РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ Советский патент 1972 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к области автоматического регулирования. Известны регулирующие устройства с нропорциональным, пропорционально-интегральным и пропорционально-интегрально-дифференциальным законом регулирования, содержащие операционный усилитель, первый вход которого соединен с одним выводом и движком первого потенциометра, другой вывод которого связан с первой входной клеммой устройства и одним выводом второго потенциометра, движок которого соединен с одной обкладкой первого конденсатора, а другой вывод - со второй входной клеммой, выходом и вторым входом операционного усилителя и с первой выходной клеммой устройства, вторая выходная клемма которого соединена с одним выводом третьего потенциометра, движок которого соединен с первыми выводом резистора и обкладкой второго конденсатора, а другой вывод - с вторым выходом операционного усилителя. Такие устройства в процессе регулирования реализуют автоматически только один, заранее заданный закон изменения регулирующего воздействия во времени. Кроме того, при ращении ряда задач автоматического управления возникает необходимость изменять указанный закон в процессе регулирования. црерывного дозирования сыпучих веществ, которые обладают высокой гигроскопичностью (кокс, сахарный песок) точность дозирования, определяемая в основном динамикой процесса, оказывается зависящей также и от влажности дозируемого вещества. При сухом веществе для обеспечения точности необходим ПИ-закон регулирования. С увеличением влажности дозируемого вещества необходимо яереходить на ПИД-закон, так как при управлении по ПИ-закону погрешность дозирования недопустимо больщая. Влажность дозируемых веществ в цроцессе дозирования изменяется в очень щироких пределах, поэтому желательно автоматическое изменение закона регулирования, осуществляемого регулирующим устройством. В других случаях закон регулирования необходимо изменять вследствие нелинейности характеристики регулируемого объекта. В частности, при регулировании .производительности дозаторов непрерывного действия с электромагнитными вибропитателями оптимальным является управление переходным процессом на базе двухпозиционного регулятора и поддержание заданного значения производительности дозатора на базе ПИ- или ПИД-регулятора.

Зто достигается тем, что первый вход операционного усилителя соединен через первую дополнительно установленную коммутирующую ячейку со второй обкладкой первого конденсатора, че,рез вторую дололнительно установленную коммутирующую ячейку - со вторым выводом резистора, через дополнительно установленные третью коммутирующую ячейку и инвертор - со второй выходной клеммой и непосредственно - с нормально замкнутым контактом дополнительно установленного реле, якорь которого соединен со второй обкладкой второго конденсатора, нормально разомкнутый контакт - с одним выводом дополнительно установленного потенциометра, другой вывод и движок которого соединены с первой выходной клеммой, а катущка реле соединена со вторым выходом инвертора.

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содержит потенциометры /, 2, 3, 4, конденсаторы 5, 6, резистор 7, инвертор 8, реле 9, операционный усилитель 10, нагрузку 11, коммутирующие ячейки 12, 13, 14, каждая из которых содержит блок регулируемой уставки 15, МОП-транзисторы 16, 17, диоды 18, 19.

Устройство работает следующим образом.

На потенциометр / поступает входной сигнал, представляющий собой рассогласование между заданным и действительным значением регулируемого .параметра. Закон изменения регулирующего воздействия во времени, реализуемый устройством, зависит от состояния цепей исток - сток МОП-транзисторов, включенных на выходе коммутирующих ячеек. Это состояние определяется уставкой блоков 15 ,и воздействием сигналов на входы 20, 21, 22 коммутирующих ячеек.

При открытой цепи исток - сток коммутирующей ячейки 12 и закрытых цепях исток- сток коммутирующих ячеек 13 и 14 устройсгво реализует ПИД-закон регулирования. В этом случае П-компонента формируется потевциометрами 2 и 3, И-компонента - конденсатором 6 и потенциометрами 2 и 5, Д-комлонента - потенциометром 1 и конденсатором 5.

Воздействием сигналов на входы 20, 21, 22 переводят цепь исток - сток МОП-транзисторов коммутирующих ячеек в состояние, противоположное исходному. Сигналы можно подавать на указанные входы как от внещних, так и от внутренних побудителей. Соответственно с логикой поступления сигналов от побудителей изменится структура регулирующего устройства.

