RU2058037C1 - Variable-structure pneumatic relay controller - Google Patents
Variable-structure pneumatic relay controller Download PDFInfo
- Publication number
- RU2058037C1 RU2058037C1 SU4911137A RU2058037C1 RU 2058037 C1 RU2058037 C1 RU 2058037C1 SU 4911137 A SU4911137 A SU 4911137A RU 2058037 C1 RU2058037 C1 RU 2058037C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- relay
- control
- inputs
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам автоматизации, а именно к пневматическим регуляторам. The invention relates to automation, in particular to pneumatic controllers.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор с релейной характеристикой. Его недостатки низкая статическая точность регулирования выходных переменных объекта, а также чувствительность к варьированию параметров объекта и настроек регулятора. The closest in technical essence to the proposed one is a regulator with a relay characteristic. Its disadvantages are low static accuracy of regulation of the output variables of the object, as well as sensitivity to varying object parameters and controller settings.
Цель изобретения повышение точности регулирования. The purpose of the invention is improving the accuracy of regulation.
На фиг. 1 изображена схема регулятора; на фиг. 2 процессы на входе и выходе регулятора; на фиг. 3 пример конкретного выполнения предлагаемого регулятора на пневматических элементах. In FIG. 1 shows a regulator circuit; in FIG. 2 processes at the input and output of the regulator; in FIG. 3 is an example of a specific implementation of the proposed controller on pneumatic elements.
Регулятор содержит индикатор экстремумов 1, элемент сравнения 2, первое реле 3, первый сумматор 4, блок обнаружения отклонений 5, второе реле переключения 6, третье реле переключения 7, первый 8 и второй 9 задатчики, пятое реле переключения 10, второй сумматор 11, четвертое реле переключения 12, усилитель 13, шестое реле переключения 17, седьмое реле переключения 15, интегратор 16, блок выделения модуля 17. The controller contains an
На фиг. 1, 2 и 3 приняты следующие обозначения: Хо сигнал задания; Х текущее значение регулируемой переменной; Y выходной сигнал регулятора; Ро сигнал смещения; С половина зоны допустимых отклонений.In FIG. 1, 2 and 3, the following notation is adopted: X o signal reference; X current value of the controlled variable; Y controller output; P about the bias signal; With half the zone of tolerance.
В регуляторе реализуется следующий алгоритм:
B sigu M1, если Х < Х1,
Y B sigu M2, если Х > Х2 (1)
B1 sigu M3 + P, если Х1 ≅ Х ≅ Х2, где Х1 Хо С; Х2 Хо + С;
В максимальное управляющее воздействие,
М1 Х1 + К1(Хэ Х1) Х;
М2 Х2 + К1(Хэ Х2) Х;
М3 Хо + К2(Хэ Хо) Х;
К1 и К2 постоянные коэффициенты, меньшие единицы и К1 < К2;
Хэ экстремальное значение;
sigu знаковая функция, принимающая значение "1", если ее аргумент больше нуля, и "0", если аргумент меньше или равен нулю,
В1 КХэ Хо|
К постоянный коэффициент;
Р Ро постоянное смещение в случае использования регулятора в системе с астатическим объектом (условный нуль); Р K(Хо-Х)dt для случая использования в системе со статическим объектом;
К3 коэффициент настройки интегратора.The controller implements the following algorithm:
B sigu M1, if X <X1,
YB sigu M2, if X> X2 (1)
B1 sigu M3 + P, if X1 ≅ X ≅ X2, where X1 X о С; X2 X o + C;
At maximum control,
M1 X1 + K1 (X e X1) X;
M2 X2 + K1 (X e X2) X;
M3 X o + K2 (X e Ho) X;
K1 and K2 are constant coefficients, less than one, and K1 <K2;
X e extreme value;
sigu is a signed function that takes the value "1" if its argument is greater than zero, and "0" if the argument is less than or equal to zero,
B1 KX e X o |
K constant coefficient;
P R about constant bias in the case of using the controller in a system with an astatic object (conditional zero); P K (X o -X) dt for use in a system with a static object;
K 3 integrator tuning factor.
