SU840796A1 - Пневматический регул тор - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматическому регулированию и предназначено для применения в системах качественного автоматического регулирования параметров динамических объектов, преимущественно при их взрывопожароопасности, различных отраслей промышленности.

Известен пневматический регулятор, реализующий полупропорциональный закон регулирования, содержащий последовательно соединенные сумматор, клапан и усилитель, причем осуществлена положительная обратная связь через узел непрерывно дискретной задержки на такт через сумматор и усилитель, который совместно с клапаном, управляющим входом, связан с выходом блока логики, а также последовательно соединенные второй сумматор, блок предварения, третий сумматор и сигнумреле, выход которого связан с входом блока логики, причем выход второго сумматора связан с входом третьего сумматора и вторым сигнум-реле, выход которого связан с вторым входом блока логики, а вторые входы сигнумреле связаны с входом второго сумматора [11.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пневматическое устройство для ступенчатого пропорционального регулирования, ³ содержащее последовательно соединенные блок определения знака производной регулируемого параметра, блок логики, два клапана.и сумматор, а также пневматический элемент сравнения, вы ход которого связан с вторым входом ’ блока логикй, задатчик, выход которого связан с входами клапанов и пропорциональный регулятор-^усилитель, выход которого связан с входом сум15 матора, причем блок определения знака производной сигнала содержит последовательно соединенные генератор, импульсатор, узел непрерывно -дискретной задержки на такт, управляемое инерционное звено и элемент сравнения, на второй вход которого подается регулируемый параметр, вход управления инерционного звена связан с выходом импульсатора и второй вход , блока логики связан с выходом второго элемента сравнения, выдающего сигнал знака отклонения регулируемого параметра от 'задаваемой величины (2j| . Указанное устройство сложно и не обеспечивает должного качества регу3 лирования параметров динамических объектов, особенно при переходных процессах, так как указанные регуляторы предназначены для регулирования параметров инерционных объектов.

Цель изобретения — создание упрощенного устройства для качественного регулирования параметров динамических объектов путем улучшения его ди\ намических характеристик.

Поставленная цель достигается тем что пневматический регулятор содержит переключающее пневмореле и интегратор с дифференциальными входами, соединенными с входным каналом задания и выходом переключающего пневмореле , входы которого подключены к входным каналам регулятора, а управляющий вход — к выходу логического блока, выход интегратора соединен со сдвигающим входом усилителя и вторым входом выключающего реле. Дополнительным отличием является также то, что блок определения знака производной содержит элемент сравнения, одна из глухих камер которого соединена с входом блока, два повторителя со сдвигом, включенные по кольцевой схе ме, один полюс которой связан с входом блока, а другой — с другой глу.хой камерой элемента сравнения.

На чертеже представлена принципиальная схема регулятора.

Пневматический усилитель 1 с дифференциальным и сдвигающим входами выходом через пневматическое выключающее реле 2 связан с выходом регулятора Pgbix < ^а входами — с соответствующими входными каналами Рпер ^и Рэа3 . Выключающее реле 2 вторым входом связано с выходом интегратора 3 с дифференциальным входом, а управляющим входом — с соответствующим каналом управления регулятора ₽вых >

Интегратор 3 с дифференциальным входом выходом также связан с сдвигающим входом усилителя 1. Дифференциальным входом один его вход непосредственно связан с одним из входных каналов устройства P-ja6 , ^а второй вход связан с выходом переключающего пневмореле 4.

Переключающее пневмореле 4 входами связано с соответствующими входными каналами устройства и управляющим входом — с выходом логического блока 5, реализующего логическую функцию Неравнозначность. Входы блока 5 соответственно связаны с выходами элемента 6 сравнения и работающего ’в режиме порогового преобразователя блока 7 определения знака производной.

Вход блока 7 определения знака производной и одна из камер (положительная камера) элемента б сравнения связаны с входным каналом Рцер· ^на который подается регулируемый параметр, а другая — отрицательная каме10 ра элемента 6 сравнения связана с входным каналом, на который подается сигнал от задающего устройства.

На входах усилителя 1 и интегратора 3 установлены механические переключатели 8, которые предназначены для установления отрицательной обратной связи в системе регулирования.

В блоке 7 одномембранные повторители со сдвигами 9 и 10 включены по диодной схеме, соединены между собой последовательно кольцом и одним полюсом связаны с одной положительной, а другим полюсом — с другой отрицательной камерами пневматического трехмембранного элемента 11 сравнения, выход которого является выходом, а положительная камера — входом блока.

