SU534755A1

SU534755A1 - Position Controller

Info

Publication number: SU534755A1
Application number: SU2101035A
Authority: SU
Inventors: Валерий Иванович Громов; Виктор Петрович Галков; Игорь Павлович Иванов; Иосиф Шаевич Фишгал
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4372
Priority date: 1975-01-30
Filing date: 1975-01-30
Publication date: 1976-11-05

Description

(54) ПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР(54) POSITIONAL REGULATOR

относительных единицах ) характеризует общую неравномерность регулиро (fv.,relative units) characterizes the overall unevenness of the regulatory (fv.,

/ «./ ".

), а величина), and the value

вани I ff s f ЧVani I ff s f ×

S rf мS rf m

ли днеwhether bottom

WAkCWAkC

изменени perynapveMoro параметра { Д Ч ) При малых изменени х нагрузки ( Д М ) относительно какого-либо установившегос режима () характеризует местную неравномерность регулировани ( vv ) на данном режиме. Последн пропорциональна отношению rfM - / м м и, по существу , определ ет запас устойчивости регул тора на данном установившемс режиме (нагрузке) (чем больше , тем устойчивее работает регул тор).changes in the perynapveMoro parameter {YH) With small changes in load (DM) with respect to some steady state (), this characterizes the local unevenness of regulation (vv) in this mode. The latter is proportional to the ratio rfM - / m m and, in essence, determines the stability margin of the regulator at this steady state (load) (the more, the more stable the regulator works).

Цэлью изобретени вл етс повышение точности и стабильности работы регул тора .The purpose of the invention is to improve the accuracy and stability of the controller.

Эта цель достигаетс путем того, что в регул тор введено зубчатое соединение, Bbfполненное-в виде рейки, св занной с блоком управлени , и сектора, установленного на оси и св занного с входом датчика обратной св зи,This goal is achieved by introducing a gear joint, Bbf-complete in the form of a rail connected to the control unit, and a sector mounted on the axis and connected to the input of the feedback sensor,

На фиг. 1 дана структурна схема позиционного регул тора; на фиг. 2 - нелинейное звено; на фиг. 3 и 4 - графики работы регул тора.FIG. 1 is given a block diagram of the positional controller; in fig. 2 - nonlinear link; in fig. 3 and 4 - schedules of the regulator.

Задатчик 1 и датчик 2 регулируемого параметра (), а также датчик обратной св зи 3 по положению регулирующего органа подключены ко входу блока управлени 4, св занного с регулирующим органом 5 объекта регулировани 6, на который деист вуют возмущени со стороны нагрузки 7. Датчик обратной св зи 3 св зан с вьисодом блока управлени посредством нелинейного корректирующего звена 8 типа упор,The setting device 1 and the sensor 2 of the adjustable parameter (), as well as the feedback sensor 3, are positioned by the position of the regulator to the input of the control unit 4 connected to regulator 5 of the control object 6, which is disturbed by load 7. Sensor reverse connection 3 is associated with the appearance of the control unit by means of a nonlinear correction link 8 of the stop type,

В качестве нелинейного звена может быть использовано показанное на фиг. 2 зацепление подпружиненного сектора 9 с малым числом зубьев, установленного на оси и св занного с датчиком обратной св зи, с рейкой 10 регулирующего органа,As a non-linear link, the one shown in FIG. 2 engagement of the spring-loaded sector 9 with a small number of teeth mounted on the axis and connected to the feedback sensor, with the rail 10 of the regulator,

Блок управлени содержит усилитель и исполнительный двигатель.The control unit contains an amplifier and an executive motor.

Сумматор 11 установлен перед блоком управлени .The adder 11 is installed in front of the control unit.

Соединение датчика обратной св зи с выходом блока управлени регулирующим органом через нелинейное звено 8 типа упор обеспечивает пропорциональное либо монотонное изменение сигнала датчика обратной св зи, - разрыв св зи датчика с вь ходом блока управлени за счет перемещени регулирующего органа относительно датчика; последующее восстановление этой св зи (дЧ )) между датчиком и выходоThe connection of the feedback sensor with the output of the regulator control unit through the nonlinear element 8 of the stop type provides a proportional or monotonous change in the feedback sensor signal, the break in the sensor connection with the movement of the control block due to the displacement of the regulator relative to the sensor; the subsequent restoration of this connection (dC)) between the sensor and the output

блока управлени при изменении направлени движени регулирующего органа (зубчатый сектор входит в зацепление с рейкой).the control unit when changing the direction of movement of the regulator (the toothed sector engages with the rail).

