SU1115016A1

SU1115016A1 - Regulator

Info

Publication number: SU1115016A1
Application number: SU833576778A
Authority: SU
Inventors: Владимир Георгиевич Булыгин; Владимир Михайлович Колесников; Вячеслав Сергеевич Нестеренко; Владимир Николаевич Седов
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1983-02-24
Publication date: 1984-09-23

Abstract

РЕГУЛЯТОР, содержащий первый ключ, блок сравнени , последовательно соединенные первый задатчик и первый компаратор, последовательно, соединенные второй задатчик и второй компаратор, последовательно соединен {ые RS-триггер, второй ключ и усилитель , последовательно соединенные датчик и согласующий преобразователь, подключенный вьгходом к вторым входам первого и второго компараторов, о тличающийс тем, что, с целью повьшени точности регулировани , в нем входы блока сравнени подключены к выходам соответственно первого и второго компараторов, а выход подключен к R-входу RS-триггера и управл ющему входу первого ключа, соединенного сигнальным входом с сигнальным входом второго ключа и выходом датчика.The REGULATOR, containing the first key, the comparison unit, the first master and the first comparator connected in series, connected in series, the second master and the second comparator, connected in series {RS-flip-flop, the second key and amplifier, the sensor and matching converter connected in series to the second the inputs of the first and second comparators, which are different in that, in order to increase the accuracy of the regulation, in it the inputs of the comparison unit are connected to the outputs of the first and second respectively mparatorov, and an output connected to the R-input of RS-flip-flop and the control input of the first switch connected to the signal input to the signal input of the second switch and the output of the sensor.

