Импульсный регулятор

Импульсный регулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

947824 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 201080 (21) 2995955/18-24 с присоединением заявки М9— (23) Приоритет—

Р М g> з

G 05 В 11/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

153} УДК62-50

{088.8) Опубликовано 300782, Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 300782

/ (72) Авторы изобретения

Я.Г. Ахунов, Г.А. Мишин, В.п. шадрин и Н.Ш. Гиниятуллин

1 ,t специальное проектно-конструкторское бюро "чебтехимавтоматика"

f (71) Заявитель

{54) ИМЧУЛЬСНЫт1 РЕГУЛЯТОР

«1зобретение относится к автоматике, а именно к устройствам для позиционного регулирования различных технологических параметров, и предназначено для исгользования в системах регулирования в установках промысловой подготовки нефти.

Известно позиционное регулирующее устройство, содержащее генераторы импульсов, выходы которых подключены к первому входу логического блока, второй вход которого соединен с датчиком сигнала, первый и второй выходы логического блока подключены через первый и второй усилители к первому и второму входам исполнительного механизма. Чри отклонениях регулируемой величины в пределах заданной зоны регулирования на исполнительный механизм поступают импульсы регулирования от первого генератора, а при отклонениях ее от установленных пределов происходит реверсирование исполнительного механизма и увеличение скорости его перемещения, так как при этом отключается первый и включается второй генератор с большей длительностью импульсов регулирования (1).

Недостатком данного устройства является то, что вне пределов зоны нечувствительности регулирующее воздействие, определяемое настройкой второго генератора, остается постоянным независимо от величины возмущения. При большом запасе по регулирукщему воздействию и больших запаздываниях этО может привЕсти к большой амплитуде автоколебаний, а снижение средней скорости отработки сигнала ухудшает способность системы компенсировать возмущение воэдей15 ствия.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является йозиционное регулирующее устройство, содержащее логический блок, входы которого подключены к соответствутощик1 входам регулятора, генератор импульсов, первый и второй усилители, выходы которых подключены соответственно к перттому и второму выходам устройства ().

Недостатком известного устройства является низкое качество регулирования при отработке низкочастотчых Boçмущающих воздействий большой амплитуды, а также отсутствие .возможности

947824 управлять исполнительными механизмами аналогового типа.

Цель изобретения — повышение качества регулирования и расширение функциональных возможностей регулятора.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство введены первый и второй элементы И, триггер, блок формирования длительности и последовательно соединенные интегратор и цифро- 10 аналоговый преобразователь, выход которого подключен к третьему выходу регулятора, первый выход логического блока соединен с первыми входами генератора импульсов, триггера и блока формирования длительности, второй выход — с первыми входами первого элемента И и интегратора, третий выход— с первым входом второго элемента И и c ETopbIM входом интегратора тре- 20 тий вход которого подключен к первому выходу генератора импульсов и к второ. му входу блока формирования длительности, выходом соединенного с вторым входом триггера, а третьим входом — 25 вторым1 выходом генератора импульсов, третий выход которого подключен к вто. рым входам первого и второго элементов И, выходами соединенных соответственно с входами первого и второго усилителей, а второй вход генератора импульсов подключен к выходу тригге- . ра.

При этом логический блок содержит третий и четвертый элементы И, выходы35 которых соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены соответственно к выходам пятого и шестого элементов И, причем 4О первый вход блока соединен с первыми входами третьего элемента И, второго триггера, третьего элемента ИЛИ, выходом соединенного с первым выходом блока и через первый элемент НЕ с пер45 вым входом четвертого элемента И, а второй вход блока — с вторыми входами третьего элемента ИЛИ и второго триггера, с первым входом шестого элемента И и через второй элемент НЕ - с первым входом пятого элемента и, первый выход второго триггера подключен к вторым входам третьего и четвертого ,элементов И, второй выход — к вторым входам пятого и шестого элементов И, а выходы первого и второго элементов

ИЛИ соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока.

Генератор импульсов содержит последовательно соединенные задающий генератор, седьмой элемент И и восьмой 60 элемент И, выход которого подключен к первому выходу генератора, а второй вход — к третьему выходу генератора и к выходу формирователя импульсов, первый вход которого соединен с первым 65 входом генератора, а второй вход — с выходом седьмого элемента И и с вторым выходом генератора, второй вход которого подключен к второму входу седьмого элемента И.

