SU1287099A2 - Позиционный регул тор дл систем с запаздыванием - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к теплоэнергетической и химической технике, может быть использовано при регулировании различного рода технологических процессов в ч ех системах, в которых объект регулировани  содержит чистое запаздывание и управл етс  исполнительным механизмом с посто нной скоростью , и  вл етс  усовершенствованием регул тора по авт.св. № 1200238. Целью изобретени   вл етс  повышение качества регулировани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что сигналы задани  и текуш;его значени  регулируемого параметра сравниваютс , а ре- упътат сравнени  поступает на вход трехпозиционного релейного блока,первый и второй выходные сигналы которого поступают на обмотки управлени  первого и второго реле времени. Кроме того, результат сравнени  через последовательно соединенные первые размыкаюш 1е контакты первого и второго реле времени поступает на вход двухпозиционного релейного блока. Сигнал с его пр мого выхода через параллельно включенные первые замыкающие контакты второго реле времени и первые замыкающие контакты первого промежуточного реле подаетс  на обмотку управлени  первого промежуточного реле. Сигнал с инверсного выхода двухпозиционного релейного блока через параллельно включенные первые замыкающие контакты первого реле времени и первые замыкающие контакты второго промежуточного реле подаетс  на обмотку управлени  второго промежуточного реле. Напр жение питани  через последовательно включенные вторые размыкаюш е контакты второго реле времени и замыкающие контакты первого реле времени подаетс  на первую обмотку управлени  исполнительного механизма, а через последовательно включенные вторые размыкаюш51е контакты первого реле времени и вторые замыкающие контакты второго реле времени - на вторую обмотку управлени  исполнительного механизма. Третьи замыкающие контакты второго реле времени и вторые замыкающие контакты первого промежуточного реле включены параллельно вторым замыкающим контактам первого реле времени. Третьи замыкающие контакты первого реле времени и вторые замыкающие контакты второго промежуточного реле включены параллельно вторым замыкающим контактам второго реле времени. 3 ил. € (Л КС 00 о со со 1Ч

Description

1

Изобретение относитс  к теплоэнергетической и химической технике, может быть использовано при регулировании различного рода технологических процессов в тех случа х, когда объект регулировани  содержит чистое запаздывание и управл етс  исполнительным механизмом с посто нной скоростью , и  вл етс  усовершенствованием известного регул тора по авт.св. № 1200238.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества регулировани  регул тор

На фиг.1 представлена принципиальна  схема регул тора; на фиг,2 - диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу регул тора; на фиг.З - фазовый портрет регул тора.

Устройство содержит задатчик 1, элемент 2 сравнени , трехпозиционный релейный блок 3, обмотки 4 и 5 управлени , первого и второго реле време

ни, обмотки 6 и 7 управлени  первого и второго промежуточного реле, двух- позиционный релейный блок 8, исполнительный механизм 9, датчик 10, первые и вторые размыкающие контакты 11 и 12 и первые, вторые и третьи замыкающие контакты 13 - 15 первого реле времени, первые и вторые размыкающие контакты 16 и 17 и первые, вторые и третьи замыкающий контакты 18 - 20 второго реле времени, первые и вторые замыкающие контакты 21 и 22 первого промежуточного реле, первые и вторые замыкающие контакты 23 и 24 второго промежуточного реле, общую шину 25 регул тора, источник 26 питани , конденсатор 27, первую и вторую обмотки 28 и 29 управлени  исполнительного механизма 9,  корь 30 исполнительного механизма 9, линию 31 переключени  трехпозиционного регул тора-прототипа без учета запаздывани , линию 32 переключени  того же регул тора с учетом запаздывани , линию 33, характеризующую момент окончани  коррек- ти рующе г о импуль с а.

На чертеже обозначено: UQ - выходной сигнал элемента сравнени  2, U, U2 - первый и второй выходные сигналы трехпозиционного релейного блока 3, и - сигнал после первых размыкающих контактов 16 второго реле времени , и - сигнал на первом входе исполнительного механизма 9, Ug- - сигнал после первых размыкающих контактов 11 первого реле времени,

б

5

0

5

0

0

0

сигнал на втором входб исполнительного механизма 9, U-, - сигнал после вторых размыкающих контактов 12 первого реле времени, Ug - сигнал после вторых размыкающих контактов 17 второго реле времени, и„ - сигнал на пр мом выходе двухпозиционного релейного блока 8, Цц - сигнал на первом выводе обмотки 6 управлени  первого

промежуточного реле, и. - сигнал на инверсном выходе двухпозиционного релейног о блока 8, Uj - сигнал на первом выводе обмотки управлени  7 второго промежуточного реле, у, х - сигнал рассогласовани  регул тора и его производна , j(f - выходной сигнал датчика 10.

