CS271992B1

CS271992B1 - Relay-proportional integration controller connection

Info

Publication number: CS271992B1
Application number: CS89706A
Authority: CS
Inventors: Alexander Prom Fyz Hosovsky; Milan Ing Balara
Original assignee: Alexander Prom Fyz Hosovsky; Milan Ing Balara
Priority date: 1989-02-02
Filing date: 1989-02-02
Publication date: 1990-12-13
Also published as: CS70689A1

Abstract

Týká ae regulátoru e reléovou propor- ' cionálni a integrační větvi. Zapojeni přechází do pracovního stavu při rozdílu signálu skutečné hodnoty a zadané hodnoty. Když je signál regulační odchylky menši než je pásmo necitlivosti reléové složky, zpracovává se signál v proporcionální a v integrační větvi. Když je signál regulační ’ odchylky větší než Je pásmo necitlivosti reléové větve jsou v činnosti všechny tři větve a převládá činnost reléového regulátoru. Když se dosáhne shody skutečné hodnoty a žádané hodnoty, potom je signál na výstupu reléové větve a proporcionální větve nuloyý . a signál na výstupu integrační větve je konstantní. Využije se v regulační technice.It concerns the controller with a relay proportional and integral branch. The circuit switches to the operating state when there is a difference between the actual value signal and the set value. When the control deviation signal is smaller than the dead band of the relay component, the signal is processed in the proportional and integral branches. When the control deviation signal is larger than the dead band of the relay branch, all three branches are active and the relay controller's action prevails. When the actual value and the set value match, the signal at the output of the relay branch and the proportional branch is zero. and the signal at the output of the integral branch is constant. It is used in control technology.

Description

Vynález se týká zapojení reléově-proporcionálního integračního regulátoru, kde reléová složka má páamo necitlivosti, v němž pracuje proporcionálně integrační eložka regulátoru.The invention relates to the circuitry of a relay-proportional integration controller, wherein the relay component has a dead band in which the proportional integration element of the controller operates proportionally.

V regulačních obvodech analogových i diskrétních veličin se vyžaduje dosaženi časově optimálních vlastností ragulace. 3e to zkracování doby regulace na minimum, při záchov váni požadované kvality regulačního pochodu. K tomuto účelu se používají reléové regulátory, které v případě, že nemají pásmo necitlivosti, způsobují často vlastní oscilace celého regulačního obvodu. Aby se zabránilo oscilacím regulačního obvodu používají se reléové regulátory s pásmem necitlivosti. Tyto regulátory sice nezpůsobuji vlastní oscilace regulačního obvodu, ale mají za náaledek nízkou přesnost regulace a necitlivost regulačního obvodu na změny řídicí vstupní veličiny. Tyto nevýhodné vlastnosti reléového regulátoru s pásmem necitlivosti jsou hlavní překážkou k jeho širšímu využiti. Proto ee v praxi používají lineární regulátory proporcionální, integrační nebo proporcionálně-integrační, které jsou vlastně paralelní kombinací proporcionálního a integračního regulátoru. Tyto regulátory ei v porovnáni s reléovými regulátory sice zachovávají citlivost i při velmi , malých velikostech zadané vstupní hodnoty, avšak jsou pomalejší než reléové regulátory.In control circuits of analog and discrete quantities, it is required to achieve time-optimal ragulation properties. This reduces the control time to a minimum, while maintaining the required quality of the control process. Relay controllers are used for this purpose, which, if they do not have a dead band, often cause their own oscillations of the entire control circuit. To prevent oscillations of the control circuit, relay controllers with a dead band are used. Although these controllers do not cause their own oscillations of the control circuit, they have the consequence of low control accuracy and insensitivity of the control circuit to changes in the control input variable. These disadvantageous properties of the dead-band relay controller are the main obstacle to its wider use. Therefore, in practice, linear controllers use proportional, integrating or proportional-integrating controllers, which are actually a parallel combination of proportional and integrating controller. Compared to relay controllers, these controllers ei retain sensitivity even at very, small input values, but they are slower than relay controllers.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení reléově-proporcionálního integračního regulátoru t podle vynálezu, u kterého je řídicí výstup zadávacího členu spojen se vstupem zadané hodnoty rozdílového členu. Vstup skutečné hodnoty rozdílového členu je spojen e výstupem měřicího členu. Vstup měřicího členu je spojen s výstupem zapojeni. Akční výstup zapojeni Je spojen s výstupem akčního členu. Vstup akčního členu Je. spojen s výstupem součtového členu. Třetí vstup součtového členu je spojen s výstupem integračního regulátoru. Podstata vynálezu spočívá v tom, že spouštěcí výstup zadávacího členu je spojen se vstupem blokovacího obvodu. Výstup blokovacího obvodu Je spojen se spouštěcím vstupem integračního regulátoru. Odchylkový vstup integračního regulátoru je spojen s výstupem rozdílového čle- i nu, se vstupem proporcionálního regulátoru a se vstupem reléového regulátoru. Výstup reléového regulátoru je spojen s prvním vstupem součtového členu. Druhý vstup součtového členu je spojen s výstupem proporcionálního regulátoru. 'These shortcomings are eliminated by the connection of a relay-proportional integration controller t according to the invention, in which the control output of the input element is connected to the input of the input value of the differential element. The input of the actual value of the differential element is connected to the output of the measuring element. The input of the measuring element is connected to the output of the circuit. Action output connected It is connected to the output of the actuator. Action member input Is. connected to the output of the sum member. The third input of the summing element is connected to the output of the integration controller. The essence of the invention lies in the fact that the trigger output of the input member is connected to the input of the blocking circuit. Blocking circuit output It is connected to the start input of the integration controller. The deviation input of the integration controller is connected to the output of the differential element, to the input of the proportional controller and to the input of the relay controller. The output of the relay controller is connected to the first input of the summing element. The second input of the summing element is connected to the output of the proportional controller. '

