PL49330B1 - - Google Patents

Description

Nastepnie rozpoczyna sie ponowne narastanie wy¬ padkowego sygnalu sprzezenia zwrotnego, wywo¬ lane róznica stalych czasowych rozladowania ujem¬ nego i dodatniego sprzezenia zwrotnego, dopóki przekaznik znowu nie zadziala.Wlaczanie i wylaczanie przekaznika w ujemnym kierunku powtarza sie tak dlugo, dopóki sygnal dodatniego sprzezenia zwrotnego, a co za tym idzie i jego predkosc zmniejszania sie przy wylaczonym przekazniku, nie stana sie bardzo male. Wtedy przy wylaczeniu przekaznika wypadkowy sygnal sprze¬ zenia zwrotnego zaczyna sie zmniejszac, a nie nara¬ stac i przekaznik wriaca na pierwotny kierunek wlaczania (w punkcie h przebiegu wypadkowego sygnalu sprzezenia). W wyniku wyzej opisanego dzialania sprzezen zwrotnych sygnal wyjsciowy49330 przekaznika xi jest szeregiem impulsów przedsta¬ wionym na fig. 7, którego kreskowana linia ozna¬ czona wartosc srednia Xim ma przebieg zblizony do charakterystyki skokowej czlonu PDD2 (przez czlon PDD2 rozumiemy tu jest czlon dynamiczny, wyka¬ zujacy wlasciwosci szeregowego polaczenia czlonu rózniczkujacego D z czlonem proporcjonalno-róz- niczkowo-calkowym PID).Impulsy xi sa calkowane przez silnik wykonaw¬ czy, tak ze charakterystyka skokowa regulatora ma postac przedstawiona na fig. 8. Charakterystyka ta odpowiada charakterystyce skokowej regulatora PID. Rózni sie ona od przedstawionej na fig. 4 charakterystyki ogólnie znanego regulatora zwie¬ kszonym pierwszym krokiem i nastepnym przej¬ sciowym opadaniem, które swiadcza o dzialaniu rózniczkujacym D, wystepujacym obok dzialania proporcjonalno-calkowego PI, pokazanego na fig. 4.Wartosc pierwszego kroku regulatora odpowiada pupy tym sumie dzialania proporcjonalnego i róz¬ niczkowego, tj. wartosci: gdzie: VD — jest t('H wspólczynnikiem wzmocnienia róz¬ niczkowania (przez wzmocnienie róznicz¬ kowania rozumiana jest tu maksymalna wartosc charakterystyki skokowej realne¬ go czlonu D, jesli amplitula skoku sygnalu wejsciowego tego czlonu wynosi jednosc).Uwzgledniajac wystepujace w regulatorze i w sprzezeniach zwrotnych nieliniowosci, mozna wy¬ prowadzic dla regulatora krokowego PID naste¬ pujace przyblizone wzory dla transmitacji KG (jo), zakresu proporcjonalnosci xp, czasu zdwojenia T^ czasu rózniczkowania TD oridz wzmocnienia róz¬ niczkowania VD: 1 T TDJ« , 1 1 t vdj"+1 J Th-Vrl Xp~ Tre Ti ^ Tra 1 1 Td ^Tra2 •¦ 1 Vra2 Tra 2 * Vra 1 Tra 1 Vr2 VD =Vrl-Vr2 Jesli sie porówna wzory obowiazujace dla regu¬ latora krokowego wedlug wynalazku z podanymi wczesniej wzorami dla znanego regulatora kroko¬ wego «PI, to okazuje sie, ze zakres proporcjonalnosci i czas zdwojenia pozostaja praktycznie te same.To oznacza, ze dzialanie rózniczkowe D nie wply¬ wa w pierwszym przyblizeniu na dzialanie Pil.Osiagniecie wlasciwosci dynamicznych PDD2 przekaznika z zastosowaniem dodatniego inercyj¬ nego sprzezenia zwrotnego obok sprzezenia ujem¬ nego (a co za tym idzie, osiagniecie