Description

Изобрстение отнЬситс к устройст вам двухпочиционного регулировани и может найти применение в нефт ной газовой и химической промышленности при регулировании амплитуды выходного сигнала вибрационно-мастотных пре образователей плотности и расхода. Известен регул тор, содержащий датчик, усилитель, фильтр, синхронный детектор, фильтр нижних частот, сумматор, усилитель и двигатель, вал которого соединен с управл ющим входом задатчика амплитуды вибраций, вход которого подключен к выходу генератора рабочей частоты, а выход к входу второго усилител , генератор несущей частоты, выходом подключенный к входу датчика перемещений и входу выпр мител , выход которого непосредственно и через задающий потенциометр подключен к второму и третьему входам сумматора 1j . Известен также регул тор, содержащий первый компаратор, последовательно соединенные задатчик, первый резистор, операционный усилитель и интегратор, неинвертирующим выходом через второй резистор подключенный к входу операционного усилител , и второй компаратор, выходом подключенный к управл ющему входу первого ключа, выходом подключенного к управ л ющему входу регулируемого ограничител , первым выходом соединенного с выходом операционного усилител , датчик амплитуды вибраций, второй ключ и усилитель, первым входом подключенный к выходу датчика амплитуды вибраций и к первым входам первого и второго компараторов, а выходом к сигнальному входу первого ключа, второй, третий и четвертый выходы задатчика соединены с вторыми входами соответственно усилител , первовторого компараторов, выход nep вого компаратора соединен с управл ю щим входом второго ключа, соединенного первым выводом с вторым выводом регулируемого ограничител , а вторым выводом с входом операционного уси лител zl. Недостатком данных регул торов вл етс ни;1ка точность. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс регул тор , содержащий первый компаратор , последовательно соединенные задатчик , третий ключ, первый резистор операционный усилитель и интегратор, неинвертирующим выходом через второй резистор подключенный к входу операционного усилител , и второй компаратор , выходом подключенный к управл ющему входу первого ключа, выходом подключенного к управл ющему входу регулируемого ограничител , первым выводом соединенного с выходом операционного усилител , датчик амплитуды вибраций, второй ключ и усилитель, первым входом подключенный к выходу датчика амплитуды вибраций и к первым входам первого и второго компараторов , а выходом - к сигнальному входу первого ключа, второй, третий и четвертый выходы задатчика соединены с вторыми входами соответственно усилител , первого и-второго компараторов , выход первого компаратора соединен с управл ющим входом второго ключа, соединенного первым выводом с вторым выводом регулируемого ограничител , а вторым выводом - с входом операционного усилител , и последовательно соединенные фильтр, блок ограршчени , выпр митель и элемент И-НЕ. соединенный вторьпи входом первого ключа, а выходом - с первым входом триггера, соединенного вторым входом с четвертым выходом задатчика, а выходом - с управл ющим входом третьего ключа, вход фильтра соединен с выходом операционного усилител 31. Недостатком известного регул тора также вл етс низка точность. Целью изобретени вл етс повьщ1ение точности регул тора. Поставленна цель достигаетс тем, что в регул торе, содержащем первый ключ, блок сравнени , последовательно соединенные первый задатчик и первый компаратор, последовательно соединенные второй задатчик и второй компаратор, последовательно соединенные RS-триггер, второй ключ и усилитель , последовательно соединенные датчик и согласующий преобразователь, подключенный выходом к вторым входам первого и второго компараторов, входы блока сравнени подключены к выходам соответственно первого и второго компараторов, а выход подключен к R-входу RS-триггера и управл ющему входу первого ключа, соединенного сигнальным входом с сигнальным входом второго ключа и выходом датчика.The image relates to devices of dual control regulation and can be used in the petroleum gas and chemical industries to regulate the amplitude of the output signal of vibration-mastite density and flow transducers. A regulator is known that contains a sensor, an amplifier, a filter, a synchronous detector, a low-pass filter, an adder, an amplifier, and a motor whose shaft is connected to the control input of a vibration amplitude generator, the input of which is connected to the output of the operating frequency generator and the output to the input of the second amplifier carrier frequency generator, output connected to the input of the displacement sensor and the input of the rectifier, the output of which is directly and through the set potentiometer connected to the second and third inputs of the adder 1j. Also known regulator containing the first comparator, serially connected master, first resistor, operational amplifier and integrator, non-inverting output through the second resistor connected to the input of the operational amplifier, and the second comparator, output connected to the control input of the first key, output connected to the control adjustable input limiter, the first output of the operational amplifier connected to the output, the vibration amplitude sensor, the second switch and the amplifier, the first input connected to The output of the vibration amplitude sensor and the first inputs of the first and second comparators and the output to the signal input of the first key, the second, third and fourth outputs of the setter are connected to the second inputs of the corresponding amplifier, the first comparators, the output of the nep comparator is connected to the control input of the second key connected by the first pin to the second pin of the adjustable limiter, and the second pin to the input of the operational amplifier zl. The disadvantage of these regulators is not; 1k accuracy. Closest to the proposed technical entity is a regulator containing the first comparator, serially connected master, third key, first resistor operational amplifier and integrator, non-inverting output through the second resistor connected to the input of the operational amplifier, and the second comparator output connected to the control the input of the first key, the output connected to the control input of the adjustable limiter, the first output of the operational amplifier connected to the output, the amplitude sensor vibration, the second key and the amplifier, the first input connected to the output of the vibration amplitude sensor and the first inputs of the first and second comparators, and the output to the signal input of the first key, the second, third and fourth outputs of the setter are connected to the second inputs of the amplifier, respectively, the first and The second comparators, the output of the first comparator is connected to the control input of the second switch connected to the first output of the second output of the adjustable limiter, and the second output - to the input of the operational amplifier, and a follower but connected filter, restriction unit, rectifier, and NAND element. the second input is connected to the first key, and the output is connected to the first input of the trigger connected by the second input to the fourth output of the setter, and the output to the control input of the third key, the filter input is connected to the output of the operational amplifier 31. A disadvantage of the known controller is also low accuracy . The aim of the invention is to increase the accuracy of the regulator. The goal is achieved by the fact that in the controller containing the first key, the comparison unit, the first master and the first comparator are connected in series, the second master and the second comparator are connected in series, the RS trigger is connected in series, the second key and the amplifier are connected in series to the sensor and the matching converter connected by the output to the second inputs of the first and second comparators, the inputs of the comparison unit are connected to the outputs of the first and second comparators, respectively, and the output is connected to R- move RS-trigger and a control input of the first switch, a signal input coupled to the signal input of the second switch and the output of the sensor.

3131

На фиг. 1 представлена структурна схема регул тора; на фиг. 2 диаграммы выходных напр жений основных блоков регул тора.FIG. Figure 1 shows the control flow chart; in fig. 2 diagrams of output voltages of the main blocks of the regulator.

Регул тор содержит датчик 1, согласующий преобразователь 2, первый и второй компараторы 3 и 4, первый и второй задатчики 5 и 6, блок 7 сравнени , RS-триггер 8, первый и второй ключи 9 и 10, усилитель 11, исполнительный механизм 12, вторичный преобразователь 13, элемент 14 выделени модул , низкочастотный фильтр 15, сумматор 16, двухпозиционный релейный блок 7, сумматор 18, двухпозиционный релейный блок 19.The controller contains sensor 1, matching converter 2, first and second comparators 3 and 4, first and second setters 5 and 6, comparison block 7, RS flip-flop 8, first and second keys 9 and 10, amplifier 11, actuator 12, secondary converter 13, module extraction element 14, low-pass filter 15, adder 16, on-off relay unit 7, adder 18, on-off relay unit 19.