Výhodou uspořádání podle vynálezu je, že příznivě ovlivňuje dynamické vlastnosti celého regulačního obvodu. Zkracuje dobu regulace, zmenšuje hodnotu přeregulování a zmenšuje počet přeregulování při zachováni přesnosti regulace.The advantage of the arrangement according to the invention is that it favorably influences the dynamic properties of the entire control circuit. It shortens the control time, reduces the over-regulation value and reduces the number of over-regulation while maintaining the control accuracy.

/ porovnání s reléovým regulátorem a páemem necitlivosti zvyšuje podstathě přesnost regulace regulačního obvodu. Zvyšuje necitlivost regulátoru při změnách zadané vstupní hodnoty. Regulátor odstraňuje nedostatky známých reléových regulátorů a proporcionálně integračních regulátorů a zachovává si jejich předností pro celý rozsah velikostí zadaných vstupních hodnot./ comparison with the relay controller and the dead band increases the control accuracy of the control circuit. Increases the insensitivity of the controller when the entered input value changes. The controller eliminates the shortcomings of known relay controllers and proportionally integrated controllers and retains their advantages for the entire range of sizes of entered input values.

Zapojení regulátoru podle vynálezu je znázorněno v blokovém schématu na připojeném výkrese.The connection of the controller according to the invention is shown in the block diagram in the attached drawing.

Reléový regulátor £ Je vytvořen z komparátorů. Má pásmo necitlivosti na svém vstupu 11. Když hodnota na vstupu 11 reléového regulátoru 1 překročí nastavenou hranici pásma necitlivosti, potom buds hodnota na výatupu 12 reléového/regulátoru 1 maximální. Znaménko 11 reléového regulátoru odpovídá znaménku na jeho výstupu 12.Relay controller £ It is made of comparators. It has a dead band at its input 11. When the value at input 11 of relay controller 1 exceeds the set limit of the dead band, then the value at output 12 of relay / controller 1 will be maximum. The sign 11 of the relay controller corresponds to the sign at its output 12.

Zadávací člen £ js číslicový počítač s číslicově analogovým převodníkem. Řídicí výstup 61 zadávacího členu 6 Je spojen se vstupem 71 zadané hodnoty rozdílového členu 7. Rozdílový člen £ je vytvořen dvouvetupovým operačním zeailOvačem s Jednotkovým zesílením. Spouštěcí výetup 62 zadávacího členu 6 je spojen ee vetupem 81 blokovacího obvodu 8. Blokovací obvod 8 je transistor řízený polem. Výstup 82 blokovacího obvodu 8 js spojen se spouštěcím vstupem 32 integračního regulátoru 3. Výstup 73 rozdílového členu 7 Je spojén se vetupem 11 reléového regulátoru ®^θ vstupem 21 proporcionálního regulátoru 2Input element £ js is a digital computer with a digital-to-analog converter. The control output 61 of the input member 6 is connected to the input 71 of the input value of the differential member 7. The differential member 6 is formed by a two-stage operating amplifier with a unit gain. The trigger output 62 of the input member 6 is connected to the input 81 of the interlock circuit 8. The interlock circuit 8 is a field-effect transistor. The output 82 of the blocking circuit 8 is connected to the trigger input 32 of the integration controller 3. The output 73 of the differential element 7 is connected to the input 11 of the relay controller ® ^{θ by the} input 21 of the proportional controller 2.

