Частотно-импульсный регулятор Советский патент 1984 года по МПК G05B11/30 

Изобретение относится к автоматическим регуляторам, выходным сигналом которых является серия модулированных по частоте электрических импульсов, и может быть применено для регулирования различных процессов в теплоэнергетике и химии, в частности, при использовании в качеству исполнительных устройств механизMoiB с постоянной скоростью перемещения. Известен частотно-импульсный регулятор температуры, содержащий последовательно р шюченные усилитель напряжения, интегратор, усилитель мощности, релейный элемент и реле времени Q Рднако данный регулятор не обеспе чивает высокой точности регулировани а именно обладает неудовлетворительными показателями переходного процес са. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является импульсное устройство, которое структурно может быть представлено в виде последовательно соединенных усилителя напряжения, интегратора и двух параллельных цепей, состоящих из не« симметричных релейных элементов, выход которых соединен через формирова тели управляквдих импульсов с усилите лями мощности и через элемент ИЛИ с формирователем импульсов, выход кото рого соединен с управлякищ1м входом ключевого элемента, включенного параллельно интегратору zj , Известный регулятор также -обладае неудовлетворительными показателями переходного процесса - большим перер .гулированием и малым быстродействием Целью изобретения является повы шение быстродействия регулятора и уменьшение перерегулирования. Поставленная цель достигается тем что в регулятор, содержащий последовательно соединенные первый усилител и интегратор, две параллельные цепи, содержащие первый и второй несимметрические релейные элементы, имеюоще задатчиКЗоны нечувствнгельности и выходами соединенные соответственно через первый и второй одновибраторы с усилителями мощности и через элемент ИЛИ - с третьим одновибратором, выход которого соединен с управляю1ЦИМ входом ключевого элемента, включенного параллельно конденсатору интегратора, управляющие входы первого и второго несимметричных релейных элементов подключены соответст- венно к выходам первого и второго задатчиков, введены третий и четвер- тый несимметричные релейные элементы, четвертый и пятый одновибраторы, второй и третий усилители напряжения, сумматор и два КЗ-триггера, выход интегратора соединен с первым входом сумматора, подключенного выходом к входам первого и второго несимм тричных релейных элементов, выход первого усилителя напряжения соединен с входами третьего и четвертого несимметричных релейных элементов, выходы которых соединены соответственно через четвертый и пятый одно вибраторы с R-входами соответствующих триггеров, прямые выходы которых подключены соответственно через второй и третий усилители к второму и третьему входам сумматора, выход элемента ИЛИ соединен с S-входами триггеров. На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого регулятора; на фиг. 2 - осциллограммы процессов изменения сигналов на выходах интеграторов известного и предлагаемого регулятора. Регулятор содержит усилители 1-3, интегратор . 4, сумматор 5, несимметричные релейные элементы 6-9, задатчики зон нечувствительности 10 и 11, одновибраторы 12-16, усилители мощности 17 и 18, ключевой элемент 19, элемент ИЛИ 20 и RS-триггеры 21 и 22. Регулятор работает следующим образом. На вход регулятора поступает сигнал рассогласования, равный разности между заданным и действительным значениями регулируемого параметра.Этот сигнал поступает на вход первого усилителя напряжения 1, усиливается и поступает на вход.интегратора 4. С выхода интегратора сигнал поступает на первый вход сумматора 5 и с.его выхода на входы первого 6 и второго 7 несимметричных релейных элементов При достижении сигналом на выходе интегратора значения, превьппающего величину зоны нечувствительности релейного элемента, срабатывает в зависимости от полярности один из релей-о ных элементов, например 6. При срабатывании релейндго элемента 6, зону .нечувствительности которого определяет задатчик 10, сигнал поступает на одновибратор 12 и на одновибратор 14 через элемент ИЛИ 20. Одновибратор определяет длительность управляющего импульса, поступающего через усилитель мощности 17 на испо нительный механизм, изменяя его положение таким образом, чтобы скомпе сировать величину возмущающего воздействия.. Одновибратор 14 формирует короткие импульсы, вызывающие сраба тывание ключевого элемента 19 и, соответственно,- закорачивание конде сатора интегратора 4.-При этом сигнал на выходе релейного элемента 6 уменьшается до нулевого уровня.При наличии сигнала рассогласования на входе в регулятор процесс повторяется в случае, если сохраняется полярность сигнала на входе в регулятор . При изменении полярности сигнала на входе регулятора работа рас смотренных элементов происходит ана логично, за исключением того, что происходит срабатывание одновибратора 13 и усилителя мощности 18. В случае, если выход усилителя 1 не соединен со входами релейных эле-. ментов 8 и 9, рассмотренная последовательность работы элементов полностью определяет работу известного регулятора. В этом случае при подач на вход регулятора гармонического сигнала сигнал на выходе интегратор 4 изменяется (фиг. 2а) а структурная схема регулятора представлена в виде (фиг. 26), где Wj(p) /рпередаточная функция времязадающего инт гратора} НЭ - нелинейный элемент вида квантователь приращений ; Wm(p) l-e - передаточная функци формирователя прямоугольных импульсов, где J - длительность управляю щего импульса. В отличие от известного предла га мый регулятор работает следующим об разом. В момент изменения полярнос084ти сигнала на входе регулятора происходит срабатывание одного из релейных элементов 8. или 9 и отключение другого. Предположим, что произошло изменение полярности сигнала с + на -. В этом случае, при срабатывании релейного элемента 8 происходит запуск одновибратора 15 и переключение триггера 22. На его прямом выходе появляется сигнал, который, проходя через усилитель 3,определяющий его необходимую величину, поступает на третий йсод сумматора 5. .При изменении сигнала на входе регулятора с - на + соответственно происходит срабатывание релейного элемента 9, одновибратора 16 и триг- гера 21, сигнал с выхода которого через усилитель 2 поступает на второй вход сумматора 5.После того, как происходит очередное срабатывание регулятора, происходит возврат триггеров в исходное постояние за счет поступления сигнала с выхода элемента ИЛИ 20 на S-ходы триггеров. При подаче на вход регулятора гармо- нического сигнала на выходе сумматора 5 изменение сигнала в регуляторе происходит в соответствии с фиг.2, что эквивалентно рассмотрению структурной схемы регулятора в виде фиг. 22, где квантующий элемент не обладает гистерезисом. Можно показать, что регулятор позволяет для той же линейной части системы, при тех же требованиях к переходному процессу по величине перерегулирования обеспечиваеть большее быстродействие системы за счет увеличения коэффициента усиления регулятора. Таким образом, применение изобретения позволяет значительно повысить качество регулирования без применения спещ ально проектируемых корректирующих устройств, требующих расчета в каждом конкретном случае и индивидуального изготовления..

