Частотно-импульсный регулятор Советский патент 1986 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 том числе при использовании в качестве исполнительных устройств механизмов с постоянной скоростью перемещения.

Целью изобретения является повышение быстродействия и уменьшение перере гулирования.

На фиг.1 представлена функциональная схема частотно-импульсного регулятора , на фиг.2 - эпюры выходных напряжений отдельных блоков регулятора при отработке управляющего воздействия.

Регулятор содержит усилитель 1 напряжения, интеграторы 2 и 3, несимметричные релейные элементы 4-7 элементы ИЛИ 8-12,, одновибраторы 13-17, усилители 18 и 19 мощности задатчики 20 и 21 зоны нечувствительности, ключевые элементы 22- 28, блок 29 абсолютных значений и RS-триггер 30.

Кроме того, на фиг. 1 и 2 принявх

тые следующие обозначения: U входное напряжение регулятора, равное разности межцу заданным и действительным значениями регулируемого параметра; U - выходное напряжение усилителя 1, Uj - выходное напряжение интегратора 2, Uj и выходные напряжения соответственно несимметричных релейных элементов 6 и 7, и ни - выходные напряжения соответственно элементов ИЛИ 9 и ,12; и и Ug - выходные напряжения соответственно усилителей 18 и 19 мощностиj Ug - выходное напряжение одновибратора 15, Ц выходные напряжения соответственно первого и второго несимметричных релейных элементов 4 и 5 U,ri и U - выходные напряжения соответственно одновибраторов 13 и 14; выходное напряжение RS-триггера 30, Ц g - выходное напряжение 29 блока абсолютных значений.

Регулятор работает следующим образом.

На вход регулятора поступает сигнал Ug,j , равньш разности: между заданным и действительным значения78806

ми регулируемого параметра, и усиливается усилителем 1, с выхода которого напряжение U поступает на входы интеграторов 2 и 3, а также 5 на входы несимметричных релейных элементов 4 и 5, которые служат для определения знака рассогласования. В случае, если, например, сигнал рассогласования U. имеет положиШоХтельное значение, а усилитель 1 осуществляет усиление сигнала без его инвертирования, на выходе HecHMJ ieT- ричного релейного элемента 4 имеется постоянное напряжение положи- 5 тельной полярности, а на выходе релейного элемента 5 сигнал равен 0. Сигнал и интегрируется и инвертируется интеграторами 2 и 3. С выхода интегратора 2 сигнал U поступа- 20 ет на входы несимметричных релейных элементов 6 и 7., Величина зоны нечувствительности последних определяется величиной напряжения на их управляющих входах и может изменять- ся в зависимости от состояния ключевых элементов 24-27. Принимают за - исходное состояние схемы при по,по- жительной полярности сигнала рассогласования Ц и при отсутствии сиг- 30 нала U,, на управляющих входах указанных ключевых элементов. Ключевые элементы 24 и 25 в приведенном примере реализации используются в исполнении , при котором замыкают цепь 35 при подаче управляющего сигнала, а ключевые элементы 23, 26 и 27 - в исполнении, при котором размыкают цепь при подаче управляющего сигнала. Таким образом, в исходном сос- 40 тоянии величина зоны нечувствительности несимметричных релейных элементов 6 и 7 опреде,пяется величиной сигнала на выходе задатчиков 20 и 21 , а сигнал на выходе блока 29 45 абсолютных значений оказывается отключенным от управляющих входов несимметричных релейных элементов 6 и 7.

При достижении сигналом U на вы- 50 ходе интегратора 2 величины, превышающей зону нечувствительности соответствующего несимметричного релейного элемента (элемента 7), последний срабатывает, и на его выходе 55 возникает сигнал U,, поступающий через элементы ИЛИ 8 и 21 соответствен- но на входы одновибраторов 15 и 17. Одновибратор 17 фор;мирует импульс уп3

равления заданной длительности тупаюпщй в виде напряжения U- на одну из обмоток исполнительного механизма, а одновибратор 15 - короткий импульс, вызывающий -срабатывание ключевых элементов 22 и 28 и обнуление интеграторов 2 и 3. При сохранении полярности сигнала рассогласования дальнейший процесс повторяется, и на выходе регулятора формируется последовательность модулированных по частоте импульсов управления.