CS 271 992 Bl ₂ a s gdchylkovým vstupem 31 integračního regulátoru 3. Reléový regulátor 1 je vytvořen z komparátorů s pásmem necitlivosti. Výstup 12 reléového regulátoru 2 je spojen s prv- , ním vstupem 41 součtového členu 4. Proporcionální regulátor 2 je vytvořen z operačního zesilovače, se zesílením konečné hodnoty. Výstup 22 proporcionálního regulátoru 2 je spojen se druhým vstupem 42 součtového členu 4. Integrační regulátor 2 je vytvořen z operačního zesilovače zapojeného jako integrátor. Výstup 33 integračního regulátoru 3 je spojen se třetím vstupem 43 součtového členu 4. Výstup 44 součtového členu 4 je spojen se vstupem 51 akčního členu 5. Výstup 52 akčního členu 2 je spojen s akčním výstupem zapojení. Měřici vstup zapojení je spojen se vstupem 91 měřicího členu 9. Měřicí člen 9 je elektrické nebo elektromechanické zařízení, například tachodynamo. Výstup 92 měřicího členu 9 je spojen ee vstupem 72 skutečné hodnoty rozdílového členu 7. Zapojeni pracuje ve stavu čekání a v pracovním stavu. Ve stavu čekáni je nulová hodnota na řídicím výstupu 61 zadávacího členu 6, na jeho spouštěcím výstupu 62, i na výstupu 73 rozdílového členu 7. Nulová'hodnota je i na výstupu 12 reléového regulátoru JL« ^na výstupu 22 proporcionálního regulátoru 2 a na výstupu 33 integračního, regulátoru 3, kde se zajišťuje signálem z výstupu 82 blokovacího obvodu J3. Nulová hodnota je i na výstupu 44 součtového členu 4, na výstupu 52 akčního členu 5 i na výstupu 92 měřicího čísnu 9. Regulátor je ve stavu čekáni. Signál k přechodu do pracovního stavu vychází ze spouštěcího výstupu 62 zadávacího členu 6, který přechází na vstup 81 blokovacího obvodu 2· Blokovací obvod El odblokuje integrační regulátor 2 signálem, který přichází na jeho spouštěcí výstup 32. Současně zadávací člen 2 vysílá ze svého řídicího výstupu 61' zadanou hodnotu a to buS skokově, nebo plynule na vstup 71 zadané hodnoty rozdílového členu 2» Na výstupu 73 rozdílového členu 2 je signál regulační odchylky, který přichází na vstup 11 reléového regulátoru _1< ^na vstup 21 proporcionálního regulátoru 2 a na odchylkový vstup 31 integračního regulátoru 3. □estliže je signál regulační odchylky meněí, než je pásmo necitlivosti reléového regulátoru l_t není tento v činnosti a signál ss zpracovává v proporcionálním regulátoru 2 a v integračním regulátoru 2· Výsledný signál vystupující ze součtového členu 4 na vstup 51 akčního členu 5 je úměrný součinu signálu regulační odchylky a zesílení proporcionálního regulátoru 2 a integračního regulátoru 3.CS 271 992 B1 ₂ and with the deviation input 31 of the integration controller 3. The relay controller 1 is formed of comparators with a dead band. The output 12 of the relay controller 2 is connected to the first input 41 of the summing element 4. The proportional controller 2 is formed of an operational amplifier, with amplification of the final value. The output 22 of the proportional controller 2 is connected to the second input 42 of the summing element 4. The integration controller 2 is formed of an operational amplifier connected as an integrator. The output 33 of the integration controller 3 is connected to the third input 43 of the totalizer 4. The output 44 of the totalizer 4 is connected to the input 51 of the actuator 5. The output 52 of the actuator 2 is connected to the actuation output of the circuit. The measuring input of the circuit is connected to the input 91 of the measuring member 9. The measuring member 9 is an electrical or electromechanical device, for example a tachodynamo. The output 92 of the measuring element 9 is connected to the input 72 of the actual value of the differential member 7. The connection operates in a waiting state and in a working state. In the waiting state, there is a zero value at the control output 61 of the input member 6, at its trigger output 62 and at the output 73 of the differential member 7. The value is also at the output 12 of the relay controller JL ^{at the} output 22 of the proportional controller 2 and at the output 33. integration controller 3, where it is provided by a signal from the output 82 of the blocking circuit J3. The zero value is also at the output 44 of the summing element 4, at the output 52 of the actuator 5 and at the output 92 of the measuring number 9. The controller is in the waiting state. The signal for transition to the operating state comes from the trigger output 62 of the input member 6, which passes to the input 81 of the blocking circuit 2. 61 'the setpoint, either stepwise or continuously to the input 71 of the setpoint of the differential member 2. At the output 73 of the differential member 2 there is a control deviation signal which comes to the input 11 of the relay controller 1 ^{to the} input 21 of the proportional controller 2 and to the deviation input. 31 of the integration controller 3. □ if the control deviation signal is less than the dead band of the relay controller l _{t it} is not active and the signal ss is processed in the proportional controller 2 and in the integration controller 2 · The resulting signal output from the summing element 4 to the input 51 member 5 is proportional to the product of the control deviation signal and the gain of the proportional controller 2 and the integration controller átor 3.

