SU1585778A2 - Регул тор с релейной характеристикой - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к теплоэнергетике и химической промышленности, может найти применение в двухпозиционных системах и  вл етс  усовершенствованием известного регул тора по авт.св. N 631864. Цель изобретени  - повышение точности регул тора. Регул тор выполн етс  релейным трехпозиционным с зоной нечувствительности и отрицательным переменным гистерезисом, ширина зоны которого мен етс  в линейной зависимости от амплитуды автоколебаний. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к тепло- .энергетике и химической промьшшен- ности, может найти применение в двух- позиционных системах управлени  и  вл етс  усовершенствованием регул тора по авт.св. № 631864.

Цель изобретени  - повышение точности регул тора.

На фиг. 1 представлена структурна  схема регул тора; на фиг. 2 - статическа  характеристика; на фиг. 3 - принципиальна  схема регул тора на элементах УСЭППА.

Регул тор содержит индикатор 1 экстремумов, нуль-орган 2, релейный блок 3, сумматор 4, формирователь 5 сигнала отклонений, первый и второй источники 6,7 посто нных сигналов, элемент И 8, третий источник 9 посто нного сигнала, элемент ЗАПРЕТ 10, второй и первый переключатели 11, 12, .повторители-усилители 13,14, пневмо емкость 15, реле 16, элемент 17 сравнени , элементы 18,19 запоминани  максимума и минимума, повторитель 20 со сдвигом, реле 21 - 23.

На фиг. 2 обозначены характерные точки 24 - 30 статической характеристики , X - регулируема  координата, X - сигнал задани , Y - выходной сигнал, Xj,±C, OB, ОН - первый, второй и третий выходы формировател  5 сигнала отклонени  5, причем ОН и ОВ означают дискретные сигналы Отклонение нижнее, Отклонение верхнее, формируемые формирователем 5, когда координата X соответственно меньше ИЛИ больше сигнала задани  Хр и зоны нечувствительности С, т.е. .

Индика гор 1 э.кстремумов обеспечивает запоминание на своих выходах экстремальных значений Хд регулируемой координаты X и по команде с экстремума - коммутации их через релейный

СЛ

сю

блок 3 на первый вход сумматора 4. Индикатор 1 экстремумов состоит из элементов 18 запоминани  максиь1ума и

реле 22 и его выходной сигнал по вл етс , на третьем выходе формировател  5. Одновременно этот сигнал пере

19 минимума входного сигнала, повтори- , ключает реле 23, обеспечива  коммутателей-усилителей 13 и 14, введенных дл  усилени  по мощности и передачи сигналов в индикатор 1 экстремумов, реле 16, управл ющий вход которого св зан с выходом элемента 17 сравне- Q ни , и пневмоемкости 15,

Индикатор 1 экстремумов работает следующим Образом.

При изменении регулируемой координаты , например, в сторону уменьшени  на 55 выходе элемента 18 запоминани  запоминаетс  сигнал Х,, при Х(Х,с+а) , где а -величина сдвига, настраиваема  эле- MeiiTOM 18 запоминани , элемент 1 7 срабащш сигнала Х - С на первый выход формировател  5. Если X больше, чем Хд + с, то срабатывает реле 21 и его выход, равный 1, по вл етс  на втором выходе формировател  5. Реле 22 при этом находитс  в исходном состо нии и на выход реле 23 проходит сигнал Хд+С. Если же входной сигнал находитс  в зоне допустимых отклонений , то на выходах реле .21 и 22 нули , а на первом выходе формировател  5 сигнал XO+G.

Логическа  операци  И реализуетс  элементом И 8, а логическа  оператьтает и отключает элемент 18 запоми-20. 5SOS§l элементом ЗА11РЕТ 10: нани , закрыв верхний контакт реле 16,

Вых.20 1 01 Вых.21 О О 11

а выход элемента 19 запоминани  через другой контакт реле 16 соедин етс  с вторым входом элемента 17 сравнени . При дальнейшем уменьшении сигнала вы- 25 ходной сигнал элемента 17 сравнени  не измен етс . С увеличением входного сигнала на выходе элемента 19 запоминани  запоминаетс  X.

элемент

17

Мин

сравнени  принимает исходное положе- зо ние, а второй вход элемента 17 сравнени  вновь соедин етс  с выходом элемента 18 запоминани  максимума. Релейный блок 3 (двухконтактное реле) обеспечивает коммутацию Х,,

При изменении регулируемой координаты X от нул  в сторону сигнала задани  Xfl (фиг. 2) в индикаторе 1

Х, по команде с выхода элемента 17 сравнени  на вход сумматора 4. Последний выполнен по схеме дроссельного сумматора. Если выход равен (1-К) Х1+К Хэ, где К d/(d+b), d.

35

и b - проводимости дросселей сумматора , XI и X 3 - сигналы, действующие .на входах сумматора 4.