Блок формирования длительности содержит последовательно соединенные третий элемент НЕ, девятый элемент И и первый счетчик импульсов, выход которого подключен к выходу блока, а второй вход — к выходу десятого элемента И, первый вход которого соединен с вторым входом блока, а второй вход — с входом третьего элемента HE и с первым входом блока, причем второй вход девятого элемента И подключен к третьему входу блока.

Кроме того, интегратор содержит одиннадцатый и двенадцатый элементы И, первый. входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами интегратора, вторые входы — с третьим входом интегратора, а выходы — с первым и вторым входами второго счетчика импульсов, выход которого подключен к выходу интегратора.

На фиг. 1 приведена блок-схема регулятора; на фиг. 2 — временные диаграммы работы регулятора.

Блок-схема включает логический блок 1, первый и второй элементы И

2 и 3, первый и второй усилители 4 и

5, генератор 6 импульсов, триггер 7, блок 8 формирования длительности, интегратф 9, цифро-аналоговый преобразователь 10, второй триггер 11, первый и второй элементы НЕ 12 и 13, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И 14-17, первый,. второй и третий элементы ИЛИ 18-20, задающий генератор 21, седьмой и восьмой элементы И 22 и 23, формирователь 24 импульсов, третий элемент НЕ 25, десятый элемент И 2б, девятый элемент

И 27, первый счетчик 28 импульсов, одиннадцатый и двенадцатый элементы

И 29 и 30, второй счетчик 31.

Регулятор работает следуюшим образом.

При достижении регулируемым параметром одного из крайних значений на один иэ входов (например на первый) поступает сигнал (фиг. 2). далее сигнал поступает на вход элемента HE 12, первые входы элемента И 14, элемента ИЛИ 20 и триггера 11, устанавливая последний в положенйе, при котором на первом его выходе присутствует сигнал. Этот сигнал поступает на. вторые входы элементов и 14 и 15.

При наличии сигналов на обоих входах элемента И 14 появляется сигнал на его выходе и через элемент ИЛИ 18, через второй выход логического блока 1 подается на первый вход элемента И 2.

С выхода элемента 11ЛИ 20 сигнал через первый выход логического бло947824 ка 1 поступает на первый вход формирователя 24 импульсов через первый вход генератора б импульсов регулирования, на первый вход триггера 7, на вход элемента .НЕ 25 и второй вход элемента И 26 через первый вход блока 8 формирования длительности.

Под действиегл этого сигнала триггер 7 устанавливается в положение, при которогл Hà его выходе появляется сигнал, который поступает на эле- 10 мент И 22 через второй вход генератора б импульсов. При наличии сигнала на втором входе элемента И .22 импульсы, поступающие с задающего генератора 21 на первый вход элемента

И 22, поступают на вторые входы формирователя 24 импульсов, элемента

И 23 и на первый вход элемента И 27 через третий выход генератора б импульсов и второй вход блока 8 форми- 2О рования длительности. Формирователь

24 импульсов представляет собой пятиразрядный двоичный счетчик с задаваемым коэффициентом пересчета, которым определяется длительность периода импульс-пауза.

При поступлении тактовых импульсов на второй вход формирователя 24 на его выходе появляется последовательность импульсов и пауз. Импульсы регулирования поступают на второй вход элемента И 2,,на первом выходе которого присутствует сигнал с второго выхода .логического блока 1.

Импульсы регулирования с выхода элемента И 2 через усилитель 4 поступают на исполнительный механизм регулирующего органа. Количество импульсов регулирования, т.е. суммарное регулирующее воздействие, определяется временем действия сиг- 40 нала на входе регулятора.

В результате регулирующего воздействия регулируемый параметр возвращается в пределы зоны регулирования и исчезает сигнал на первых 45 входах логического блока 1, триггера 11, элемента HE 12, элемента

И 14 и элемента ИЛИ 20. При этом. исчезает сигнал на первой и втором выходах логического блока 1. На выходе элемента HE 12 появляется сигнал, который обеспечивает .йрохождение оставшегося неизменныг1 сигнала с первого выхода триггера 11 через элемент И 15. С выхода элемента И 15 сигнал через элемента ИЛИ 19 поступает через третий выход логического блока 1 на первый вход элемента И 3.