Регул тор работает следующим образом .The regulator works as follows.

Датчик 1 измер ет амплитуду вибраций и формирует на своем выходе частотно-модулируемый сигнал и , который поступает на сигнальные входы ключей 9 и 10, в качестве которых могут быть применены, например, управл емые вентили , на первый вход вторичного преобразовател 13, который предназначен дл измерени частоты и коэффициента затухани выходного напр жени датчика 1, на первый вход согласующего преобразовател 2. Согласующий преобразователь 2 служит дл согласовани выхода датчика 1 и входов компараторов 3 и 4 и осуществл ет преобразование частотно-модулированного напр жени на выходе датчика 1 в посто нное напр жение, пропорциональное амплитуде огибающей выходного напр жени U датчика 1. В качестве согласующего преобразовател могут быть применены, например, амплитудный детектор или последовательно соединенные блок 14 вьщелени модул и низкочастотный фильтр 15. Выходное напр жение U согласующего преобразовател 2 поступает на вторые входы компараторов 3 и 4, на первые входы которых поступают напр жени Uc и U с выходов задатчиков 5 и 6. Задатчики 5 и 6 конструктивно могут быть выполнены, например, как в виде двух отд шьных конструктивных блоков, так и в ввде одного конструктивного блока , имеющего два выхода, на которых формируютс два различных напр жени и с и и. Компараторы 3 и 4 сравнивают выходное напр жение U2 согласующего преобразовател 2 с выходными напр жени ми Us и U задатчиковSensor 1 measures the amplitude of vibrations and generates at its output a frequency-modulated signal and, which goes to the signal inputs of keys 9 and 10, which can be used, for example, controlled valves, to the first input of the secondary converter 13, which is intended for measuring the frequency and attenuation coefficient of the output voltage of sensor 1, to the first input of matching converter 2. Matching converter 2 serves to match the output of sensor 1 and the inputs of comparators 3 and 4 and performs conversion frequency-modulated voltage at the output of sensor 1 to a constant voltage proportional to the amplitude of the envelope of the output voltage U of sensor 1. As the matching converter, for example, an amplitude detector or series-connected module 14 and a low-pass filter 15 can be used. Output the voltage U of the matching converter 2 arrives at the second inputs of the comparators 3 and 4, the first inputs of which receive the voltages Uc and U from the outputs of the setting devices 5 and 6. The setting devices 5 and 6 can constructively yt performed, such as in the form of two fin shnyh structural units, and in vvde one structural unit having two outputs on which are formed two different voltages and c and d. Comparators 3 and 4 compare the output voltage U2 of matching converter 2 with the output voltages Us and U of set points.

164164

5 и 6, где и 5 il, и формируют M;I своих пыходах напр жени U и которые вл ютс логическими счиналами , принимающими значени О или 1 в зависимости от значений напр жений на их входах. Структурно компаратор 3 (или 4) может быть выполнен в виде последовательного соединени алгебраического сумматора 16 (или 18)5 and 6, where 5 il, and form M; I their voltage voltages U and which are logical values taking O or 1 values depending on the values of the voltages at their inputs. Structurally, the comparator 3 (or 4) can be made as a serial connection of the algebraic adder 16 (or 18).

и двухпозиционного релейного блока 17 (или 19).and on-off relay block 17 (or 19).

Если выходное напр жение 2 согласующего преобразовател 2 меньще выходного напр жени задатчика 5 ((),If the output voltage 2 of the matching converter 2 is less than the output voltage of the setpoint generator 5 ((),

то на выходах компараторов 3 и 4 формируютс выходные напр жени и . Выходные напр жени и и 0 компараторов 3 и 4 поступают на входы блока 7 сравнени и на егоthen at the outputs of comparators 3 and 4, output voltages and are generated. The output voltages and and 0 of the comparators 3 and 4 are fed to the inputs of the comparison unit 7 and to its

выходе формируетс напр жение . Выходное напр жение блока сравнени поступает на управл ющий вход первого ключа 9 и на R-вход RS-триггера 8.output voltage is generated. The output voltage of the comparison unit is supplied to the control input of the first switch 9 and to the R input of the RS flip-flop 8.

