CS218115B1 - Zapojení omezovače akční veličiny ústřední části regulátoru - Google Patents

Abstract

Předmětem vynálezu je zapojení omezovače akční veličiny ústřední části regulátoru, které se skládá ze směšovacího zesilovače nelineárního členu, součtového členu a korekčního členu. Na vstup součtového členu je připojen jednak výstup ústředního členu regulátoru, jednak přes korekční člen čidlo regulované veličiny. Výstup součtového členu je připojen přes nelineární člen na invertní vstup směšovacího zesilovače, na jehož neinvertní vstup je připojen výstup ústředního členu regulátoru. Výstup směšovacího zesilovače je připojen na vstup akčního členu.

Description

Předmětem vynálezu je zapojení omezovače akční veličiny ústřední části regulátoru, které se skládá ze směšovacího zesilovače nelineárního členu, součtového členu a korekčního členu. Na vstup součtového členu je připojen jednak výstup ústředního členu regulátoru, jednak přes korekční člen čidlo regulované veličiny. Výstup součtového členu je připojen přes nelineární člen na invertní vstup směšovacího zesilovače, na jehož neinvertní vstup je připojen výstup ústředního členu regulátoru. Výstup směšovacího zesilovače je připojen na vstup akčního členu.

Předmětem vynálezu je zapojení omezovače ústřední části regulátoru ve funkci regulované veličiny, který zabraňuje přebuzení akční části regulátoru při výpadku regulované veličiny — jejího signálu zpětné vazby.

Dosud obecně známý uzavřený regulační obvod sestavený z ústřední a akční části regulátoru, regulované soustavy a příslušné zpětné vazby regulované veličiny není schopný zabránit tomuto stavu. Vlivem ztráty signálu zpětné vazby dochází k přebuzení akční části regulátoru a tím i k přebuzení regulované soustavy, což ve většině případů vede k havarijnímu stavu.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení omezovače akční veličiny ústřední části regulátoru podle vynálezu a je provedeno tak, že na vstup součtového členu je připojen jednak výstup ústředního členu regulátoru a jednak přes korekční člen čidlo regulované veličiny. Výstup součtového členu je připojen přes nelineární člen na invertující vstup směšovacího zesilovače, na jehož neinvertující vstup je připojen výstup ústředního členu regulátoru a výstup směšovacího zesilovače je připojen na vstup akčního členu.

Na přiložených výkresech je znázorněno zapojení omezovače akční veličiny ústřední části regulátoru podle vynálezu. Na obr. 1 je schéma zapojení omezovače akční veličiny při aplikaci regulace otáček stejnosměrného motoru s cizím reverzovatelným buzením, které není zakresleno. Na obr. 2 je nakreslen další příklad aplikace vynálezu kde regulovanou veličinou je napětí. Na obr. 3 a 4 jsou znázorněny charakteristiky omezovače akční veličiny ústřední části regulátoru za jednotlivých režimů práce.

Na prvním vstupu ústředního členu 8 regulátoru spojeného s výstupem čidla 7 regulované veličiny v tomto případě tvořeného tachodynamem, je signál regulované veličiny x₍. a na jeho· druhém vstúpu je signál nařizovací veličiny x_a. Výstup ústředního členu 8, na kterém je signál y_R akční veličiny, je spojen jednak s neinvertujícím vstupem 1—1 směšovacího zesilovače 1 a jednak se vstupem součtového členu 2. Čidlo 7 regulované veličiny, spojené mechanikou 67 s motorem 6 je připojen na vstup korekčního členu 4 jehož výstup je spojen se vstupem součtového členu 2. Výstup součtového členu 2 s výstupním signálem + yi je spojen se vstupem nelineárního členu 3 s kladným pásmem necitlivosti a, na jehož výstupu je signál yz, zavedený na invertující vstup i—2 směšovacího zesilovače 1.

Na výstupu korekčního členu 4 je korigovaný signál — x_e (1—aj. Na výstupu směšovacího zesilovače 1, který je spojen se vstupem akčního členu 5 je celkový výstupní signál omezovače y_R0. Akční člen 5 sestává z generátoru, impulsů 5—1 a tyristoi’ového silového agregátu 5—2 a jeho výstup je spojen s motorem 8. Na obr. 2 je znázorněno příkladné provedení omezovače akční veličiny podle vynálezu kdy regulovanou veličinou je napětí. Regulovaná veličina je tedy označena jako U_xe, je přivedena do korekčního členu 4, tvořeného- proměnným odporníkem 4—1.

