ЦИФРОВОЙ АСТАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР Советский патент 1971 года по МПК G05F1/08 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования параметров технологических процессов.

Известны цифровые астатические регуляторы для технологических процессов, величины параметров которых представлены число-импульсным кодом, содержащие блок сравнения текущих значений сигналов датчика параметров с сигналами программного устройства, который подключен к преобразователю «код- аналог и электронные устройства формирования закона регулирования, подключенные к исполнительному органу регулятора. Электронные устройства формирования закона регулирования обычно выполнены на транзисторах прямой и обратной проводимости и включают согласующие эмиттерные повторители и инвертирующие каскады.

Недостатком известных цифровых регуляторов является наличие нескомпенсированной интегральной ощибки при реализации интегрального закона регулирования, которая снижает точность регулирования параметров технологического процесса.

Кроме того, эти регуляторы сложны, так как содержат ряд вспомогательных устройств (генераторы импульсов, усилители и т. д.).

рый содержит реверсивное устройство формирования сигнала, пропорционального выходному напряжению преобразователя «аналог- код, и устройство интегрирования этого сигнала, базовые электроды транзисторов прямой и обратной проводимости этих устройств параллельно подключены к выходу преобразователя «код-аналог, коллекторы транзисторов устройства формирования сигнала, пропорционального выходному напряжению преобразователя «код-аналог, подсоединены к их общей нагрузке, средняя точка которой подключена к базовым электродам транзисторов эмиттерных повторителей, выход которых связан с исполнительным устройством, а коллекторы транзисторов прямой и обратной проводимости интегрирующего устройства подсоединены к автономному источнику питания, положительный полюс которого подключен к

коллектору транзистора обратной проводимости, а отрицательный полюс связан с коллектором транзистора прямой проводимости, который через конденсатор подсоединен к отрицательному полюсу общего для всей схемы источника питания непосредственно, а через эмиттерный повторитель и инвертирующий каскад подключен к выходному эмиттерному повторителю ингегрирующего устройства, который связан с исполнительным устройством

На чертеже приведена блок-схема предлоенного цифрового астатического регулятора.

Он включает в себя блок / сравнения текущих значений сигналов датчика регулируемых араметров процесса с сигналами программного устройства, представляющий собой интегральный нуль-орган, например реверсивный счетчик, преобразователь «код-аналог 2, выход которого подключен ко входу реверсивного устройства 3 формирования сигнала, проорционального выходному напряжению преобразователя «код-аналог, и ко входу интерирующего устройства 4 с автономным источником питания 5.

Выходы устройств подключены ко вхоам исполнительного устройства 6 регулятоа, который имеет источник питания 7. Устройство 3 (пропорционирующее устройство регулятора), выполнено на транзисторе 1 прямой проводимости и транзисторе /г обратной проводимости, базовые электроды которых подключены к выходу преобразователя «код- a«ajyjr, а коллекторы объединены общей пагрузкой на резисторах i и Hz, имеющей среднюю точку, которая подсоединена к базовым электродам транзисторов Гз прямой проводимости и транзистора /4 обратной проводимости, которые образуют схему выходных эмиттерных повторителей устройства L.

Нагрузка этих эмиттерпых повторителей (резистор з) подключена к исполнительному устройству 6 регулятора. Реверсивное интегрирующее устройство 4 выполнено на транзисторе Т5 прямой проводимости и транзисторе 7б обратной проводимости, базовые электроды которых подключены через переменный резистор . к выходу преобразователя «код-аналог. С помощью резистора Ri устанавливают коэффициент пропорциональности (постоянную времени) составляющей регулирующего воздействия регулятора, прямо пропорциональный второму интегралу от отклонения. Коллекторы транзисторов Т и Гв объединены автономным источником питания 5, отрицательный полюс которого подключен к коллектору транзистора 15, а положительный полюс- к коллектору транзистора Те. Коллектор транзистора Т подключен также через конденсатор С к отрицательному полюсу общего источника 7 питания регулятора и через развязывающий эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе T - к инвертируюп:,ему каскаду, выполненному на транзисторе TS. Выход последнего подключен к эмиттерному повторителю на транзисторе Т,, нагрузка которого (резистор Rb) связана с исполнительным устройством 6 регулятора.

