Регулятор для инерционных объектов Советский патент 1974 года по МПК G05B11/14 

1

Изобретение относится к облает ти автоматического регулирования и может быть применено для управления инерционными объектами,например тепловыми, электрическими приводами ипр.

Известен регулятор дня инерционных объектов, содержащий формирователь ошибки, выход которого соединен с сумматором непосредст-- . венно и через дифференциатор,трехпозиционны релейный элемент с прямой характеристикой,вход которого связан с выходом сумматора, . а выход - с выходной схемой и с запрещающим входом первого запирающего вентиля, модулятор, его выход через второй запирающий вентиль подключен к выходной схеме, элемент ИЖ, соединенный с запрещаюпщм входом второго запирающего вентиля,исполнительный механизм с регулирующим органом вход которого связан с выходом выходной схемы, а выход - с объектом регулирования, вшсод пос- i -I

1леднего подключен к формирователю ошибки. .

Однако качество регулирования, обеспечиваемое этим регулятором, несколько снижено, так как импульсное регулирование осуществляется только по знаку и величине производной, а величина отклонения процесса от задания при этом це учи0тывается, тем самым допускается значительная величина статической ошибки, которая может достигать половины зоны нечувствительности трехггозиционного элемента. , Кроме того, затягивается 1гроцесс

5 регулирования, а при больших выбросах и при большой скорости возвращения процесса к заданию возможны перерегулирования. Регулятор из-за перегруженности вспомогательными элементами обладает пониженной надежностью в работе.

Цель изобретения - повышение качества регулирования и надежнос5ти работы регулятора.

| Это достигается тем,что пред-г. лагаемый регулятор содержит трехпозиционный релейный элемент с об.ратной характеристикой, вход которого соединен с Еыход1рм сумматора, а выход с первым входом элемента ИЛИ и через первый запирающий вентиль - с входом выходной схемы, при эюм выход трехпозищонного рв лейного элемента с ирямоК характеристикой связан с вторы; входом элемента ИЖ, а выход сумматора подключен к входу модулятора. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого регулятора. Регулятор для инерщюнных объектов состоит из формирователя I ошибки, дифференциатора 2, сумматора 3, трехпозиционного элемента 4 с обратнойхарактеристикой,трехпозиционного элемента 5 с пртюй характеристикой, модулятораБ, запирающих вентилей 7 и8,элемент ШШ 9, выходной схемы 10,исполнительного механизма II с регулиру ющим органом и объекта 12 регулиро вания. В регуляторе сочетаются три ка нала. Первый канал, включающий в себя модулятор 6 и вентиль 8, реагирует на отклонение регулируемой величины от задания и на ее производную импульсным 5Т1равляющим воздействием. При этом полярность и амдртуда (длительность,частота следования) импульсов определяется соответственно знаком и величиной суммы ( -4х -ьсхх ), где Лх - величина отклонения регули руемой величины от задания,а - ее производная, взятая с коэффициентом о( . Воздействие по первом каналу ооуществляется при условии Мхч-ах| 14хо(и 14хКМхо1 , где Лхо - половина зоны нечувств тельности трехпозивдошшх релейных элементов. Во второй канал включен трехпо зиционный релейный элемент 5 с характеристикой:-Inpu (4х-Ьо(Х)(+4Хо) О при |Лх-Ю(х| |ЛХо1 -f1 Л1/зи (ЛХ-ЮСХ) (-л X о); реагирующий на отклонение с предва рением непрерывным управляющим воз действием. В зоне нечувствительнос ти его заключена область действия первого канала.Воздействие по втор му каналу осуществляется при уело Мх+о(Я |4ХоЬ. В третьем канале включен второй трехпозиционный элемен 4 й зоной нечувствительности,равной первому, но с противоположной характеристикой:4-bpu(zlx)() О при -1при(А)(У(-ЛХоУ По третьему каналу от уществляется реверс системы с непрерывным управляющим воздействием при условиях Их+слх К14Хо I а|4х| |4Хо. Работа регулятора происходит следующим образом. Текущее значение регулируемого параметра х подается с выхода объекта 12 регулирования на вход формирователя I ошибки,где сравнивается с заданным значением XQ. Текущее значение отклонения Лх поступает/на дифференциатор 2,сумматор 3 и трехпозиционный элемент 4. Значение произюдной отклонения, взятое с коэффициентом о( , с дифференциатора 2 подается на вход сумматора 3, где суммируется с величиной отклонения Лх . Вели- чина (Лх+схх ) поступает на вход трехпозиционного релейного элемента 5 и модулятора 6. До тех пор, пока |4x-v-o xl |AXol и lAxI- lAXol , на выходах трехпозищонных элементов 4 и 5 сиЕналы отсутствуют и регулирование ведется по первому каналу. Текущее значение суммы(.) с сумматора 3 поступает на модулятор 6, где преобразуется в импульсное воздействие, и через вентиль 8 подается на первый вход выходной, схемы 10. На выходе этой схемы по является илшульсное управление, амплитуда (длительность,частота следования) импульсов которого определяется величиной суммы1Лх+о г), а полярность направлена на уменьшение этой величины. По мере увеличения рассогласования в момент, когда выполнится условие 1Лх-4-сх: с| | ЛХо| , на выходе трехпозиционного элемента 5 появится сигнал соответствующей полярности, который,поступая назапрещающий вход вентиля 7 и через схему ШШ 9 на запрещающий вход вентиля В.пепекБЫвает- первый и третий каналы,, а поступая на второй вход выходной схемы 10, осу- ществляет по второму каналу непрерывное управляющее воздействие, ПОЛЯРНОСТЬ которого нагфавлеиа на

