SU1218366A1 - Регул тор - Google Patents

Description

f .

Изобретение относитс  к пропорци нально- интегрально-дифференцирую щим регул торам и может найти применение при автоматическом регулировании техническими процессами.

Известен регул тор, содержапшй .измеритель отклонени  регулируемой величины, выход которого через пропорциональный блок подключен к первому входу сумматора, через последовательно соединенные первый дифференциатор и второй пропорциональ-г ный блок - к второму входу сумматора и через последовательно соединенные первый и второй дифференциаторы и третий пропорциональный блок - к третьему входу сумматора, выходом соединенного с входом сервомотора, причем, измен   коэффициенты усилени  пропорциональных блоков, можно выбирать нужные законы регулировани . (Емель нов С.В. Системы автоматического управлени  с переменной структурой. М.: Наука, 1967, с. 15- 19, рис. 1.5).

Недостатком известного регул тора  вл етс .низка  точность.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  регул тор, содержащий последовательно соединенные измери- тель отклонени  регулируемой величины , усилитель, первый сумматор, сервомотор и второй сумматор, вторым входом подключенный к выходу первого сумматора, пр мому входу третьего сумматора и входу инверсного аперирдического звена, выходом соединенного с инверсным входом третьего сумматора, выходом подключенного к второму входу первого сумматора , причем первый и третий сумматоры и инверсное апериодическое звено образуют пропорционально-дзф- ференциапьный блок, т.е. ПД-блок,а второй сумматор и сервомотор образуют вспомогательный пропорциональ- .но-интегрирующий регул тор, т.е. ПИ-регул тор. (Авторское свидетельство СССР № 578636, кл. С 05 В 11/00 1976).

Передаточна  функци  известного , регул тора имеет следуюпщй вид:

W|,(Pl NpciPl N,(plK,(T,(l,,J).

(тП 1

21836

где

i4

uil/i /

(О

/т Л - / т.

К. К, (. l).T; T,(.lj,

т,

т«

TjT + r

передаточна  функци  вспомогательного пропорционально-ин-

VP)

тегрального регул тора;

Т - посто нна  времени инверсного апериодического блока;

Tj - посто нна  времени серво- .мотора;

KY - коэффициент усилени  усилител ;

Кр, Т , Tj - соответственно коэффициент передачи, посто нна  ин- тегрировани , постойнна  дифферекци- ровани  пропорционально-дифференциального регул тора.

Из выражени  (l) видно, что коэффициент передачи К, посто нна  времени интегрировани  Т, и посто н- на  времени дифференцировани  Tj

известного регул тора взаимосв заны. Изменение посто нной времени Ti апериодического инверсного блока в ПД- блоке или посто нной времени серво- мотора в вспомогательном ПИ-регул торе приводит к изменению всех настроечных параметров. Это затрудн ет процесс настройки известного регул тора и требует использовани  специальных Нрмограмм со сложными зависимост ми.

Кроме того, параметры настройки имеют ограниченные диапазоны, в частности малое значение TWT-, что затрудн ет вычисление оптимальной настройки Регул тора дл  достижени  высокого качества регулировани . Дл  параметров настройки получим ел едзпощие отношени : Т,

(2)

(3)

где m

55

Т - посто нна  времени инверсного апериодического блока;

Tj - посто нна  времени сервомотора .

3 .

Найд  первую производную выражени  (З) по параметру и приравн в ее

к О, находим, что к 0,25 при . жахс .

m 1,

Таким образом, ограниченность изменени  параметров настройки и малое значение отношени  Tj/T- не позвол ют реализовать рассчитанные оптимальные настройки регул тора, что отрицательно сказываетс  на качестве регулировани . Взаимосв зь настроенных параметров регул тора и ограниченность их изменени  присущи регул торам , использующим цепь обратной св зи по положению регулирующего органа.

Недостатком известных регул торов  вл етс  также сложна  реализаци  разных законов регулировани , что в значительной степени сужает их функциональные возможности. Так, в регул торах , построенных по принципу охвата обратной св зью усилител  или усилител  и сервомотора, дл  перехода от одного к другому закону регулировани  необходимо включать в обратную св зь звень  с различными передаточными функци ми.

Цель изобретени  - расширение функциональньгх возможностей и повьШ1ение качества регулировани  регул тора.

