PL104281B1 - Sposob regulacji impulsowej i regulator impulsowy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób regulacji im¬ pulsowej ze zmienna szerokoscia impulsowania i nastawianymi okresami impulsowania oraz regula¬ tor impulsowy przeznaczony zwlaszcza do stosowa¬ nia w ukladach regulacji! nieliniowosoiami staty¬ cznymi i dynamicznymi.

Znany sposób regulacji impulsowej polega na mo¬ dulowaniu szerokosci impulsu w okreslonych okre¬ sach czasowych proporcjonalnie do wartosci uchy¬ bu regulacji. Znane regulatory impulsowe posia¬ daja czlon porównujacy wartosc zadana z zmie¬ rzona wielkoscia regulowana, impulsator oraz mo¬ dulator. Czlon porównujacy wypracowuje sygnol uchybu i w zaleznosci od jego wartosci impulsator powoduje okresowo dzialanie modulatora, który stanowi skosnie uksztaltowane ramie poruszajace sie w góre i w dól. Ruch ramienia powoduje za¬ mykanie sie styków obwodu mechanizmu wyko¬ nawczego i jego obroty w odpowiednim kierunku w czasie proporcjonalnym do wartosci sygnalu uchybu. Rozwiazania te nie uwzgledniaja nielinio¬ wosci statycznych i dynamicznych obiektów regu¬ lacji i wymagaja czestych zmian nastaw regula¬ tora.

W sposobie regulacji wedlug wynalazku okresla ' sie kierunek zmian wielkosci regulowanej i wartosc uchybu wielkosci regulowanej oraz bada sie czy wartosc uchybu miesci sie w strefie nieczulosci.

W przypadku gdy przy uchybie dodatnim nie wy¬ stepuje tendencja malejaca, a przy ujemnym nie ao wystepuje tendencja rosnaca tego uchybu oraz gdy Wartosc uchybu jest poza4 strefa nieczulosci tj. bezwzgledna wartosc uchybu jest wieksza od war¬ tosci maksymalnego uchybu dopuszczalnego, prze¬ ksztalca sie sygnaly uchybu w zaleznosci od cha¬ rakterystyk statycznych obiektu i wartosci zadanej wielkosci regulowanej na impulsy o sterowanej szerokosci, generowane w stalych, nastawionych okresach czasowych, ustalonych w zaleznosci od stalych czasowych opisujacych dynamike obiektu.

Regulator impulsowy do realizacji tego sposobu posiada w torze przesylania sygnalu czlon nielinio¬ wy, którego nastawy sa dobierane w zaleznosci od charakterystyk statycznych obiektu regulacji i wartosci zadanej wielkosci regulowanej. Czlon nie¬ liniowy przetwarza analogowy sygnal uchybu na sygnal wewnetrzny o zmiennej wartosci analogo¬ wej odpowiednio do dokonanej nastawy. Sygnal wewnetrzny z czlonu nieliniowego doprowadzony *o jest poprzez modulator szerokosci impulsów ste¬ rowany przez uklad logiczny do rozdzielacza im¬ pulsów z dwoma wyjsciami: jednym zwiekszaja¬ cym i drugim zmniejszajacym wielkosc sterujaca obiektem w zaleznosoi od znaku uchybu. Do uk¬ ladu logicznego sterujacego modulatorom przyla¬ czony jest uklad pamieci analogowej okreslajacy w nastawionych okresach czasowych tendencje zmian uchybu przez porównanie aktualnej wartosci uchybu z poprzednia, oraz zegar elektroniczny o nastawionym w zaleznosci od stalych czasowych 26104 281 3 4 spisujacych dynamike obiektu okresie impulsowa¬ nia, podlaczony takze do ukladu pamieci analogowej.

