Частотно-импульсный регулятор Советский патент 1987 года по МПК G05B11/30 

113

Изобретение относится к автоматическим регуляторам, выходньш 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 качестве исполнительных устройств механизмов с постоянной скоростью перемещения.

Цель изобретения - упрощение конструкции и расширение области применения частотно-импульсного регулятора.

На фиг, 1 представлена структурная схема регулятора; на фиг. 2 - осцило- граммы сигналов регулятора при его работе; на фиг. 3 - структурная обобщенная схема регулятора при полном исключении его гистерезиса.

Регулятор содержит усилитель 1, интегратор 2, несимметричные релейные элементы 3 и 4, одновибраторы 5-7, усилители 8 и 9 мощности задатчики 10 - 13, ключевой элемент 14, переключатели 15 и 16, содержащие ключевые элементы 17, 18,и 19, 20 соответственно, RS-триггеры 21 и 22 и элемент ИЛИ 23.

Принятые обозначения: входной сигнал регулятора; Y - выходной сигнал интегратора 2; Х и Х - выходные сигналы регулятора

Регулятор работает следующим об- разом.

На вход регулятора поступает сигнал рассогласования, равный разности между заданным и действительным значениями регулируемого параметра.Этот сигнал поступает на вход усилителя 1 напряжения, усиливается и поступает на вход интегратора 2. С выхода интегратора 2 сигнал поступает на входы несимметричных релейных элементов 3 и 4. Порог срабатывания последних равен переменной величине U , конкретная величина которой определяется тем, какой из задатчиков 10 - 13 подключен к управляющим входам несиммет- ричных релейных элементов 3 и 4.

Рассматривается случай,-когда задатчики 10 и 11 выдают постоянный и равный по величине сигнал, при котором U const и не равно 0. За- датчики 12 и 13 вьщают сигнал, при котором порог срабатывания релейных элементов 3 и 4 равен 0. При выпол нении релейных.элементов в виде ком

„

5

0

5

0

5

0 5 Q

g

12

параторов на микросхемной элементной базе это может быть обеспечено, когда на выходе задатчиков 12 и 13 сигнал равен напряжению общей шины питания регулятора. Также рассматривается исходное состояние схемы регулятора, при котором на выходе RS-триг- гера 21 сигнал отсутствует, а на выходе интегратора 2 сигнал Y О при нулевом входном сигнале. В этом случае ключевой элемент 17 разомкнут, а ключевой элемент 18 замкнут.

Порог срабатывания релейного элемента 3 определяется задатчиком 11 и в рассматриваемом примере равен 0. В

этом случае, как только напряжение X

вх

на входе регулятора становится меньше О, интегратор 2 начинает интегрировать входной сигнал и на его выходе . сигнал становится больше О, поскольку в приведенном примере интегратором обеспечивается инвертирование входного сигнала. Происходит срабатывание несимметричного релейного элемента 3,и на его выходе возникает кусочно-постоянный сигнал, поступающий на вход одновибратора 5, S-вход триггера 21, R-вход триггера 22 и на один из входов элемента ИЛИ 23. По переднему фронту сигнала с выхода элемента 3 происходит запуск- одновибратора 5, формирующего управляющий импульс длительностью у , поступающий через усилитель В мощности на первьй выход регулятора.

Благодаря возникновению сигнала на выходе элемента ИЛИ 23 происходит запуск одновибратора 7, формирующего короткий управляющий импульс, длительность которого выбирается из условия полного разряда конденсатора интегратора 2. Разряд конденсатора происходит при поступлении импульса с выхода одновибратора 7 на управляющий вход интегратора 2 (ключевого элемента 14), При разряде конденсатора интегратора 2 сигнал Y на его выходе становится равным О и пропадает сигнал на выходе неси1 « етрич- ного релейного элемента 3.

При появлении сигнала на выходе элемента 3 одновременно с запуском одновибраторов 5 и 7 происходит переключение RS-триггеров 21 и 22. На выходе RS-триггера 21 появляется сигнал управления, а на выходе RS-триггера 22 сигнал становится равным 0. При этом замыкается ключевой элемент 17, размыкаются ключевые элементы

3

t8 .и 19, замыкается ключевой элемент 20, Порог срабатывания элемента 3 устанавливается равным значению, определяемому задатчиком 10. При сохранении знака сигнал.а рассогласования процесс повторяется, но при ином пороге срабатывания элемента 3. На выходе регулятора формируется частотно-модулированная последовательность импульсов Xj. При изменении знака сигнала рассогласования процес происходит аналогично, но при срабатывании несимметричного элемента 4, переключателя 16, задатчиков 11 и и триггера 22..

