CS213435B1

CS213435B1 - Digital regulator of the proportional type

Info

Publication number: CS213435B1
Application number: CS812480A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Zdrazil; Roman Mikolas
Original assignee: Zdenek Zdrazil; Roman Mikolas
Priority date: 1980-11-25
Filing date: 1980-11-25
Publication date: 1982-04-09

Description

Vynález se týká zapojení číslicového regulátoru proporcionálního typu.The invention relates to a proportional-type digital controller.

Dosud se pro regulaci soustav bez nároků ne integrační a derivační složku využívá především dvoupolohových, tak zvaných reléových regulátorů nebo neúplně využitých regulátorů s proporcionální, integrační a derivační složkou.So far, two-position, so-called relay controllers or incompletely used controllers with proportional, integration and derivative components have been used for the regulation of systems without claims for integration and derivative components.

Nevýhodou dvoupolohové regulace jsou trvalé kmity výstupní veličiny v rovnovážném stavu, jež jsou v mnoha případech jedinou překážkou pro jejich použití. Nejjednoduáší dvoupolohové systémy jsou čsote nestabilní a je nutno u nich zavádět korekční členy, nebo snižovat zesílení k odstranění autoescilaci. ^xre stabilizaci se upravuje frekvenční charakteristika lineární části systému, zavádí se pásmo necitlivosti nebo tachometrická zpětná vazba. Regulátory s proporcionální, integrační a derivační složkou založené na mikroprocesorech nebo realizované přímo ve formě obvodu s vysokou integrací jsou pro uvažované případy nákladné a složitéThe disadvantage of two-position control is the permanent oscillations of the output variable in equilibrium, which in many cases are the only obstacle for their use. The simplest two-position systems are often unstable and need to introduce correction elements or reduce gain to eliminate auto-oscillation. ^x re stabilization adjusts the frequency response of the linear part of the system, introduces a deadband or tachometric feedback. Microprocessor-based proportional, integral and derivative-based controllers or implemented directly in the form of a high-integration circuit are costly and complex for the cases under consideration

Výhody řešení podle vynálezu odstraňují nevýhody dvoupolohové regulace při zachování krátké doby regulace vyplývající z velmi dobrých dynamických parametrů, jež jsou pro daný typ regulace charakteristické. Řešení podle vynálezu mýže být využito též jako doplňující element stávajících regulátorů s proporcionální, integrační a derivační složkou, “ejich správné nastavení může být problematické při velkých nárocích na kvalitu řízení, neboť je-li optimální z hlediska změny nastavované veličiny, není zpravidla optimální z hlediska jejího udržování vůči poruchám. Častým řešením je spojení dvoupolohové regulace pro režim servomechanismu a regulátoru s proporcionální, integrální a derivační složkou pro vlastní regulaci. Tímto uspořádáním lze dosáhnout lepších dynamických parametrů. Toto spojení bylo dosudThe advantages of the solution according to the invention eliminate the disadvantages of two-position control while maintaining a short control time resulting from the very good dynamic parameters that are characteristic of the type of control. The solution according to the invention can also be used as a complementary element to existing controllers with proportional, integral and derivative components. Their correct setting can be problematic in the case of high demands on control quality, since if it is optimal in terms of changing the setpoint its maintenance against failures. A common solution is to combine two-position control for the servomechanism mode and the controller with the proportional, integral and derivative components for the control itself. By this arrangement, better dynamic parameters can be achieved. This connection has been so far

213 '435 užíván· u procesorově orientovaných regulátorů vyhodnocením proceeu soustavy a přechodem na přísluSneu část programu. Zapojením podle vynálezu lze tento princip využít i pro neprocesorově orientované regulátory respektive u procesorových typů dosáhnout rychlejšího regulačního zásahu v režimu eervomechanismu. Zapejení podle vynálezu předčí dosavadní způsoby regulace rachlosti, neb_eI frekvence vzorkování je omezena převážně rychlostí převodníků. Vzhledem k jednoduchému nastavení žádané hodnoty je navržené zapojení vhodné pro nejnižší úroveň hierarchických řídicích systémů. Z delších výhod lze uvést malý příkon, malé rozměry, velkou spolehlivost a též i možnast výroby ve formě jediného integrovaného obvodu.213 '435 is used for processor-oriented controllers by evaluating the system process and moving to the appropriate part of the program. With the circuit according to the invention, this principle can also be used for non-processor-oriented controllers or, in the case of processor types, to achieve faster control intervention in the eervomechanism mode. Zapejení invention surpasses prior processes rachlosti regulation, because _e I, the sampling rate is mainly limited by the speed converters. Due to the simple setpoint setting, the proposed wiring is suitable for the lowest level of hierarchical control systems. Longer benefits include low power consumption, small footprint, high reliability, as well as manufacturing capabilities in a single integrated circuit.

Podstata číslicového regulátoru proporcionálního typu podle vynáleze spočívá v tom, že blok nastavení žádané hodnaty je propojen s řízeným číslicovým systémem přes rozdílový blok a přes blok paměti pro transformaci odchylky žádané hodnaty na regulační zásah, přičemž vstupy žádané hodnaty rozdílového bloku jsou propojeny s výstupy bloku nastavení žádané hodnoty a vstupy současného stavu řízení veličiny rozdílového bloku jsou propojeny s výstupy řízeného číslicového systémThe essence of the proportional-type digital controller according to the invention is that the set point adjustment block is coupled to the controlled digital system via a differential block and a setpoint change memory block to a control intervention, wherein the differential block setpoint inputs are coupled to the setpoint outputs the setpoints and inputs of the current state of the differential block quantity control are linked to the outputs of the controlled digital system

Příklad provedení číslicového regulátoru proporcionálního typu podle vynálezu je znázorněn na výkresu představujícím blokové schéma tehoto regulátoru.An exemplary embodiment of a proportional-type digital controller according to the invention is shown in the drawing representing a block diagram of the controller.

