PL51741B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 22.XI.1961 Francja 51741 KI. 21 c, 46/50 MKP G 05/(? M\ik UKD, Opublikowano: 31.VIII.1966 BIBLIOTEKA* Urzedu Povenfo!':e<: !^lr;.jiT^^h;rili;A: Wlasciciel patentu: Rhóne-Poulenc S.A., Paryz (Francja) Regulator dyskretny Wynalazek dotyczy regulatorów dyskretnych o dwóch lub trzech stanach. ....'., Znana jest zasada dzialania takich regulatorów' przeznaczonych do utrzymywania wartosci' regU-r| lowanej w poblizu wartosci zadanej. Gdy wiel*i kosc regulowania odchyla sie od wartosci za-j danej, czujnik stwierdza to odchylenie i wysyla informacje do regulatora, który ma za zadanie sprowadzic wielkosc regulowana do wartosci za¬ danej przez wyslanie sygnalów dyskretnych do elementu regulacyjnego.Czujnik reaguje na „tak albo nie", czyli nie re¬ jestruje stopnia odchylenia od wartosci zadanej lecz tylko rejestruje fakt, ze wielkosc regulowana nie jest zgodna z wartoscia zadana. Wskutek tego czujnik przesyla stale informacje do regulatora, dopóki wielkosc regulowana nie zostanie sprowa¬ dzona do wartosci zadanej. Jezeli uklad regulo¬ wany ma pewna bezwladnosc, to powrót do war¬ tosci zadanej 'nie wystepuje natychmiast po- pier¬ wszym sygnale i uklad regulacyjny wysyla szereg dalszych sygnalów, które powoduja szybszy powrót wielkosci regulowanej do wartosci zadanej.Z chwila gdy wartosc zadana zostanie osiagnie¬ ta, regulator zaprzestaje dzialania, jednak ze wzgledu na swa bezwladnosc uklad regulacyjny dziala w dalszym ciagu z nabyta predkoscia, a wielkosc regulowana odchyla sie od wartosci za¬ danej w kierunku przeciwnym. Dzialanie regula¬ tora „tak albo nie" powoduje zatem oscylacje, któ¬ rych amplituda zalezna od bezwladnosci ukladu, moze byc duza i moze nawet niekiedy wzrastac przy kazdej oscylacji. 5 Omówiony przebieg zostal przedstawiony grafi¬ cznie na fig. 1 zalaczonego rysunku.Na wykresie tym rzedne przedstawiaja wartosci zmiennej wielkosci X, a odciete — czas. Dwa sta¬ ny 0 i 1 sa przedzielone prosta AL, która odpo- 10 wiada wartosci Xo zadanej ukladowi regulacyj¬ nemu. Czujnik jest wyregulowany w ten sposób, ze reaguje w chwili gdy wartosc Xo przestaje byc dotrzymywana. Jezeli rip. w chwili oznaczonej za pomoca odcietej punktu A wielkosc regulowana 15 zaczyna odchylac sie od wartosci Xo i przechodzi z obszaru O do obszaru 1 czujnik reaguje natych¬ miast i przekazuje informacje do regulatora, który za pomoca dowolnych srodków przesyla sygnal do elementu korekcyjnego w celu sprowadzenia wiel¬ ko kosci regulowanej do wartosci zadanej.W nastepnej chwili odpowiadajacej punktowi B regulowana wartosc nie powraca jeszcze do zada¬ nej wartosci z powodu bezwladnosci ukladu. Wy¬ slany zostaje zatem do ukladu regulacyjnego dru- 25 gi sygnal, który wzmacnia dzialanie korekcyjne.W chwili odpowiadajacej punktowi C regulowana wielkosc w dalszym ciagu odchyla sie od wartosci zadanej, ale juz z mniejsza predkoscia. W chwili odpowiadajacej punktowi D odchylenie osiaga 30 maximum, a nastepnie 'zaczyna zmniejszac sie. Po- 517413 51741 4 niewaz czujnik reaguje na „tak albo nie" przeto regulator wysyla nadal sygnaly do elementu regu¬ lacyjnego takze w chwilach odpowiadajacych punktom E i F, a szybkosc powracania do wartosci zadanej staje sie coraz wieksza.Czujnik przestaje przekazywac informacje do¬ piero gdy