wlasciwosci dy¬ namicznych PID calego regulatora krokowego wraz z calkujacym silnikiem wykonawczym) jest teore¬ tyczna nowoscia, opierajaca sie w glównej "mierze na wykorzystaniu nieliniowosci sprzezen zwrotnych, a mianowicie róznic miedzy stalymi czasowymi la- 10 15 25 30 35 40 45 50 60 dowania i rozladowania tych sprzezen. Normalnie bowiem przekaznik z zastosowaniem liniowego do¬ datniego i ujemnego sprzezenia zwrotnego — a za¬ tem sprzezen, w których stale czasowe ladowania i rozladowania sa dla kazdego sprzezenia z osob¬ na jednakowe — ma samodzielnie wlasciwosci dy¬ namiczne PID, zas wraz z calkujacym silnikiem wykonawczym mialby wlasciwosci Pil* (przez wla¬ sciwosci Pil* rozumie sie tu wlasciwosci szerego¬ wego polaczenia czlonu proporcjonalno-rózniczko- wo-calkowego PID oraz czlonu calkowego I). Wy¬ korzystanie róznic miedzy stalymi czasowymi lado¬ wania i rozladowania sprezen zwrotnych jest za¬ tem mysla przewodnia wynalazku.Zalety regulatora krokowego PID wedlug wyna¬ lazku sa nastepujace: Regulator krokowy PID zapewnia w ogólnosci lepsza jakosc regulacji niz regulator krokowy PI, lepsza takze niz regulator ciagly PI. Poza tem ko¬ szty produkcji regulatora krokowego PID sa nizsze niz koszty ciaglych regulatorów PI i PID, gdyz przy jego zastosowaniu silnik wykonawczy sterpwany jest bezposrednio przekaznikiem trójpolozeniowym.Wobec regulatora krokowego PI ma on jeszcze waz¬ na zalete znacznie mniejszych czestotliwosci lacze¬ nia przekaznika, co oznacza dluzszy czas eksploata¬ cji regulatora i znacznie wieksza pewnosc pracy.Jesli sie mianowicie zalozy, ze zarówno stale cza¬ sowe ladowania, rozladowania, jak i wspólczynnik wzmocnienia ujemnego sprzezenia zwrotnego w znanym regulatorze krokowym PI oraz w regu¬ latorze krokowym PID wedlug wynalazku sa sobie odpowiednio równe, oraz ze przekaznik ma w obu przypadkach jednakowe punkty zadzialania i zwal¬ niania, to wtedy czestotliwosc' laczen przekaznika w regulatorze wedlug wynalazku jest mniejsza niz w znanym regulatorze krokowym PI. Wynika to z wlasciwosci regulatora wedlug wynalazku, pole¬ gajacej na zwiekszonych czasach wlaczenia i wy¬ laczenia przekaznika, jako ze ujemne sprzezenie zwrotne musi w tych odcinkach czasu pokonywac dzialanie sprzezenia dodatniego.Na fig. 9 jest przedstawiony przyklad technicz¬ nego wykonania regulatora wedlug wynalazku z elektrycznymi obwodami RC w galeziach sprze¬ zen zwrotnych. Regulator sklada sie z wzmacnia¬ cza W, dwóch przekazników P! i P2 na wyjsciu wzmacniacza, które zostaja wysterowane zaleznie od znaku napiecia wejsciowego wzmacniacza, da¬ lej z silnika wykonawczego M i dwóch obwodów RC stanowiacych sprzezenia zwrotne Jtn, Hf2, wla¬ czonych nównolegle na wejscie ^wzmacniacza. Jesli napiecie wejsciowe wzmaeniacza jest dodatnie, dziala przekaznik Px i-wlacza swoim zestykiem Kj silnik wykonawczy w jednym kierunku. Jednocze¬ snie dalsze zestyki Ki tego przekaznika wlaczaja na obwód Rfi napiecie ujemne, przeciwdzialajace sygnalowi wejsciowemu, zas na obwód R*2 napiecie dodatnie, wspóldzialajace z sygnalem wejsciowym.Przy ujemnym napieciu wejsciowym wzmacniacza dziala przekaznik yP2, który wlacza silnik wykonaw¬ czy M w przeciwnym kierunku, zas na. obwody sprzezen zwrotnych-podaje napiecia o odpowiednio zmienionych znakach. Amplitudy tych napiec od¬ powiadaja wspólczynnikom wzmocnien Vrl i Vr2. 