Трехпозиционное импульсное пороговое устройство Советский патент 1989 года по МПК G05B1/01 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регуляторах напряжения, частоты, активной и реактивной мощности автономных электроустановок.

Целью изобретения является повьше- ние точности устройства.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - принципиальная схема элементов задержки; на фиг. 4 - принципиальная схема двухтактного детектора; на фиг. 5 - 9 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит первый компаратор 1, элемент ИЕ2, первый и второй

элементы 3 и 4 задержки, КЗ-триггер 5, выпрямитель 6, второй компаратор 7, элемент ИШ1 8, информационный 9 и опорный 10 входы и первый и второй выходы 11 и 12 устройства. Диоды , 13 - 17, резисторы 18 - 33, общую шину 34, операционные усилители 35 -39, конденсаторы 40 и 41 и источники 42 и 43 постоянного напряжения.

Устройство работает следуюсшм образом.

Пороги переключения компараторов 1 и 7 задаются выходом управляющего R3-тpиггepa 5,

Логическая единица на выходе RS- триггера 5 Соответствует подаче на

вход управления порогом переключения уровня iTHTaiiHH, задавая тем самым одну границу области переключения компараторов (-i-U для первого компаратора 1 и -и для второго компаратора 7).

Логический ноль на выходе RS-триг- гера 5 соответствует подаче на вход управления порогом уровня, близкого к нулю, задавая тем самым вторую близкую к нулю (или соответствующую зоне нечувствительности UIQ ) границу переключения компараторов 1 и 7.

При большом входном сигнале (при 0) на выходе компаратора 1 постоянно присутствует уровень логической единицы, который воздействует на исполнительный элемент, например серводвигатель, воздействующий на объекты управления, уменьшая тем самым величину Uq (U() в данном случае представляет собой отклонение регулируемого параметра, например частоты, напряжения, активной или реактивной мощности, от заданного значения).

В момент уменьшения входного сигнала Ug до величины U (при Uq 0)

и

переходит из уровня логической

единицы D логический ноль и управляющее воздействие на исполнительный элемент прекращается. При этом элемент 3 задержки начинает отработку временной задержки t. Через время t на R-входе КЗ-триггера 5 появляется единичный установочный уровень логического сигнаг1а. Выход КЗ-триггера 5 переключается из уровня логической единицы в уровень нуля. Порог пере- ключения компаратора 1 резко уменьшается (до уровня и ,jj ), но так как Ua еще не стало меньше этого порога срабатывания, на выходе 11 устройства опять появляется активный единичный уровень сигнала, В этот момент времени начинает отработку временной задержки t элемент 4 задержки. Задержка tf, может быть постоянйой при постоянном пороге срабатывания выходного элемента 4 задержки или зависимой от уровня входного сигнала U при использовании U в качестве опорного сигнала, Через время t на S-входе КЗ-триггера 5 появляется единичный установочный уровень логического сигнала. KS-триггер 5 переключается, на его выходе появляется уровень логической единицы и порог переключения компаратора 1 резко увели

0

5

0

5

0

5

0

5

чивается до величины U. ИЬ так как при этом Uo уже стало меньше U, на выходе компаратора 1 опять снимается сигнал и снова отрабатывается пауза t. Так повторяется до тех пор, пока величина L не уменьшится до второго порога переключения компаратора 1 (U(U(,), т,е, пока U не войдет в зону нечувствительности, после чего уже независимо от логического уровня сигнала на выходе RS-триггера 5 на выходе 11 устройства постоянно устанавливается уровень логического нуля и отработка исполнительным элементом входного сигнала по этому каналу прекращается.

При отрицательном входном сигнале Uq О аналогичным образом работает вторая половина устройства, выдавая управляющие сигналы по выходу 12,

Таким образом, релейно-импульсное пороговое устройство при больших входных сигналах Uq Uj формирует постоянный управляющий сигнал, обеспечивающий максимальное управляющее воздействие. При уменьшении величины входного сигнала (но (o при наличии зоны нечувствительности) выдерживается постоянная пауза t, необходимая для успокоения переходных процессов, вызванная в этом числе инерционностью элементов .систеьл регулирования, и далее формируется еще один управляющий сигнал, дпитель- ность которого tji постоянна или пропорциональна величине входного сигнала, т.е, t KU,j, где К - коэффициент пропорциональности. При этом управляемому порогу элемента 4 временной задержки может задаваться дополнительное постоянное смещение так, чтобы обеспечить заданную минимальную длительность управляющего импульса, котор ая еще будет отрабатываться (чувствоваться) исполнительными элементами регулятора. Коэффициент пропорциональности К подбирается таким, чтобы при существующем темпе регулирования длительности управляющего импульса было достаточно для введения регулируемого параметра или его отклонения от заданной величины в зону нечувствительности , Если же этого не произошло, отрабатывается еще одна постоянная пауза, в течение которой опять происходит успокоение переходного процесса и прекращается вызванное инерционностью элементов

515

системы регулирования изменение регулируемого параметра, а затем формируется еще один управляющий импульс t Так продолжается до тех пор, пока регулируемый параметр не будет введен в заданную область, т.е. в данном случае при наличии зоны нечувствительности формирование управляющих импульсов будет осуществляться до тех пор, пока и. не войдет в зону -U,o

и, и„.

