соответствующие

2.

Использование предлагаемого регулятора позволяет расшириТь диапазон pro настройки эа счет использования дополнительных усилителей и сумматора и, следовательно, повысить запас устойчивости систем, сократить время регулирования.

Формула изобретения

Пропорционально-интегрально-диф-: ференциальный регулятор, содержащий последовательно соединенные дифференциатор, первый сумматор, первый усилитель и инерционное звено, выходом подключенное к второму входу первого сумматора и исполнительный механизм, о л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапаэона настройки регулятора, в него введены два усилителя и второй сумматор, входы которого подключены к выходам усилителей, а выход - к входу исполнительного механизма, причем входы второго и третьего усилителей подключены соответственно входу H выходу дифференциатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ротач В.Я. Расчет динамики проьишленных автоматических систем регулирования.М., "Энергия", 1973, с. 34, 198, 422.

2. Штейнберг Ш.E. и др. Проьыцленные автоматические регуляторы.

М., "Энергия", 1973, с. 31-21 (прототип).

857925

Тирам 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7241/76

Филиал ППП "Патент, г. Уигород, ул. Проектная(,4

Составитель В. Грибова

Редактор Н. Данкулич Техред М. peasec ЕорректорГ. Назарова!