Двухпозиционный регулятор для систем с запаздыванием Советский патент 1987 года по МПК G05B11/26 

1

20

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть применено в двухпозиционных системах автоматического регулирова- с ния инерционных объектов с запаздыванием, например при регулировании температуры с помощью злектронагрева- телей.

Цель изобретения повьшение точ- ю ности двухпозиционного регулятора для систем с запаздыванием.

На фиг.. 1 дана структурная схема устройства; на иг. 2 - пример переходного процесса в системе регулирования с использованием регулятора.

Устройство содержит задатчик 1 регулируемого параметра, сумматор 2, трехпозиционный релейный блок.3, который может содержать, например, компараторы 4 и 5 и промежуточные реле 6 и 7, размыкающие контакты 8 и 9 которых являются выходами трех- позиционного релейного блока, замыкающий 10 и размыкающий 11 контакты, реле 12 времени, являющиеся его выходами, электронагреватель 13 и датчик 14 регулируемого параметра.

Работа регулятора происходит следующим образом.

На вход регулятора поступает сигнал Up от датчика 14 регулируемого параметра. Сигнал Up поступает на вход сумматора 2, на второй вход которого поступает сигнал ,- от за-: датчика 1 регулируемого параметра. С выхода сумматора 2 сигнал U поступает на вход трехпозиционного релейного блока 3. В случае, если в нарое поступает через контакт 8 к электронагревателю и через контакт 9 к обмотке реле 12 времени. Контакт.10

замкнут, а контакт 11 разомкнут и через цепь из последовательно включенных контактов 10 и 11 ток не поступает. В момент времени t происходит срабатывание компаратора 4 при равенстве сигналов Up и UJqд и отключение электронагревателя 13 ввиду размыкания контакта 8. В этот момент времени значение параметра на выходе объекта равно h и определяет положительную

15 амплитуду автоколебаний. На выходе объекта при отключении электронагревателя начинает уменьшаться значение температуры.

В момент времени t, при достижении сигналом рассогласования U значения 4 порога срабатывания компаратора 5 последний срабатывает, что вызывает отключение обмотки рел« 12, времени от напряжения питания. Происходит мгновенное замыкание контакта 11, имеющего вьщержку времени на размыкание. Размьжание контакта 10, имеющего также вьщержку, времени на размьшание, происходит с задержкой . В течение времени задержки электронагреватель оказывается включенным и осуществляется опережающее включение электронагревателя. На выходе объекта начинается рост темпе j ратуры, а на входе регулятора проис25

30

ходит сначала увеличение, а потом снижение параметра. В момент.времени tj , в момент снижения сигнала рассогласования до значения Д, вновь чальный момент отработки управляющего 40 происходит срабатывание компаратора 5 или возмущающего воздействия значение и включение реле 12 времени. При этом

регулируемого параметра меньше заданного значения, переходной процесс в системе aвтoмaтичeckoгo регулирования имеет вид, представленньш на фиг.2, при условии включения запаздьшания между выходом объекта и входом регулятора. В этом случае процесс изменения регулируемой координаты на выходе объекта повторяет со сдвигом, равным времени запаздывания С, процесс изменения параметра на входе в регулятор В начальный момент отработки внешнего воздействия, когда Uf, меньше сигнал рассогласования Uy име- ет положительное значение, на входах промежуточных реле 6 и 7 входные сигналы равны нулю и на обоих выходах регулятора имеется напряжение, кото

с -

13359282

рое поступает через контакт 8 к электронагревателю и через контакт 9 к обмотке реле 12 времени. Контакт.10

0

замкнут, а контакт 11 разомкнут и через цепь из последовательно включенных контактов 10 и 11 ток не поступает. В момент времени t происходит срабатывание компаратора 4 при равенстве сигналов Up и UJqд и отключение электронагревателя 13 ввиду размыкания контакта 8. В этот момент времени значение параметра на выходе объекта равно h и определяет положительную

5 амплитуду автоколебаний. На выходе объекта при отключении электронагревателя начинает уменьшаться значение температуры.

