CS215491B1

CS215491B1 - Wiring for dynamic limitation of the output signal of the regulator integration channel

Info

Publication number: CS215491B1
Application number: CS301681A
Authority: CS
Inventors: Ludvik Varcop
Original assignee: Ludvik Varcop
Priority date: 1981-04-22
Filing date: 1981-04-22
Publication date: 1982-08-27

Abstract

Zapojení pro dynamické omezení nárůstu výstupního signálu integračního kanálu regulátoru. Vynález se týká regulátorů, které obsahují integrační kanál. Signál, který je nositelem určujícím požadovanou rychlost pohybu regulačního orgánu se dělí do dvou větví podle polarity. V každé větvi se v sumátoru sčítá s referenčním signálem. Je-li výstupní signál který určuje požadovanou rychlost pohybu regulačního orgánu v absolutní hodnotě větší než je referenční signál, potom se jeden z rozdílových signálů přenáší ze sumátoru pře^ příslušný usměrňovač na vstup integračního kanálů· regulátoru. Tímto signálem se brzdí změna výstupního signálu z regulátoru na hodnotu potřebnou pro zachování maximálnírychlosti pohybu regulačního orgánu. Předmět vynálezu je definován ve ; dvou bodech z nichž první lépe vystihuje podstatu. Popis je doplněn jedním výkresem. Vynálezu se využije při regulaci ve všech oborech průmyslu.Circuit for dynamically limiting the increase in the output signal of the controller's integration channel. The invention relates to controllers that include an integration channel. The signal that is the carrier determining the desired speed of movement of the regulating organ is divided into two branches according to polarity. In each branch, it is added to the reference signal in the adder. If the output signal that determines the desired speed of movement of the regulating organ is greater in absolute value than the reference signal, then one of the difference signals is transmitted from the adder via the appropriate rectifier to the input of the controller's integration channel. This signal inhibits the change in the output signal from the controller to the value required to maintain the maximum speed of movement of the regulating organ. The subject of the invention is defined in ; two points, the first of which better describes the essence. The description is supplemented by one drawing. The invention is used in regulation in all branches of industry.

Description

'Vynález se týká zapojení pro dynamické omezení nárůstu výstupního signálu integračního kanálu regulátoru, který může míti další paralelně zapojené přenosové kanály.The invention relates to a circuit for dynamically limiting the increase in the output signal of an integration channel of a controller, which may have other parallel transmission channels.