Из алгоритма работы регулятора следует, что он обеспечивает перевод объекта из начального состояния в окрестность заданного и стабилизацию его в конечном состоянии. При этом задачи перевода объекта в окрестность заданного Хо ±С и стабилизации его в конечной точке Хо решаются раздельно. Решение первой задачи достигается формированием на выходе регулятора релейного сигнала предельной амплитуды с одним переключением, которое происходит с опережением по отношению к окрестности заданного значения. Стабилизация объекта в заданной точке осуществляется также релейным управлением, величина которого пропорциональна предельному значению ошибкиХэ Хо| а переключения управления происходят здесь (в зоне допустимых отклонений) с опережением по отношению к заданию Хо. Причем структура регулятора в зоне допустимых отклонений меняется, а именно, коэффициент К1, определяющий момент переключения управления, заменяется на К2. Целесообразность этого изменения поясняется фиг. 2, где на верхнем рисунке приведены примеры процессов 1 и 2 для случаев, когда коэффициенты К1 и К2 равны (процесс 1 для случая малых Кi < 0,2, второй для случая больших Ki > 0,8, i 1, 2). Кривая 3 на фиг. 2 отражает случай протекания процессов при К1 ≠ К2. Кривая 4 иллюстрирует изменение управления для этого случая. При малом коэффициенте К1 переключения регулятора происходят вблизи зоны допустимых отклонений и процесс в системе может развиваться так, как показано на фиг. 2, кривая 1. Наоборот, при больших К1 переключения управления происходят вдали от зоны допустимых отклонений. Например, при К1 0,8, переключение, если в момент включения, Хэ 0, произойдет, когда М1 (1 К1) Х1 Х 0,2 · Х1 Х обратится в нуль, а регулируемая переменная, не достигнув зоны допустимых отклонений, повернет вниз (кривая 2 на фиг. 2). В момент появления максимума в т. М на этой кривой, функция М1 становится больше нуля, а управление равным +В и т.д. Сочетание процессов 1 и 2 фиг. 2 достигается изменением структуры регулятора в зоне допустимых отклонений, а изменение здесь и величины управляющего воздействия (величины "полки" реле) обеспечивает затухание процессов и ликвидацию ошибок, так что протекание переходных процессов происходит в соответствии с кривыми 5 или 6 на фиг. 2.From the algorithm of the regulator, it follows that it ensures the transfer of the object from the initial state to the neighborhood of the given one and its stabilization in the final state. Thus the object of translation tasks in a predetermined neighborhood of X ± C and stabilize it at the end point of X are solved separately. The solution to the first problem is achieved by forming at the output of the controller a relay signal of the maximum amplitude with one switching, which occurs ahead of the curve in relation to the vicinity of the set value. The stabilization of the object at a given point is also carried out by relay control, the value of which is proportional to the limit value of the error X e X o | and control switching takes place here (in the zone of permissible deviations) ahead of reference to the task X about . Moreover, the structure of the controller in the zone of permissible deviations varies, namely, the coefficient K1, which determines the moment of switching control, is replaced by K2. The appropriateness of this change is illustrated in FIG. 2, where the upper figure shows examples of
Рассмотрим работу отдельных элементов регулятора по фиг. 3. Consider the operation of the individual elements of the controller of FIG. 3.
Индикатор экстремумов 1 обеспечивает запоминание на своих выходах экстремальных значений Хэ входного сигнала Х и по команде с индикатора коммутацию их через реле 3 на первые входы сумматоров 4 и 11 и на вход реле 15. Индикатор состоит из элементов 18 и 24, включенных соответственно по схеме запоминания минимума и максимума входного сигнала, повторителей-усилителей 19, 20, введенных для усиления по мощности и передачи сигналов в схему, реле 21, управляющий вход которого связан с выходом элемента 22, выход с первым входом элемента сравнения 22, а информационные входы с выходами элементов 18 и 24. Второй вход элемента сравнения 22 соединен с каналом переменной. Индикатор экстремумов 1 работает следующим образом. При изменении входного сигнала, например, в сторону уменьшения на выходе элемента 24 запоминается Хмах при Х < (Хмах е), где е величина сдвига, которая настраивается в элементе запоминания 24. Элемент 22 срабатывает и отключает элемент 24, закрыв верхний контакт реле 21, а выход элемента 18 через другой контакт реле 21 соединяется с первым входом элемента 22. При дальнейшем уменьшении сигнала выход элемента 22 не меняется. С увеличением входного сигнала на выходе элемента 18 запоминается Хмин, элемент 22 принимает исходное состояние, а его первый вход вновь подключается к выходу элемента 24 запоминания максимума. Пневмоемкость 23 обеспечивает сглаживание колебаний сигналов при переключениях реле 21.The
Реле 3 обеспечивает коммутацию Хмах и Хмин по команде с элемента 22 на вход сумматоров 4 и 11. Последние выполнены по схеме дроссельных сумматоров. Выход каждого из них равен (1 К) Х1 + КХэ, где Ка/(а + в), а и в проводимости дросселей сумматора; Хэ и Х1 сигналы, действующие на первом и втором входах сумматора 4 или 11.
Элемент сравнения 2 реализует функцию sigu М, где М разность двух сигналов: регулируемой переменной Х и сигнала, поступающего с выхода реле 12 и равного выходному сигналу сумматора 4 или 11.