Na výkresu jsou výstupy 1.1, 1.2 až l.k bloku 1 nestavení žádané hodnoty propojeny s řízeným číslicovým systémem 4 přes rozdílový blok 2 a blok paměti 3 pro transformaci odchylky žádané hodnaty na regulační zásah, přičemž vstupy 2.1, 2.2 sž 2,k žádané hodnoty rozdílového bloku 2 jsou propojeny s výstupy bloku 1_ nastavení žádané hodnoty a vstupy 2,k+l, 2,kt-2 až 2.k*-k současného stavu řízené veličiny rozdílového bloku 2 jsou propojeny ae výstupy 41.1.41.2, až 41,k řízeného číslicového systému, výstupy 21.1,21,2 až 21.k rozdílavého bloku 2 jsou připojeny na vstupy 3.1,3.2 až 3.k bloku paměti 2 Ρ^Γ· transformaci odchylky žádané hodnoty na regulační zásah, jehož výstupy 31.1,31.2 až 31.n jsou napojeny na vstupy 4.1. 4.2 až 4,n řízeného číslicového systému 4.In the drawing, the outputs 1.1, 1.2 to 1k of the set point setpoint block 1 are connected to the controlled numerical system 4 via the differential block 2 and the setpoint offset memory block 3 to the control intervention, with inputs 2.1, 2.2 to 2 2 are connected to the outputs of setpoint set block 1 and inputs 2, k + 1, 2, kt-2 to 2.k * -k of the current state of the controlled variable of the differential block 2 are connected and outputs 41.1.41.2 to 41 of the digital system, outputs 21.1,21,2 to 21.k of differential block 2 are connected to inputs 3.1,3.2 to 3.k of memory block 2 Ρ ^odchyl · transformation of setpoint deviation to control intervention, whose outputs 31.1,31.2 to 31.n are connected to inputs 4.1. 4.2 to 4, n of the controlled digital system 4.

Zapejení podle vynálezu funguje tak, že v rozdílovém bloku 2 je zjištěna odchylka současného stavu řízené veličiny 2.k+l, 2,k+2,až 2.k+k. V pamětovém bloku 2 P^ro transformaci odchylky žádané hodnoty 3.1,3«2,až 3«k na regulační zásah 4.1, 4.2, až 4,n je zavedena zpravidla nelineární charakteristika převádějící velikost odchylky ne zesílení. Základním tvarem je releová charakteristika s pásmem necitlivosti, ne němž je superponována oblast s malým zesílením pro stavy blízké rovnovážnému stovu. Pro větší odchylky od současného nastavení žádané hodnoty dojde k rychlému pepř. skokovému nárůstů zesílení. Konkrétní tvar charakteristiky je závislý na parametrech regulované soustavy a požadované kvalitě regulace. Charakteristika může být i nesimetrická vzhledem k polaritě odchylky, což je výhodné například pro soustavy obsahující motory jejichž brzdění probíhá podle jiných charakteristik než akcelerace.The power supply according to the invention works in such a way that in the difference block 2 the deviation of the current state of the controlled variable 2.k + 1, 2, k + 2, to 2.k + k is detected. In the memory block 2 P ^ro transforming the setpoint deviation 3.1,3 "2 and 3" on the control action 4.1, 4.2, to 4 n is introduced generally nonlinear transfer characteristic of the deviation amount no amplification. The basic shape is a relay characteristic with a dead band, over which an area with low amplification is superimposed for conditions close to the equilibrium state. For larger deviations from the current setpoint setting, fast pepper is produced. step boost gains. The specific shape of the characteristic depends on the parameters of the controlled system and the required quality of the control. The characteristic can also be non-symmetrical with respect to the polarity of the deviation, which is advantageous, for example, for systems comprising motors whose braking takes place according to characteristics other than acceleration.

Vynálezu je možno s výhodou použít v celé oblosti automatizační techniky zejména v případech, kde dvoupolohová regulace nemohla být použita pro trvalé kmity výstupní veličiny nebo z důvodu nestability. Zapojení lze použít i pro regulaci analogových soustav prostřednictvím vhodných převodníků. Značnou výhodou je rychlost zapojení, která umožňuje vysokou vzorkovací frekvenci, a tím i použití pro soustavy s velmi malými časovými konstantami.The invention can be advantageously used in the whole range of automation technology, especially in cases where the two-position control could not be used for permanent oscillations of the output variable or because of instability. The wiring can also be used to control analog systems via suitable converters. A great advantage is the connection speed, which allows a high sampling frequency and hence the use for systems with very small time constants.

Claims

A proportional-type digital controller comprising a setpoint setpoint block, characterized in that the setpoint setpoint block (1) is connected to the controlled numerical system (4) via a differential block (2) in series with the setpoint block (3) to transform the setpoint deviation into control intervention, wherein the inputs (2.1,2.2, s2k) of the differential block setpoint (2) are linked to the outputs of the setpoint setpoint block (1) and the inputs (2.k + 1, 2.k + 2, up to 2) k + k) and the current state of the controlled quantity of the partition block (2) are interconnected and outputs of the controlled digital system (41.1 to 41k).