Цифровой регулятор Советский патент 1980 года по МПК G05B11/26 

(54) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах упр ления промьшшенными объектами, в частности объектами с переменным запаздьшанием. Известны цифровые регуляторы, используемые в промышленности . В этих регуляторах с постоянным временным шагом считывается значение регулируемой переменной определяется управляювде воздействие и подае ся на объект. Регуляторы реализуют близкий к лииейному закон управления. Постоянная настройка регуляторов обеспечивает качественное регулирование только для объектов с постоянными параметрами. Если в объекте меняется запаздывание, то качество регулирования снижается или вообше теряется устойчивость. Из известных цифровых регуляторов наиболее близким по технической сущности является цифровой регулятор, содержащий пороговый элемент, первый и второй сумматоры, выход которого соединен с выходом регулятора, вход - с выходом блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу блока совпадения, второй вход - к первому выходу блока управления, а третий вход - ко входу регулятора, первый и второй входы блока совпадения соединены соответственно с выходом задатчика кода и вторым выходом блока управления 2. Недостатком данного цифрового регулятора является невозможность управления объектами с переменным запаздьшанием. Цель изобретения - расширение области при-: менения регулятора. Цель достигается тем, что в известный цифровой регулятор введены инвертор с памятью, первый и втброй элементы И, элемент ИЛИ, первый и второй счетчики, а также блок умножения и блок вычисления разности, входы которых подключены к выходу блока сравнения, а выходы - соответственно к первому и второму входам первого сумматора, выход ftotopOrO ттбдключён через пороговый элемент к первым входам первого счетчика и первого элемента И и ко входу инвертора с памятью, выход которого соед1гнен со вторым входом первого элемента И, первый вход второго элемента И подключен к выходу перBOiD элемента И, второй вход - к выходу второго счетчика, а выход - к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединён с выходом первого счетчика, а выходсо Ьторым входом первого счетчика и входами второго счетчика и блока управления.

На чертеже представлена функвдональная схема цифрового регулятора.

Он содержит задатчик 1 кода, блок 2 совпадения, блок 3 сравнения, блок 4 управления, второй сумматор 5, блок 6 умноже гая, блок 7 вычисления разноста, первый сумматор 8, пороговый элемент 9, инвертор 10 с памятью, первый элемент И 11, второй элемент И 12, элемент ИЛИ 13,.первый счетчик 14, второй счетчик 15, контур 16 запрета управления, вход 17 регулятора и выход 18 регулятора.

Регулятор работает следующим образом.

В одном такте работы регулятора из блока 4 управления на блок 2 совпадения подается импульс, который переписьшает порцию кода из за датчика 1 кода в блок 3 сравнения. В блоке сравнения это значение кода сравнивается с текущим значением регулируемой nepekeHной и вычисляется ошибка регулирования, равная их разности. Блок 4 управлений пбДаёт на беток 3 сравнения импульс, который переписьюает образованную разность в первый сумматор 5, где она суммируется с его содержимым.Управляющий импульс подается в следующих двух случаях. в момент окончания в объекте переходного процесса, вызванного возмущением; условием этого является выполнение неравенства

где - ошибка регулирования; С - настроечный параметр; при выполнении неравенства

С

wr

в течение заданного времени дрейфа.

После подачи управляющего гаипульса сяедуюиря подача блокируется на время запаздывания объекта.

Момент подачи управляющего импульса опр;п еляется контуром 16 запрета управления следующим образом. .

С выхода блока 3 сравнения ощибка регулирования считывается в блок 7 вычисления , разности и в блок 6 умножения. Абсолютные значения первой разности и опшбки, умножен юй на константу С поступают на второй сумматор 8, на выходе которого образуется величина - С(|-|6| , Пороговый элемент 9 вырабатывает сигнал 1, если С - О, и сигнал О, если О..

Этот сигнал поступает на инвертор 10 с памятью, где инвертируется и запоминается до ххпедующего такта. Инвертированный сипгал с предыдущего такта и текущий сигнал поступают на первый элемент И 11.Сигнал с выхода первого элемента И поступает на второй элемент И 12.

Туда же поступает сигнал со второго счетчика 15. Сигналы с выходов вто|)ого элемента И 12 и первого счетчика 14 поступают на элемент ИЛИ 13. Первый счетчик 14 увеличивает в Очередном такте свое содержимое на 1 при условии подачи на его первый вход сигнала 1 с выхода порогового элемента, а при достижении заданного значения (времени дрейфа) он вырабатьшает сигнал 1 и сбрасывает свое содержимое до 0. Второй счетчик 15 увеличюает в очередном свое содержимое на 1, При достижении заданного значения (времени запаздьгоания) он вырабатьшает 1 и сбрасывает свое содержимое До О, Очередной запуск счетчиков производится сигналом 1 полученным на вь1ходе элемента ИЛИ 13. Во время работы счетчиков на их выходах считвается сигнал О. Сигнал 1, вырабатьюаемый элементом ИЛИ 13, определяет момент подачи управляющего воздействия.

Введение в схему регулятора контура запрета управления позволяет определить момент подачи управляющего воздействия по характеристикам переходного процесса в объекте. Ошибк регулирования в основном отрабатывается подачей одного управляющего воздействия. Импульсный характер управления, полученный с помощью контура запрета управления, рбеспеадвает Процесс управления, близкий к оптймаль-; ному, для произвольного времени запаздывания объекта. . .

Предлагаемый регулятор может быть использован для управления значительно больщим классом объектов, чем известные регуляторы, в частности для управления объектами с меняющимся в щироких пределах временем запаздьшания. Это позволяет использовать регулятор в системах управления процессами нагрева и охлаждения в металлургии, весового дозирования с использованием транспортеров, а также в теплоэнергетике.

Форму Ji а изобретения

Цифровой регулятор, содержащий пороговый элемент, первый и второй сумматоры, выход которого соединен с выходом регулятора, вход - с выходом блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу блока совпадения, второй вход - к первому выходу блока управления, а третий вход - ко входу