uklad osiagnie stan oznaczony punk¬ tem G. Ale w tej chwili, na skutek uzyskanej pred¬ kosci pod wplywem nadmiaru impulsów, wartosc zadana zostaje przekroczona w drugim kierunku.Wielkosc regulowana przechodzi z obszaru I do obszaru O tym glebiej im wiecej bylo impulsów w nadmiarze oraz im dluzszy byl czas trwania kaz¬ dego impulsu.Przejscie do obszaru O moze byc wykryte przez ten sam czujnik albo tez przez inne czujniki, które beda dzialac na uklad regulacyjny dokladnie tak samo jak i przedtem, lecz tym razem w kierun¬ ku odwrotnym, azeby sprowadzic odchylenie do wartosci zerowej.Gdyby impulsy mozna bylo zatrzymac z chwila, gdy wielkosc regulowana znajdzie sie w obszarze D—E, to powrót do wartosci zadanej móglby od¬ bywac sie z mniejsza predkoscia, a tym samym mniejsze byloby odchylenie w obszarze O. Ponie¬ waz jednak czujnik reaguje tylko na „tak lub nie" a nie wedlug funkcji wielkosci odchylenia zatrzy¬ mywanie impulsów w rozwazanych ukladach re¬ gulacyjnych jest rzecza niemozliwa.Wada tych ukladów regulacyjnych w zastosowa¬ niu do ukladów o duzej bezwladnosci jest wiec podtrzymywanie oscylacji o duzej amplitudzie do¬ kola wartosci zadanej. Proponowano juz rózne sposoby zmniejszania amplitudy zmian wielkosci regulowanej i stlumiania drgan.Sposród tych sposobów jedne sa oparte na prze¬ sunieciu punktu wartosci zadanej w funkcji czasu dzialania na element regulacyjny, inne zas sa opar¬ te na wykorzystaniu dzialania dozowanego przez impulsy dzialajace na element regulacyjny.Wada pierwszego z tych sposobów jest przesu¬ wanie punktu wartosci zadanej, co wywoluje nie¬ pewnosc dzialania, drugi zas sposób jest czesto nie¬ wystarczajacy do stlumienia drgan ukladu regu¬ lacyjnego.Wynalazek niniejszy ma na celu stworzenie uldadu regulacyjnego dyskretnego o dwóch lub trzech stanach. Zgodnie z wynalazkiem uzyskuje sie to przez dolaczenie do ukladu regulacyjnego urzadzenia kompensacyjnego umozliwiajacego szybkie wstrzymanie nadmiarowego dzialania ukladu regulacyjnego, przez co zapewnione zosta¬ je kolejne wykonanie nastepujacych operacji logi¬ cznych: Urzadzenie kompensacyjne rejestruje dzialanie ukladu regulacyjnego, oddzialywujace na element regulacyjny w danym kierunku (np. dodatnim), dopóki wielkosc regulowana nie przekroczy warto¬ sci zadanej. Z chwila gdy wielkosc regulowana przekracza wartosc zadana, tzn. z chwila gdy czuj¬ nik juz nie dziala na uklad regulacyjny, do regu¬ latora zostaje przekazany rozkaz zastosowania ko¬ rekcji w stopniu odpowiadajacym czesci zarejestro¬ wanego dzialania równej ulamkowi l/K (gdzie K jest liczba wieksza od 1), lecz tym razem w kie¬ runku przeciwnym (ujemnym) i w ciagu okresu stanowiacego okreslony, mozliwie maly ulamek tego okresu, w którym odbywajo sie dzialanie ukladu regulacyjnego w kierunku pierwotnym (do¬ datnim).W tych warunkach odchylenie odwrotne (ujem¬ ne) w stosunku do wartosci zadanej, powstajace pod wplywem dzialania nadmiaru impulsów regu¬ latora, zostaje znacznie zmniejszona i trwa krócej (punkty G, H i I na krzywej przedstawionej na fig. 1).Praktycznie zespól regulacyjny wedlug wyna¬ lazku moze byc zestawiony wedlug schematów przedstawionych na fig. 2 i 3, na których nalezy wyróznic nastepujace obwody: a) obwód regula¬ cyjny zwyklego typu z przekaznikiem R i. nadaj¬ nikiem impulsów czynnych IA albo o