Импульсный регулятор

Импульсный регулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву Р 391532 (22) Заявлено 060979 (21) 2842655/18-24 (51) М. КП.

G 05 В 11/16 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621 315. ,7-544 (088, 8) Опубликовано 2309.82. Бюллетень ¹35

Дата опубликования описания 23.09.82

Л,Н. Григорьев, Ю.С. Малхазов, И.Н. Мих

И.В. Никольская и Н.И. Прохорова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Государственный научно-исследовательски теплоэнергетического приборостроен (54) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к системам автоматического управления, в частности к импульсным регуляторам и может быть использовано для регулирования по ПИ закону объектов с значительным изменением коэффициента усиления.

По основному авт .св . Р 391532 известен импульсный регулятор, содержащий последовательно соединенные устройство сравнения, трехпоэиционный релейный усилитель, охваченный звеном гибкой отрицательной обратной связи, и исполнительный механизм, связанный с выходом трехпозиционного релейного усилителя, блок коррекции уровня гибкой отрицатель-. ной обратной связи по сигналу рассогласования, вход которого связан с выходом устройства сравнения, а выход подсоединен ко второму входу звена гибкой отрицательной обратной связи релейного усилителя (1).

НЕдостатком известного регулятора является его низкая точность и ограниченные функциональные воэможности в связи с тем, что коэффициент пропорциональности регулятора может изменяться только обратнопропорционально сигналу рассогласования.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей регулятора. .Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе установлен формирователь сигнала переключения, выход которого соединен со вторым входом блока коррекции уровня .гибкой отрицательной обратной связи по сигналу рассогласования, причем блок коррекции уровня гибкой отрицательной обратной связи по сигналу рассогласования содержит последовательно соединенные усилитель, звено определения обратно пропорциональной величины и переключатель, второй вход которого соединен с выходом усилителя, а третий вход — со вторым входоМ блока коррекции Уровня гибкой отрицательной обратной связи по сигналу рассогласования, первый вход которого соединен со входом усилителя, а выход - с выходом переключателя, причем звено гибкой

2з отрицательной обратной связи содержит два ключа, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого через апериодическое звено соединен с выхо-

Зо дом иаена гибкой отрицательной об960727 ратной связи, первый вход которого соединен с первыми входами ключей, а второй вход - со вторыми входами ключей, На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого регулятора; на фиг.2 принципиальная электрическая схема предлагаемого регулятора.

Регулятор содержит устройство 1 сравнения, трехпозиционный релейный усилитель 2, первый и второй ключи 3 и 4, звено 5 гибкой отрицательной обратной связи (ГООС), блок б коррекции уровня ГООС по сигналу рассогласования, исполнительный механизм 7, объект 8 регулирования, формирователь 9 сигнала переключения, усилитель 10, звено 11 определения обратно пропорциональной величины 11, переключатель 12, сумматор

13, апериодическое звено 14, операционные усилители 15-18, V — опорное напряжение, х — вйходной сигнал i-oro функциойального блока, Г(t) — возмущающее воздействие.

Регулятор работает следующим образом.

Сигнал рассогласования х„ с устройства 1 сравнения поступает на входы трехпозиционного релейного усилителя 2 и блока б коррекции ГООС

При превышении сигналом рассогласования порога срабатывания трехпозиционного релейного усилителя 2 . на.выходе последнего появляется сигнал, включающий исполнительный механизм 7 в направлении, соответствующем уменьшению рассогласования, и замыкающий один из ключей 3 или

4. При этом сигнал х с выхода блока б коррекции ГООС через сумматор

13 подается на вход апериодического звена 14.

Выходной сигнал апериодического звена 14 (сигнал отрицательной обратной связи) х имеет знак, противоположный знаку сигнала рассогласования х, поэтому суммарный сигнал на входе трехпозиционного релейного усилителя 2 начинает уменьшаться. Когда этот суммарный сигнал уменьшится до порога отпускания релейного усилителя 2, выходной сигнал последнего станет равным нулю, при этом исполнительный механизм 7 отключится, а ключ 3 (или 4) разомкнется, Сигнал х начнет уменьшать.— ся, а суммарный сигнал на входе релейного усилителя 2 начнет расти.

Когда суммарный сигнал вновь превысит порог срабатывания, на выходе релейного усилителя 2 снова появится сигнал. Так будет продолжаться до тех пор, пока сигнал рассогласования х не окажется меньше порога срабатйвания релейного усилителя 2.

Апериодическое звено 14 описывается передаточной функцией

"з(р) (р) (х ) т (р) )(т(р) где w„() - передаточная функция апериодического звена 14; х — скважность выходных им- я.(p) пульсов трехпоэиционного релейного усилителя 2; х — выходной сигнал интегрирующего исполнительного механизма 7 (регулирующее б9 воздействие);

Т„.. — время перекладки испалнительногo механизма 7.

Решая систему уравнений (2) с учетом (1), получим зависимость выходного сигнала регулятора (регу55

Х (р) 1(4 < г х р g (Р)

5 где х — сигнал на входе и выходе

4э(р), х < l апериодического звена 14; р — оператор Лапласа;

10 — к оэ ффи цие нт у силе-. 4 14 ния и постоянная времени апериодического звена 14.

Формирование входного сигнала апериодического звена 14 происходит в блоке б коррекции уровня ГООС.

