Устройство импульсного регулирования

Устройство импульсного регулирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«i>960759 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 11. 07. 80 (21) 295509 3/18-24

Р М g+ з

G 05 D 23/19

G 05 В 11/18 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) ПриоритетОпубликовано 230982. Бюллетень ¹ 35 (Щ УДК 621.555.6 (.088. 8) Дата опубликования описания 23.09.82 (72) Авторы изобретения

A.Ñ. Попов, A A. Рогачев, A.Ï. Тиунов, В.Е. Дубальский, H.Ê. Вопченков, В.П.

Н.И. Должиков и В.В. Харчев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

1 ь

Изобретение относится к импульсным позиционным системам регулирова ния и предназначено для регулирования различных технологических процессов, например температуры.

Известны импульсные позиционные . системы регулирования, в основу построения которых положен генератор импульсов с двумя задатчиками скважности импульсов. Задатчики подключены к генератору через перекидной контакт двухпозиционного релейного элемента.

В зависимости от рассогласования подключается либо первый, либо второй задатчик скважности и соответственно меняется скважность подаваемых в объект регулирования импульсов энергии (1).

Наиболее близким к изобретению является .регулятор, в котором двухпо-. зиционный элемент шунтирует резистор в схеме генератора импульсов и этим изменяет скважность подаваемых в объект импульсов t2).

Недостатками устройств является малое быстродействие в .переходном, процессе и то, что они работоспособны только с датчиком контактного типа.

Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения устройства.

5 Поставленная цель достигается тем, что устройство иМпульсного регулиро вания, содержащее генератор импульсов и соединенные последовательно первичный преобразователь контролируемого параметра, фазовый модулятор, вторым входом связанный с источником переменного напряжения сети, а треть им — с задатчиком параметра, а также установленный на объекте исполнительньй элемент, содержит усилитель-ограничитель и подключенные к его выходу первыми входами первый, второй и третий элементы И, а также первый второй и третий пороговые формирователи и элементы памяти, последователь- но соединенные четвертый элемент И, элемент ИЛИ и пятый элемент И, соединенные последовательно основной и дополнительный одновибраторы и формирователь импульса запуска, входом

21 связанный с выходом генератора импульсов и входом основного одновибратора, а выходом - c первыми входами первого, второго и третьего элементов памяти, вторые входы котосых соеди30 иены соответственно с выходами пер960759 ного, второго и третьего элементов И, вторые входы которых соответственно через первый, второй и третий пороговые формирователи подключены к источнику переменного напряжения сети, причем выход первого элемента памяти связан с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу дополнительного одновибратора, выход второго элемента па-мяти соединен с вторым входом.элемен-щ та ИЛИ, третьим входом подключенного к выходу основного одновибратора, а выход третьего элемента памяти соединен с вторым входом пятого элемента И, выходом подключенного к испол- 11 ннтельнсЬ у элементу.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства импульсного регулирования; на фиг. 2 - временные щ диаграммы напряжений элементов, формирующих пороги переключений; на

1 фиг. 3 — то же, формирующих управляющие воздействия. . Устройство импульсного регулирования содержит исполнительный элемент 1, первичный преобразователь 2 контролируемого параметра, фазовый модулятор 3, к второму входу которого подключен выход задатчика 4 параметра, а к выходу подключен усили-. тель-ограничитель 5. Выход усилителяограничителя подключен к первым вхо:дам первого б, второго 7 и третьего

8 элементов И. Вторые входы элемеитов И 6-8 подключены соответственно к выходам первого 9, второго 10 и третьего 11 пороговых формирователей.

Выходы элементов И 6-8 подключены к входам первого 12, второго 13 и 40 третьего 14 элементов памяти, соответственно. Выход элемента 12 памяти подключен к первому входу четвертого элемента И 15, выход элемента

13 памяти — к первому входу элемен- . 45 та ИЛИ 16, выход элемента 14 памяти — к первому входу пятого элемента И 17. Выход генератора 18 через формирователь 19 импульса запуска подключен к вторым входам элементов

12-14 памяти, элементу И н к входу основного одновибратора 20. Выход одноЬибратора 20 подключен к входу дополнительного одновнбратора 21 и второму входу элемента ИЛИ 16. Выход одновибратора 21 подключен к вто- 55. рому входу элемента И 15," éééîÄ кбФЬ" " рого подключен к третьему входу "элемента ИЛИ 16. Выход элемента ИЛИ 16 подключен к второму входу элемента

И 17, выход которого подключен к вхо- е0 ду исполнительного элемента l. Вы- ход задатчика 4 связан с вторым вхо ° ." дом одновнбратора 20. Источник 22 переменного напряжения сети- :нддклю», чек к входам пороговых формировате- 65 лей 9-11 и к первому входу фазового модулятора 3.