malej cze¬ stosci powtarzania, przy czym czas trwania i dzia¬ lania moga byc regulowane, b) obwód kompensa¬ cyjny zawierajacy zestaw M z elementami pamie¬ ciowymi i sterujacymi oraz nadajnik ID impulsów liczacych o duzej czestosci powtarzania i równiez uregulowanym czasie trwania i dzialania, oraz c) czujniki D (fig. 2) albo D+ i D— (fig. 3) a takze element Tegulacyjny OR.Elementy tych obwodów moga byc dowolnego znanego typu i dzialaja w oparciu o zjawiska me¬ chaniczne, elektryczne, elektroniczne lub pneuma¬ tyczne.Jako nadajniki impulsowe IA oraz ID najlepiej jest zastosowac nadajniki o jednakowym czasie ich dzialania, np. od 0,5 do 5 sek, lecz o róznym cza¬ sie przerw w ich dzialaniu. Czas przerw w ich dzialaniu winien byc krótszy dla nadajnika ID niz dla nadajnika IA. Nadajnik ID mozna np. tak nastawic, aby przerwy w czasie jego dzialania byly regulowane pomiedzy wartosciami skrajnymi, z których kazda przedstawia okreslony ulamek, np. 1/10 do 1/100 wartosci skrajnych czasu przerw dzialania nadajnika IA.Wybór urzadzen stanowiacych zespól M zalezy od rodzaju srodków uzytych w regulatorze, jak równiez od zjawisk, które maja byc zarejestrowane w czaisie dzialania tych urzadzen. Dzialanie to moze byc wyrazone albo liczba impulsów nadawa¬ nych przez nadajnik IA, podczas okresu dzialania albo tez w postaci czasu, w jakim dziala regulator, badz wreszcie moze byc wyrazane amplituda prze¬ suniecia elementu regulacyjnego. Niezaleznie od sposobu wykonania zespolu M zespól ten powinien wykonywac w pewnej kolejnosci operacje logicz¬ ne wyzej zdefiniowane., Urzadzenia realizujace te operacje moga byc na¬ stepujace: (fig. 4) element pamieciowy m, element programowy p oddzialywujacy na element m w celu sprowadzenia go na zero przy pomocy ele¬ mentu Z styki Cl, C2, C3, C4, C5 'polaczone z ele¬ mentem programowym i uruchamiane odpowied¬ nio przez czujnik, nadajnik impulsowy IA, element pamieciowy m, element programowy p i nadajnik imrpulsów ID. Styk C3 zamyka obwód programo¬ wy cp jezeli element pamieciowy nie jest na zerze i przeciwnie przerywa ten obwód w tym samym czasie, kiedy zamyka obwód zasilania nadajnika ID, gdy element pamieciowy m jest na zerze.Styk C4 zamyka inny obwód zasilania ID kiedy element pamieciowy m nie jest na zerze. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6051741 5 Poza tym styk Cr, umieszczony miedzy przekaz¬ nikiem R i nadajnikiem IA, jest sterowany przez element programowy p i umozliwia utrzymanie przerwy polaczenia miedzy (przekaznikiem R i na¬ dajnikiem IA wtedy, gdy element programowy p 5 jest czynny.W przypadku, gdy regulator dziala na element regulacyjny za pomoca impulsów elektrycznych, wówczas elementem rejestrujacym to dzialanie moze (byc rnp. przelacznik skokowy {typu wybie- 10 raka telefonicznego lub jakikolwiek inny), wyko¬ nujacy jeden skok przy kazdym impulsie wysyla¬ nym 'z regulatora. Zaczynajac od styku zerowego w chwili gdy przerywa sie dzialanie regulatora, przelacznik taki dochodzi do styku N po wyslaniu przez regulator N impulsów do elementu regula¬ cyjnego, przy czym wielkosc regulowana przekra¬ cza wartosc zadana.Element programowy p uzyty w tym przypadku moze stanowic ten sam przelacznik skokowy, sprze¬ zony z ukladem przekaznikowym. W chwili gdy wielkosc regulowana osiagnie wartosc zadana, 15 40 