Algorytm sterowania wedlug wynalazku wyra¬ zony w formie zaleznosci logicznych przedstawia Sie nastepujaco: Jezeli: (e) > em«»x, czyli e < - emax lub e >+ + eroax i jednoczesnie e • Ae^O, to ipk=>i (e) Jezeli: (e) gdzie: e — wartosc uchybu regulacji (e = w — y) em«x — maksymalny uchyb dopuszczalny Je — zmiana wartosci uchybu w dwu kolejnych okresach czasu k-1 i k:Ae = ek-ek-j yk __ wartosc funkcji sygnalu wewnetrznego w ak¬ tualnym okresie (k) impulsowania f (e) — funkcja wewnetrzna przeksztalcajaca sy¬ gnal uchybu na- sygnal proporcjonalny do czasu trwania impulsu Przez uzaleznienie dzialania ukladu od opisanych warunków unika sie przeregulowan regulatora i uzyskuje stabilna prace ukladu regulacji. Regula¬ tor dziala analogicznie jak regulator ze zmienna struktura z progresja lub regresja w zaleznosci od wartosci uchybu. Uwzglednienie przy modelowaniu funkcji wewnetrznej przebiegu charakterystyk sta¬ tycznych obiektu i wartosci zadanej oraz nasta¬ wianie okresów impulsowania w oparciu o stale czasowe opisujace dynamike obiektu umozliwia uzyskanie jak najkrótszego czasu regulacji oraz umozliwia zastosowanie regulatora w wielu, róz¬ nych obiektach z nieliniowosciami dynamicznymi i statycznymi.

Budowa regulatora impulsowego wedlug wyna¬ lazku i jego dzialanie zostanie blizej objasnione na podstawie rysunku, który przedstawia blokowy schemat ideowy regulatora.

Uklad regulatora sklada sie z czlonu porównu¬ jacego 1, na wyjsciu którego pojawia sie analogo¬ wy sygnal uchybu e, jezeli wartosc y zmierzonej wielkosci regulowanej rózni sie od wartosci zada¬ nej w. Jedno wyjscie czlonu porównujacego 1 jest polaczone z czlonem nieliniowym 2 przetwarzaja¬ cym analogowo wartosc uchybu e na wewnetrzny sygnal analogowy o zmiennej wartosci odpowiednio do nastawy tego czlonu, która dobiera sie dla da¬ nej grupy obiektów w zaleznosci od przebiegu cha¬ rakterystyk statycznych i wartosci zadanej w.

Czlon nieliniowy 2 przylaczony jest poprzez modu¬ lator szerokosci impulsów 3 sterowany przez uklad logiczny 4 do rozdzielacza impulsów 5, do którego Jest doprowadzony sygnal znaku uchybu sign c.

Drugie wyjscie czlonu porównujacego 1 jest pola¬ czone z ukladem pamieci analogowej 6 przylaczo¬ nym dwoma torami do ukladu logicznego 4 oraz z ukladem wyczuwania wartosci uchybu 7 przyla¬ czonym takze do ukladu logicznego. Ponadto regu¬ lator posiada zegar elektroniczny 8 o nastawial- nym w zaleznosci od stalych czasowych opisuja¬ cych dynamike obiektu okresie impulsowania, przylaczonym do ukladu pamieci analogowej 6 i do ukladu logicznego 4.

Uklad pamieci analogowej 6 zawierajacy pamiec logiczna porównuje w kolejnych okresach czasu odmierzonych przez zegar 8 wartosc uchybu w chwili obecnej ek z wartoscia uchybu w chwili po¬ przedniej Ck-, i w nastawionym okresie impulso¬ wania przesyla do ukladu logicznego 4 informacje o przyroscie uchybu, przy czym w zaleznosci od znaku tego przyrostu informacja jest przesylana innym torem: jednym o dodatnim przyroscie, dru¬ gim o ujemnym. Jednocze&nlie do ukladu logiczne¬ go 4 sa doprowadzone z ukladu wyczuwania war¬ tosci uchybu 7, sygnaly zawierajace informacje o tym, czy wartosc uchybu jest w strefie nieczuloscl regulatora i o znaku uchybu.

