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

1

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

Цель изобретения - повьЕоение точности двухпозиционного регулятора для систем с запаздыванием.

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

Устройство содержит задатчик 1 регулируемого параметра, сумматор 2, трехпозидионный релейный блок 3, ко- торьй может содержать, например, компараторы 4 и 5 и промежуточные реле 6 и 7, замыкающие контакты 8 и 9 которых являются выходами релейного блока, реле 10 времени, вторым размыкающим контактом 11, первым замыкающим контактом 12, вторым замыкающим контактом 13 и первым размыкающим контатом 14 которого осуществляется управление электронагревателем 15, и датчик 16 регулируемого параметра.

Работа регулятора осуществляется следующим образом.

На вход регулятора поступает сигнал Up от датчика 16 регулируемого параметра. Сигнал Up поступает на вход с умматора 2, на второй вход которого поступает сигнал UJQA от за- датчика значения регулируемого параметра. С выхода сумматора 2 сигнал рассогласования U поступает на вход релейного блока 3. В случае, если процесс отработки управляющего или возмущающего воздействия начинается из состояния, при котором значение регулируемого параметра намного меньше, чем заданное, процесс регулиро- вания соответствует фиг. 2, на котором сплошной линией показан процесс отработки воздействия при обычном двухпозиционном регулировании на входе регулятора, пунктирной линией - соответствующий процесс на выходе объекта при включении запаздывания длительностью Г между выходом объекта и входом регулятора, штрих-пунктирной линией - процесс регулирования при работе предложенного регу- лятора. При этом в начальный момент

335929

контакты контакты такты 11

8 и 9 замкнуты и замкнуты

12 и и 14

10

15

13 реле времени. Кон- разомкнуты. На электронагреватель 15 поступает напряжение и температура повышается.

При уменьшении сигнала рассогласования и до значения А происходит срабатывание компаратора 5 и размыкание контакта 9. Катушка реле 10 времени отключается от напряжения (момент времени t). Контакт 11 реле времени вьшолнен с вьщержкой времени на замыкание при размыкающем исполнении, а замыкающий контакт 12 также имеет выдержку времени на замыкание. При отключении катушки реле 10 времени происходит мгновенное размыкание контакта 13, замыкание контакта 14, размыкание контакта 12, В течение у вьщержки времени контакта 11 электронагреватель оказывается отключенным от напряжения. Длительность задержки контакта 11 выбирается та- 25 КИМ образом, чтобы в оптимальном случае незначительно превьш1ала время от момента срабатьшания компаратора 2 до момента изменения нала рассогласования НИН компаратора 4, т.

20

30

времени мени t

35

40

45

50

55

t, на фиг. 2

полярности сиг- Ui и срабатыва- ,е. до момента В момент вре. происходит изменение полярности сигнала рассогласования, срабатывание компаратора 4 и отключение контакта 8, По истечении вьщержки времени контакт 11 замыкается, но электронагреватель не подключается к напряжению, поскольку контакт 8 разомкнут. Таким образом, если при обычном регулировании амплитуда положительного отклонения достигает значения h, то в начальный момент при работе данного регулятора амплитуда равна значению h (точка С), по истечении времени запаздывания Г. Затем значение рассогласования начинает уменьшаться до момента t, когда вновь происходит изменение полярности сигнала рассогласования. Вновь срабатывает компаратор 4, замыкается контакт 8 и происходит подключение нагревателя.

При увеличении сигнала рассогласования отрицательной полярности происходит срабатывание компаратора 5 и замыкание контакта 9. Катушка реле 10 времени оказывается под напряжением. Происходит замыкание контакта 13, размыкание контакта 14, размыкание

контакта 11. На время выдержки времени контакта 12 электронагреватель оказывается отключенным от питания. Длительность задержки выбирается незначительно превышающей время нахрж- дения координаты в диапазоне рассогласования, превышающего Л (длительность к ). При снижении сигнала рассогласования до значения & процесс повторяется и в системе устанавливается автоколебательный режим со значением амплитуды положительного отклонения hj .

Выбор времен задержек / и /к а также величины д целесообразно определять графоаналитически следующим образом. Записывается процесс регулирования при обычном двухпозиционном регулировании объекта. Определив по записи время запаздывания, строится смещенньш на величину запаздывания график (изображен пунктиром на фиг.2), Параллельно кривой изменения параметра проводится кривая через точку А и точку В. Из точки В опускается перпендикуляр до пересечения с кривой параметра в точке С. Данный режим является предельным режимом коррекции. В рассмотренном примере процесс происходит с перерегулированием.

В случае, если процесс регулирования происходит из начального положения, превьшающего заданное, процесс происходит аналогично, но при отсутствии перерегулирования. В случае, если положительная амплитуда меньше по абсолютной величине отрицательной амплитуде автоколебаний, то время вьщержки контакта 12 для устойчивой работы может быть установлено равным нулю, а установка заданного режима при этом обеспечивается только за счет изменения времени выдержки контакта 11.

Анализ работы регулятора показывает, что при его применении ампли

туда положительного отклонения может быть уменьшена до 80% в зависимости от параметров системы.

(Формула изобретения

Двухпозиционный регулятор для систем с запаздыванием, содержащий задатчик регулируемого параметра, датчик регулируемого параметра, сумматор, трехпозиционный релейный блок, электронагреватель и реле времени, первый вьгоод обмотки которого соединен с первой шиной питания и с первым выводом электронагревателя, второй вывод которого подключен к первым вьшодам первого замыкающего контакта реле времени и первого размы- каницего контакта реле времени, причем вторые вьтоды первого замыкающего контакта реле времени и первого размыкающего контакта реле времени объединены, вход трехпозиционного релейного блока соединен с выходом сумматора, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно задатчика регулируемого параметра и датчика регулируемого параметра, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности двухпозицион- ного регулятора для систем с запаздыванием, второй вьшод первого замыкающего контакта репе времени соединен с первыми выводами второго размыкающего контакта реле времени и второго замыкающего контакта реле времени, вторые выводы второго размыкающего контакта реле времени и второго за- ыкaющeгo контакта реле времени подключены к первому выводу первого замыкающего контакта трехпозиционного релейного блока, второй вывод первого замыкакицего контакта трехпозиционного релейного блока подключен к второй шине питания и через второй замыкакицнй контакт трехпозиционного релейного блока - к второму выводу обмотки реле времени.

Процесс без коррекции

изад

А/

V

1

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть применено при двухпозиционном регу00 лировании инерционных объектов с запаздыванием, например при регулировании температурв с помощью электронагревателей. Целью изобретения является повышение точности двухпози - ционного регулятора для систем с запаздыванием. Регулятор содержит эа- датчик регулируемого параметра 1, сумматор 2, трехпозиционный релейный блок 3, реле времени 10, электронагреватель 15, датчик регулируемого параметра 16. С помощью контактов реле времени 10 обеспечивается опережающее отключение электронагревателя в зоне заданного значения параметра, вследствие чего уменьшается амплитуда автоколебаний. 2 ил. Q/v (Л к ii 3 гг T/U-L .1