Формирователь 5 сигнала отклонений - это блок, формирующ1й дискретные сигналы на своих втором и третьем выходах, если входной сигнал становитс  меньше или больше своего заданного значени  и допустимой нормы от40

экстремумов запоминаетс  Х,04 На третьем выходе формировател  5 - 1, на первом - , а на втором выходе - О. Сигнал коммутируетс  через реле 3 на первьм вход сумматора 4, на второй вход которого действует сигнал XQ-C. На выходе нуль-органа 2 сигнал 1, так как в его положительной камере сигнал (1-К) (Xj,-C) , а в отрицательной - (фиг.З). Поэтому элемент И 8 на своем выходе формирует сигнал 1, поскольку на

45

его входах два сигнала 1, а элемент ЗАПРЕТ 10 - сигнал О. Выходные сигналы элементов И 8 и ЗАПРЕТ 10 переключают переключатели 11 и 12 таким образом, что на выход регул тора проходит сигнал с выхода второго источ- . клонени  -tC, задаваемой в этом блоке. JQ ника 7, равный Y,. Как только регули- В .данном случае он содержит повтори- руема  координата X достигнет точки тель 20 со сдвигом, вход которого со- 24 (фиг. 2), выходной сигнал нуль- единен с сигналом задани  Х. Сам органа 2 становитс  равным О. Бэтой этот сигнал при настройке регул тора устанавливаетс  равным сразу XQ - С, а повторителем 20 сдвигаетс  на величину +2 С так, что на его выходе формируетс  сигнал . При этом если -X меньше, чем Х - С, то срабатывает

точке .регулируема  координата X равна выходному сигналу (1-К)-(Хд-С) сумматора 4. В результате выходной сигнал элемента И 8 становитс  равным О. Это приводит к переклю чению первого переключател  12 и к его вы-

щш сигнала Х - С на первый выход формировател  5. Если X больше, чем Хд + с, то срабатывает реле 21 и его выход, равный 1, по вл етс  на втором выходе формировател  5. Реле 22 при этом находитс  в исходном состо нии и на выход реле 23 проходит сигнал Хд+С. Если же входной сигнал находитс  в зоне допустимых отклонений , то на выходах реле .21 и 22 нули , а на первом выходе формировател  5 сигнал XO+G.

Логическа  операци  И реализуетс  элементом И 8, а логическа  опера20 . 5SOS§l элементом ЗА11РЕТ 10:

25

зо

Вых.20 1 01 Вых.21 О О 11

О 0

.Первьй и второй переключатели 11, 12 - это реле, включенные по схеме коммутации двух сигналов.

Регул тор работает следующим образом . ..

При изменении регулируемой координаты X от нул  в сторону сигнала задани  Xfl (фиг. 2) в индикаторе 1

экстремумов запоминаетс  Х,04 На третьем выходе формировател  5 - 1, на первом - , а на втором выходе - О. Сигнал коммутируетс  через реле 3 на первьм вход сумматора 4, на второй вход которого действует сигнал XQ-C. На выходе нуль-органа 2 сигнал 1, так как в его положительной камере сигнал (1-К) (Xj,-C) , а в отрицательной - (фиг.З). Поэтому элемент И 8 на своем выходе формирует сигнал 1, поскольку на

его входах два сигнала 1, а элемент ЗАПРЕТ 10 - сигнал О. Выходные сигналы элементов И 8 и ЗАПРЕТ 10 переключают переключатели 11 и 12 таким образом, что на выход регул тора проходит сигнал с выхода второго источ- ника 7, равный Y,. Как только регули- руема  координата X достигнет точки 24 (фиг. 2), выходной сигнал нуль- органа 2 становитс  равным О. Бэтой

точке .регулируема  координата X равна выходному сигналу (1-К)-(Хд-С) сумматора 4. В результате выходной сигнал элемента И 8 становитс  равным О. Это приводит к переклю чению первого переключател  12 и к его вы-

10

20

25

30

ервого источника б посто нного сигнаа , который проходит через открытьй ерхний контакт второго переключате  1 1 в выходной канал регул тора, в результате . При дальнейшем величении регулируемой координаты, огда она проходит точку 28 (фиг.2), изменение выходного сигнала регул тора не происходит. В этой точке реле 22 принимает исходное состо ние (его выходной сигнал О), а на второй вход сумматора 4 проходит сигнал +С через нижний контакт реле 23, но на выходах элементов И 8 и ЗАПРЕТ 10 по-прежнему О. Когда входной сигнал достигнет точки 25, срабатывает реле 21. Его выходной сигнал через открытый верхний контакт реле 10 переключает второй переключатель Т1 таким образом, что на выход регул тора проходит сигнал с выхода третье- го источника 9 посто нного сигнала, и . В точке 25 сигнал . Дальнейшее нарастание регулируемой координаты X до точки 26- никаких переключений в регул торе не производит . Пусть от точки 26 (фиг. 2) X уменьшаетс  до точки 29, а затем вновь нарастает до точки 30. Тогда в точке 26 индикатор 1 экстремумов запоминает . и на выходе суммато (ЛСТКС, ра 4 формируетс  сигнал (1-К) IXjj+C) , которые пока меньше, чем Х Mww Действительно, пусть,, например , X( кПа, , ,5, кПа, тогда (1-0,5)(60+5)+0,580 72,5 кПа, однако эта величина больше , чем . При дальнейшем умень- дО шении X, когда X станет меньше, чем (1-К)-()(точка 27 на фиг. 2), срабатьгаает нуль-орган 2 и на выход регул тора теперь проходит сигнал с выхода первого источника 6 45 посто нного сигнала. Действительно, на выходе элемента И 8 - О и на выходе элемента ЗАПРЕТ 10 также О (на его входе два сигнала 1). Эти сигналы и обеспечивают прохождение 50 выходного сигнала первого источника 6 посто нного сигнала на выход регул тора , . Далее в точке 25 выход регул тора не мен етс . В этой точке реле 21 принимает исходное состо - 55 кие О, но выходные сигналы элемен- тов И 8 и ЗАПРЕТ 10 при этом по-прежнему равны о. В точке 28 срабатывает реле 22, так как здесь выполн 15