Устройство работает следующим образом.

При изменении регулируемой величины изменяется выходной сигнал первичного преобразователя 2, пропорционально ему изменяется фаза синусоидального напряжения на выходе фазового модулятора 3. Это напряжение преобразуется в прямоугольное напряжение усилителем-ограничителем 5.

Выходное напряжение усилителя ограничителя 5 представляет собой прямоугольные импульсы и принимает значение 0 и 1, сдвигающееся по фазе на Угол относительно сети Па.

Единичный сигнал с выхода различных блоков откладывается в отрицательную сторону (фиг. 2-3). Это соответствует истинной диаграмме напряжений в схеме интегрально-транзисторного регулятора. При увеличении регулируемой величины импульсы с усилителя-ограни-, чителя 5> сдвигаются влево. Максималь ную чувствительность фазовый модулятор 3 имеет в точке квазибаланса. в этой точке выходное напряжение с фазового модулятора.3 сдвинуто относительно напряжения сети на 90 эл.град.

Поэтому сдвиг фазы Норма контролируется относительного этого исходного .значения Ч О=90О. Пороговый формирователь 9 переключения Норма формирует угол Ч = 90, выдает прямоугольные импульсы 09. задний фронт которых соответствует Ч =90О.

Формирователь 9 синхронизнрования с источником 22 переменного напряжения сети.

При увеличении регулируемой величины сверх заданного значения импульсы U> с усилителя-ограничителя 5 сдвигаются влево и текущий угол Ч становится меньше Чо. На входах элемента

И 6 присутствуют одновременно два отрицательных импульса: U9 и U>, и: на его выходе появляются иМпульсы

U6 . При уменьшении регулируемой величины угол Ч увеличивается, т.е. импульсы U> сдвигаются вправо. При уменьшении значения регулируемой величины ниже заданного угол 4 становится больше Чо, и на входах элемента

И 6 импульсы 09 и U5 появляются неодновременно, а Йа его выходе импульсы ПЬ исчезают.

Инфранцзкочастотний генератор 18 выдает сиэе4етри пййе щ4пульсш е4 Передним фронтом этик импульсов запускаются одновибратор 20 и формирова :« месть 19. Одновибратор 20 на каждый импульс генератора выдает свой импульс Ugo, длительность которого определяется зацанием уровня регулирования.-Импульсы U< :поступают на вх4ц" a ИЛИ 16,"-"Мо голый -о суще" 3i ствляет сложение во времени длнтель960759 ности импульсов, поступающих на его входы. Если сигналы на других входах: элемента 16 равны нулю, то на выходе его присутствуют импульсы длительностью Т, которые и определяют в этом случае регулирующее воздействие. 5

Задним фронтом импульсов U> запускается одновибратор 21 с длйтельностью импульсов, равной приращению

at. Это приращение ьС прибавляется или не прибавляется к длительности g в зависимости от знака отклонения регулируемой величины от заданного уровня регулирования.

Сложение, длительностей 7 и at осуществляется следующим образом. Каждый инфранизкочастотный период формирователь 19 коротким импульсом устанавливает элемент 12 памяти в единичное состояние. Если регулируемая величина упала ниже заданного уровня, то импульсов на выходе элемента И 6 2О нет и элемент 12 памяти остается в единичном состоянии. Единичный сигнал с его выхода разрешает прохождение импульса z L с одновибратора 21 через элемент И 15 на вход элемента

ИЛИ 16. Таким образом, на один вход элемента ИЛИ 16 пришел единичный сигнал длительностью, а на другой вход сразу по окончании сигнала пришел единичный сигнал длительностью ь". . длительность сигнала на вы.ходе элемента 16 будет +ь -. Соответствующее регулирующее воздействие

С+ь будет на входе исполнительного.элемента 1. Если температура вы- 35 ше заданной, то на выходе элемента

И 6 появляются импульсы с частотой источника 22 напряжения питающей сети .

Формирователь 19 каждый инфранизкочастотный период пытается включить фо элемент 12 памяти в единичн е состояние, но первый же импульс с элемента

И б, следующий с частотой питающей сети, т.е. более высокой, переключает элемент 12 памяти в нулевое состояние. Пэтому в момент, когда появляется сигнал с одновибратора 21, сигнал на выходе -элемента 12 памяти нулевой, и элемент И 15 не пропускает сигнал ь . на выход элемента 16.

Приращения длительности импульсов не происходит и на вход исполнительного элемента 1 поступают импульсы длительностью ..