W zaleznosci od znaku iloczynu e • At, od war¬ tosci e w nastawionych okresach impulsowania w ukladzie logicznym 4 jest wytwarzany zgodnie z algorytmem sterowania impuls startowy dla mo¬ dulatora szerokosci impulsu 8, który od momentu pojawienia sie impulsu startowego przetwarza wa¬ rtosc analogowa sygnalu wewnetrznego czlonu nie¬ liniowego 2 na proporcjonalnie do niej szeroki im¬ puls wyjsciowy doprowadzony do rozdzielacza 5 zawierajacego dwa wyjscia Vt i U2. W zaleznosci od znaku uchybu signe impuls z modulatora AV regulatora jest kierowany na wlasciwe wyj¬ scie rozdzielacza 5, a mianowicie gdy e>0 na wyj- jscie Ui zwiekszajace wielkosc sterujaca o- biektem, a gdy e<0 na wyjscie Uf zmniejszajac • wielkosc sterujaca. Uklad wyczuwania wartosci u- ohybu 7 okresla, czy wartosc uchybu e nie przekra¬ cza strefy nieczuloscl i w przypadku gdy wartosc uchybu jest zawarta w tej strefie: (e)^emax, uklad 7 powoduje za posrednictwem u- kladu logicznego 4, zablokowanie impulsu wyj¬ sciowego AV z modulatora 3 bez wzgledu na kie¬ runek zmian wartosci uchybu."

Claims (4)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób regulacji impulsowej ze zmienna sze¬ rokoscia impulsowania i nastawianymi okresami impulsowania przeznaczony zwlaszcza do stosowa¬ nia w ukladach regulacji z nieMniowoselami sta¬ tycznymi i dynamicznymi, w którym okresla aie wartosc uchybu wielkosci regulowanej i znak jego, oraz bada sie czy wartosc udhybu miesci sie w strefie nieczuloscl, znamienny tym, ze okresla sie kierunek zmian wuelkoscd regulowanej i w przy¬ padku, gdy przy dodatniej wartosci uchybu nie wystepuje tendencja malejaca, a przy ujemnej wa¬ rtosci uclhybu nie wystepuje tendencja rosnaca o- raz gdy bezwzgledna wartosc uchybu jest poza strefa nieczuloscl, przeksztalca sie sygnaly uchybu w zaleznosci od charakterystyk statycznych obie¬ ktu i wartosci zadanej na impulsy wyjsciowe o ste¬ rowanej szerokosci generowane w nastawionych o- kresach impulsowania.

2. Sposób regulacji impulsowej wedlug zastrz. 1> znamienny tym, ze impulsy wyjsciowe o sterowa¬ nej szerokosci zwiekszaja wielkosc sterujaca obie¬ ktem, gdy wartosc uchybu jest wieksza od zera, zas gdy wartosc uchybu jest mniejsza od zera zmniejszaja wielkosc sterujaca.

3. Sposób regulacji impulsowej wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze okresy impulsowania nastawia sie w zaleznosci od stalych czasowych opisujacych dynamike obiektu. 10 15 20 so 33 60 51 00104 281

4. Regulator impulsowy o sterowanej szerokosci impulsu i nastawianym okresie impulsowania prze¬ znaczony zwlaszcza do stosowania w ukladach re¬ gulacji z nieliniowosciami statycznymi i dynamicz¬ nymi zawierajacy czlon porównujacy, czlon okre¬ slajacy znak uchybu, modulator szerokosci impul¬ su, zegar elektroniczny oraz uklad wyczuwania wartosci uchybu, znamienny tym, ze posiada w torze przesylania sygnalu czlon nieliniowy (2), któ¬ rego nastawy sa dobierane w zaleznosci od cha- 10 rakterystyk statycznych obiektu i wartosci zada^ nej, polaczony poprzez modulator szerokosci im¬ pulsów (3) z rozdzielaczem impulsów (5) posiada¬ jacym dwa wyjsaia, jedno (Uj) zwiekszajace i dru¬ gie (U2) zmniejszajace wielkosc sterujaca obiektem w zaleznosci od znaku uchybu oraz posiada uklad pamieci analogowej (6) okreslajacy w ustalonych okresach impulsowania tendencja zmian wartosci uchybu przylaczony do ukladu logicznego (4) ste¬ rujacego modulatorem (3>, 3= sCgn.i