Součtový člen 2 je tvořen vstupním odporníkem 2—1, zapojeným na vstup operačního zesilovače 2—4 se zpětnovazebným odporníkem 2—3. Na vstupní odporník 2—1 je přiveden signál akční veličiny v tomto případě označený U_yR. Nelineární člen 3 je tvořen operačním zesilovačem 1—4, zpětnovazebním odporníkem 1—3 a prvním vstupním odporníkem 1—11 spojeným s neinvertujícím vstupem 1—1 a druhým vstupním odporníkem 1—12 spojeným s invertujícím vstupem 1—2. Výstupní signál z omezovače je -o-značen v tomto případě U_yR0. Na- obr. 3 je charakteristika omezovače akční veličiny dle zapojení z obr. 1 v případě vyřazení součtového Členu 2 a na obr. 4 se zařazeným součtovým členem 2 při čemž n-a svislé osy je vždy vynesen celkový výstupní signál omezovače y_Ro a na vodorovné osy je vynese-n signál akční veličiny y_R.

Pro vysvětlení funkce zapojení omezovače akční veličiny ústřední části regulátoru podle vynálezu budeme nejprve předpokládat vyloučení součtového členu 2 a nelineárního- členu 3 ze zapojení na obr. 1. Potom Isignál y_R akční veličiny ústředního členu 8 regulátoru je totožný s výstupním signálem yz nelineárního členu 3, Na invertující i neinvertující vstup 1—2 i 1—1 směšovacího zesilovače 1 je tedy přiveden tentýž signál y_R. Výsledkem je nulový signál y_R0 na výstupu téhož zesilovače 1. Je-li nelineární člen zapojen přičemž součtový člen je stále ještě vyřazen, je na invertující vstup 1—2 směšovacího zesilovače 1 zaveden signál zmenšený právě o pásmo necitlivosti a nelineárního- členu 3. Celková charatekristlka směšovacího zesilovače 1 je znázorněna čarchovanou přímkou procházející bodem CL· Invertující vstup 1—2 má charakteristiku znázorněnu čárkovanou přímkou pod záporným úhlem, avšak procházející bodem A, který je proti bodu O posunut o pásmo necitlivosti a. Složením charakteristik invertujícího a neinvertujícího vstupu 1—1 a 1—2 směšovacího zesilovače 1 charakteristiku celkovou znázorněnou plnou čaro-u a zavedením signálu y_R = = 1 (odpovídá úsečce O—Bj je signál y_R0 nejvýše roven pásmu necitlivosti a, tj. úsečce B—C. V tomto případě se v ustáleném stavu bude motor 6 obr. 1 otáčet úhlovou rychlostí danou redukovanou hodnotou výstupního signálu y_R0 směšovacího zesilovače 1.

Snížená úhlová rychlost je volitelná a daná šíří pásm'a necitlivosti a nelineárního členu 3. K dosažení plné úhlové rychlosti je nutné zařadit před nelineární člen 3 sou.218115

Čtový Člen 2 (obr. 1), který v soustavě omezovače omezí vliv akční veličiny y_R, což se dosáhne zavedením signálu regulované veličiny x_e prostřednictvím korekčního členu 4 na vstup součtového členu 2. K tomu, aby motor 8 vůbec dosáhl jmenovité úhlové rychlosti, je nutné, aby se na invertující vstup 1-2 směšovacího zesilovače 1 přivedl snižující se signál y2 a to ve funkci regulavané veličiny x_e. Je zřejmé, že pásmo necitlivosti a dané úsečkou O-A se musí zvětšit na úsečku O-B, což odpovídá plnému signálu akční veličiny y_R = 1.

Za těchto okolností je nutné zavést nad vstup součtového členu 2 (obr. 1) v okamžiku dosažení plné úhlové rychlosti signál z korekčního členu 4 o velikosti -x_e (1-a). Takto dovolí omezovač rozběh regulované soustavy na jmenovitou hodnotu, neboť zmenšující se úsečka E-C (obr. 3) se během rozběhu posouvá k bodu D, s nímž se nakonec ztotožní.