□estliže je signál regulační odchylky větší, než je pásmo necitlivosti reléového regulátoru 2 budou v činnosti všechny tři regulátory 2< £· 3.· Převládat však bude činnost reléového regulátoru 2· ^na jehož výstupu 12 bude okamžitě maximální hodnota signálu se znaménkem stejným, jako je znaménko signálu regulační odchylky. Při čtení hodnoty signálu z výstupu 22 proporcionálního regulátoru 2 a hodnoty signálu z výstupu 33 integračního regulátoru 2 ^v součtovém členu 4, nezmění nic na hodnotě signálu z jeho výstupu 44. To proto, že reléový regulátor 2 vybudil signál na maximální úroveň danou napájecími zdroji reléového regulátoru 2» proporcionálního regulátoru 2 a integračního regulátoru 2· Při dosažení cíle regulace, to je, když se vyrovná hodnota signálu skutečné hodnoty na vstupu 72 skutečné hodnoty rozdílového členu £ s hodnotou signálu zadané hodnoty na vstupu 71 zadané hodnoty rozdílového členu 7, potom je hodnota signálu na výstupu 73 rozdílového členu 7 nulová. V tomto případě js signál nulové hodnoty také na výstupu 12 reléového regulátoru 2 ^{a na} výstupu 22 proporcionálního regulátoru 2.□ valid unless the control error signal is greater than the deadband relay controller 2 will operate all three controllers 2 <£ · · 3rd prevails, however, action by the regulator relay · 2 ^whose output 12 will immediately signal the maximum value of the same sign as is the sign of the control deviation signal. When reading the value of the signal from the output 22 of the proportional controller 2 and the value of the signal from the output 33 of the integrating controller 2 ^{in the} summing element 4, it does not change anything about the value of the signal from its output 44. This is because the relay controller 2 controller 2 »proportional controller 2 and integration controller 2. the signal value at the output 73 of the differential element 7 is zero. In this case, the zero value signal is also at the output 12 of the relay controller 2 ^{and at the} output 22 of the proportional controller 2.

Na výstupu 33 integračního regulátoru 2 J® signál konstantní hodnoty, který se nemění, pokud je signál regulační odchylky nulový.At the output 33 of the integration controller 2 J® a constant value signal which does not change if the control deviation signal is zero.

Vynálezu se využije v regulační technice.The invention is used in control technology.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Connection of a relay-proportional integration controller, in which the control output of the input element is connected to the input of the setpoint of a differential element whose actual value input is connected to the output of a measuring element whose input is connected to the output of a circuit whose action input is connected to the output of the actuator , the input of which is connected to the output of the summing element, the third input of which is connected to the output of the integration regu3

A switch output (62) of the input member (6) is connected to the input (81) of a blocking circuit (8), the output (82) of which is connected to the start input (32) of the integration controller. (3), whose deviation input (31) is connected to the output (73) of the differential member (7), to the input (21) of the proportional controller (2) and to the input (11) of the relay controller (1), the output of which (12) is connected to the first vetupsm (41) of the summing element (4), the second input (42) of which is connected to the output (22) of the proportional controller (2).