Частотно-импульсный регулятор температуры Советский патент 1983 года по МПК G05D23/19 G05B11/30 

Изобретение относится к технике автоматического управления, а имен но к автоматическим регуляторам теплоэнергетических процессов, содержащим электрические исполнитель ные механизмы постоянной скорости, в которых выходной сигнал является прерывной функцией отклонения вход ного сигнала ot заданной величины серией модулированных по частоте электрических импульсов. В частнос (Предлагаемый регулятор может найти широкое применение в установках дл приготовления воды заданной температуры путем изменения концентраци компонентов смеси иЗ двух жидкосте с различной температурой. Известно импульсное устройство для автоматического регулирования тепловых процессов, содержащее генератор импульсов, реверсивный счетчик импульсов, блок сравнения и подключенное к блоку сравнения формирукжцее устройство, состоящее из последовательно соединенных-амплитудного дискриминатора и элемента воздействия на частоту генератора, подсоединенного к входу генератора импульсов, выход которого подключен к реверсивному счетчику импульсов 1 . Недостатком указанного устройства является низкая точность регулирования . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является частотно-импульсный регулятор, содержащий усилители мощности, выходами соединенные с входами исполнитель{1ых органов нагрева и охлажде ния, к канал регулирования по отклонению, состоящий из последовател но соединенных усилителя с зоной не чувствительности, интегратора и фаз вого детектора, к выходам которого подключена обмотка реле времени, замыкающие контакты которого включены параллельно конденсатору интегратора 2. - Недостатком известного регулятора является его низкая точность. Цель изобретения - повышение точ ности регулятора. Поставленная цель достигается те что в известный регулятор, содержащий усилители мощности, канал регулирования по отклонению, состоящий из последовательно соединенных уси.лителя с зоной нечувствительности, интегратора и фазового детектора, к выходам которого подключена обмотка реле времени, замыкающие контакты к торого вклМчены параллельно конденсатору интегратора, а также канал регулирования по возмущению, включакиций в себя усилитель и соединенные аналогично каналу регулирования по отклонению интегратор, фазовый детектор и реле времени, введены два элемента ИЛИ и дифференциатор в канале регулирования по возмущению, включенный между выходом усилителя и входом интегратора, причем первые выходы фазовых детекторов соединены с входами первого элемента ИЛИ, а вторые выходы фазовых детекторов - с входами второго элемента ИЛИ, к выходам которых подключены входы соответствующих усилителей мощности. Фазовые детекторы выполнены в виде релейных элементов с зоной нечувствительности. Причем в канале регулирования по оогклокению релейный элемент выполнен в виде двух параллельных цепей с задатчиком зоны нечувствительности в каждой из НИХ. На чертеже представлена функциональная схема регулятора. Регулятор содержит усилитель 1 с зоной нечувствительности, усилитель 2, интеграторы 3 и 4, фазовый детектор 5, состоящий из релейных элементов 6 и .7 и задатчиков 8 и 9 зоны нечувствительности релейных элементов, фазовый детектор 10, реле 11 и 12 времени, дифференциатор 13, элементы ИЛИ 14 и 15, усилители 16 и 17 мщности. Регулятор работает следующим образом. На вход I канала .регулирования по отклонепию поступает сигнал, равный разности между заданным и действительныгл значениями регулируемой температуры, и при превышении им значения зоны нечувствительности усилителя 1 поступает на вход интегратора 3. С выхода интегратора 3 сигнал рассогласования поступает на вход релейных элементов 6 и 7, образующих совместно с задатчиками 8 и 9 зон нечувствительности фазовый детектор канала регулирования по отклонению регулируемой Величи1-Ы. В зависимости от полярности сигнала на выходе интегратора 3 при превьз енни сигналом значения, заданного задатчрлкамк 8 или 9, срабатывает один из релейных элементов б или 7, с вьжодов которых сигнал поступает через элемент ИЛИ 14 или 3.5 на соответствующий усилитель 16 или 17 мощности и на обмотку реле 11 времени, С выхода усилителя мощности сигнал поступает на исполнительный механизм, увеличивая или уменьшая значение регулируемой температуры. По истечении выдержки времени, определяющей длительность управляющего ш 1пульса по каналу регулирования по отклонению, срабатывает реле 11 времени, замыкая сво1-1ми контактс1Ми конденсатор интегратора 3 и 1

сбрасывая тем самым сигнал на выходе интегратора 3 до нулевого значения. Далее процесс повторяется до тех пор, пока сигнал на входе в интегратор 3 не станет равным нулю. Таким образом, на выходе регулятора формируется последовательность модулированных по частоте импульсов, причем импульс на выходе регулятора появляется каждый раз, когда сигнал на выходе интегратора 3 достигает значения, заданного, в зависимости от полярности сигнала, задатчиком 8 или 9.

