SU1427328A1

SU1427328A1 - Позиционный регул тор дл систем с запаздыванием

Info

Publication number: SU1427328A1
Application number: SU874216868A
Authority: SU
Inventors: Виктор Владимирович Макаров; Алексей Анатольевич Петрыкин
Original assignee: Предприятие П/Я А-7690
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1988-09-30

Abstract

Изобретение относитс к-технике автоматического регулировани и может быть использовано при создании систем автоматического регулировани различных технологических процессов при применении исполнительных механизмов посто нной скорости в случае , если объект регулировани имеет запаздьюание. Целью изобретени вл етс повышение быстрюдействи и точности регул тора. Регул тор содержит задатчик 1 регулируемого параметра , сумматор 2, трехпозиционные релейные блоки 3 и 4, элементы ИЛИ 9, 10, 11, 12, элементы И 13 и 14, одно- вибраторы 15 и 16, Б8-триггер 17, усилители мощности 18 и 19, исполнительный механизм 20, датчик 21 регулируемого параметра. С помощью второго трехпозиционного релейного блока 4 обеспечиваетс повышение качества регулировани путем корректирзтощего включени регул тора до момента выхода сигнала рассогласовани из зоны нечувствительности первого трехпозиционного блока 3„ Одновременно повышаетс надежность регул тора за счет снижени числа переключений исполнительного устройства. 3 ило ( (Л С

Description

(/иа

2ф

Изобретение относитс к технике автоматического регулировани и может быть использовано при создании систем автоматического регулировани различных процессов в теплоэнергетике , химии и других отрасл х промыш-. ленности при применении исполнительных механизмов посто нной скорости в случае, если объект регулировани содержит запаздьюание.

Цель изобретени - повышение быстродействи и точности регул тора.

На фиг, представлена принципиальна схема позиционного регул тора на фиг, 2 - пример переходного про- .цесса в системе автоматического регулировани при применении предложенного регул тсра и временные диаграммы напр жений основных элем- нтов схемы; на фиг, 3 - фазовый портрет системы регулировани с использованием регул тора,

Регул тор содержит задатчик регулируемого параметра 1, сумматор 2, трехпозиционные релейные блоки 3 и 4, содержавц1е соответственно компараторы 5, 6 и 7, 8, элементы ИЛИ 9, ГО, 11. и 12, элементы И 13 и 14, од- новибраторы 15 и 16, RS-триггер 17, усилители 18 и 19, В предлагаемом регул торе в качестве усилителей мощности используютс ключи, обеспечивающие подключение исполнительного механизма системы регулировани к питающему напр жению, В процессе регулировани регул тор обеспечивает управление исполнительным механизмом .20, представл ющим собой в динамическом отношении интегрирующее звено . Текущее значение параметра снимаетс с датчика регулируемого параметра 21,

. Регул тор работает следующим образомо

На первый вход сумматора 2 поступает напр жение Vp, пропорциональное текущему значению регулируемого параметра , а на второй напр жение Vjaq, пропорциональное заданному значению параметра, С выхода сумматора 2 сигнал рассогласовани Vo, равный разности между заданным и текущим значением регулируемого параметра, пос- тзгпает на входы трехпозиционных релейных блоков 3 и 4 и, соответствен- но, на входы компараторов 5, 6, 7, 8 Настройка компараторов 5 и 6 производитс с обеспечением зоны нечувст

вительности « , а компараторов 7 и 8 с обеспечением зоны нечувствительности Ь, Дл нормальной работы р егул тора необходимо выполнение

услови

, В случае, если, на0

0

5

0

5

0

5

0

5

пример, b О, а в начальньй момент отработки управл ющего или возмущающего воздействи Vo О и I V, I ) at , то дальнейша работа регул тора происходит в описанной ниже последовательности

При YO а на выходе компаратора 5 имеетс напр жение V,j , которое поступает на входы элемента ИЛИ 10 и элемента ИЛИ 9, Напр жение V с выхода элемента ИЛИ 10 открьшает ключи ( усилитель мощности ) 18 и питающее напр жение поступает в одну из обмоток исполнительного механизма 20, вызьша его перемещение в направлении уменьшени сигнала .рассогласовани о , Сигнал Ve с пр мого выходы элемента ИЛИ 9 поступает на вход R триггера 17, привод его в исходное состо ние, а сигнал Vg с инверсного выхода элемента ИЛИ 9 - на входы элементов И 13 и 14, Поскольку в этом состо нии регул тора сигнал V9 0, то это обеспечивает невозможность включени обмоток исполнительного механизма 20 по другим цеп м управлени регул торао В данном состо нии регул тора имеетс напр жение V на выходе компаратора 7, поступающее на вход элемента И 13 и на один из В540дов элемента ИЛИ 12, При работе регул тора по вление сигнала Vj- на выходе элемента ИЛИ 12 вызьшает запуск одновибратора 15 по переднему фронту сигнала и, соответственно, переключение триггера 17, Однако, поскольку в любой ситуации работы регул тора по вление сигнала V на выходе компаратора 7 происходит раньше по влени сигнала УЛ на выходе компаратора 5, а длительность импульса напр жени V на выходе одновибратора 15 устанавливаетс предельно малой величины, достаточной дл переключени триггера 17, то в рассматриваемый момент времени сигнал V 0, а также равны О сигналы Уб к V-

Происходит уменьшение сигнала рассогласовани Vo , В момент времени , когда величина сигнала рассогласовани становитс меньше а сигнал

VY на выходе компаратора 5 становитс равным О о Соответственно станов тс равными О сигналы Vg и V , Сиг нал V, принимает единичное значение, но по вление сигнала V,, или на выходах элементов 13 и 14 не происходит , поскольку сигнал Vj имеет нулевое значение.