Поставленна  цель достигаетс  тем что в регул торе, содержащем ПД- блок 15, сервомотор 10, суммирующий блок 9 и последовательно соединенные измеритель 1 отклонени  регулируемой величины и усилитель 2 дополнительно установлены пропорциональный блок 4, измеритель 5 скорости отклонени  регулируемой величины , измеритель 3 ускорени  отклонени  регулируемой величины,

входами соединенные с выходом усилител  2, а выходами - с соответствующими входами суммирующего блока 9, выходом подключенного к входу сервомотора 10, измеритель скорости отклонени  регулируемой величины вьЬтолнен в виде дифференциатора 16, а измеритель ускорени  отклонени  егулируемой величины - в виде двух последовательно соединенных да1фференциаторов 17 и 18, каждый из дифференциаторов 16, 17 и 18 содержит последовательно соединенные ПД-блок 15 и блок 14 сравнени , инверсным входом подключенный к входу ПД-блока 15 и входу одно183664

го из дифференциаторов 16-18, а выходом - к выходу одного из дифференциаторов 16-18.

Кроме того, в регул торе допол-

5 нительно установлены первый, второй и третий ключи 6, 7 и 8, выходы измерител  3 ускорени  отклонени  регулируемой величины, пропорционального блока 4 и измерител  5

10 скорости отклонени  регулируемой величины подключены к соответствующим входам суммирующего блока 9 через соответствующие ключи 6, 7 и 8. На фиг. 1 представлена блок-схе15 ма регул тора; на фиг. 2 - блок- схема дифференциатора.

Регул тор содержит измеритель 1- отклонени  регулируемой величины, усилитель 2, измеритель 3 ускоре-

20 ни  отклонени  регулируемой величины , пропорциональный блок, т.е. П-блок 4, измеритель 5 скорости отклонени  регулируемой величины, третий , первый и второй ключи 6, 7 и

25 8. суммирующий блок 9, сервомотор 10, инверсное апериодическое звено 1I, первый и второй сумматоры 12 и 13, блок 14 сравнени , пропорционально-дифференцирующий блок .(пД-блок)

20 15, дифференциаторы 16, 17и 18.

На фиг. 1 обозначено: gltj - задающее воздействие; y(t) - регулируема  величина; ux(t) - отклонение регулируемой величины; х,() сигнал уп-. равлени .

35 Измеритель 5 скорости отклонени  регулируемой величины содержит один дифференциатор 16. Измеритель 3 ускорени  отклонени  регулируемой величины содержит два последователь-

но соединенных дифференциатора 17 и 18. Каждый из дифференциаторов 16, 17 и 18 содержит блок 14 сравнени  и пропорционально-дифференцирующий . блок 15. Пропорционально-дифференци-

5 рующий блок 15 содержит инверсное апериодическое звено I1 и первый и второй сумматоры 12 и 13.

Регул тор работает следующим об- разом.

50 Сигнал отклонени  регулируемой величины ux(t), вырабатываемый измерителем 1 отклонени  регулируемой величины из регулируемой величины y(t) и задающего воздействи  g(t),

55 поступает на вход усилител  2 с коэффициентом усилени  Ку. Его выходной сигнал поступает на входы измерител  3 ускорени  отклонени  регулируемой величины, пропорциональ- ного блока 4 и измерител  5 скорос - ти отклонени  регулируемой величи ны.

Дифференциатор 16, вход щий в состав измерител  5 скорости от- клонени  регулируемой величины, и два дифференциатора 17 и 18, кото рые в последовательном соединении образуют измеритель 3 ускорени  отклонени  регулируемой величины, изображены на фиг. 2. Каждый из указанных дифференциаторов 16, 17 и 18 ПД-блока 15 и безынерционного бло- ка 14 сравнени  с единичными, коэф- фициентами усилени  по обоим входам Пропорционально-дифференцирующий блок I5 выполнен в виде положительной обратной св зи, охватываю- щей сумматор 13. Обратна  св зь преставл ет собой параллельное соединение , безынерционного сумматора 12 с единичным коэффициентом усилени  по обоим входам и инверсного апери- одического звена 11 с единичным коэффициентом передачи.

В соответствии с изложенным передаточна  функци  дифференциатора 16 (фиг. 2).-имеет следуюпщй вид:

т т / 1 . Г 1 - , )

W,,(p) 1 +

(т.рт5

(4)

, ) Р

где Тц - посто нна  времени инверсного апериодического звена 11.

