Пневматический регулятор с переменной структурой Советский патент 1979 года по МПК G05B11/50 G05B13/00 

1

Изобретение относится к технике инвариантных систем автоматического регулирования, а именно к комбинированным регуляторам с переменной структурой, и может найти применение в инвариантных системах автоматического регулирования технологических процессов нефтяной, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности.

Известен пневматический регулятор с переменной структурой, содержащий пропорциональный блок, блок формирования функции переключения, входные камеры которого подключены к каналам параметра, задания и опорного давления, а выход пропорционального блока - с плюсовой камерой сумматора, минусовая камера которого подключена к каналуопорного даЕ ления, а выход через усилитель мощности - к выходному каналу регулятора, выход блока формирования функции переключения соединен с входом блока предварения, выход которого подклю-

чен к одной из камер элемента сравнения, другая камера которого соединена с каналом опорного давления 1 .

Наиболее близким по техническок-су решению к предлагаемому устройству является регулятор, содержащий пропорциональный, интегральный и дифференциальный блоки, последовательно соединенные блок формирования функции переключения .и блок предварения 1.2.

Недостатком звесгных регуляторов является то, что при комбинированном регулировании (по отклонению и возмущению), когда он играет роль регулятора, действующего по отклонению, с изменением корректирующего сигнала от измеряемого возмущения, приложенного к объекту регулятора, он не обеспечивает возникновения скользящего режима, и ггоэтому качество переходного процесса ухудшается, т. е. он не обладает достаточно приемлемыми динамическими ха- lJaктepиcтикaми при воздействии измеряемых возмущений. Цель изобретения - улучшение динами ческих характеристик регулятора. Это достигается теМ, что в нем уста новлены три элемента сравнения, блок ло гики и реле, причем входные камеры пер вого элемента сравнения подключены к каналам переменного задания, измеряемо го возмущения и опорного давления, а его выход соединен с плюсовой каморой второго элемента сравнения, выход кото рого соединен с входом блока логики, другой вход которого подключен к выходу элемента сравнения, а выход блока л гики соединен с управляющей камерой реле, коммутируемые входы реле - с входами первого элемента сравнения, а выход - с минусовой камерой третьего элемента сравнения, подключенного своим выходом к другой плюсовой камере сумматора, причем каналы опорного давления подключены к управляющим камерам второго и третьего элементов сравнения. На чертеже приведена принципиальная схема регулятора. Регулятор содержит пропорциональный блок, состоящий из элемента 1 сравнени первого реле 2, переменных дросселей 3 и 4, элемента 5 умножения на постоянный коэффициент; блок формирования фун кции переключения, состоящий из элементов 2 и 6 сравнения, элемента ИЛИ 7, блок предварения, состоящий из элемента 8 сравнения, емкости 9, переменного дросселя 10, элемент 11 сравнения, сумматор 12, усилитель 13 мощности, первый элемент 14 сравнения, второй элемент 15 сравнения, третий элемент 16 сравнения, блок логики, состоящий из элемента ИЛИ 1 7, реле 1 8, 19, второго реле 2О, переменного дросселя 21, 22. Все функциональные блоки построены на пневматических вычислительных и переключательных элементах. Регулятор работает следующим образом. На входные каналы регулятора подаются сиг}1алы пропорциональные заданному R , текущему f значениям регулирующей величины и пропорциональные заданному R , текущему Р значениям измеряемого возмущения, а также опорное давление PQ . Регулятор отрабатывает следующий комбинированный закон регулирования. РЪЫХ (n--P.HP(Pfn-Pb)c k при , рце kg при 5 со, КпрйвГР „-Р)0, ()0, - выходной канал регулятора;-коэффициенты усиления регулятора (t, , -функция переключения, .p-p UP np dt з1 о В предложенном регуляторе за счет введения сигнала ,0 fs алгоритме регулятора, значительно повышается качество регулирования в системе при действии измеряемых возмущений и тем самым компенсируется влияние измеряемого возмущения. Поскольку сигнал компенсации в зависимости от изменения возмущений так изменяет выход регулятора, чтобы не допустить возникновения перерегулирования по основному параметру и тем самым уменьшает длительность переходного процесса. Работа блока формирования функции переключения (БФФП) определяется следующим выражением S P -г d|Pn-T4l , .-Р, Далее РО. и выход элемента 14 сравнения сравнивается с опорным давлением Рд соответственно на элементах 11 и 15 сравнения и поступает в блок логики, который выполняет операцию равнозначность ВЫХ 19 fp Р Р Ч Вьа-11 ем самым вьфабатывается сигнал Вьс Э переключения коэффициента силения tp, , который учитывает измеяемое возмущение. При помощи БФФП и элемента 11 равнения переключается коэффициент силения р . Таким образом, пневматический регуятор с перюмоыной структурой реализует акой алго)итм управления, который фор- в вице фуикци в зависимости не только от основног-о параметра, но и от измеряемых возмущеняй. Выбирая соответствующим образом величины ф1 ф,(k Лг, I /) можно выполнить условия существования скол1)3ящег-о режима в системе и тем самым улучшить качество перехоано1 о процесса при воздействии измеряемых возмущений. Стендовое испытание регулятора показало его работоспособность. Регулятор будет установлен на установке суль фанола для регулирования температуры сульфоратора. Предварительный экономи ческий эф4)ект от внедрения комбинированной системы автоматического регули рования температуры сульфоратора на производстве сульфанола, в состав которой входит пневматический регулятор с переменной структурой, составит 1ОО тыс. руб. Формула изобретения Пневматический регулятор с перемен ной структурой, содержащий пропорциональный блок, блок формирования функции переключения, входные камеры кото рого подключены к каналам параметра, задания и опорного давления, а выход пропорционалытого блока - к плюсовой камере сумматора, минусовая камера которого подключена к каналу опорного давления, а выход через усилитель мощ ности - к выходному каналу регулятора 8, выход блока формирования функции переключения соединен с входом блока пред- варения, выход которого подключен к одной из камер элемента сравнения, другая камера которого соединена с каналом опорного давления, отличающийс я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик регулятора, в нем установлены три апемента сравнения, блок логики и реле, причем входные камеры первого элемента сравнения подключены к каналам переменног о задания, измеряемого возмущения и опорного давления, а его выход соединен с плюсовой камерой второго элемента сравнения, выход которого соединен с входом блока логики, другой вход которого подключен к выходу элеаМента сравнения, а выход блока логики соединен с управляю- щей камерой реле коммутируемые входы реле - с входами первого элемента сравнения, а выход - с минусовой камерой третьего элемента сравнения, подключенного своим выходом к другой плюсовой камере сумматора, причем каналы опорного давления подключены к управляющим камерам второго и третьего элементов сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Еэерендс Т. К. и др. Элементы и схемы пневмоавтоматики, М., Машиностроение, 1968, с. 170. 2.Сб. Пневмоавтоматика, Л., Ыаука, 1074, с. 77, рис. 1 { прототип).