,U regulací realizovaných prostřednictvím regulátorů obsahujících integrační kanál a prhonu regulačního orgánu pracujícího s omezeni .. přestavnou rychlostí nastává v některých fázích regulačního pochodu uvolnění vazby mezi regulátorem a regulačním orgánem. Toto uvolnění vazby vzniká tím, že jakmile se pohon regulačního orgánu pohybuje konstantní maximální rychlostí, signál na výstupu z regulátoru se nejdříve dále zvětšuje, takže výstupní signál z regulátoru má v této fázi regulačního pochodu rostoucí hodnotu, která převyšuje úroveň potřebnou právě k dodržení maximální rychlosti pohybu regulačního orgánu. Signál na výstupu integračního kanálu regulátoru se začne zmenšovat až v okamžiku, kdy regulační odchylka změní svou polaritu což má v souhrnu za následek, že regulační orgán neužitečně přereguluje. Tato skutečnost má nepříznivý vliv na stabilitu regulace a může v některých případech vést k tak silně kmitavému pochodu, že zasáhne jiná regulace. Například u turbokompresorů může pod vlivem zásahu antipompážní regulace být v nepříznivých případech uvedena do činnosti regulace výkonu motoru pohánějícího turbokompresor. Nebo naopak při primárním zásahu výkonové regulace zasáhne sekundárně i regulace antipompážní. Tím vzniká zbytečná ztráta energie, opotřebení součástí a regulační pochod primárního zásahu má nízkou jakost. Proto je žádoucí omezit neb potlačit výše uvedené uvolnění vazby mezi regulátorem a regulačním orgánem aniž by nastalo zpoždění primárního zásahu regulace.In the case of the controls implemented by the controllers comprising the integration channel and the throttle actuator operating at the limiting speed, the coupling between the regulator and the regulator is released in some stages of the control process. This loosening is due to the fact that as soon as the drive of the regulator moves at a constant maximum speed, the signal at the output of the regulator first increases further, so that at this stage of the control process the output signal from the regulator is increasing further above the level required to maintain the maximum speed movement of the regulatory authority. The signal at the output of the controller's integration channel begins to decrease as soon as the control deviation changes its polarity, resulting in a totally unnecessary over-regulation by the regulator. This has an adverse effect on the stability of the control, and in some cases may lead to such a highly oscillating process that other control intervenes. For example, in turbo-compressors, the power control of the engine driving the turbo-compressor may be activated in adverse cases due to the action of the anti-composite control. Or, on the contrary, in the primary intervention of the power control, the anti-composite control will also be secondary. This results in unnecessary energy loss, component wear and primary intervention control processes of poor quality. Therefore, it is desirable to limit or suppress the above-mentioned release of the link between the regulator and the regulator without delaying the primary control intervention.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení pro dynamické omezení nárůstu výstupního signálu integračního kanálu regulátoru, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že výstup členu, který je nositelem signálu určujícího požadovanou rychlost pohybu regulačního orgánu je spojen s prvním vstupem prvního sumátoru. Druhý vstup prvního sumátoru je spojen s výstupem prvního zdroje referenčního signálu. Výstup prvního sumátoru je spojen se vstupem usměrňovače jedné polarity, jehož výstup je spojen s prvním vstupem integračního kanálu regulátoru. Účinky vynálezu se zvýší, jestliže výstup členu, který je nositelem signálu určujícího požadovanou rychlost pohybu regulačního orgánu je spojen s prvním vstupem druhého, sumátoru jehož druhý vstup je spojen s výstupem, druhého zdroje referenčního signálu. Výstup druhého sumátoru je spojen se vstupem usměrňovače druhé polarity. Výstup usměrňovače druhé polarity je spojen se druhým vstupem integračního kanálu regulátoru.These drawbacks are eliminated by the circuitry for dynamically limiting the increase in the output signal of the controller integrating channel according to the invention, wherein the output of the member carrying the signal determining the desired speed of the regulator is connected to the first input of the first sumper. The second input of the first summation is connected to the output of the first reference signal source. The output of the first summator is connected to the input of a single polarity rectifier, the output of which is connected to the first input of the integration channel of the controller. The effects of the invention will be enhanced if the output of the member that carries the signal determining the desired speed of the regulating member is connected to the first input of the second summator whose second input is connected to the output of the second reference signal source. The output of the second summator is coupled to the input of the second polarity rectifier. The second polarity rectifier output is coupled to the second controller integration channel input.

Výhodou navrženého řešení je, že se zajistí synchronizace mezi změnou výstupního signálu z regulátoru a pohybem regulačního orgánu tak, že výstupní signál z regulátoru nepředběhne polohu regulačního orgánu více než je právě nutno k za21549 i chování maximální rychlosti pohybu regulačního orgánu. Tím se omezí neužitečné přeregulování a zvýší stabilita regulace. Například u antipompážních regulací turbokompresorů se odstraní využitím vynálezu nebezpečí tak velkého přeregulování, že by zasáhla též výkonová regulace. Podobně využití vynálezu u výkonové regulace motoru pohánějícího turbokompresor omezí přeregulování výkonu do té míry, že odpadne případný nežádoucí zásah antipompážní regulace pokud vnější poruchy vedou objekt ke zvyšování příkonu motoru.The advantage of the proposed solution is that the synchronization between the change of the output signal from the regulator and the movement of the regulator is ensured so that the output signal from the regulator does not exceed the position of the regulator more than necessary. This will reduce useless over-regulation and increase control stability. For example, in anti-composite turbo-compressor controls, the use of the invention eliminates the risk of over-regulation so that power regulation would also be affected. Similarly, the use of the invention in the power control of a turbocharger engine will reduce power over-regulation to the extent that any unwanted anti-compaction control intervention is eliminated if external disturbances lead to an increase in engine power.