Zabezpečující zásah omezovače při ztrátě regulované veličiny x_e spočívá v nastavení omezovači charakteristiky O —- E —· C bez ohledu na velikost signálu y_R0. Například je-li výstupní signál omezovače y_R0 roven jedné — jmenovité parametry soustavy — úsečka B-D, pak při ztrátě regulované veličiny x_e se změní výstupní signál y_R0 omezovače na velikost odpovídající úsečce B-C, čímž nastane prudké zbrždění regulované soustavy s možným zásahem ochran; v popisovaném případě zareaguje nezakreslená nadproudová ochrana v kotvě motoru.

Pracuje-li regulovaná soustava v ustáleném stavu například se signálem regulované veličiny x_e = 0,5 (obr. 4), tj. se signálem korekčního členu 4 o velikosti 0,5 (1-a), pak omezovač akční veličiny může připustit nejvyšší výstupní signál y_R0 pouze o velikosti odpovídající B-G. V ustáleném stavu je výstupní signál y_R0 o velikosti B-F. ó

Urychlení soustavy během jejího rozjezdu není stejné a lineárně klesá k nominální hodnotě jak v obr. 4 naznačeno trojúhelníkem E’ C’ D’. Zdá-li se omezovači skokově akční veličina y_R větší než pásmo necitlivosti a nelineárního členu 3, potom výstupní signál y_R0 omezovače může nabýti nejvýše hodnoty BC a což jest nejvýše možný základní urychlující signál za předpokladu, kdy regulovaná veličina x_e je nulová. Ve zmíněném trojúhelníku je základní urychlující signál naznačen základnou E’C’= a.

Rozdílu nejvyššího výstupního signálu y_R0, který omezovač může připustit (úsečka B-G) a výstupního signálu v ustáleném stavu (úsečka B-FJ, odpovídá úsečka F-G, což je nejvýše možný urychlující signál a odpovídá trojúhelníku C’ D‘E‘ úsečce G’-G”. Urychlující signál lineárně klesá a je nulový při dosažení jmenovité hodnoty akční veličiny y_R, což odpovídá bodu D. Omezovač v tomto bodě má snahu potlačovat známý regulační překmit soustavy.

Popsaná práce omezovače akční veličiny v obecné formě, aplikovaná na příkladné elektrické zapojení (obr. 2), je rovněž stejná s tím rozdílem, že regulovaná veličina x_e je označena jako napětí U_xe. Na tomto obrázku je směšovací zesilovač 1 tvořen operačním zesilovačem 1-4, jehož jednotkové zesílení určuje zpětnovazební odporník 1-3 ve vztahu k výstupním odporníkům 1-11 a 1-12 neinvertujícího a invertujícího vstupu. Na vstupní odporník 1-1 je zavedeno napětí U_yR akční veličiny y_R v tomto obrázku nezakresleného regulátoru. Totéž napětí U_yR je zavedeno na součtový člen 2 prostřednictvím vstupního odporníku 2-1, který se zpětnovazebným odporníkem 2-3 určuje zesílení operačního zesilovače 2-4 ve vztahu k vstupnímu napětí U_yR. Korigované napětí U_xe regulované veličiny je upraveno proměnným odporníkem 4-1 na výraz -U_xe (1-a), kde jako pásmo necitlivosti a je využito prahového napětí ventilu 3-1. Z omezovače vychází výstupní napětí U_yR0 jako vstupní signál pro akční člen 5, který v obr. 2 není zakreslen.

Použití omezovače je obecné. Jeh.0' využití přichází v úvahu zejména u rizikových regulovaných soustav jako těžní stroje a podobně. Lze jej použít pro automatické spouštění motorů s odbočkovým odporníkem nebo pro pulsní regulaci otáček těchto motorů.

Claims (1)

1. Zapojení omezovače akční veličiny ústřední části regulátoru, sestávající ze směšovacího zesilovače nelineárního členu, součtového členu a korekčního členu vyznačený tím, že na vstup součtového členu (2) je připojen jednak výstup ústředního členu regulátoru (8) a jednak přes korekční člen (4) čidlo (7) regulované veličiny, přičemž

   VYNÁLEZU výstup součtového členu (2) je připojen přes nelineární člen (3) na invertující vstup (1-2) směšovacího zesilovače (1), na jehož neinvertující vstup (1-1) je připojen výstup ústředního členu regulátoru (8) a výstup směšovacího zesilovače (1) je připojen na vstup akčního členu (5).