При изменении полярности сигнала рассогласования происходит уменьшение до О сигнала U на выходе несимметричного релейного элемента 4 и возникновение сигнала Ц на выходе несимметричного релейного элемента 5 Запускается одновибратор 14, Сигнал и на его выходе вызывает переключение RS-триггера 30. На прямом выходе последнего возникает сигнал U который вызывает переключение ключевых элементов 23-27. Одновременно благодаря поступлению сигнала U на выходы элементов ИЛИ 9 и 12 происходят формирование управляющего импульса и и обнуление интегратора 2. Переключение ключевых элементов 23- 27 вызывает изменение порога срабатывания несимметричных релейных элементов 6 и 7. Благодаря тому, что порог срабатывания определяется напряжением на выходе интегратора 3 в момент изменения знака сигнала рассогласования, последующее срабаты- вание регулятора с формированием импульса управления на его выходе происходит при изменении сигнала рассогласования на величину, пропорциональную величине сигнала на выходе интегратора 2 в момент изменения знака и,. При равенстве коэффициентов усиления интеграторов 2 и 3 тем самым обеспечивается фикси- рованный отрицательный гистерезис в нелинейной характеристике частотно-импульсного регулятора.

После первого срабатывания регулятора при пороге срабатывания, определяемом сигналом U,jC выхода блока 29 абсолютных значений, происходит восстановление схемы в исходное состояние благодаря переключению RS-триггера 30. Дальнейший процесс повторяется при работе соответствующих элементов до установления в системе автоматического регулирова2788064

кия устойчивого автоколебательного режима.

При применении предлагаемого регулятора время регулирования уменьша- 5 ется на 20-30 при уменьшении перерегулирования на 15-20%.

to

Формула изобретения

Частотно-импульсный регулятор,содержащий первый и второй задат- чнки зоны нечувствительности, RS- триггер первый, второй, третий и 5 четвертый несимметричные релейные

элементы, первый, второй, третий,четвертый и пятый одновибраторы и первый усилитель-, к выходу которого через первый и второй несимметричные 0 релейные элементы подключены Ьходы первого и второго одновибраторов соответственно и вход первого интегратора, параллельно конденсатору которого подключен первый ключевой

5 элемент, входы третьего и четвертого несимметричных релейных элементов соединены межцу собой, а выходы через первый элемент ИЛИ соединены с входом третьего одновибратора, выхо0 ды четвертого и пятого одновибраторов соединены соответственно с входами второго и третьего усилителей, отл ичающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и

5 уменьшения перерегулирования, он дополнительно содержит второй интегратор, второй, третий, четвертый,пятый, шестой и седьмой ключевые элементы, второй, третий, четвертый и

0 пятый элементы ШШ и блок абсолютных значений, вход которого соединен с выходом второго интегратора, параллельно конденсатору которого под- ключен седьмой ключевой элемент,а

5 выход через третий ключевой элемент . соединен с управляющим входом треть- , его несимметричного релейного эле- ; мента и через четвертый ключевой элемент с управляющим входом четвер-

0 того несимметричного элемента, причем вход второго интегратора соединен с входом первого интегратора через второй ключевой элемент, управляющий вход которого соединен с пря5 мым выходом RS-триггера и управляющими входами третьего, четвертого, пятого и шестого ключевых элементов, выход первого интегратора соединен через третий несимметричный релейный элемент с первым входом второго элемента ШШ,, выход которого. соединен с входом четвертого одно- вибратора, а через четвертьш несимметричный релейный элемент - с первым входом пятого элемента РШИ, выход которого соединен с входом пятого одновибратора, выход первого одновибратора соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ и вторыми входами третьего и пятого элементов ИЛИ, выход второго одновибратора соединен с вторыми входами второго и четвертого элементов ИЛИ и первым входом третьего элемента РШИ,

выход четвертого элемента ИЛИ соединен с S-входом триггера, R-вход которого соединен с выходом третьего .

одновибратора, с управляющим входом седьмого ключевого элемента и третьим входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом первого ключевого элемента, выход первого за датчика зоны нечувствительности через пятый ключевой элемент подключен к выходу третьего ключевого элемента, а выход второго задатчика зоны нечувствительности через шестой ключевой элемент подключен к выходу четвертого ключевого элемента.

Изобретение относится к автоматическим регуляторам, выходным сигналом которых является серия модулированных по частоте электрических импульсов, и может быть применено для регулирования различных процессов. Цель изобретения - повышение быстродействия и уменьшение перерегулирования, которая достигается введением второго интегратора, второго, третьего, четвертого, пя- того, шестого и седьмого ключевых элементов, второго, третьего, четвертого и пятого элементов ИЛИ и блока абсолютных значений, введение которых с соответствующими функциональными связями позволяет уменьшить порог срабатывания несимметричных релейных элементов в моменты изменения полярности сигнала рассогласования на входе регулятора и формировать дополнительный управляющий сигнал. 2 ил. (Л

Фиг.1

Фиг.. 2

Редактор О. Юрковецкая

Составитель Е. Власов

Техред М. Ходанич Корректор А. Тяско

6835/45

Тираж 836Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-Полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4