Импульсное регулирующее устройство Советский патент 1985 года по МПК G05B11/28 

Изобретение относится к электрическим регулирующим устройствам с импульсным выходным сигналом.

Известно электрическое пропорционально-интегральное регулирующее устройство (ПИ-РУ) с импульсным выходом, содержащее последовательно соединенные устройство сравнения, трехпозиционный релейный усилитель, охваченный звеном гибкой отрицательной обратной связи, исполнительный механизм, связанный с выходными реле усилителя, блок коррекции уровня гибкой отрицательной обратной связи по сигналу рассогласования, вход которого связан с выходом устройства сравнения, а выход подсоединен к одному из входов звена гибкой отрицательной обратной связи релейного усилителя 1.

Недостатком этого импульсного регулятора является его нелинейность, т.е. зависимость динамических параметров (коэф-. фициента и постоянной времени «ц, v) от величины входного сигнала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является импульсное ПИ-регулирующее устройство, содержащее трехпозиционный релейный элемент, подключенный к выходу сумматора, интегратор, первый вход которого, соединен с выхЪдом релейного элемента через первый масштабирующий элемент, выход которого через второй масштабирующий элемент соединен с одним из входов сумматора, выход интегратора соединен с другим входом сумматора и через третий масштабирующий элемент соединен с вторым входом интегратора, вход устройства соединен с третьим входом сумматора, а выход релейного элемента - с управляющими входами двух ключей 2.

Недостаток известного устройства - зависимость динамических характеристик от входного сигнала и характеристики релейного элемента.

, Цель изобретения - обеспечение независимости установки динамических параметров от величин входного сигнала и зоны нечувствительности релейного элемента.

Цель достигается тем, что импульсное регулирующее устройство, содержащее сумматор, выход которого соединен с входом трехпозиционного релейного элемента, выход которого, являющийся выходом устройства, соединен с входом первого масштабирующего элемента, выход которого соединен с первым входом интегратора и через второй масштабирующий элемент - с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу интегратора, третий масштабирующий элемент, выход которого соединен с вторым входом интегратора, замыкающий и размыкающий ключи, дополнительно содержит трехпозиционный релейный элемент с униполярным выходом, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с входом и выходом устройства, а выход - с управляющими входами замыкающего и размыкающего ключей, при этом вход устройства через замыкающий ключ соединен с третьим входом сумматора и с входом третьего масштабирующего элемента, а выход интегратора через размыкающий ключ соединен с третьим входом интегратора.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит интегратор 1, сумматор 2, трехпозиционные релейные элементы 3 и 4, масщтабирующие элементы 5-7, замыкающий 8 и размыкающий 9 ключи. Интегратор 1 и масщтабирующий элемент 5 выполнены инвертирующими. Трехпозиционный элемент 4 выполнен с регулируемой зоной нечувствительности АН.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу ПИ-регулирующего

устройства при подаче на его вход импульсного сигнала с амплитудой, превыщающей зону нечувствительности трехпозиционного реле 4 и достаточно большой длительностью. На упомянутый тест-сигнал на выходе ПИРУ появляется отклик, содержащий первый

0 продолжительный импульс t, начало которого совпадает с фронтом тест-сигнала, серию импульсов со скважностью Y, продолжительный импульс ta противоположной полярности, начало которого совпадает с задним фронтом тест-сигнала.

5 При подаче входного сигнала релейный элемент 4 переходит во включенное состояние, замыкая ключ 8 и размыкая ключ 9. При замыкании ключа 8 входной сигнал X поступает на вход трехпозиционного реле

0 3, которое переходит во включенное состояние. Выходной сигнал у положительной полярности воздействует на релейный элемент 4, сохраняя его состояние на все время включенного состояния релейного элемента 3, дублируя воздействие входного

сигнала. После замыкания ключа 8 инвертированный входной сигнал поступает на вход интегратора 1. Одновременно через масштабирующий элемент 6 на второй вход HHTerpatopa I поступает сигнал положительной полярности. Результирующее изменение сигнала z в этом случае будет отрицательным.

Трехпозиционный релейный элемент 3 охвачен положительной обратной связью через элементы 6 и 7, благодаря чему формируется зона возврата трехпозиционного реле Su. Ее величина зависит от коэффициентов передачи указанных элементов. Коэффициент передачи масштабирующего элемента 7 равен -| , -где t - минимальная длительность выходных импульсов, Т - постоянная времени интегратора 1. Отрицательная обратная связь через интегратор 1 приводит к компенсации сигнала X сигналом Z противоположного знака. В момент компенсации заканчивается формирование импульса txВо второй фазе работы ПИ-РУ имеют место меньшие отклонения разностного сигнала х- Z на входе трехпозиционного элемента 3, равные ±5в. Они отрабатываются серией включений релейного элемента 3, вплоть до окончания входного тест-сигнала. В течение второй фазы отклика релейный элемент 4 находится во включенном состоянии под действием входного сигнала. После окончания входного тест-сигналЗ под воздействием сигнала н отрицательной полярности релейный элемент 3 переключится для подачи сигнала противоположной полярности (сигнал у отрицателен), при этом формируется продолжительный отрицательный импульс tj, что приводит к линейному изменению сигнала н в положительном направлении до нуля. Релейный элемент 4 переходит в выключенное состояние, что приводит к размыканию ключа 8 и замыканию ключа 9. В результате интегратор 1 переключается в режим апериодического зве на, что предотвращает формирование паразитных импульсов на выходе ПИ-РУ, пока йыполняется условие ,5.4н- Математические выражения для параметров отклика t, 2Г,. t2, имеют следующий вид: t - (1Г.11 Ч-f,Yгде У - статическая скважность (при постоянном значении входного сигнала у.); t« ,. tu i-t, где tu, tti - длительности импульса и паузы соответственно в режиме формирования интегральных импульсов; t2 oc«( + l,56b). Закон регулирования идеализированного ПИ-РУ имеет вид: .rf«(). Следует заметить, что выражения (1-3) не содержат зоны нечувствительности АНПИ-РУ, т.е. в предлагаемом ПИ-РУ устранен один из факторов, влияющих на дина мические параметры п, . Из (1-3) можно получить следующие расчетные формулы для динамических параметров:«:я (-Т); i:u -ti: Можно пользоваться любыми из них для расчета соответствующего динамического параметра. Свойства ПИ-РУ сохраняются и при произвольном входном сигнале. Технико-экономическая эффективность от использования предлагаемого ПИ-РУ в народном хозяйстве связана с повыщением качества автоматического регулирования систем за счет повышения точности установки динамических параметров ПИ-РУ.

ИМПУЛЬСНОЕ РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее сумматор, выход которого соединен с входом трехпозиционного релейного элемента, выход которого, являющийся выходом устройства, соединен с входом первого масштабирующего элемента, выход которого соединен с первым входом интегратора и через второй масштабирующий элемент - с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу интегратора, третий масштабирующий элемент, выход которого соединен с вторым входом интегратора, замыкающий и размыкающий ключи, отличающееся тем, что, с целью обеспечения независимости установки динамических параметров от величин входного сигнала и зоны нечувствительности релейного элемента, устройство содержит трехпозиционный релейный элемент с униполярным выходом, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с входом и выходом устройства, а выход - с управляющими входами замыкающего и i размыкающего ключей, при этом вход устройства через замыкающий ключ соединен с |сл третьим входом сумматора и с входом третьего масщтабирующего элемента, а выход интегратора через размыкающий ключ соединен с третьим входом интегратора. СП со ю 05