przekaznik przyklada napiecie 'na styk P H, prze- lacznika {gdzie P jest liczlba calkowita styków albo skoków przelacznika, a K' — liczba calkowi- 25 ta ponizej okreslona), powodujac przejscie prze¬ lacznika ze istyku N na istyk P ^, bez wywolania oddzialywania na element regulacyjny, a nastep¬ nie pobudza do dzialania nadajnik ID impulsów o duzej czestosci powtarzania, który przekazuje 30 elementowi regulacyjnemu rozkaz reagowania.Przelacznik porusza sie wówczas o jeden skok za kazdym impulsem nadajnika ID i po —, impul¬ sach powraca w polozenie zerowe, przerywajac w ten sposób reagowania i przestawiajac kompensa¬ tor w polozenie rejestrowania.Wartosc K' jest tak wybrana, ze biorac pod uwa¬ ge czas jej trwania, ilosc —, impulsów nadajnika K ID wywoluje reakcje przeciwna, odpowiadajaca ulamkowi l/K wybranego dzialania calkowitego.W praktyce w obwodzie regulacyjnym i w obwo¬ dzie kompensacyjnym pracuje sie przy uzyciu im¬ pulsów, z których kazdy ma ten sam (lub prawie ten sam) czas trwania, wjskutek czego w tym przy¬ padku mozna przyjac, ze K* jest równe K.W urzadzeniu wedlug wynalazku mozna oczy¬ wiscie zastosowac zespól M w rodzaju opisanego przelacznika skokowego, aczkolwiek moze byc uzy¬ ty takze dowolny inny zespól, mogacy rejestrowac 50 powyzej okreslone dzialanie i natychmiast po tym sterowac nadajnik ID. Wspólczynnik — jest zatem ustalony jako funkcja charakterystyk ukladu regu¬ lowanego. W przypadku gdy praca tego ukladu wywolana dzialaniem regulatora moze byc przed- 55 stawiona za pomoca krzywej symetrycznej, jaka jest czesc krzywej ADG na fig. 1, wydaje sie rze¬ cza korzystna przyjac dla ulamka — wartosc 1/2.Obwody zespolów regulacyjnych przedstawione 60 na fig. 2 i 3 zawieraja oprócz róznych wyzej wy¬ mienionych elementów pewna liczbe polaczen, a (mianowicie 'polaczenie miedzy elementem czuj¬ nikowym oraz przekaznikiem R i stykiem Cl, po¬ laczenie obwodu impulsów nadajnika IA z ele- gs 6 menltem regulacyjnym i stykiem C2, polaczenie miedzy stykami C3 i C4 a wejsciem nadajnika im¬ pulsów ID oraz polaczenie obwodu impulsowego ID z elementem regulacyjnym OR i ze stykiem C5 elementu sprowadzania na zero elementu progra¬ mowego.Te rózne polaczenia moga chanicznie, pneumatycznie lub elektrycznie w za¬ leznosci od rodzaju przyrzadów podlegajacych la¬ czeniu.Sposób dzialania wyzej opisanego zespolu regu- lacyjno-kompensacyjnego wynika ze schematów wc-dlug fig. 2, 3 i 4. Niech np. schemat wedlug lig. 2 przedstawia przypadek regulacji o dwóch stanach. W chwili gdy wielkosc regulowana odchy¬ la sie od wartosci zadanej .przechodzac np. z ob¬ szaru O do obszaru 1, czujnik D uruchamia jedno¬ czesnie przekaznik R i styk Cl. W tej fazie prze¬ lacznik Cr laczy przekaznik R i nadajnik IA. Prze¬ kaznik R moze wiec z kolei uruchomic nadajnik IA, który wysyla iiripulsy do elementu regulacyj¬ nego OR. Jednoczesnie obwód rejestracyjny albo pamieciowy cm, który ibyl zamkniety przez wylacz¬ nik Cl, pod wplywem czujnika rejestruje dziala¬ nie obwodu regulacyjnego przy kazdym zamknie¬ ciu styku C2, sterowanego np. przez impulsy na¬ dajnika IA.W chwili gdy wielkosc regulowana przekracza wartosc zadana w kierunku przeciwnym, czyli z obszaru 1 do obszaru O, czujnik D przestaje od¬ dzialywac na przekaznik R i na styk Cl. Nastepuje wówczas przerwanie obwodu regulacyjnego