49330 8 Stale czasowe ladowania i rozladowania mozna na¬ stawiac pnzy pomocy kondensatorów C^ C2 oraz oporników ladowania i rozladowania Rei, Re2 i Rai, Ra2- Oporniki Rsl, Rs2 sluza do sumowania sygnalów sprzezen zwrotnych.Podczas gdy w opisanym wyzej przykladzie roz¬ wiazania technicznego, wypadkowy sygnal sprzeze¬ nia zwrotnego utworzony jest przez róznice pradów dostarczonych z obwodów sprzezen zwrotnych, na fig. 10 podany jest przyklad, w którym wypadkowy sygnal sprzezenia zwrotnego utworzony jest jako róznica dwóch napiec dostarczonych z obwodów • sprzezen. Oznaczenia elementów ukladu sa analo¬ giczne do oznaczen w poprzednim przykladzie. Sy¬ gnaly sprzezen zwrotnych xn i xr2 sa tu okreslone przez napiecia na kondensatorach C^ i C2. Róznica tych sygnalów podana jest przez wspólny opornik Rs na wejscie wzmacniacza.Oba sprzezenia zwrotne mozna takze wykonac w postaci pojedynczego, zlozonego obwodu elek¬ trycznego, który oddaje pozadane wlasciwosci dy¬ namiczne wypadkowego sygnalu sprzezenia zwrot¬ nego, nie wytwarzajac sygnalów dodatniego i ujem¬ nego sprzezenia zwrotnego w oddzielnych galeziach.Przyklad takiego obwodu elektrycznego pokazany jest na fig. 11. Przez zestyki robocze przekaznika Ki wzglednie K2 podawane jest na kondensator Cx pelne napiecie z dzielnika napiec zasilania, zas na kondensator C0 — tylko trzesc tego .napiecia. Kon¬ densatory Ci i C0 laduja sie poprzez swe oporniki ladowania Rei i Reo. Stale czasowe ladowania oby¬ dwóch kondensatorów sa jednakowe. Przy przycia¬ gnietym przekazniku, poprzez opornik Rs podawane jest jako wielkosc sprzezenia zwrotnego tylko na¬ piecie na kondensatorze C0, gdyz napiecie na kon¬ densatorze Ci oddzielone jest przez otwarte zestyki spoczynkowe przekaznika K'i wzglelnie K'2. War¬ tosc napiecia ladowania kondensatora C0 jest tak dobrana, ze przebieg czasowy napiecia na tym kon¬ densatorze odpowiada przedstawionemu na fig. 6 przebiegowi wypadkowego sygnalu sprzezenia zwrotnego xres. Przebieg napiecia na kondensatorze Ci odpowiada natomiast — na skutek zastosowania wyzszego napiecia ladowania — równiez przedsta¬ wionemu na fig. 6 przebiegowi sygnalu ujemnego sprzezenia zwrotnego xri. Róznica napiec na kon¬ densatorach Ci i C0 moze byc wobec tego trakto¬ wana jako sygnal dodatniego sprzezenia zwrotnego xr2, o przebiegu równiez przedstawionym na fig. 6.Po zwolnieniu przekaznika, tzn. przy zamknietych zestykach rozwierne K'i i K'2, kondensatory Ci i C0 sa polaczone przez opornik Ra2. Jednoczesnie do kondensatora