В момент времени t, при достижении сигналом рассогласования U значения 4 порога срабатывания компаратора 5 последний срабатывает, что вызывает отключение обмотки рел« 12, времени от напряжения питания. Происходит мгновенное замыкание контакта 11, имеющего вьщержку времени на размыкание. Размьжание контакта 10, имеющего также вьщержку, времени на размьшание, происходит с задержкой . В течение времени задержки электронагреватель оказывается включенным и осуществляется опережающее включение электронагревателя. На выходе объекта начинается рост темпеj ратуры, а на входе регулятора проис5

0

0 g

отключения электронагревателя 13 не происходит, так как в течение вре- мени задержки контакта 11 и при замы- 5 кании контакта 10 цепь питания электронагревателя сохраняется. В момент времени t, когда значение сигнала Vp сравнивается с заданным значением , происходит срабатьшание компаратора 4 и замыкается таким образом, чтобы незначительно превышать время, равное разности Ц-tj. В дальнейшем процесс повторяется и на выходе системы формируется установившийся автоколебательный процесс с амплитудой отрицательного отклонения, равной hj, в то время, как при обычном двухпо- зиционном регулировании значение данной амплитуды равно h. В случае.

если отработка воздействия происходит из состояния, при котором значение параметра больше чем на Л превосходит заданное при первом периоде коррекции, устанавливается амплитуда отрицательных отклонений, равная h, поскольку срабатьгеания реле времени с корректирующим воздействием в точке В не происходит..При дальнейшей работе устанавливается тот же автоколебательный процесс с амплитудой отрицательного отклонения, равной hj.

Рассмотренный процесс соответствует случаю максимального ограничения отри1(ательной амплитуды, когда при отсутствии коррекции значение отрицательной амплитуды превьппает положительное значение. В случае, если значение отрицательной амплитуды меньше положительного значения, время задержки контакта 10 может быть установлено равным нулю или близким к нулю, так как в этом случае включение, коррекции в точке В, как правило, не- целесообразно. При уменьшении относительно оптимальных значений вьздер- жек времени - и J j эффективность применения регулятора снижается.

Определение параметров настройки регулятора JC, , J l и Д наиболее целесообразно производить графически. Для этого необходимо произвести запись процесса регулирования при обычном двухпозиционном режиме, что можно сделать при отключении обмотки реле времени от выхода трехпозиционного релейного блока. Затем необходимо построить смещенный на время запаздывания С процесс на том же графике и, определив положение точки D, параллельным переносом кривой параметра

0

5

0

5 с

35

0

определить требуемые оптимальные параметры настройки по положению точек В и С.

I При использовании предложенного регулятора амплитуда отрицательного отклонения может быть уменьшена на 20-80% в зависимости от характеристик системы при простоте технической реализации регулятора.

Формула изобретения

Двухпозиционный регулятор для систем с запаздыванием, содержащий за- датчик регулируемого параметра, датчик регулируемого параметра, сумматор, трехпозиционный релейньй блок, электронагреватель и реле времени, первый вьгоод обмотки которого соединен с первой шиной питания и с первым выводом электронагревателя, второй вывод которого соединен с первым выводом размыкающего контакта трехпозиционного релейного блока, второй вывод первого размыкающего контакта трехпозиционного репейного блока соединен с второй шиной питания и через второй размыкающий контакт трехпозиционного релейного блока - с вторым вьюодом обмотки реле времени, вход трехпозиционного релейного блока подключен к выходу сумматора, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно задатчика регулируемого параметра и датчика регулируемого параметра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, второй вывод размыкающего контакта реле времени подключен через замыкающий контакт реле времени к второй шине питания.

Ума

-Г /

/

U/

- H-r«Ifl

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть применено при двухпозиционном регулировании инерционных объектов с запаздыванием, например, при регулировании температуры при помощи электро- . нагревателей. Целью изобретения является повьшение точности двухпоэицион- ного регулятора для систем с запаздыванием. Регулятор содержит задат- чик регулируемого параметра 1, сум- . матор 2, трехпозиционный релейный блок 3, реле времени 12, электронагреватель 13, датчик регулируемого параметра 14. Контактами реле времени 12 обеспечивается опережение включения электронагревателя в зоне заданного значения параметра, вследст- вия чего уменьшается амплитуда автоколебаний. 2 ил. (Л изад Ч Hi 3 ShDi Уff ± кг Un внъ 5 7 ± f г.1

Составитель Е.Власов Редактор В.Данко Техред В.Кадар Корректор Л.Бескид

Заказ 4045/40 Тираж 863 Подписное

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