i ob¬ wodu rejestracyjnego cm przez przekaznik R i styk Cl. Z chwila uruchomienia elementu pamie¬ ciowego m obwód programowy cp, którego przer¬ wa zostala juz zamknieta przez styk C3, zostaje calkowicie zamkniety przez styk Cl, który nie jest juz sterowany czujnikiem.Element programowy zaczyna wówczas dzialac na styki C4 i Cr, zamykajac styki C4 i otwierajac styki Cr miedzy przekaznikiem R i nadajnikiem IA, czyli element programowy przyjmuje okreslo¬ ny stan, zwiazany ze stanem przyjetym przez ele¬ ment pamieciowy m. W tej chwili wielkosc za po¬ moca której element m mierzyl calkowite dziala¬ nie regulatora, zostala sprowadzona do zera, przy czyim równoczesnie na styfeu C3 'zostal zamkniety obwód 'zasilania ID.Nadajnik ID zaczyna fcatem dzialac i wysyla im¬ pulsy o duzej czestotliwosci powtarzania do ele¬ mentu regulacyjnego OR, wywolujac za pomoca odpowiedniego ukladu dzialanie przeciwne do dzia¬ lania poprzedniego. Jednoczesnie element Z spro¬ wadzania do zera dziala przy kazdym zamknieciu styku 65, sterowanego np. przez impulsy nadaj¬ nika ID. Wracajac do polozenia zerowego element programowy p dziala ponownie na styki C* i Cr, przerywajac dzialanie nadajnika ID i laczac pono¬ wnie przekaznik R z nadajnikiem IA.Teraz moze rozpoczac sie nowy cykl. Przerwa na styku Cr podczas dzialania elementu programo¬ wego p uniemozliwia dzialanie obwodu regulacyj¬ nego R—IA—OR pod wplywem przypadkowego powrotu wielkosci regulowanej w obszarze 1, do¬ póki element programowy nie zakonczy swego dzialania.f 51741 8 W przypadku ukladu przedstawionego na fig. 3, która wyjasnia regulacje za pomoca regulatora o trzech obszarach, elementy R i M zawieraja poza tym uklad pozwalajacy na informowanie o obsza¬ rze, w jakim znajduje sie wielkosc i tym samym umozliwia odpowiednie dzialanie, przy czym regu¬ lator dziala w obszarach skrajnych, a kompensator zaczyna dzialac w kierunku przeciwnym w obsza¬ rze posrednim.Uklad regulacyjny z kompensatorem wedlug wy¬ nalazku korzystnie jest stosowac lacznie z wszel¬ kimi ukladami calkujacymi albo bezwladnoscio¬ wymi, które nie podazaja szybko do nowego stanu równowagi po (kazdej zmianie elementu regulacyj¬ nego. Przyklad ukladu tego rodzaju stanowia ma¬ szyny z zamknieta tasma metalowa, sluzace do wy¬ twarzania blon filmowych przez nalewanie kol- Jodium. Wiadomo, ze wstegi tych maszyn, mogace miec znaczne wymiary (np. kilkadziesiat metrów dlugosci w rozwinieciu i ponad metr szerokosci) i wywierajace znaczne sily na walce prowadnicze i napedowe (rzedu wielu ton) wykazuja duza bez¬ wladnosc.Z drugiej zas strony wymaganie regularnosci stawiane dla filmu narzucaja bardzo waskie ogra¬ niczenie przesuniec (bocznych, jakie wstega wyko¬ nuje zawsze pod wplywem róznych przyczyn. Je¬ zeli pozostawi sie dzialanie takiej maszyny bez re¬ gulatora, to bez wzgledu na równoleglosc wal¬ ców napedowych i prowadniczych, wstega wyko¬ nuje znaczne przesuniecia iboczne. Mozna temu za¬ pobiec przez zmiane kierunku osi walca prowad- niczego za pomoca narzadu regulacyjnego, zlozo¬ nego z elektrycznego silnika nastawczego ze sli¬ makiem i slimacznica dla wywolania malych prze¬ suniec jednego z konców osi walca prowadhicze- go. Osoba obslugujaca maszyne uruchamia ele¬ ment 'regulacyjny gdy spostrzeze przesuniecie wste¬ gi wzgledem ustalonych znaków. Korzystniej