Таким образом, когда регулируемая величина меньше задания, на исполнительный элемент 1 поступают импульсы длительностью Г +ьТ, и регулируемая величина растет, а когда регулируемая величина больше задания; на исполнительный элемент 1 поступают импульсы длительностью Т, и регулируемая-величина уменьшается, так осуществляется импульсное двухпозиционное регулирование на пороге переключения. Чо,— Норма . 6$

На порогах переключения 1 и 0 " устройство импульсного регулирования функционирует следующим образом.

Когда регулируемая величина много ниже заданной, импульсы с усилителяограничителя 5 сдвигаются вправо так, что Ч становится больше Ч „, где Ч вЂ” пороГ переключения 1 . Его величина определяется формирователем 10, синхронизированным с напряжением се» ти. При Ч Ч„импульсы с выхода элемента И 7 исчезают, так как ни в один из моментов времени сигналы на обоих его входах одновременно.не при-. сутствуют.

Каждый инфранизкочастотный период от формирователя 19.поступает запускающий импульс на вход элемента

13 памяти и переводит его в единичное состояние. В этом режиме импульсы с элемента И 7 на сброс элемента 13 памяти не поступают.и он. постоянно выgrает единичный сигнал на элемент

ИЛИ 16. Таким образом, в этом режиме на выходе элемента 16 постоянно присутствует сигнал, а не импульсная последовательность длительностью Т или т + ь 4 как в режиме, регулирования Норма . На объект подается максимально возможное регулирующее воздействие и скорость нарастания регулируемой величины также максимальна. Режим регулирования . 1 наблюдается при выходе объекта на режим регулирования или при увеличении уставки задатчика и происходит до тех пор, пока регулируемая величина не приблизится на вполне определенную, заранее известную величину к заданию, тогда режим 1 автоматически перейдет в режим Норма импульсного регулирования.

При значительном превышении регулируемой величиной заданного уровня импульсы с.усилителя-ограничителя 5 сдвигаются сильно влево. Текущая фаза Ч уменьшается до значения « V, где V — порог. переключения " 0 .

Его величина определяется формирователем 11, синхронизированным напряжением сети. На входы элемента И 8 одновременно поступают электрические сигналы и на его выходе будут присутствовать импульсы U которые переключают элемент 14 памяти в нулевое состояние. Хотя сигнал с формирователя 19 каждый инфранизкочастотньтй период будет пытаться перевести блок

14 памяти в единичное состояние, импульсы U>, следующие с частотой сети, более высокой, будут тут же переключать его в нулевое состояние. На выходе элемента 14 сигнал будет отсутствовать. Элемент И 17 будет закрыт.

На объект регулирующее воздействие подаваться не будет . Регулируемая величина будет уменьшаться с максималь960759 ной скоростью. Режим 0 будет наблюдаться при аварийных ситуациях или при уменьшении уставки задатчика.

Таким образом, устройство импульс.ного регулирования обеспечивает фор-" мированный выход на режим регулиро= вания максимальным регулирующим воздействием, импульсное, двухпозиционное регулирование малымй приращениями регулирующего воздействия на заданном уровне регулирования и полное !О снятие, регулирующего воздействия, если регулируемая величина значительно превысит заданный уровень. Кроме того, Возможна работа в двухпозицнонноМ режиме на порогах 1 и 0 .

При регулировании температуры жидкостного термостата в диапазоне от 30 до 250ОС обеспечена точность поддержания температуры 0,01-0,02 С.

Формула изобретения

Устройство импульсного регулирования, содержащее генератор импульсов и соединенные носледовательно первичный преобразователь контролиру- емого параметра, фазовый модулятор, вторым входом связанный с источником переменного напряжения .сети, а третьим - с задатчиком параметра, а также установленный на объекте исполнительный элемент о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точ- ности и расширения области применения устройства, оно содержит усилитель-ограничитель и подключенные к его выходу первыми входами первый, Второй и третий элементы И, а также первый, второй и третий пороговые формирователи и элементы памяти, .последовательно соединенные четвертый элемент И, элемент ИЛИ и пятый элемент И, соединенные последовательно оснбвной.и дополнительный одновибраторы и формирователь импульса запуска, входом связанный с выходом генератора импульсов и входом основного одновибратора, а выходом — с первыми входами первого, второго и третьего элементов памяти, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего элементов И, вторые входы которых соответственно через первый, второй и третий пороговые формирователи .подключены к источнику переменного напряжения сети, причем выход первого элемента памяти связан с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу дополнительного одновибратора,( выход втЬрого элемента памяти соеди, нен с вторым входом элемента ИЛИ, третьим входом подключенного к выходу основного одновибратора, а выход третьего элемента памяти соединен с вторым входом пятого элемента И, выходом подключенного к исполнительному элементу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 395804, кл. G 05 Б ll/18, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2369052/18-24, кл. G 05 D 23/19, 1979 (прототип).

960759 и, ygj

ВНИИПИ Заказ 7278/56

Тираж 914 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,