35

0

5

0

переключает реле 23, и на второй вход сумматора 4 вновь коммутируетс  си нал Хр-С, но выходной сигнал нуль- органа 2, равный 1, от этого не мен етс . В результате на выходе элемента Н 8 формируетс  1, котора  переключает -первый переключатель 12, так что на выход регул тора проходит сигнал с выхода второго источника 7 посто нного сигнала, поскольку выход элемента ЗАПРЕТ 10 равен О. Этот сигнал сох ран етс  при изменении ре- 5 гулируемой координаты X до точки 29, а затем и до точки 30. В точке 29 , который запоминаетс  в индиМИп

каторе 1 экстремума, в результате на выходе сумматора 2 вновь сигнал (I-K) if(X(,-C),. В. точке 30 этот сигнал .становитс  равным X, что приводит к переключению нуль-органа 2, и на выход регул тора через, второй и первьй переключатели 11 и 12 проходит сигнал с выхода первого источника 6 посто нного сигнала. Далее цикл повтор етс . Отметим, что точки 24, 30, 27, в которых происход т переключени , не  вл ютс  раэ навсегда фиксированными , но они всегда наход тс  слева (т.24,30) и справа (т.28) от фиксированной зоны допустимых отклонений.

О 5 0 5

5

Данное техническое pemeHiie позвол ет реализовать в регул торе следующий алгоритм:

iY,, если (XH-C)X и М,Х, YJ, если (Х„-С) X (Х„+С) или М,Х или , YI, если (XH+C)X и Mj.X, где Y,,Y,Yj - уровни выходного сигнала;

Х| - задание (номинальное заданное значение регулируемой координаты X); М(1-К)-(Х„-С)+КХэ;

К - посто нный коэффициент,

меньший единицы; tC - зона нечувствительности регул тора; Xj - экстремальные значени  регулируемой координа- : ты, равные ее максимуму или минимуму; М2(1-К)(Хц+С)+КХ. Таким образом, предлагаемый регул тор  вл етс  трехпозиционным релейным регул тором с зоной нечувствитель-ности и отрицательным переменным гистерезисом , ширина зоны которого мен етс  в линейной зависимости от амплитуды входного сигнала.

Наличие зоны нечувствительности в регул торе позвол ет исключить автоколебани  в системе, а способность регул тора к переключени м с недоходом регулируемой координаты до зоны нечувствительности позвол ет умень- ; шить эту зону, повысив тем самым точность регулировани  в установившемс  режиме, Так, отклонение регулируемой координаты от задани  всегда теп.ерь бУдет меньше амплитуды автоколебаний в системе с регул тором-прототипом.

Наличие трех уровней выходного сигнала У ,7 , У, позвол ет обеспег чить в системе, его содержащей, плавное протекание процесса управлени . Использование регул тора дл  автоматизации технологических процессов позволит существенно повысить эффек-i тивность автоматизации, увеличить производительность отдельных машин и агрегатов и улучшить их техникою 3 ко номические показ ателй.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Регул тор с релейной характеристикой по авт. св. № 631864, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности регул тора, в него дополнительно введены три источника посто нного сигнала, два переключател , элемент Н, элемент ЗАПРЕТ и

   формирователь сигнала отклонени ,

   первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами регул тора , первьй вькод - с вторым входом сумматора, второй - с первым

   входом элемента ЗАПРЕТ, а третий выход - с первым входом элемента И, подключенного выходом к управл ющему входу первого переключател , соединенного первым и вторым информационными входами с выходами первого и второго источников посто нного сигнала, а выходом - с первым информационным входом второго переключател , подключенного вторым информационным входом к выходу третьего источника посто нного сигнала, управл ющим входом - к выходу элемента ЗАПРЕТ, а вьпсодом - к выходу регул тора, второй вход элемента И соединен с выходом нуль-органа и. с вторым входом элемента ЗАПРЕТ.

   Фиг.1

   Фиг.г

   V2 «