Ключ 9 работает по закону у rUi при , I О при и 0. При поступлении на управл ющий вход ключа 9 выходного напр жени Key 9 operates according to the law for rUi at, I О at and 0. When it arrives at the control input of the key 9, the output voltage

блока 7 сравнени ключ 9 остаетс в исходном (т.е. закрытом) состо нии , и на его выходе формируетс напр жение ()п-0 of unit 7 of comparison, key 9 remains in the initial (i.e., closed) state, and a voltage () n-0 is generated at its output

При поступлении на К-вход RS-триггера 8 выходного напр жени блока 7 сравнени триггер 8 формирует на своем выходе напр жение , которое поступает на управл ющий вход ключа 10.When the output voltage of the comparator unit 7 is received at the K-input of the RS-flip-flop 8, the trigger 8 forms at its output a voltage that is applied to the control input of the key 10.

Ключ 10 работает по законуKey 10 works according to the law

(I Г прии8 1, 0 LO при .(I G prii8 1, 0 LO at.

При поступлении на управл ющий вход ключа 10 выходного напр жени When entering the control input key 10 output voltage

триггера 8 ключ 10 формирует на своем выходе напр жение U,(J,, которое поступает на вход усилител 11. Выходное напр жение И, - о где К - коэффициент передачи усилител 11, поступает на вход исполнительного механизма 12, в качестве которого используетс чувствительный элемент датчика. the trigger 8, the key 10 forms at its output a voltage U, (J, which is fed to the input of the amplifier 11. The output voltage is AND, where K is the transmission coefficient of the amplifier 11, is fed to the input of the actuator 12, which uses the sensitive sensor element.