уменьшение рассогласования, нёзависшуЮ от величины и знака производой. - , ---.„-При дальнейшем увеличении отг:: клонения, в момент, когда|Лх| 1Лх| сработает трехпозиционный элемент s 4, сигнал, появившийся на его выходе, поступит через схему ШШ 9 на запрещающий вход вентиля 8,но не сможет пройти на выход регуля-:, тора, так как этот канал перекрыт ю вентилем 7, на запрещающий вход которого поступает сигнал с трехпозиционного элемента 5. Под влия- ; нием непрерывного управляющего воздействия по второму каналу ИЗ 15. менится знак производной отклоне- ния и в дальнейшем по мере умень- щения отклонения при условиях

Ux-(-ol(K| ДХо1 ИИх| 1ДХо1

исчезает сигнал на выходе трехпо- 20 зиодонного элемента 5, открывая вентиль 7, Сигнал с трехпозиционного элемента 4, по-прежнему перекрывая через схему 9 и вентиль 8 первый канал, поступает 25 через вентиль 7 на третий вход выходной схемы 10, на выходе которой появляется непрерывное управляющее воздействие по третьему каналу, реверсирующее систему. Поляр- зо ность этого воздействия раправлеш на уменьшение абсолютной величины производной.

При дальнейшем уменьшении рассогласования, при условиях ос 1ДхК14хо1 и Ux- cxxK|4Xol , исчезает сигнал с выхода трехпозиционного элемента 4, открывая через схему ШШ 9 и вентиль 8 первый канал регулирования. На 40 выходе выходной схемы 10 вновь появится импульсное управляющее воздействие.

Ппеллагаемый регулятор отличается высоким быстродействием,приближая процесс регулирования к оптимальному по быстродеистВИЮ,высокой статической точностью и незначительной величиной перерегулирования.

ПРЩЖГ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Регулятор для инерционных объектов, содержащий формирователь ошибки, выход которого соединен с сумматором непосредственно и чe рез дифференциатор,трехпозиционный релейный элемент с прямой характеристикой, вход: которого связан с выходом сумматора, а выход - с выходной схемой и с запрещающим входом первого запирающего

вентиля, модулятор, его вьсход через второй запирающий вентиль подключен к выходной схеме, элемент ИЖ, соединенный с запрещающим входом второго запирающего вентиля, исполнительный механизм с регулирующим органом, вход которого связан с выходом ВЫХОДЕ ОЙ схемы,а выход - с объектом регулирования, выход последнего подключен к формирователю ошибки, отличающийся тем, что, с целью повышеьшя качества регулирования и надежности работы регулятора,он содержит трехпозицнонный релейный элемент с обратной характеристикой вход которого соединен с выходом сумматора, а выход - с первы л входом элемента ИЖ и первый запирающий вентиль - с .входом выходной схемы, при этом выход трехпозиционного релейного элемента с прямой характеристикой связан с вторым входом элемента ИЖ, а выход сумматора подключен к входу модулятора.