Ci dolaczony zostaje opornik rozla¬ dowania Rai, o opornosci znacznie wiekszej od opor¬ nosci Ra2. Róznica napiec na kondensatorach CQ i Ci zmniejsza sie stosunkowo szybko ze wzgledu 10 20 25 40 50 55 na stosunkowo mala opornosc opornika Ra2, co pro¬ wadzi do przejsciowego zwiekszenia sie napiecia na kondensatorze Co. Oprócz tego oba kondensatory rozladowuja sie przez opornik Rai. Przejsciowe na¬ rastanie napiecia na kondensatorze C0 odpowiada narastaniu wypadkowego sygnalu sprzezenia zwrot¬ nego xres od pukntu a wedlug fig. 6 i wywoluje dzialanie rózniczkujace D calego regulatora, jak to bylo juz pokazane wyzej.Pomiedzy zasadami dzialania przedstawionego na fig. 11 zlozonego obwodu elektrycznego i obu wy¬ zej opisanych przykladów wykonania ukladu wg. wynalazku istnieje daleko idaca analogia, gdyz jak bylo juz wspomniane, napiecie na kondensatorze Cx na fig. 11 moze byc traktowane jako sygnal ujem¬ nego sprzezenia zwrotnego xn, napiecie na konden¬ satorze Co jako wypadkowy sygnal sprzezenia zwrotnego xres, a róznica tych dwóch napiec jako. sygnal dodatniego sprzezenia zwrotnego xr2. .Ana¬ logia istnieje takze w zwiazku z tym, ze napiecie na kondensatorze Cj zmniejsza sie wolniej, podob¬ nie do sygnalu ujemnego sprzezenia zwrotnego xrl, podczas gdy róznica napiec na kondensatorach Cx i Co zmniejsza sie szybciej, podobnie do sygnalu dodatniego sprzezenia zwrotnego. Taki wlasnie przebieg wielkosci sprzezen zwrotnych wywoluje wlasciwosci dynamiczne WD regulatora krokowe¬ go, jak juz zostalo udowodnione przy opisie jego zasady dzialania. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe Trójpolozeniowy regulator krokowy, w którym przekaznik trójpolozeniowy, pracujacy w ukla¬ dzie z inercyjnym sprzezeniem zwrotnym, im¬ pulsowo wlacza calkujacy silnik wykonawczy, znamienny tym, ze obok znanego inercyjnego ujemnego sprzezenia zwrotnego jest w nim za¬ stosowane drugie, inercyjne, jednak dodatnie sprzezenie zwrotne. Trójpolozeniowy regulator krokowy wedlug za¬ strzezenia 1, znamienny tym, ze stala czasowa rozladowania w galezi dodatniego sprzezenia zwrotnego jest mniejsza od stalej czasowej roz¬ ladowania w galezi ujemnego sprzezenia zwrot¬ nego. Trójpolozeniowy regulator; krokowy wedlug za¬ strzezen .1 i 2 znamienny tym, ze oba sprzeze¬ nia zwrotne odtworzone sa w jednym zlozonym obwodzie elektrycznym, którego sygnal wyj¬ sciowy, bedacy sygnalem sprzezenia zwrotnego, utworzony jest po zwolnieniu przekaznika przez wzajemne przeciwdzialanie dwóch napiec, z któ¬ rych jedno ma wieksza predkosc zmniejszania sie niz drugie.49330 .6 =41 «* < £49330 J _r« f \ Tum"-- t T 4L Rf2 T / t \iw —-/ *<, % i M ii ^ \s t r m V .. - o fig. 5 Fig.649330 ^U JU-9 JJ*Q—o « <*U a J ^~.Ol ^Lil-ii, J I L 1 * 1c ». H-49330 k'i k'2 «s «. •ta **, C, =±= $£4 Co^= ** i. Dokonano jednej poprawki ' ?i\ Fig. fi Zaklady Kartograficzne Wroclaw, zam. 130-111-65, naklad 450 egz. || Li ¦ , :r«weg» i ^ Ltftfltll PL