На второй вход элемента И 3 поступает непрерывный сигнал с первого выхода генератора б импульсов. Непрерывность его обеспечивается тем, что при снятии сигнала на первом входе формирователя 24 импульсов блокируется формирование пауз между импульсами регулирования на его вы- 65 ходе. Сигнал этот, представляющий импульс регулирования, проходит далее с выхода элемента И 3 через усилитель 5 и второй выход регулятора на реверсивный вход исполнительного механизма, возвращая регулирующий орган частично в положение, предшествовавшее циклу регулирования.

Длительность этого сигнала, корректирующего перерегулирование, определяется промежутком времени между моментом исчезновения сигнала на входе регулятора и переходом триггера 7 в состояние, при котором на

его выходе .сигнал исчезает., Перевод триггера 7 в это состояние и завершение цикла регулирования проичходит следующим образом. Во время действия импульса на выходе формирователя 24 сигнал, поступая иа первый вход элемента И 23, обеспечивает прохождение тактовых импульсов, поступающих на второй вход этого элемента через второй выход генератора б импульсов и третий вход блока 8 на первый вход элемента И 26, на втором входе которого присутствует сигнал с выхода элемента ИЛИ 20. Тактовые импульсы, количество которых определяется суммарной длительностью регулирующих импульсов (без учета длительности пауз между ними) поступают с выхода элемента И 26 на второй счетный вход счетчика 28 и считаются последним с заданным коэффициентом деления, например 2.

При исчезновении сигнала с датчика этот сигнал исчезает и на первом входе логического блока 1, на выходе элемента ИЛИ 20, на первом входе блока 8 формирования длительности, т.е. на входе элемента HE 25 и на втором входе элемента И 26. При этом на выходе элемента HE появляется сигнал, а на выходе элемента H 26 он исчезает. Тактовые импульсы теперь поступают с выхода элемента И 22 на первый счетный вход счетчика 28. По окончании считывания записанной ранее с учетом коэффициента деления суммы тактовых импульсов сигнал с нулевого разряда счетчика 28 через выход блока 8 поступает на второй вход триггера 7, на выходе которого до этого продолжает действовать сигнал, устанавливая триггер в положение, при котором сигнал на его выходе исчезает. Быстродействие системы регу лирования повышается дополнительно за счет того, что корректирующий сигнал формируется в формирователе

24 импульсов непрерывным, без пауз.

Прн исчезновении входного сигнала с датчика исчезает и сигнал на первом входе генератора б импульсов и соответственно на формирователе 24. Последний при этом все поступающие на

947824 второй его вход тактовые импульсы суммирует в корректирующий сигнал

»а своем выходе.

По окончании первого цикла регу лирования регулирующий орган остается в новом положении до прихода на 5 регулятор следующего входного сигнала. Если последний обусловлен недостаточностью либо избыточностью регулирующего воздействия первого цикла, то при правильной настройке длитель- 10 ности импульсов, пауз и коэффициента компенсации перерегулирования последующий цикл приводит регулирующий орган в оптимальное положение. При поступлении новых возмущений на вход 15 объекта регулирования процесс регулирования повторяется аналогично.

Если сигнал об отклонении регулнруемого параметра появляется на втором входе логического блока 1, то цикл регулирования начинается с воздействия на исполнительный механизм через усилитель 5, а заканчивается компенсирующим перерегулирование воздействием через усилитель 4.

Расширение функциональных возможностей регулятора достигается за счет того, что он кроме выходов с импульсными сигналами для управления реверсивным исполнительным механизмом регулирующего устройства имеет выход с аналоговым сигналом. Сигнал этот является выходным сигналом цифро-аналогового преобразователя

10, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика 31. 35

При наличии сигнала на втором выходе логического блока 1, а следовательно и на первых входах интегратора 9 и элемента И 29 (прямой ход испол- 4р нительного механизма), тактовые импульсы с второго выхода генератора 6 поступают через третий вход интегратора 9 и второй вход элемента И 29 на первый счетный вход счетчика 31. При 45 наличии сигнала на третьем выходе логического блока 1, а следовательно, и на втором входе интегратора 9 и на первом входе-элемента И 30 (обратный ход исполнительного механизма), тактовые импульсы поступают через второй вход элемента И 30 на второй счетный вход счетчика 31. Алгебраическая сумма тактов в прямых и реверсивных сигналах регулятора преобразуется цифро-аналоговым преобразователем 10 в унифицированный аналоговый выходной сигнал, который может быть использован для управления неэлектрическими исполнительными механизмами через соответствующие 60 преобразователи, например, пневматическими, через электропневмопреобразователь, а также может служить информацией о положении регулирующего органа. 65