Если выходное напр жение Ug согласующего преобразовател 2 больше выходного напр жени U задатчика 5, но меньше выходного напр жени U задатчика 6 .(т.е. ), то на вы51 ходе компаратора 3 формируетс напр жение , а на выходе компаратора 4 - . Выходные напр жени и компараторов 3 и 4 поступают на вход блока 7 сравнени , на выходе которого формируетс напр жение , ко торое поступает на управл ющий вход ключа 9 и R-вход RS-триггера 8. При поступлении на управл ющий вход ключа 9 выходного напр жени Ll,-1 блока 7 сравнени ключ 9 открываетс и на его выходе формируетс напр жение которое поступает на второй вход вторичн,ого преобразовател 13. При поступлении на R-вход RS-триг гера 8 выходного напр жени блока 7 сравнени RS-триггер 8 не срабатывает (т.е. не мен ет своего состо ни ). Выходное напр жение поступает на управл ющий вход ключа 10, который остаетс в открытом состо нии , и его выходное напр жение U,,. Выходное напр жение ключа 10 поступает на вход ycш иteл 11, на выходе которого формируетс напр жение и,-К,-Цр, которое поступает на вход исполнительного механизма 12 Если выходное напр жение 2 согла сующего преобразовател 2 больше выходного напр жени U задатчика 5 и больше выходного напр жени (Jg (т.е. (J2) то на вькоде компаратора 3 формируетс напр жение , а на выходе компаратора 4 - . Выходные напр жени U 1 и U(| 1 компараторов 3 и 4 поступают на вход блока 7 сравнени , на выходе Ko-iopoго формируетс напр жение , которое поступает на управл ющий вход ключа 9 и R-вход RS-триггера 8. При поступлении на управл ющий вход ключа 9 выходного напр жени (jy. блока 7 сравнени ключ 9 возвра щаетс в исходное состо ние и на его выходе формируетс напр жение Uq--() При поступлении на R-вход RS-триг гера b выходного напр жени бло ка 7 сравнени Р5-триггер 8 опрокидываетс , т.е. на его выводе формиру 166 etcH напр жение (JQ 0, Выхс дмсте напр жение и о 0 поступает н упр авл юци1н вход ключа 10, который эакрываетсй, и на его выходе формируетс напр жение ( 0. Возбуждение колебаний чувствительного элемента датчика прекращаетс и он переходит в режим свободных затухающих колебаний до того момента времени, когда U станет меньше И (т .е , U2 :U9) . При цикл работы регул тора повтор етс , так как на выходе блока 7 сравнени снова по вл етс выходное напр жение , и RS-триггер 8 опрокидываетс (т.е. его выходное напр жение Ug становитс равным 1). Выходное напр жение RS-триггера 8 поступает на управл ющий вход ключа 10, открыва его. Указанные отличительные особенности позвол ют увеличить точность регул тора примерно на 30%. Кроме того, преимуществом регул тора вл етс то, что возбуждение колебаний осуществл етс в автоколебательном режиме , когда усиленное выходное напр жение и датчика в фазе снова поступает на его вход, причем частота колебаний отслеживает собственную частоту чувствительного элемента датчика, котора несет информацию о плотности контролируемой среды. При указанном режиме возбуждени перерегулировка значительно уменьшаетс , что примерно на 8% повьщ1ает точность и оперативность измерений, а значительное уменьшение (примерно на 80%) мощности возбуждающего сигнала повышает надежность регул тора примерно на 20% и позвол ет в два раза подн ть верхнюю границу измерени плотности и расхода газожидкостной смеси. При близком выборе уровн уставок Ugj-U fUj регул тор осуществл ет режим стабилизации амплитуды выходного сигнала датчика, и частота срабатывани блока управлени ключом пропорциональна массовому расходу контролируемой газожидкостной смеси, что значительно упрощает схему вторичного преобразовател .If the output voltage Ug of the matching converter 2 is greater than the output voltage U of the setting device 5, but less than the output voltage U of the setting device 6 (i.e.), then the output voltage of the comparator 3 forms a voltage, and the output of the comparator 4 -. The output voltages of the comparators 3 and 4 are fed to the input of the comparator unit 7, the output of which generates the voltage that arrives at the control input of the key 9 and the R input of the RS flip-flop 8. When it arrives at the control input of the output 9 Ll, -1 of the comparison block 7, the key 9 opens and at its output a voltage is generated which is fed to the second input of the secondary converter 13. When the RS-flip-flop 8 arrives at the R input, the output voltage of the RS-7 comparison block 8 does not work (i.e., does not change its state). The output voltage is supplied to the control input of the switch 10, which remains in the open state, and its output voltage U ,,. The output voltage of the key 10 is fed to the input yss and 11, the output of which is the voltage and, -K, -Cp, which is fed to the input of the actuator 12 If the output voltage 2 of the matching converter 2 is greater than the output voltage U of the setpoint 5 and greater than the output voltage (Jg (i.e. (J2) then the voltage of the comparator 3 is formed and the voltage at the output of the comparator 4 is. The output voltages U 1 and U (| 1 of the comparators 3 and 4 are fed to the input of the comparison unit 7 , at the output of the Ko-iopo voltage is formed, which is fed to the control input the key 9 and the R input of the RS flip-flop 8. When the output 9 of the output voltage is applied to the control input (jy. comparison block 7, the key 9 returns to its initial state and the voltage Uq is generated at its output The R-input RS-trigger b of the output voltage of block 7 of comparison P5-flip-flop 8 overturns, i.e. on its output form the 166 etcH voltage (JQ 0, Output dmste voltage and about 0 goes to control the input of the key 10, which is opened, and a voltage is generated at its output (0. The excitation of oscillations of the sensitive element of the sensor stops aets and it enters the free damped oscillation mode until the time when U becomes less and (.e, U2: U9). During the operation of the regulator, it repeats, since the output voltage of the comparison block 7 again produces an output voltage, and the RS flip-flop 8 overturns (i.e. its output voltage Ug becomes equal to 1). The output voltage of the RS flip-flop 8 is fed to the control input of the key 10, opening it. These distinctions make it possible to increase the accuracy of the controller by approximately 30%. In addition, the advantage of the regulator is that the oscillations are excited in a self-oscillating mode, when the amplified output voltage and the sensor in phase again enter its input, and the oscillation frequency tracks the natural frequency of the sensor element that carries information about the density environment. With the specified excitation mode, the overshoot is significantly reduced, which increases the accuracy and efficiency of measurements by about 8%, and a significant reduction (by about 80%) of the power of the exciting signal increases the reliability of the regulator by about 20% and allows you to double the upper measurement limit. density and flow of gas-liquid mixture. With a close choice of the level Ugj-U fUj, the controller performs the stabilization mode of the amplitude of the sensor output signal, and the response frequency of the key control unit is proportional to the mass flow rate of the gas-liquid mixture under control, which greatly simplifies the secondary converter circuit.

Claims

A REGULATOR comprising a first switch, a comparison unit, a first drive and a first comparator connected in series, a second drive and a second comparator connected in series, an RS trigger, a second switch and amplifier, a sensor and a matching converter connected in series to the second inputs the first and second comparators, characterized in that, in order to increase the accuracy of regulation, the inputs of the comparison unit are connected to the outputs of the first and second comparators, respectively ditch, and the output is connected to the R-input of the RS-trigger and the control input of the first key connected by a signal input to sig <s

SU. „, 1115016

FIG. 1