Блок обнаружения отклонений 5 это устройство, формирующее дискретный управляющий сигнал на своем первом выходе, если входной сигнал становится меньше или больше своего заданного значения Хо и допустимой зоны отклонений ±С, задаваемой в блоке 5. Он содержит повторители 31 и 25. С их помощью задается зона допустимых отклонений соответственно +С и -С. При этом, если входной сигнал Х меньше Хо С, то срабатывает элемент сравнения 27, его выходной сигнал через элемент ИЛИ 28 появляется на первом выходе блока 5 и одновременно переключает реле 29, обеспечивая коммутацию сигнала Хо С через повторитель-усилитель 30 на второй выход блока 5. Если Х больше Хо + С, то сработает элемент 26, элемент 27 при этом находится в исходном состоянии, и на выход реле 29 проходит сигнал Хо + С. Если входной сигнал находится в зоне допустимых отклонений, то на выходах элементов 26 и 27 "нули". Таким образом, пока на выходе элемента 28 "1", через реле 10 на входы сумматоров 4 и 11 подается сигнал либо Хо С (когда Х < (Хо С)), либо Хо + С (если Х ≥ (Хо- -С)). Если же выход элемента 28 равен "0", то на входы сумматоров 4 и 11 подается через нижний контакт реле 10 сигнал Хо.The
Pеле 3, 6, 7, 10, 12 включены по схеме коммутации двух сигналов на один выход, а реле 14 и 15 включены по схеме коммутации "один вход-один выход".
Блок выделения модуля разности двух сигналов 17 содержит дроссель 39 и усилитель 38. The block selection module of the difference of the two
Усилитель 13 содержит сумматор 33, дроссельный делитель 32 и элемент ИЛИ 34. На выходе усилителя формируется сигнал
±КХэ Хо| + Р. Знак перед первым членом обеспечивается переключением выходного сигнала блока выделения модуля разности двух сигналов 17 через реле 14 и 15 по команде с элемента сравнения 2 в "положительную" или "отрицательную" камеры элемента 33 усилителя 13. Сигнал Р Ро, который через элемент ИЛИ 34 подается на третий вход усилителя, формируется как условный нуль для получения знакопеременного релейного сигнала при использовании регулятора в системах с астатическим объектом. Выходной сигнал интегратора 16, подаваемый через повторитель-усилитель 36 на второй вход ИЛИ 34, при этом отключается или снятием питания с интегратора, или закрытием дросселя 35 перед включением его в работу. Интегратор 16 подключается в системах с устойчивым объектом для устранения статической ошибки. Следует отметить, что выходной сигнал усилителя 13 подключается к выходному каналу регулятора через реле 7 только тогда, когда управляющий дискретный выходной сигнал блока обнаружения отклонений 5 равен "0".The
± KX e X o | + P. The sign in front of the first term is provided by switching the output signal of the block separating the module of the difference of two
Работу регулятора в целом рассмотрим с использованием фиг. 1, 2 и 3. При изменении входного сигнала в сторону Хо (фиг. 1, кривая 3) в индикаторе 1 запоминается Хмин 0. На первом управляющем выходе блока 5 "1". Его выходной сигнал переключает реле 7 так, что его верхний контакт открыт, и к выходному каналу регулятора подключается выход реле 6. При этом верхний контакт реле 6 открыт, так как на выходе элемента сравнения 2 "1". Это обусловлено тем, что в его положительной камере сигнал (1 К1) (Хо С), а Х 0. Таким образом в выходной канал регулятора проходит сигнал с задатчика 9 (кривая 4 на фиг. 2). В точке "а" на фиг. 2 элемент 2 вновь срабатывает, переключая реле 6, и в выходной канал регулятора проходит сигнал с задатчика 8. Срабатывание элемента 2 в точке "а" происходит потому, что переменная Х становится равной сигналу в положительной камере элемента 2, т.е. здесь функция М1 в выражении 1 обращается в нуль. В точке "б" (см. фиг. 2) переменная входит в зону допустимых отклонений. Это приводит к следующим переключениям. К выходному каналу регулятора подключается выходной сигнал усилителя 13, равный -КХо + Ро, поскольку выходной управляющий сигнал блока 5 равен "0" и верхний контакт реле 7 закрывается, а нижний открывается. Кроме того, переключаются реле 14 и 15 так, что в отрицательную камеру элемента 33 усилителя 13 поступает сигнал с блока выделения модуля 17, равный Хо. Переключаются также реле 29, так что к верхнему контакту реле 10 подается сигнал Х2 Хо + С, реле 10, через нижний контакт которого на входы сумматоров 4 и 11 проходит сигнал Хо, и реле 12, чем обеспечивается коммутация выходного сигнала сумматора 11 в положительную камеру элемента 2. В точке "в" блок обнаружения отклонений вновь срабатывает и к выходному каналу регулятора через реле 6 и 5 вновь подключается выходной сигнал задатчика 9, а через верхний контакт реле 10 на вход сумматоров 4 и 11 проходит сигнал Х2 Хо + С, так что в положительной камере элемента 2 теперь сигнал (1 К1) Х2. В точке "г" появляется Хмах, и величина сигнала в положительной камере элемента 2 становится равной значению Х2 + К1 (Хмах Х2). В точке "д" переменная Х становится равной значению сигнала в положительной камере элемента 2, и функция М2 выражения (1) обращается в нуль. Происходит переключение элемента 2, и в выходной канал регулятора проходит сигнал с задатчика 8. В точке "е" переменная входит в зону допустимых отклонений и цикл повторяется. К выходной линии вновь подключается выходной сигнал усилителя 13, который теперь равен К (Хмах Хо) + Ро. В точке "ж" этот сигнал вновь изменяется, поскольку появился Хмин, и становится равным К (Хо Хмин) + Ро. В следующей точке этот сигнал становится равным Ро К(Хо Хмин), в точке "и" уравнение вновь реверсируется, поскольку появляется Хмах, но эта величина меньше чем Хо и т.