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

На любом установивщемс режиме сигнал Д Ч на выходе нелинейного звена не превьшиет ограничительной уставки на перемещение датчика обратной св зи (зубчаты сектор находитс в зацеплении с рейкой). В результате в регул торе осуществл етс жестка обратна св зь по положению рогулирующего органа со значительной местдЧIn any steady state mode, the DH signal at the output of the nonlinear link does not exceed the limiting setpoint for moving the feedback sensor (the cogged sector is engaged with the rail). As a result, the controller performs tight feedback on the position of the roguee organ with a significant amount of time.

ной неравномерностью (Г no uniformity (G

U м U m

МАКСMAX

(см. фиг. 1).(see Fig. 1).

При изменении нагрузки объекта регулировани (либо при изменении уставки задатчиком ) величина регулируемого параметра, замер ема датчиком 2, измен етс , отклон сь от заданного задатчиком значени . Возникшее рассогласование усиливаетс и отрабатываетс блоком управлени , перемещающим регулирующий орган, в направлении уменьшени возникшего рассогласовани .When the load of the control object changes (or when the setting is changed by the setting unit), the value of the adjustable parameter, measured by sensor 2, changes, deviating from the value set by the setting unit. The resulting mismatch is amplified and practiced by the control unit that moves the regulator in the direction of reducing the mismatch that has occurred.

При перемещении регулирующего органа от первоначального установившегос положени на величину хода х д ЛЛ д сигнал на выходе нелинейного звена достигает величины Д (vAAv.c сигнал датчика обратной св зи - ограничительной уставки Д .кс, При этом разрываетс св зь датчика с вьгходом блока управлени (зубчатый сектор выходит из зацеплени ), сигнал датчика обратной св зи перестает измен тьс , остава сь равным ь ллАкс тех пор, пока регулирующий орган не изменит направлени своего перемещени , что приводит к немедленному восстановлению св зи датчика обратной св зи с регулирующим органом (зубчатый сектор вновь входит в зацепление). После этого регул тор работает так же, как описано выше на исходном установившемс режиме перед внесением возмущени .When the regulator moves from the initial steady state to the stroke value x d LL, the signal at the output of the nonlinear link reaches the value D (vAAv.c the feedback sensor signal — the limiting setpoint Dx). This breaks the connection of the sensor to the output of the control unit the toothed sector goes out of engagement), the feedback sensor signal stops changing, remaining equal to lx, as long as the regulator does not change its direction of movement, which leads to an immediate restoration of communication feedback sensor with the regulator (sector gear engages again.) Then the controller works the same as described above for the initial steady state before making a disturbance.

При соединении датчика обратной св зи с выходом блока управлени посредством нелинейного корректирующего звена типа упор сигнал обратной св зи определ етс не единственной жесткой характеристикой (что имеет место в известных позиционных регул торах), а целым семейством подобных характеристик (см, фиг. 3, 4).When the feedback sensor is connected to the output of the control unit by means of a nonlinear correction element such as an emphasis, the feedback signal is determined not by a single rigid characteristic (as is the case with the known positional controllers), but by a whole family of similar characteristics (see, Fig. 3, 4 ).