Согласно осцилограмме изменения сигнала на выходе интегратора 2 в.режиме установившихся автоколебаний (фиг, 2 а) на выходе регулятора формируются по два импульса управления на полупериоде автоколебаний. При работе регулятора в составе системы автоматического регулирования требуе13

мый характер автоколебательного режи- 25 тотно-импульсного регулятора, он до30

.ма устанавливается выбором соответствующего коэффициента . усиления на структурной схеме (фиг. 3) регулятор представлен в виде последовательного соединения интегратора с

{ передаточной функцией W(,(p) -, не(Линейного элемента (НЭ) с характеристикой квантования приращений и формирователя прямоугольных импульсов с передаточной функцией Vfp,(p) -е , 35

Задатчики 12 и 13 обеспечивают нулевой уровень срабатывания элементов -3 и 4. Если задатчики 12 и 13 обеспечивают сигнал управления, при котором йороги срабатывания элементов 3 и 4 не равны О, то может быть осуществлена работа при введении в структуру регулятора гистерезиса произвольной величины, что позволяет расширить область применения регулятора для тех объектов управления, для которых нецелесообразен установившийся режим автоколебаний со сравнительно большой частотой.

40

45

полнительно содержит первый и второй переключатели, третий и четвертый задатчики, причем выходы первого и третьего задатчиков подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого переключателя, подключенного информационным выходом к управляющему входу первого несимметричного релейного элемента, вход которого соединен с информационным выходом интегратора и с информационным входом второго несимметричного релейного элемента, информационный выход которого подключен к входу вто- рого одновибратора и к R-входу и S- входу соответственно первого и второго RS-триггеров, выходы которых подключены к управляющим входам соответственно первого и второго переключателей, выходы второго и четвертого эадатчиков подключены соответствен- но к перовому и второму информационным входам второго переключа - теля, информационный выход которого соединен с управляющим входом второ-. го несимметричного релейного элемента, информационный выход первого не-. симметричного релейного элемента соединен с S-входом перво.го триггера и R-входом второго триггера.

Формула изобретения

Частотно-импульсный регулятор, содержащий усилитель, интегратор, первый и второй несимметричные ре10

лейные , первый, второй и третий одновибраторы, первый и второй усилители мощности, первый и второй задатчики, первый и второй RS- триггеры и элемент ИЛИ, выход которого соединен через третий одновиб- ратор с обнуляющим входом интегратора, подключенного информационным входом к усилителю, вход которого является входом регулятора, информаци- онные вьпсоды первого и второго несимметричных релейных элементов подключены соответственно к первому и 15 второму входам элемента ИЛИ и к входам соответственно первого и второго одновибраторов, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго усилителей- мощности, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами регулятора, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения области применения час20

0

5

0

5

0

полнительно содержит первый и второй переключатели, третий и четвертый задатчики, причем выходы первого и третьего задатчиков подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого переключателя, подключенного информационным выходом к управляющему входу первого несимметричного релейного элемента, вход которого соединен с информационным выходом интегратора и с информационным входом второго несимметричного релейного элемента, информационный выход которого подключен к входу вто- рого одновибратора и к R-входу и S- входу соответственно первого и второго RS-триггеров, выходы которых подключены к управляющим входам соответственно первого и второго переключателей, выходы второго и четвертого эадатчиков подключены соответствен- но к перовому и второму информационным входам второго переключа - теля, информационный выход которого соединен с управляющим входом второ-. го несимметричного релейного элемента, информационный выход первого не-. симметричного релейного элемента соединен с S-входом перво.го триггера и R-входом второго триггера.

r

-Л

Изобретение относится к автоматическим регуляторам и может быть применено для регулирования различных процессов в теплоэнергетике и химии. Целью изобретения является упрощение конструкции и расширение области применения частотно-импульсного регулятора. Регулятор содержит усилитель 1, интегратор 2, несимметричные релейные элементы 3 и 4, одно- вибраторы 5, 6, 7, усилители мощности 8 и 9, задатчики 10, 11, t2, 13, переключатели 15 и 16, триггеры 21 и 22 и элемент ИЛИ 23. В регуляторе при его конструктивной простоте с помощью задатчиков 10, 11, 12, 13 обеспечивается изменение..порогов срабатывания несимметричных релейных элементов 3 и 4, что позволяет применять регулятор для управления различными объектами, для которых нецелесообразен установившийся режим автоколебаний со сравнительно большой частотой. 3 ил. т

...,

i

)