Исполнительный механизм 20 пета- навливаетс , но в св зи с продолжающимс процессом изменени сигнала рассогласовани VQ при дальнейшем его уменьшении, когда его величина

ходит срабатьшани компаратора 7, то движение исполнительного механизма прекращаетс и следующее его перемещение происходит после срабатывани компаратора 5 и 6„ Описанный процесс происходит и при изменении сигнала рассогласовани в другом направлении при соответствующем сра- б атьшании компаратора 7, Таким образом , при работе регул тора осуществл етс предварительное включение воздействи при настраиваемых границах зон нечувствительности компара

20

25

30

ние динамического инверсного гистерезиса в структуру регул тора, обеспечивающего высокое качество регулировани при меньшем количестве переключений исполнительного устройства.

Дл исключени возможности существовани автоколебаний внутри зоны нечувствительности компараторов 5 и 6 повторное срабатьшание одновибра- тора 16 возможно только поеле переключени триггера 17, т.е. после выхода из зоны нечувствительности d компараторов 5 и 6.

На фиг. 2 пунктиром представлен переходной процесс с применением регул тора-прототипа дл объекта, описьюаемого передаточной функцией

WP -ттг тгт (О

35

где с становитс меньше зоны нечувствитель- 15 торов,, 6 и 5. Это обеспечивает введе- ности компаратора 7, происходит пропадание сигнала Vj на его выходе. На фиг. 2 представлен процесс регулировани в случае, если b О, но имеет достаточно малую величину, которой можно пренебречь при анализе переходного процесса. При дальнейшем изменении регулируемого параметра в процессе отработки воздействи происходит изменение сигнала рассогласовани по знаку и срабатьшание компаратора 8. На его выходе возникает напр жение V . При этом по вл етс напр жение Vy на выходе элемента ИЛИ 12, что вызьшает запуск одновибрато- ра 15 по переднему фронту сигнала V. Происходит переключение триггера 17 и сигнал Vg поступает на вход одно- вибратора 16, Одновибратор 16 запускаетс по переднему фронту сигнала V0- , Сигнал V с выхода одновибратора 16 длительностью У поступает на входы элементов И 13 и 14. Поскольку на всех входах элемента И 14 имеютс единичные сигналы, то. на выходе элемента И 14 и соответственно на выходе элемента ИЛИ 11 возникают единичные сигналы V,Q и , Срабатывает усилитель мощности 19 и на обмотку исполнительного механизма 20 поступает управл ющий импульс, вызыва его перемещение в направлении уменьшени сигнала рассогласовани В-случае, если в течение корректирующего импульса произойдет срабатьюа- ние компаратора 6 при дальнейшем изменении сигнала рассогласовани , то сигнал VIQ отключаетс , но движение исполнительного механизма в первоначальном направлении сохран етс из-за наличи сигнала Ve на входе элемента ИЛИ 11 В случае, если после окончани импульса не проис40

ТГ W

т -

45

частота чистого запаздьша- ни в системе (3 с); коэффициент передачи обьек- та (К О;

посто нна времени объекта (20 с) при оптимальных параметрах настройки регул тора прототипа и при ед1даич- ном воздействии регул тора. На фиг, 2 сплошной линией представлен процесс изменени сигнала рассогласовани дл дайного регул -. тора. Из фиг. 2 видно, что при прин той настройке (Ь 0) данным регул тором обеспечиваетс повьш1ен- ное качество переходного процесса при меньшем количестве переключений.

На фиг. 3 представлены фазовые портреты дл данного примера регул - 55 тора ( сплопгаой годограф и регул тора прототипа (пунктирный годограф), нагл дно иллюстрирующие уменьшение количества переключений.

50

WP -ттг тгт (О

торов,, 6 и 5. Это обеспечивает введе-

35

15

где с торов ,, 6 и 5. Это обеспечивает введе-

ТГ W

т -

На фиг. 3 представлены фазовые портреты дл данного примера регул - тора ( сплопгаой годограф и регул тора- прототипа (пунктирный годограф), нагл дно иллюстрирующие уменьшение количества переключений.

Claims

Формула изобретени Позиционный регул тор дл систем с запаздьшанием, содержащий задатчик регулируемого параметра, датчик регулируемого параметра, сумматор, первый трехпозиционный релейный блок два усилител мощности, три элемента ИЛИ, два элемента И, первый одновиб- ратор, RS-триггер, причем выход за- датчика регулируемого параметра и . датчик регулируемого параметра подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам сумматора, подключенного выходом к входу перво- го трехпозициоиного релейного блока, первьй выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ и к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом трехпозиционного релейного блока и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого через второй усилитель мощности подключен к первому выходу регул то- ра, второй выход которот о подключен к выходу первого усилител мощности, вход которого соединен с выходом вто рого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого эле-

(/о

мента И, первый вход которого соединен с выходом первого одновибратора и с первым входом второго элемента И йодключенного выходом к второму входу третьего элемента ИЛИ, о т л и- чающ ийс тем, что, с целью повьпиени быстродействи и точности регул тора, в него дополнительно введены второй одновибратор, четвертый элемент ШТИ и второй трехпозиционный релейный блок, вход которого подключен к выходу сумматора, первый выход второго трёхпозиционного релейного блока подключен к второму входу первого элемента Инк первому входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом второго трехпозициоиного релейного блока и с вторым входом второго элемента И, третий вход которого .соединен с третьим входом первого элемента И и с инверсным выходом первого элемента ИЛИ, пр мой выход которого соединен с R-входом RS-три гера, подключенного выходом к входу первого одновибратора, а S-входом - к выходу второго одновибратора, вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ,

.