Так, при закрытой цепи исток -сток МОПтранзисторов ячейки 12 из закона регулирования исключается производная, так как конденсатор 5 отключается от потенциальной клеммы усилителя 10. При открытой цепи исток - сток МОП-транзисторов ячейки 14 и закрытой це-пи исток - сток МОП-транзистора ячейки 12 структура устройства представляет собой усилитель с жесткой отрицательной обратной связью, т. е. П-регулятор.

При переходе в открытое состояние цепи исток - сток МОП-транзисторов коммутирующей ячейки 13 замыкается выходная цепь инвертора 5 и срабатывает реле 9. Усилитель 10 при этом охвачен не отрицательной, а положительной обратной связью. Конденсатор 6 контактом реле 9 подключается к резистору 7. Устройство работает в этом случае как двухпозиционное. Интегрирующий конденсатор 6 заряжается до напряжения, величина которого устанавливается потенциометром 4.

Переход с ПИ-структуры на ПИД-структуру, необходимый дри управлении процессом непрерывного дозирования гигроскопичных сыпучих веществ (например, коксика), осуществляется следующим образом.

С помощью блоков регулируемой уставки /5, коммутирующие ячейки устанавливаются в положение «Закрыто. На вход ячейки 12 подключается измеритель влажности коксика. Если влажность коксика не превосходит определенной величины, ячейки 12, 13, 14 закрыты и устройство реализует ПИ-закон регулирования. При увеличении влажности коксика ячейка 12 под действием сигнала от измерителя влажности переводит цепь исток - сток своих МОП-транзисторов в открытое состояние. На вход усилителя 10 поступает напряжение от конденсатора 5. Регулирующее воздействие, таким, образом, имеет ПИД-закон.

Переход с двух-позиционного регулирующего воздействия на ПИ- или ПИД-закон происходит следующим 0:бразом.

Блоком регулируемой уставки 15 ячейка 13 устанавливается в открытое состояние. Сигнал рассогласования между заданным и действительным значением производительности дозатора подается не только на вход устройства, но и на вход ячейки 13. Выходной сигнал с нагрузки 11 усилителя 10 подается на инвертор 8, с которого напряжение положительной обратной связи поступает на вход усилителя 10. Устройство работает при этом как двухпозиционное. Одновременно срабатывает реле 9, контакты которого ставят конденсатор € на заряд от напряжения на нагрузке 11.

Скорость заряда может регулироваться .потенциометром 4 и устанавливается такой, чтобы заряд конденсатора 6 при окончании переходного процесса соответствовал необходимому уровню выходного тока устройства. Когда рассогласование между заданным и действительным значением регулируемого параметра уменьщится до нескольких процентов, ячейка 13 под воздействием сигнала на входе 22 переводит цепь исток - сток своих МОПтранзисторов в закрытое состояние. Инвертирующий каскад отключается и устройство приобретает ПИ- или ПИД-структуру. При этом дополнительный переходный процесс отсутствует, так «ак на конденсаторе 6 накопился необходимый заряд. Предмет изобретения Регулирующее устройство с переменной структурой, содержащее операционный усилитель, первый 1вход которого соединен с одним выводом и движком --первого потенциометра, другой вывод которого соединен с первой входной клеммой устройства и одним выводом второго потенциометра, движок которого соединен с одной обкладкой первого конденсатора, а другой вывод - со Второй входной клеммой, выходом и вторым входом олерационного усилителя и с первой выходной клеммой устройства, вторая выходная клемма которого соединена с одним выводом третьего потенциометра, движок которого соединен с первыми выводом резистора и 01бкладкой второго конденсатора, а другой вывод - со вторым выходом операционного усилителя, отличающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей устройства, .первый вход операционного усилителя соединен через первую дополнительно установленную коммутирующую ячейку со второй об.кладкой первого конденсатора, через вторую дополнительно установленную ком,мутирующую ячей-, ку - со вторым выводом резистора, через дополнительно установленные третью коммутирующую ячейку и инвертор - со второй выходной клеммой и непосредственно - с нормально замкнутым контактом дополнительно установленного реле, якорь которого соединен со второй обкладкой второго конденсатора, нормально разомкнутый контакт- с одним выводом дополнительно установленного потенциометра, другой вывод и движок которого соединены с.первой выходной клеммой, а катушка реле соединена со вторым выходом инвертора.

-22

Г ±,/51

fjiLJ

/7