jest jezeli takie urzadzenie jest uruchamiane automa¬ tycznie za pomoca czujnika.W ten sposób wyposazono «w automatyczna re¬ gulacje t(fig. 5) maszyne do wytwarzania blony fil¬ mowej. Maszyna ta ma nastepujace charaktery¬ styki. Dlugosc wstegi w rozwinieciu — 28 m, sze¬ rokosc wstegi — 1,40 m, obciazenie lozysk — 8—10 ton, regulowana predkosc liniowa od 200 m do 1200 m/godz.Maszyna ta byla z poczatku wyposazona w re¬ gulacje z prostym regulatorem, który posiadal jako czujniki dwie komórki fotoelektryczne A i B uru¬ chamiane przez dwie wiazki swietlne, umieszczo¬ ne z obu stron wstegi 'prostopadle do niej i wysy¬ lane przez uklad optyczny, którego ognisko znaj¬ dowalo sie w plaszczyznie wstegi, przy czym ma¬ szyna ta byla zaopatrzona w celowniki, przekaz¬ nik, nadajnik impulsów o regulowanym czasie trwania od 0,5 do 10 sek i czasie przerw regulo¬ wanym miedzy 0,5 i 10 min., a takze maszyna ta posiadala element regulacyjny z nastawczym sil¬ nikiem elektrycznym oraz wspomniany wyzej sli¬ mak i slimacznice umozliwiajace przesuwanie lo¬ zyska, na które przenosi sie dzialanie z predkoscia rzedu wielkosci 0,4 mm na minute.Nastepnie próbowano polepszyc regulacje maszy¬ ny/wprowadzajac do poprzedniego obwodu we¬ dlug schematu na fig. 3 obwód reakcji przeciwnej, zawierajacy zespól M, zlozony z przelacznika tele¬ fonicznego opisanego typu i regulowanego dla wartosci J- równego 1/2 oraz nadajnika impulsów o duzej czestosci powtarzania i o czasie trwania impulsu od 0,5 do 10 sek. z przerwami regulowa¬ nymi od 0,5 do 5 sek. ' Podczas dzialania maszyny z regulatorem pro¬ stym i w najlepszych warunkach jego pracy, tzn. przy impulsach o czasie trwania 10 sek. przedzie¬ lonych przerwami o czasie trwania 6 min., otrzy¬ mano jeszcze znaczne przesuniecia, -które powiek¬ szaly sie przy kazdym wychyleniu wstegi w obie strony granic, ustalonych przez ogniska promieni swietlnych ukladu czujnikowego. Stosujac kom¬ pensator regulacyjny oraz stosujac w obwodzie reakcyjnym impulsy o czasie trwania 10 sek., przedzielone przez czasy przerwy trwajace 3 sek. zdolano stlumic znaczne wahania, które byly pod¬ trzymywane przez prosty uklad regulacyjny.System regulacji z kom^nsacja pozwala na sto¬ sowanie duzych predkosci liniowych, przy których stabilizacja reczna wstegi bylaby praktycznie nie¬ mozliwa bez zniszczenia tasmy. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenie patentowe Regulator dyskretny o dwóch lub trzech sta¬ nach zaopatrzony w urzadzenie kompensacyjne, znamienny tym, ze urzadzenie kompensacyjne ma element pamieciowy (m) do rejestrowania calkowi¬ tego dzialania ukladu regulacyjnego tego regula¬ tora do chwili gdy wielkosc regulowania nie zo¬ stanie sprowadzona do wielkosci zadanej, oraz na¬ dajnik impulsów o duzej czestosci powtarzania (ID) do przekazywania elementowi regulacyjne¬ mu, z chwila powrotu wielkosci regulowanej do tej wartosci, rozkazu zastosowania korekcji w kie¬ runku przeciwnym do poprzedzajacego dzialania regulatora, zmniejszajac to dzialanie do ulamka dajacego sie regulowac i mniejszego od jednosci. 10 15 20 25 30 35 40 45KI. 21 c, 46/50 51741 MKP G 05 f H T*' e% iKI. 21 c, 46/50 51741 MKP G 05 f ID Fm.

2. U irv OR M JA 11" ID Fia.

3. OR l M JA Fia.4KI. 21 c, 46/50 51741 MKP G 05 f fia. 5 ¦a :w - s If1"!*! 5 -*4 Jlj- ~)c~ V.,' ! PL