Příklad zapojení podle vynálezu je v blokovém/ schématu znázorněn na výkresu.An example of a circuit according to the invention is shown in the block / diagram in the drawing.

Člen 1 jehož výstup je nositelem signálu určujícího požadovanou rychlost pohybu regulačního orgánu je vytvořen bud jako operační zesilovač s příslušnými vazbami nebo jako převodník vstupního signálu do elektrohydraulického převodníku nebo jako operační zesilovač s příslušnými vazbami, který zpracovává výstupní signál z regulátoru a má přenos derivační se zpožděním. Výstup členu 1 jehož výstup je nositelem signálu, určujícího požadovanou rychlost pohybu regulačního orgánu je spojen s prvním vstupem 11 prvního sumátoru 10 a s prvním vstupem 21 druhého sumátoru 20. První sumátor 10 a druhý sum ítor 20 jsou stejné bloky. Každý je vytvořen jako operační zesilovač s odporovou vazbou vstupní i zpětnovazební. Oba slouží k algebraickému sčítání signálů na svých vstupech. Druhý vstup 12 prvního sumátoru 10 je spojen s výstupem 30 prvního zdroje referenčního signálu. Druhý vstup 22 druhého sumátoru 20 je spojen s výstupem 40 druhého zdroje 4 referenčního signálu. Oba zdroje 3, referenčního signálu jsou stejné obvody a jsou td buď transformátory s usměrňovačem a stabilizátorem nebo napájené děliče napětí. Výstupní napěťo vý signál obou zdrojů 3,4 referenčního signálu má navzájem opačnou polaritu. Výstup 13 prvního sumátoru 10 je spojen se vstupem 14 usměrňovače 31 jedné polarity. Výstup 23 druhého sumátoru 20 je spojen se vstupem 24 usměrňovače 32 druhé polarity. Oba usměrňovače 31, 32 jsou vytvořeny jako diodové usměrňovače při čemž každý slouží k usměrnění signálů vzájemně opačné polarity. Výstup 41 usměrňovače 31 jedné polarity je spojen s prvním vstupem 51 integračního kanálu 50 regulátoru. Výstup 42 ósměrňovače 32 druhé polarity je spojen se druhým vstupem 52 integračního kanálu 50. Integrační kanál 50 regulátoru je operační zesilovač s integrační vazbou a je součástí regulátoru, který není na výkrese znázorněn. Signál na výstupu 2 členu 1, který je nositelemThe member 1 whose output carries a signal determining the desired speed of the regulating member is formed either as an operational amplifier with associated couplings or as an input signal converter to an electrohydraulic converter or as an operational amplifier with associated couplings that processes the output signal from the controller and has delayed transfer . The output of the member 1 whose output carries a signal determining the desired speed of movement of the regulator is connected to the first input 11 of the first summator 10 and the first input 21 of the second summator 20. The first summator 10 and the second summator 20 are the same blocks. Each is designed as an operational amplifier with both input and feedback resistive coupling. Both serve for algebraic addition of signals at their inputs. The second input 12 of the first summator 10 is coupled to the output 30 of the first reference signal source. The second input 22 of the second summator 20 is coupled to the output 40 of the second reference signal source 4. The two reference signal sources 3 are the same circuits and are td either rectifier and stabilizer transformers or powered voltage dividers. The output voltage signal of both reference signal sources 3,4 has opposite polarity to each other. The output 13 of the first sump 10 is connected to the input 14 of the rectifier 31 of one polarity. The output 23 of the second summer 20 is connected to the input 24 of the rectifier 32 of the second polarity. The two rectifiers 31, 32 are designed as diode rectifiers, each of which serves to rectify the signals of opposite polarity. The output 41 of the single polarity rectifier 31 is coupled to the first input 51 of the controller integration channel 50. The output 42 of the second polarity rectifier 32 is coupled to the second input 52 of the integration channel 50. The integration channel 50 of the controller is an integrally coupled operational amplifier and is part of a controller not shown in the drawing. A signal at output 2 of the member 1 that is the carrier