ЧАСТОТНО-41МПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий последовательно соединенные первый усилитель и интегра,тор, две параллельные цепи, содержа-, щие первый и второй несимметричные, релейные элементы, имеющие задатчики зоны нечувствительности и выходами соединенные соответственно через первый и второй одновибраторы с усилителями мощности и через элемент ИЛИ - с третьим одновибратором, выход которого соединен с управляющим входом . |,,..J I in i 13J siti -i«ersji I ключевого элемента, включенного параллельно конденсатору интегратора, управляющие входы первого и второго несимметричных релейных элементов подключены соответственно к выходам первого и второго задатчиков, отличающийся тем, что, с целью повьппения быстродействия и уменьшения перерегулирования, в него введены третий и четвертый несимметричные релейные элементы, четвертый и пятый одновибраторы, сумматор,второй и третий усилители и два RS-триггера, выход интегратора соединен с первым входом сумматора, подключенного выходом к входам первого и втоi рого несимметричных релейных элементов, выход первого усилителя напряжения соединен с входами третьего и четвертого несимметричных релейных элементов, выходы которых соединены ё соответственно через четвертый и пятый одновибраторы - с R-входами .соответствующих триггеров, прямые. выходы котюрых подключены соответСО ственно через второй и третий усилиа тели к второму и третьему входам 05 сумматора, выход элемента ИЛИ соедио эо нен с S-входами триггеров.

Фм(1)

оз

-Mi