Применение в составе регуляторов порогового устройства с таким принципом формирования выходного сигнала позволяет отрабатывать возникающие отклонения регулируемого параметра с максимальной скоростью, обеспечивая при этом исключение перерегулирования и колебательных процессов, что позво- ляет сократить зону нечувствительности и увеличить точность поддержания регулируемого параметра.

Граница перехода Uj. из области непрерывного выходного сигнала в область импульсного сигнала выбирается для конкретной cHCTCt-ibi регулирования такой, чтобы при существующем темпе регулирования после снятий управляющего сигнала в момент вхождения в зону Uj продолжающееся за счет инерционности элементов системы регулиро- дания изменение регулируемого параметра не привело к перерегулированию (проскакиванию зоны нечувствительности) и изменению знака рассогласования на противоположный.

Длительность паузы t задается постоянной Такой, чтобы за вре1« я t прекратилось вызванное предыдущим управляющим сигналом изменение выходного параметра.

Предлагаемое импульсное пороговое стройство может использоваться в составе регулятора частоты и активной мощности автономных источников электропитания, для чего на его вход подается отклонение регулируемого параметра от заданной величины, а подключается через соответствующий усилитель к исполнительному элементу, который по управляюии1м сигналам регулятора осуществляет воздействие на регулируемьш параметр до тех пор, пока рассогласование не будет отработано до нуля (или до зоны нечувствительности) .

Исполнительным элементом регулятора является серводвигатель посто

Q

jj 20

25 Q

0

5

0

5

736

янного тока, посредством которого осуществляется регулирова ше подачи топлива в двигатель и частоты в режиме автономной работы или загрузки в режиме параллельной работы. Запаздывание канала управления, включая исполнительный серводвигатель, может составлять около 300 мс, а минимальная длительность импульса, которую еще отрабатывает исполнительный серводвигатель, составляет около JO мс. При чисто релейном принципе управления из-за такой инерционности возникает неустойчивое регулирование. Введение импульсного порогового устройства и установка длительности паузы около 300 мс и длительности импульса не менее 10 мс обеспечивают стабилизацию процесса регулирования (точность распределения нагрузок 2-3% и вьпие, точность поддержания частоты 0,5% и выше).

Предлагаемое устройство при возникновении недопустимых отклонений формирует управляющий сигнал без запаздывания.

Формула изобретения

1. Трехпозиционное импульсное пороговое устройство, содержащее RS- триггер и два компаратора, первые выходы которых объединены и являются входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него дополнительно введены элемент НЕ, первый и второй элементы задержки и элемент ИЛИ, соединенный входами с выходами первого и второго компараторов, а выходом - с информационным входом второго элемента задержки и входом элемента НЕ, подключенного выходом к входу первого элемента задержки, соединенного выходом с R-входом RS-тригге- ра, подключенного S-входом к выходу второго элемента задержки, а выходом - к вторым входам первого и второго компараторов, выходы которых являются первым и вторым выходами устройства.

2. Устройство по п. 1, о т л и - чающее ся тем, что в него дополнительно введен выпрямитель, соединенный входом с первым входом первого компаратора, а выходом - с управляющим входом второго элемента зя- держки.

Фиг.1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регуляторах напряжения, частоты, активной и реактивной мощности автономных электроустановок. Целью изобретения является повышение точности устройства. Поставленная цель достигается за счет того, что входной сигнал подается на первые входы первого и второго компараторов, выходные сигналы которых поступают на входы элемента ИЛИ. Выходной сигнал последнего поступает на информационный вход второго элемента задержки и через элемент НЕ на вход первого элемента задержки. Выходные сигналы первого и второго элементов задержки подаются соответственно на R и S - входы RS-триггера. Выходной сигнал последнего подается на вторые входы первого и второго компараторов. Входной сигнал через двухтактный детектор подается на управляющий вход второго элемента задержки. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

J7 2

W

нг

Фиг. г

Фие.д

«5 /5 29

Фиг. 5

)

фце.6

Фиг. 7