Регул тор работает следующим образом .

На первый вход элемента 2 сравнени  поступает сигнал U с выхода датчика 10 регулируемого параметра, на второй - сигнаоЧ U.J, с выхода задатчи- ка 1 регулируемого параметра. С выхода элемента 2 сравнени  сигнал рассогласовани  U поступает на вход трехпозиционного релейного блока 3 и через последовательно включенные вторые размыкающие контакты 12 и 17 первого и второго промежуточных реле- на вход двухпозиционного релейного блока 8. В случае, если сигнал рассогласовани  и меньше зоны нечувствительности трехпозиционного релей- 5 ного блока 3, срабатывание последнего не происходит и обмотки 4 и 5 управлени  первого и второго реле времени наход тс  в обесточенном состо нии . Соответственно в обесточенном состо нии наход тс  и обмотки 28 и 29 управлени , исполнительного механизма 9 и обмотки 6 и 7 управлени  первого и второго промежуточных реле . При превьш1ении сигналом рассогла5

5

совани  UQ величины зоны нечувствительности трехпозиционного релейного блока 3 напр жение подаетс  на обмотку 4 (или 5) соответствующего реле времени и оно срабатывает. Например , если значение регулируемого параметра больше заданного значени , то напр жение подаетс  на обмотку 5 управлени  первого реле времени и оно срабатывает. Происходит изменение состо ни  его контактов. Размыкаюш {е контакты 16 и 17 второго реле времени , выполненные без выдержки времени, обеспечивают разрыв цепи обмотки 28

управлени  исполнительного механизма 9, разрыв входной цепи двухпозицион- ного релейного блока 8. Вторые замыкающие контакты 19 второго реле времени , выполненные с выдержкой време- ни на размыкание, подготавливают цепь включени  обмотки 28 управлени  исполнительного механизма 9. Первые замыкающие контакты 18 второго реле времени, выполненные без выдержки времени, замыкают цепь питани  обмотки 29 управлени  исполнительного механизма 9, обеспечива  его перемещение в направлении уменьшени  сигнала рассогласовани . Третьи замыкающие контактного второго реле времени, также имеющие выдержку времени на размыкание, подготавливают цепь включени  подачи напр жени  на обмотку 6 управлени  первого промежуточного реле. Выдержки времени на размыкание всех контактов устанавливаютс  равными . При уменьшении сигнала рассогласовани  до величины, меньшей,чем величина зоны нечувствительности трехпозиционного релейного блока 3, происходит обесточивание обмотки 5 управлени  второго реле времени. В течение длительности установленной выдержки времени на размыкание под напр жением оказываетс  обмотка 29 управлени  исполнительного механизма 9. Длительность корректирующего импульса включени  обмотки 29 управлени  исполнительного механизма 9 так же, как и в регул торе-прототипе, дл  объектов, описываемых передаточной функцией вида

К

/1 ч

S(TS+1) -

где К - коэффициент передачи обьекта

Т - посто нна  времени обьекта;

fci- величина чистого запаздывани  ;в контуре регулировани ;

Т - посто нна  времени объекта

регулировани ,

устанавливаетс  равной запаздыванию в системе при отсутствии гистерезиса в характеристике трехпозиционного релейного блока 3 и определ етс  рас- четным или опытным путем при его наличии .

Если во врем  действи  корректирующего импульса знак рассогласовани  изменитс  на противоположный, сраба- тывает двухпозиционный релейный блок 8 и на его пр мом выходе возникает напр жение, поступающее на обмотку 6 управлени  первого промежуточного реW (S)

ле. При его- срабатывании обмотка 6 управлени  встает на самопитание через свои первые замыкающие контакты 31. Вторые замыкающие контакты 22 второго промежуточного реле блокируют замыкающие контакты 19 второго реле времени, обеспечива  включение обмотки 28 управлени  исполнительтель- ного механизма 9 во врем  действи  корректирующего импульса.

По окончании корректирующего импульса состо ние элементов регул тора не мен етс  до момента очередного выхода сигнала рассогласовани  за пределы зоны нечувствительности.При этом происходит вновь срабатывание одного из реле времени и регул тор приходит в исходное состо ние. Таким образом, на начальном этапе отработки внешнего воздействи  обеспечиваетс  режим двухпозиционного регулировани  с опережающей гистерезисно петлей, на конечном - режим трехпозиционного регулировани  с импульсной коррекцией запаздывани . Это обеспечивает дополнительную компенсацию вли ни  запаздывани  на работу системы автоматического регулировани .