Усилитель 1, интегратор 3 и блок 5 реализованы на пневматических элементах по стандартной схеме.

Указанный регулятор реализует следующий закон регулирования в системе стабилизации кх + 3, t кх -*· с f xd t t₀ при x. · x > 0 , при х ' х <0, где у — регулирующее воздействие;

х — величина рассогласования регулируемого параметра с заданием;

к — коэффициент усиления;

с — коэффициент интегрирования;

х — производная от х;

3| — фиксированное значение интегральной составляющей к моменту t;

t — текущее время;

t_o— начало интегрирования.

При нулевом значении рассогласования пропорциональная составляющая отсутствует и управляющее воздействие определяется интегральной составляющей, которая также не меняется. Поэтому в указанном .случае пригоден любой из законов, составляющих закон регулирования. Исходя из этого нулевые значения рассогласования и его производной отождествлены с их отрицательными или положительными значениями и в законе регулирования отсутствуют, что позволяет реализовать его с применением двухпозиционных элементов в качестве пороговых преобразователей.

Регулятор работает следующим образом.

Допустим, регулируемый параметр меняется синусоидально. При положительности рассогласования и его производной на выходах элемента 6 сравнения и блока 7 формируются единичные сигналы, а на выходе блока 5 — нулевой сигнал. Следовательно, уп60 равняющий сигнал пневмореле 4 отсутствует и через него проходит сигнал задания, подаваемый на вход интегратора 3. На второй вход интегратора 3 также поступает сигнал задания и его выход во времени не изменяется. Таким образом, на выходе усилителя 1 формируется регулирующее воздействие согласно ПИ-закону

3= кх где не меняющийся выходной сигнал интегратора 3.

После изменения знака производной рассогласования меняется выходной сигнал блока 7 на нулевой, с выхода блока 5 на пневмореле 4 поступает единичный управляющий сигнал и через него на вход интегратора 3 подают регулируемый параметр.

Так как на втором входе интегратора 3 поступает сигнал задания, его выход меняется во времени по величине рассогласования и на'выходе усилителя 1 формируется регулирующее воздействие согласно ПИ-закону:

t у = kx + cjxdt.

Ίο

Указанный закон обеспечивает полную воспроизводимость задающего воздействия.

Далее изменяется знак рассогласования и на выходах элемента 6 и блока 5 формируются нулевые сигналы, в результате чего прекращено интегрирование и реализован ПИ-закон регулирования, а после изменения знака производной рассогласования на выходах блока 7 и блока 5 формируются единичные сигналы, на вход интегратора 3 через пневмореле 4 подают регулируемый параметр и на выходе регулятора формируется регулирующее воздействие согласно ПИ-закону.

Прекращение интегрирования при удалении регулируемого параметра от задания позволяет уменьшить перерегулирование и повысить качество переходного процесса, а продолжение интегрирования при сближении регулируемого параметра к заданию способствует повышению качества регулирования как при переходном, так и при установившемся процессе, что выражается в уменьшении времени переходного процесса и сведения статической ошибки к нулю.

Блок 7 определения знака производной функционирует следующим образом.

При увеличении сигнала на его входе повторитель со сдвигом 10 заперт, а повторитель со сдвигом 9 начинает пропускать сигнал после превышения им установленного на нем порога. В результате этого на его выходе сигнал отстает в изменении от входного сигнала на величину Δ , которая соответствует порогу чувствительности элемента 11 сравнения, так как в его плюсовую камеру подается тот же входной сигнал, на его выходе сформируется единичный сигнал.

При уменьшении входного сигнала повторитель со сдвигом 9 заперт, а повторитель со сдвигом 10 начинает пропускать сигнал после снижения входного сигнала на величину д · Таким образом, в отрицательной камере элемента 11 сравнения· сигнал отстает от входного сигнала в изменении на величину Δ и на его выходе формируется нулевой сигнал.

Экономический эффект от внедрения предложенного устройства достигается за счет удешевления устройства и уменьшения его эксплуатационных издержек, а также улучшения качества продукции за счет качественного ведения технологического режима путем качественного регулирования технологических параметров, что (по предварительным расчетам) составляет 1 тыс. руб. Ь год на один регулятор.

Claims (2)

1.Берйндс Т.К. и др. Элементы и схемы пневмоавтоматики. М. , Мгиаиностроение , 1976, с. 144-146.

2.Авторское свидетельство СССР 402857, кл. G 05 В 11/50, 1971.