д.The operation of the controller as a whole will be considered using FIG. 1, 2 and 3. When the input signal changes in the direction of X about (Fig. 1, curve 3) in the
Таким образом в зоне допустимых отклонений формируется релейное управление с затухающей амплитудой, а регулируемая переменная управляется на всех участках своей траектории. Thus, in the zone of permissible deviations, a relay control is formed with a damping amplitude, and the adjustable variable is controlled in all parts of its trajectory.
Рекомендации по настройке. Коэффициент К1 устанавливается так, чтобы при подаче ступенчатого входного воздействия Хо Хомах(предельное входное воздействие) первый максимум Х появился в окрестности Хо, коэффициент К2 устанавливается примерно равным К2 2К1; коэффициент К усилителя 13 выбирается из следующих соображений: величина В1 КХэ Хо| не должна превышать максимально допустимого воздействия В, настраиваемого задатчиками 8 и 9, т.е. В1 ≅ В. Из этого условия и может выбираться коэффициент К, учитывая, что величинаХэ Хо| ≅ С, т.е. К ≅ В/С. При известном математическом описании объекта настройки регулятора могут быть уточнены методом моделирования.Recommendations for customization. Coefficient K1 is set so that when applying a step-by-step input action X o X ohms (limiting input action), the first maximum X appears in the vicinity of X o , the coefficient K2 is set approximately equal to K2 2K1; the coefficient K of the
Регулятор может быть использован для управления широкого класса технических объектов и процессов. Он мало чувствителен к изменениям параметров объекта и настройкам. The regulator can be used to control a wide class of technical objects and processes. It is little sensitive to changes in object parameters and settings.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4911137 RU2058037C1 (en) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | Variable-structure pneumatic relay controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4911137 RU2058037C1 (en) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | Variable-structure pneumatic relay controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2058037C1 true RU2058037C1 (en) | 1996-04-10 |
Family
ID=21560444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4911137 RU2058037C1 (en) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | Variable-structure pneumatic relay controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2058037C1 (en) |
-
1991
- 1991-02-12 RU SU4911137 patent/RU2058037C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1418648, кл. G 05B 11/16, 1988. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bloch et al. | Stabilization of a nonholonomic system via sliding modes | |
US2233415A (en) | Position control system | |
US3699989A (en) | Feedback control apparatus | |
EP0333477B1 (en) | Process control system | |
KR920008564A (en) | Adaptive control device of process control system and its method | |
US4685044A (en) | Method and apparatus for suppressing resonance phenomena in the A-C network on the inverter side of a high voltage D-C transmission system | |
US6069469A (en) | Controller for power converter | |
RU2058037C1 (en) | Variable-structure pneumatic relay controller | |
GB1273190A (en) | Control of the amplification of a controller which controls a plant | |
EP0445940B1 (en) | Process control system | |
US4422025A (en) | Control circuit | |
Fridman et al. | Decomposition of the min–max multi‐model problem via integral sliding mode | |
US3360748A (en) | Double threshold gain regulator for communication systems | |
RU2113005C1 (en) | Pneumatic regulator | |
JPS593761B2 (en) | signal distribution device | |
RU2103715C1 (en) | Method for generation of regulation function | |
Wang et al. | A new robust control for a class of uncertain discrete-time systems | |
JPH0372884B2 (en) | ||
US2525466A (en) | System for converting a variable direct-current potential to an alternating current of controlled phase and amplitude | |
SU802920A1 (en) | Pneumatic regulating device | |
RU2027211C1 (en) | Self-tuning control system provided with standard model | |
RU2148269C1 (en) | Adaptive control system for neutral-delay objects | |
SU1441351A1 (en) | Adaptive automatic control system | |
RU2109317C1 (en) | Adaptive control system | |
SU1126925A1 (en) | Non-linear correction device |