Следовательно, указанное построение дифференциатора.16 весьма близко идеальному дифференцирующему зве ну. Таким образом, измеритель 3 ускорени  отклонени  регулируемой величины имеет передаточную функцию

w,(p) w,(p)-w,3(p) т,; )

где TU, посто нные времени дву последовательно соединенных дифференциаторов 17 и 18, вход щих в состав измерител  3 ускорени  отклонени  регулируемой величины.

Пропорциональный блок 4 представл ет собой безынерционное звено с коэффициентом передачи к.-. Измеритель 5 скорости отклонени  регулируемой величины имеет передаточную функцию

W,(p) W,Jp) Т..р, (6) где J - посто нна  времени дифференциатора 16, вход щего в состав измерител  5 скорости отклонени - регулируемой величины.

Выходные сигналы измерител . 3 . ускорени  отклонени  регулируемой величины, пропорционального блока и измерител  5 скорости отклонен 1  регулируемой величины поступают через ключи 6, 7 и 8 на входы суммирующего блока 9 и через его вьг ход - на сервомотор 10 с передаточной функцией ) ,

где Т,

5Л

серво-

- посто нна  времени мотора 10.

Таким образом, регул тор в це- лом имеет передаточную функцию

J

1 +

1 -f

Т.р (7)

о

5

0

5

0

к - коэффициент усилени  усилител  2;

. к J- - коэффициент передачи пропорционального блока 4;

Тц , Тц. Т(, - посто нные времени дифференциаторов 16, 17 и 18, вход щих в состав измерител  3 ускорени  отклонени  регулируемой величины и измерител  5 скорости отклонени  регулируемой величины;

Т посто нна  времени серво- . мотора 10;

Кр, Tj, Т, - соответственно коэффициент передачи, посто нна  вре- мени интегрировани , посто нна - времени дифференцировани  регул тора в целом. . ,

Из выражени  (7) видно, что на- стр оечныё параметры регул тора к , Т. и Т практически независимы. Настроечный параметр Кр измен етс  изменением к.

изменением к-, а Тi

изменени ми Т., и Т 1

Ni - Ч Таким образом,

достигаютс  широкие пределы настройки параметров настройки. Это позвол ет реализовать практически любую рассчитанную оптимальную на-. стройку регул тора, что расшир ет его функциональные возможности и обеспечивает высокое качество регулировани  -при автоматизации раз-

личных технологических процессов . Кроме того, предложенный регул тор не имеет балластного звена, что повышает его точность и быстродействие .

Использование ключей 6, 7 и 8 позвол ет легко формировать алго

Замкнутое Замкнутое Замкнутое Разомкнутое Разомкнутое

Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной

ритм формировани  регул тором различных регулирующих воздействий.

Возможность формировани  разных законов регулировани , в зависимости от состо ни  ключей 6, 7 и 8 иллюстрирует следующа  таблица.

ПИД

ПИ

И

П

ПД

Ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.

(риг.2

I

ВНИИПИ Заказ 1130/55 Тираж 837 Подписное Филиал ШШ Патент, г. Ужгород,ул.Проектна . 4

Claims (2)

1, РЕГУЛЯТОР, содержащий пропорционапьно-дифференцирующий блок 15, сервомотор 10 и суммирующий блок 9, последовательно соединенные измеритель 1 отклонения регулируемой величины и усилитель 2, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, в нем дополнительно установлены пропорциональный блок 4, измеритель 5 скорости отклонения регулируемой величины и измеритель 3 ускорения отклонения регулируемой величины, входами соединенные с выходом усилителя 2, а выходами — с со— входу сервомотора 10, измеритель скорости отклонения регулируемой величины выполнен в виде дифференци—' атора 16, а измеритель ускорения отклонения регулируемой величины — в виде двух последовательно соединенных дифференциаторов 17 и 18, каждый из дифференциаторов 16, 17 и 18 содержит последовательно соединенные пропорционально—дифференцирующий блок 15 и блок 14 сравнения, инверсным входом подключённый к входу пропорционально—дифференцирующего блока 15 и входу одного из дифференциаторов 16—18, а выходом — р к выходу одного из дифференциато— ® ров 16—18.

2. Регулятор по π. 1, о т л и чающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей^, в нем установлены первый, второй и третий ключи 6, 7 и 8, выходы измерителя 3 ускорения отклонения регулируемой величины, пропорционального блока 4 и измерителя 5 скорости отклонения регулируемой величины подключены к соответствующим входам

SU .... 1218366