Соответственно вместо присущей позиционному регул тору единственной статической характеристики регулировани (штрихова лини на фиг, 3) получают целое семейство параллельных статических характеристик , заполн ющих область Ч Чо+АЧ д с в диапазоне М О - 1 и идущих с наклоном, тангенс угла которого характеризуетс величиной местной неравномерности регулировани , $- л- „4 МАК.С Эти характеристики изображены на фиг, 3 сплошными лини ми. Переход с одной характеристики на другую осуществ-л етс автоматически за счет смещени регулирующего органа относитель но датчика при достижении сигналом датчика ограничительной уставки (+. АЛАКС). Дл этого достаточно, чтобы регулирующий орган переместилс относительно своего исходного установившегос положени на величину д ЛЛ , составл ющую некоторую долю от его полного перемещени . Это позвол ет значительно (в п« д w....раз) увеличить местную неравномерность регулировани по сравнению с местной неравномерностью в известных позиционных регул торах , где тот же сигнал АЧддд1 с соответст вует перемещению регулирующего органа на его полный ход (д М « 1), Если учесть что величина Д М ц..а может составл ть всего 0,2 - О, 3 от полного перемещени регулирующего органа, то легко видеть, чт величина местной неравномерности в предлагаемом регул торе может быть получена в 3-5 раз выше, чем в известных позиционных регул торах (см, фиг. 3), Из изложенного следует также, что отклонение регулируемого параметра от заданного значени на установившемс режиме при любой нагрузке объекта регулировани не может превысить величину , Нетрудно видеть, что в известных позиционных регул торах при той же величине местной неравномерности б д, , что и в предлагаемом регул торе, при изменении нагрузки на полную величину отклонение регулируемого параметра превысило бы ана логичное отклонение в предлагаемом регул торе 3 .ё (т.е. в 3-5 раз при М 5:. о,2 - 0,3 от величины полного хода регулирующего органа). Таким образом, предлагаемый регул тор существенно повышает запас устойчивости контура регулировани , т.е. улучшает его динамические качества без увеличени или даже при уменьшении общей неравномерности регулировани , и уменьшает величину отклонени регулируемого параметра при глубоких изменени х нагрузки объекта регулировани , что подтверждено при испытании регул тора совместно с электронной моделью объекта регулировани , набранной на аналоговой моделирующей машине. Формула зобре тени 1. Позиционнъш регул тор, содержащий последовательно соединенные задатчик,сумматор , блок управлени и датчик обратной св зи, выход которого подсоединен ко входу сумматора, отличающийс тем, что, с целью повышени точности и стабильности работы регул тора, в него введено зубчатое соединение, выполненное в виде рейки, св занной с блоком управлени , и сектора, установленного на оси и св занного со входом датчика обратной св зи. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе: 1.Стать В, Е„ Соловей и др, Всережимные системы автоматического регулировани числа оборотов судовых паровых турбин в сборнике Машиностроение и металлурги Кировского зaвoдa j Машиностроение, 1970 г., стр, 165-173, 2,Авторское свидетельство № 270748, кл, G 05 В 11/00, от 06,08.70 г. (прототип ).Accordingly, instead of the only static regulation characteristic inherent in the positioning controller (dashed lines in FIG. 3), a whole family of parallel static characteristics is obtained that fill the CH0 + ACh s region in the МО - 1 range and run with a slope whose tangent is characterized by local unevenness of regulation, $ - l- „4 MAC.C. These characteristics are shown in FIG. 3, the solid lines. Switching from one characteristic to another is carried out automatically by shifting the regulator relative to the sensor when the sensor reaches the limit setpoint (+. ALAX). For this, it is sufficient that the regulator moves relative to its initial steady state by an amount LL constituting a fraction of its full displacement. This allows a significant (in n "q w .... times) to increase the local unevenness of regulation compared with the local irregularity in the known positional controllers, where the same signal ACddd1 corresponds to the displacement of the regulator at its full speed (dM" 1) If we consider that the value of D M c..a can be as low as 0.2 - O, 3 from the full displacement of the regulator, it is easy to see that the value of local irregularity in the proposed controller can be obtained 3-5 times higher than in the well-known positional controllers (see, fig. 3), It also follows from the above that the deviation of the controlled parameter from the set value in the steady state under any load of the control object cannot exceed the value. It is easy to see that in the known positional controllers with the same local irregularity bd, as in the proposed controller if the load changes by the total value, the deviation of the controlled parameter would exceed the similar deviation in the proposed controller 3. 3-5 times at M 5 :. o, 2 - 0.3 of the full stroke of the regulatory authority). Thus, the proposed controller significantly increases the stability margin of the control loop, i.e. improves its dynamic qualities without increasing or even reducing the overall unevenness of regulation, and reduces the deviation of the controlled parameter with deep changes in the load of the control object, which is confirmed by testing the regulator together with the electronic model of the control object typed on an analog modeling machine. Shadow Eyeball Formula 1. A positional controller containing serially connected master, adder, control unit and feedback sensor, the output of which is connected to the input of the adder, characterized in that, in order to improve the accuracy and stability of the controller, a gear is entered into it a connection made in the form of a rail associated with the control unit and a sector mounted on an axis and associated with the input of the feedback sensor. Sources of information taken into account in the examination: 1.Stat B, E, Nightingale et al., All-mode systems for automatically adjusting the speed of ship steam turbines in the collection Mechanical Engineering and Metallurgists of the Kirov Plant j. 1970, p. 165-173, 2, Copyright certificate № 270748, class, G 05 B 11/00, from 06.08.70 g. (Prototype).

§,,)( л/с AT§ ,,) (l / s AT

US,SMUS, SM