Поскольку в установивщемся режиме с преобразователя «код-аналог снимается нулевой сигнал, который поступает на базы транзисторов А, TZ, TS и Гб, а открытое состояние транзисторов наступает при напряжении на базе, отличном от нуля на несколько десятков долей вольта, то для уменьшения зоны нечувствительности регулятора базы этих транзисторов через резисторы смещения подключены к соответствующим полюсам источника 7 питапия регулятора, с помощью которых транзисторы находятся в приоткрытом состоянии.

Регулятор работает следующим образом.

На вход прямого счета от программного устройства и на вход обратного счета от датчика параметра в блок сравнения / поступают сигналы, представленные число-импульсным кодом.

В блоке сравнения 1 выделяется интегральная разность этих двух величин, которая с помощью преобразователя «код-аналог 2 преобразуется из цифровой в аналоговую форму.

Сигнал интегральной ощибки, положительный или отрицательный, поступает иа базы транзисторов TI, TZ, Js и устройств 3 и 4. При отрицательной интегральной ошибке закрываются транзисторы TZ и Те, а транзисторы А

и TS открываются. С общей точки резисторов Ri и RZ снимается положительный перепад напряжения относительно общей шины питания регулятора. Это напряжение открывает транзистор и закрывает транзистор Тз эмиттерных повторителей. С общей эмиттерной нагрузки Rt, снимается положительный перепад напряжения.

Одновременно происходит заряд конденсатора С током заряда через открывающийся

транзистор Гд интегрирующего устройства 4. Заряд конденсатора происходит практически по линейному закону, и напряжение с коллектора транзистора fs через развязывающий эмиттериый повторитель на транзисторе T поступает на вход инвертирующего каскада иа транзисторе Tg, инвертируется последним и подается иа вход эмиттерного повторителя на транзисторе Тд, с нагрузки которого (резистор Rs) снимается сигнал на исполнительное устройство 6, пропорциональный двойному интегралу от отклонения. При положительной ошибке в устройствах 3 и 4 происходит реверсирование сигнала на обратное: транзисторы TI и TS закрываются, а транзисторы TZ и TS

открываются. С общей точки резисторов Ri и

RZ снимается отрицательное напряжение, а

конденсатор С перезаряжается током разряда,

протекающего через транзистор Га.

Таким образом, на входе исполнительного

устройства при отклонении х (t) появляется суммарный сигнал,

L/v .t/n+f/n,

где t/n-сигнал с выхода реверсивного пропорционирующего устройства 3

L/n

вых - выходное напряжение преобразователя «код-аналог ;

/Ci - коэффициент усиления этого устройства;

К.2 - коэффициент усиления интегрирующего устройства.

Регулирующее воздействие у (t) представлено следующим образом:

y(t и., K,lx(t) I (lx(t)df)dt y(f)K,x(f)dt + K,(f}dtdt

В установившемся режиме это воздействие равно

y(f)y,, K,x(()dtdi

Предмет изобретения

Цифровой астатический регулятор нарамегров технологических процессов, содержащий блок сравнения текущих значений сигналов датчика регулируемых параметров процесса с сигналами программного устройства, который подключен к преобразователю «код-аналог, и выполненные на транзисторах прямой и обратной проводимости реверсивное устройство формирования сигнала, пропорционального выходному напряжению преобразователя «код-аналог, реверсивное устройство интегрирования этого напряжения с автономным источником питания, эмиттерные повторители, инвертирующий каскад, а также общий для всей схемы источник питания и исполнительное устройство, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности регулирования параметров технологических процессов и упрощепия регулятора, в нем базовые электроды транзисторов прямой и обратной проводимости устройства формирования сигнала, пропорционального выходному напряжению преобразователя «код-аналог, и интегрирующего устройства параллельно подключены к выходу преобразователя «код-аналог, коллекторы транзисторов устройства формирования

сигнала, пропорционального выходному напрял ению преобразователя «код-аналог, подсоединены к их общей нагрузке, средняя точка которой подключена к базовым электродам транзисторов эмиттерных повторителей,

выход которых связан с исполнительным устройством, а коллекторы транзисторов прямой и обратной проводимости интегрирующего устройства подсоединены к автономному источнику питания, положительный полюс которого

подключен к коллектору транзистора обратной проводимости, а отрицательный полюс связан с коллектором транзистора прямой проводимости, который через конденсатор нодсоедипен к отрицательному полюсу общего для

всей схемы источника питания непосредственно, а через эмиттерный повторитель и инвертирующий каскад подключен к выходному эмиттерному повторителю интегрирующего устройства, который связан с исполнительным

устройством регулятора.

От программного

устройстйа