Вход И регулятора является входо ,первого из N возможного количества 1каналов регулирования по возмущению которым в случае, например, регулирования температуры в установках для приготовления воды заданной температуры путем изменения концентрации компонентов смеси из двух жидкостей с различной температурой, может являться отклонение температуры смешиваемых жидкостей от исходного значения. Сигнал с датчика возмущающего воздействия поступает на вход Я , усиливается усилителем 2 и поступает на вход дифференциатора 13. С выхода дифференциатора 13 сигнал поступает на вход интегратора 4, с выхода интегратора - на вход фазового детектора 10, выполненного в виде релейного элемента с зоной нечувствительности.

В зависимости от полярности сигн ла на выходе интегратора 4 при превышении им значения зоны нечувствительности релейного элejиeнтa сигнал с выхода фазового детектора 10 поступает на обмотку реле 12 времени и через элемент ИЛИ 14 или 15 на усилитель мощности 16 или 17 и далее на исполнительный механизм. По истечении вьщержки времени, определяющей длительность управляющего импульса по каналу регулирования по возмущению, срабатывает реле 12 времени, замыкая своими контактами конденсатор интегратора 4. Наличие дифференциатора 13 на входе интегратора 4 приводит к тому,что на выходе регулятора импульс появляется всякий раз, когда разность менаду исхоД ным и измеряемым значением возмущакядего воздействия изменится на фиксированную величину, определяемую величиной зоны нечувствительности фазового детектора 10 и коэффициентом усиления канала, смещая тем самым исходное положение регулирую0щего органа для основного канала на соответствующую величину.

Поскольку датчики температуры обладают значительной инерционностью, при ступенчатом изменении возму5щающего воздействия на выходе регулятора формируется серия импульсов, число импульсов в которой определяется разностью между исходным и измеряемым значениями возмущающего воздействия и параметрами настройки

0 канала регулирования по возмущению. Выбором параметров датчика температуры, параметров настройки канала регулирования по возмущению и местом установки датчика возмущения может .

5 быть обеспечена практически независимость выходной величины системы автоматического регулирования от возмущающего воздействия с точнос-г тью, определяемой шагом исполнитель0ного органа за один управляющий импульс, формируемый каналом регули|рования по возмущению. Выполнение релейного элемента в фазовом детекторе основного канала

5 регулирования по отклонению в виде двух параллельных цепей с задатчиком зоны нечувствительности в каждой из них позволяет обеспечить при настройке регулятора различный ре0зультирующий коэффициент усиления регулятора при различных знаках интеграла от отклонения регулируемой температуры, что позволяет обеспечить частичную линеаризацию расходной

5 характеристики регулирующего органа исполнительного механизма.

Таким образом, использование изобретения позволяет существенно 50 повысить точность работы регулятора.

1. ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ТЕМНЕРАТУРЫ, содержащий усилители мощности, канал регулирования по отклонению, состоящий из последЪвательно соединенных усилителя с зоной нечувствительности, интегратора и фазового детектора, к выходам которого подключена обмотка реле времени, замыкающие контакты которого включены параллельно конденсатору интегратора, а также канал регулирования по возмущению, включающий в себя усилитель и соединенные аналогично каналу регулирования по отклонению интегратор, фазовый детектор и реле времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит два элемента ИЛИ и дифференциатор в канале регулирования по возмущению, включенный между выходом усилителя и входом интегратора, причем первые выходы, фазовых детекторов соединены с входами первого элемента ИЛИ, а вторые выходы фазовых детекторов - с входами второго элемента ИЛИ, к выходам которых подключены входы соответствующих усилителей мощности. С S 2.Регулятор по п.1, отличающийся тем, что фазовые (Л детекторы выполнены в виде релейных элементов с зоной нечувствительности. 3.Регулятор по ПП.1 и 2, о т л и чающийся тем, что релейный элемент в канале регули.рования по от клонению выполнен в виде двух, параллельных цепей, с задатчиком зоны нечувствительности в каждой из них. О) о flb