Предлагаемым регулятором, в случае его применения, повышается качество регулирования межфазного уровня в сепарационных установках при возмущениях различной амплитуды, так как величина корректирующего регулирующего воздействия пропорциональна амплитуде возмущения, в связи с чем повышается общая производительность этих установок, а также улучшается качество подготавливаемой нефти,и воды, что позволяет получить определенный технико-экономический эффект.

Кроме того, универсальность регулятора при использовании как с электрическими,так и с пневматическими исполнительными механизмами позволяет расширить область его применения.

Формула изобретения

1. Импульсный регулятор, содержащий логический блок, входы которого подключены к соответствующим входам регулятора, генератор импульсов, первый и второй усилители, выходы которых подключены соответственно к первому и второму выходам регулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования и расширения области применения, в него введены первый и второй элементы И, триггер, блок формирования длительности и последовательно соединенные интегратор и цифро-аналоговый преобразователь,выход которого подключен к третьему выходу регулятора, первый выход логического блока соединен с первыми входами генератора импульсов, триггера и блока формирования длительности, второй выход — с первыми входами первого элемента И и интегратора, третий выход — с первым входом второго элемента И и с вторым входом интегратора, третий .вход которого подключен к первому выходу генератора импульсов и к второму входу блока формирования длительности, выходом соединенного с вторым входом триггера, а третьим входом — с вторым выходом генератора импульсов, третий выход которого подключен к вторым входам первого и второго .элементов И, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго усилителей, а второй вход генератора импульсов подключен к выходу триггера.

2. Регулятора по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что логический блок содержит третий и четвертый элементы И,.выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены соот947824

10 ветственно к выходам пятого и шесто- го элементов И, причем первый вход логического блока соединен с первыми входами третьего элемента И, второго триггера, третьего элемента ИЛИ, выходом Соединенного с первым выходом 5 блока и через первый элемент НЕ с первым входом четвертого элемента И, а второй вход блока — с вторыми входами третьего элемента ИЛИ и второго триггера,с первым входом шестого 1О элемента И и через второй элемент НŠ— с первым входом пя-, того элемента И, первый вход второго триггера подключен к вторым входам третьего и четвертого элементов И, .второй выход — к вторым входам пятого и шестого элементов И, а выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока. 20

3. Регуля ор по п.1, о т и и ч аю шийся тем, что генератор импульсов содержит последовательно соединенные задающий генератор, седьмой элемент И и восьмой элемент И, выход которого подключен х первому выходу генератора, а второй вход — к третьему выходу генератора и к выходу форми. рователя импульсов, первый вход которого соединен с первым входом генератора, а второй вход — с выходом седьмого элемента И и с вторым выходом генератора, второй вход которого подключен к второму входу седьмого элемента И.

4. Регулятор по п.1, о т л и ч а ю шийся тем,,что блок формирования длительности содержит последовательно соединенные третий элемент НЕ, девятый элемент И и первый счетчик импульсов, выход которого подключен к выходу блока, а второй вход — к выходу десятого элемента И, первый вход которого соединен с вторым входом блока, а второй вход — с входом третьего элемента НЕ и с первым входом блока, причем второй вход девятого элемента И подключен к третьему входу блока.

5. Регулятор по п,1, о т л и ч а ю шийся тем, что интегратор содержит одиннадцатый и двенадцатый элементы И, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами интегратора, вторые входы — с третьим входом интеграто- ра, а выходы — c первым и вторым входами второго счетчика импульсов, выход которого подключен к выходу интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 408271, кл. G 05 В 11/28, 1971.

2 ° Авторское свидетельство СССР

9 570028, кл. G 05 B 11/28, 1975. 947824

Так инп

Вход

Bbtx

Выход

Виход

Составитель A. Лащев

Редактор Е. Папп Техред И. Рейвес Корректор Ю. Иакаренко

Заказ 5650/71 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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