Указанные новые взаимосв зи двухпозиционного релейного блока и промежуточных реле обеспечивают повышение качества регулировани . Данный эффект обеспечиваетс  следующим образом . В регул тора-прототипе при отключении любой из питающих цепей исполнительного механизма 9 трехпози- ционным релейным блоком 3 происходит кратковременное включение другой питающей цепи с помощью соответствующим образом включенных контактов II, 13, 14, 16, 18 и 19 первого или второго реле времени. Это включение обеспечивает компенсацию вли ни  запаздывани  при вхождении сигнала рассогласовани  в зону нечувствительности трехпозиционного релейного блока 3. Однако запаздывание в системе сказываетс  и при выходе сигнала рассогласовани  за пределы зоны нечувствительности , из-за чего включение регул тора происходит с задержкой на врем  запаздывани . В предложенной конструкции регул тора обеспечиваетс  частична  компенсаци  задержки включени  регул тора за счет перевода регул тора в режим двухпозиционного регулировани  с опережающим гистерезисом на начальном этапе отработки управл ющего или возмущающего воздействи .

Момент перехода с режима двухпо- зиционного регулировани  на режим трехпозиционного регулировани  с импульсной коррекцией определ етс  двухпозиционным релейным блоком 8 следующим образом. Если во врем  действи  корректирующего импульса при входе сигнала рассогласовани  в зону нечувствительности сигнал рассогласовани  мен ет знак, то регул тор про- должает работать как двухпозиционньш Если изменени  знака сигнала рассогласовани  не происходит, то по окончании импульса коррекции регул тор работает как трехпозиционный. Б случае , если объект управлени  в совокупности с исполнительным механизмом 9 описываетс  передаточной функцией вида (1), трехпозиционный и двухпози ционный релейные блоки 3, 9 не имеют гистерезиса в своей характеристике, а длительность корректирующего импулса равна времени запаздывани  в системе , при этом обеспечиваетс  улучшение качества регулировани  с гарантированным устранением возможности автоколебательных режимов на границах зоны нечувствительности. Дл  объектов с иной характеристикой, а так-- же в случае гистерезиса в характеристике трехпозиционного релейного блока 3 длительность корректирующего импульса и характеристика двухпози- ционного релейного блока 9 определ ютс  расчетным или опытным путем. Описанный алгоритм работы регул тора позвол ет повысить характеристики качества работы - уменьшить перерегулирование и врем  регулировани  при сохранении точностных характеристик трехпозиционного регул тора в установившемс  режиме.

Анализ графиков переходных процессов в системе регулировани  при работе предложенного регул тора и регул тора-прототипа (фиг.2), а также соответствующих фазовых портретов системы (фиг.З) показывает, что при

вол ет существенно повысить качество регулировани  - уменьшить перерегулирование и повысить быстродействие по сравнению с регул тором-прототипом. Построени  выполнены дл  системы, передаточна  функци  которой соответствует (1) при ,0, , ,0 амплитуда сигнала на выходе трехпозиционного релейного блока ,0, о. 3с, при отсутствии гистерезиса в характеристике трехпозиционного релейного блока 3 и при длительности корректирующего импульса 3с.

Claims (1)

1. Формула из обр е-тени Я

   Позиционный регул тор дл  систем с запаздыванием по авт.св.№ 1 200238, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  качества регулировани  регул тора, в нем дополнительно установлены первое и второе промежуточные реле и двухпозиционньш релейный блок, подключенный входом через последовательно соединенные вторые размыкающие контакты первого и второго реле времени к выходу элемента сравнени , пр мым выходом через параллельно включенные третьи замыкающие контакты второго реле времени и первые замыкающие контакты первого промежуточного реле - к первому выводу обмотки управлени  первого промежуточного реле, а инверсным выходом через параллельно включенные третьи замыкающие контакты первого реле времени и первые замыкающие контакты второго промежуточного реле - к первому выводу обмотки управлени 

   второго промежуточного реле, вторые выводы обмоток управлени  первого и второго промежуточных реле соединены с общей шиной регул тора, вторые замыкающие контакты первого промежуточного реле включены параллельно первым замыкающим контактам первого реле времени, а вторые замыкающие контакты второго промежуточного реле включены параллельно первым замыкаю

   менение предложенного регул тора поз- 50 щим контактам второго реле времени.

   Решим позиционнойРежим имп{;льсной

   коррекциикоррекии

   Фиг.З

   Дл  ре ул тора- протстипа