Усилитель 10 осуществляет преобразование сигнала х по заданному закону х = f(x„). Звено определения обратно пропорциональной величины

11 служит для получения обратной ,!Ункции х = 1/f(х+).

Положейием переключателя 12, которым управляет формирователь 9 сигнала переключения определяется какой сигнал поступает на выход блока б коррекции ГООС, х или х„(, то есть выполняется равенство х = х или

6 о

Х Х °

При продолжительном сигнале на выходе трехпозиционного релейного усилителя 2 замыкается ключ 3 и на инвертирующий вход сумматора 1.3 в зависимости от положения переключателя 12 поступает либо сигнал

3 х = f(x<), либо сигнал х 6 = 1/f(x<).

При отрицательном сигнале на выходе трехпозиционного релейного усилителя 2 замыкается ключ 4 и выход переключателя 12 подсоединяет40 ся к неинвертирующему входу сумматора 13, Работа регулятора в автоколебательном режиме описывается следующими соотношениями.

4S х(() — х,.(р) = О, (р) wq4(p) х э(р) (2) х, (Р) = х < р) Й (х„), 960727 лирующего воздействия) от сигнала рассогласования х = " — (- (((" 1х (37 (P) В 1) К 14Т (((1 С14Р / "(Р)

Х -ХЬ„7 (()Х,(77 (47

"(Р) К1 Тим <14 Р

X„ = f(X )=Uo ((К (6 (() (5) где К вЂ” коэффициент пропорциональ4 ности усилителя, выполненного на операционном усилителе 15;

U — опорное напряжение, равное

100% диапазона изменения сигнала х„ .

На выходе звена определения обратно пропорциональной величины 11, состоящего из блока деления и фильтра, выполненных соответственно на операционных усилителях 16 и 17, формируется сигнал, равный (7

+(1 (х,) 4 К (,/%) -(б) Таким образом, в зависимости от положения переключателя 12 коэффициент пропорциональности регулятора либо обратно пропорционален функции

f(õ4) (если переключатель 12 соединяет выход усилителя 10 (=o входами ключей 3.и 4), либо прямо пропорционален функции f(х ) (если переключа4 тель 12 соединяет выход звена определения обратно пропорциональной величины 11 со входами ключей 3 и 4). .Принципиально на первый вход блока б коррекции ГООС вместо сигнала рассогласования хА может быть подан любой другой сигнал системы регулирования. Сигналом, подаваемым с пульта управления оператора, можно осуществлять ручную дистанционную установку коэффициента пропорциональности при настройке регулятора.

Во всережимных системах, когда параметры объекта меняются в широких пределах, на первый вход блока б коррекции ГООС может. быть подан выходной сигнал со специальной .логической схемы, оценивающей режим работы объекта и изменяющей настройку регулятора в соответствии с заданной программой. Сигнал х может быть за4 менен сигналом с управляющей машины, оценивающей работу системы в целом и определяющей оптимальное значение коэффициента пропорциональности регулятора в соответствии с заданным критерием качества.

На принципиальной электрической схеме регулятора (фиг.2) усилитель

10, построенный на операционном усилителе 15, преобразует сигнал х по закону

Передаточные функции регулятора в зависимости от положения переключателя 12 имеют вид )(7 = ) 4(Р) =К (4+К .ф)(1+ ) (7)

Р(И Х„(р) Ро > о %цр i

Х1 (Р) 4 4 P(P) К î (+ )7 (8)

Х4(р) P 4+к1 Х4 C14p ()o где Kpo= „- начальное значение 4410

"14 им коэффициента про» порциональности, Ъ выхода

Ъ входа

Х вЂ” выходной сигнал ин7 тегрирующего исполt5 нительногo механизХ1. 1ОО

Х = †„ - сигнал рассогласова1 ния,Ъ, Таким образом, регулятор имеет

20 коэффициент пропорциональности, ко торый изменяется от начального значения либо пропорционально, либо обратно пропорционально сигналу х; .

Предлагаемый регулятор позволяет

25 на 30Ъ повысить точность установки коэффициента пропорциональности.

Функциональные возможности регулятора расширены за счет увеличения диапазона изменения коэффициента

3Q пропорциональности (десятикратное увеличение или уменьшение установленного значения) и также за счет увеличения количества. возможных законов изменения.

Формула изобретения

1. Импульсный регулятор по авт. св. 9 391532, о т, л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения

4Q точности и расширения функциональных возможностей регулятора, в нем установлен формирователь сигнала переключения, выход которого соединен со вторым входом блока коррекции уров- .

45 ня гибкой отрицательной обратной связи по сигналу рассогласования, причем блок коррекции уровня. гибкой отрицательной обратной связи по сигналу рассогласования содержит последовательно соединенные усилитель, звено определения обратно пропорциональной величины и переключатель, второй вход которого соединен с выходом усилителя, а третий вход - со вторым входом блока коррекции уровня гибкой. отрицательной обратной связи по сигналу рассогласования, первый вход которого соединен со входом усилителя, а выход с выходом переключателя.

2. Регулятор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что звено гибкой отрицательной обратной связи содержит два ключа, выходы которых соединены с соответствующими входами

65 сумматора, выход которого через апе960727 риоднческое звено соединен с выходом звена гибкой отрицательной обратной связи, первый вход которого соединен с первыми входами ключей, а второй вход - со вторыми входами ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 391532, кл. G 05 В 11/16, 1971 (прототип) .