...požadované rychlosti pohybu regulačního orgánu še může získat např. využitím vnitřní veličiny malé smyčky pohonu regulačního orgánu. Vhodná vnitřní veličina je například vstupní veličina elektrohydraulického převodníku u hydraulicky ovládaných regulačních orgánů. Jinak lze požadovaný signál odvodit jako rozdíl vstupního a výstupního signálu malé smyčky pohonu regulačního orgánu. Koneč4 ně lze využít i výstupního signálu z regulátoru, který se zpracovává v derivujícím členu se zpožděním.... the desired speed of the control can be obtained, for example, by using the internal variable of the small control loop of the control. A suitable internal variable is, for example, the input variable of the electrohydraulic transducer of the hydraulically actuated control elements. Otherwise, the desired signal can be derived as the difference between the input and output signal of the small loop of the actuator drive. Finally, it is also possible to use the output signal from the controller, which is processed in the derivative with a delay.

Signál-z výstupu 2 členu 1, který je nositelem požadované rychlosti pohybu regulačního orgánu přichází jednak na první vstup 11 prvního sumátoru 10 a jednak na první vstup 21 druhého sumátoruThe signal from the output 2 of the member 1, which carries the desired speed of the regulator, arrives at the first input 11 of the first summer 10 and on the other input 21 of the second summer

JO, y ppním sumátoru IV ??^{tento si}g^{nál al}r^braicky sčítá se signálem z prvmiió zá?8J8 3 F@í@renčního signálu jedné polarity, který je na druhém vstupu 12 prvního sumátoru 10. Podobně se signál na prvním vstupu 21 druhého sumátoru 20 algebraicky sčítá se signálem z druhého zdroje 4 referenčního signálu, který je na druhém Vstupu 22 druhého sumátoru 20. Pokud je referenční signál na druhých vstupech 12,22 sumátorů 10,20 v absolutní hodnotě větší než je signál určující požadovanou rychlost pohybu regulačního orgánu, který je na prvních vstupech 11, 21 sumátorů 10, 20, potom se výstupní signály, které jsou na výstupech 13,23 sumátorů 10,20 nepřenášejí přes usměrňovače 31, 32 do integračního kanálu 50 regulátoru. Jestliže je signál určující požadovanou rychlost pohybu regulačního orgánu který je na prvním vstupu 11, 21 sumátorů 10, 20 v absolutní hodnotě větší než referenční signál na druhém vstupu 12, 22 sumátorů 10, 20 pak se výstupní signál z jejich jednoho výstupu 13 nebo 23 přenáší dále. Jestliže je výstupní signál na výstupu 13 prvního sumátoru 10 takové polarity, kterou přenáší usměrňovač 31 jedné polarity například kladný, potom se tento signál přenese na první vstup 51 integračního kanálu 50 regulátoru. Jestliže je výstupní signál na výstupu 23 druhého sumátoru 20 takové polarity, kterou přenáší usmírňovač 32 druhé polarity na příklad záporný, potom se tento signál objeví na druhém vstupů 52 integračního kanálu 50 regulátoru. Tak se změna výstupního signálu z regulátoru brzdí na hodnotu potřebnou pro zachování maximální rychlosti pohybu regulačního orgánu. Tím se v první fázi regulačního pochodu, která ^U8^°^ mické odchylky regulované veličiny od její žádané hodnoty, pohyb regulačního orgánu nebrzdí. Při tom se omezí změna na výstupu integračního kanálu regulátoru i na výstupu regulátoru tak, že k reversaci pohybu regulačního orgánu dojde dříve, nežli by tomu bylo v případě bez využití vynálezu. U výkonových regulací turbokompresorů se využije jen větve jedné polarity vzhledem k tomu, že nebezpečí pompáže hrozí stroji jen z jedné strany pracovní charakteristiky. U antippmpážní regulace turbokompresorů se využije větve druhé polarity. U regulací se souměrnými požadavky na jakost regulačního pochodu např. při některých teplotních regulacích je možno využít větví obou polarit.Yeah i am going to sum up IV ?? ^{this book} g of ^{NaI al} r ^b raicky summed with the signal from prvmiió Ac? 8J8 3 F @ s @ renčního signal of one polarity which is at the second input 12 of the first adder 10. Similarly, the signal on the first input 21 of the second adder 20 algebraically summed with the signal from the second reference signal source 4, which is on the second input 22 of the second summator 20. If the reference signal on the second inputs 12,22 of the summers 10,20 is in absolute value greater than the signal indicating the desired speed of the regulator that is on the first inputs 11, 21 of the summers 10, 20, then the output signals that are provided at the outputs 13,23 of the summers 10, 20 are not transmitted via the rectifiers 31, 32 to the integration channel 50 of the controller. If the signal determining the desired speed of the regulator which is on the first input 11, 21 of the summers 10, 20 in absolute value is greater than the reference signal on the second input 12, 22 of the summers 10, 20, then the output signal from their one output 13 or 23 further. If, for example, the output signal at the output 13 of the first sump 10 is of the polarity transmitted by the one-polarity rectifier 31, then this signal is transmitted to the first input 51 of the integrator channel 50 of the controller. If the output signal at the output 23 of the second sump 20 is of the polarity transmitted by the second polarity rectifier 32, for example, negative, then this signal appears at the second inputs 52 of the integrator channel 50 of the controller. Thus, the change of the output signal from the controller is braked to a value necessary to maintain the maximum speed of the control. Thus, in the first phase control process which ^U8 ^ ° ^ nomic deviation of the controlled variable from its desired value, the movement is not hampered by the regulatory authority. In this case, the change in the output of the controller integrating channel and the output of the controller is limited so that the movement of the regulator is reversed before it would have been the case without using the invention. For power regulation of turbo-compressors, only a branch of one polarity is used, since the danger of pomp is a threat to the machine from only one side of the working characteristic. For anti-pumping control of turbo-compressors the second polarity branch is used. For control systems with symmetrical requirements for the quality of the control process, eg in some temperature control systems, the branches of both polarities can be used.

Vynález lze využít u všech regulací, kde pohon regulačního orgánu nemůže neb nesmí sledovat s přiměřenou přesností výstupní signál z regulátoru čímž nastává uvolnění vazby mezi výstupem z regulátoru a polohou regulačního orgánu. Jde např. o turbokompresorové regulace, dále regulace v tepelné a jaderné energetice, chemickém průmyslu á hutním průmyslu.The invention can be used in all control systems where the actuator drive cannot or must not follow the output signal from the controller with reasonable accuracy, thereby releasing the link between the output from the regulator and the position of the regulator. These are eg turbo-compressor control, regulation in thermal and nuclear power engineering, chemical industry and metallurgical industry.

Claims

Wiring for dynamically limiting the increase of the output signal of an integrator channel, characterized in that the output (2) of the member (1) carrying the signal determining the desired speed of the regulating member is connected to the first input (11) of the first summer (10) whose second input (12) is connected to the output (30) of the first reference signal source (3) and the output (13) of the first summator (10) is connected to the input (14) of the single polarity rectifier (31) whose output (41) it is connected to the first input (51) of the integration channel (50) of the controller.

VYNALEZU

Wiring according to claim 1, characterized in that the output (2) of the member (1) that carries the signal determining the desired speed of movement of the regulator is connected to the first input (21) of the second summer (20) whose second input (22). is connected to the output (40) of the second reference signal source (4) and the output (23) of the second summator (20) is connected to the input (24) of the second polarity rectifier (32) whose output (42) is connected to the second input (52). ) of the integration channel (50) of the controller.