Релейный регулятор Советский патент 1981 года по МПК G05B11/14 

(54) РЕЛЕЙНЫЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано в оборудовании для изготовления композиционных материалов.

Известный релейный регулятор построен на основе использования инвариантных свойств релейной системы, работающей в колебательном режиме 1.

Недостаток известного регулятора - низкая точность его работы.

Наиболее близким техническим решением ж изобретению является релейный регулятор, содержащий последовательно соединенные датчик обратной связи, первый элемент сравнения, первый фильтр, частотный преобразователь, реле, второй фильтр и исполнительное устройство. Выход частотного преобразователя через частотомер соединен со вторым входом второго фильтра, входом первого функционалЪнот о преобразователя и вторыми входами частотного преобразователя и первого фильтрг, выход которого через последовательно соединенные первый амплитудный детектор и второй функциональный преобразователь соединен с первыми входами первых элементов И, а через последовательно соединенные второй амплитудный детектор и второй элемент сравнения - со вторыми входами первых элементов И, выходыкоторых соединены со вторым входом реле. Второй вход первого элемента сравнения соединен с выходом задатчика 2.

Недостаток известного регулятора - невысокая точность регулирования при изменении параметров объекта.

Цель изобретения заключается в повышении точности регулирования.

Эта цель достигается за счет введения в релейном регуляторе третьих функциональных преобразователей и вторых элементов И, выходы которых соединены со вторым входом второго элемента сравнения. Вь1ход первого функционального преобразователя .через соответствующий третий функциональный преобразователь соединен с соответствующими первыми входами вторых элементов И, вторые входы которых соединены со вторым входом реле.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого регулятора и объект регулирования 1.

Релейный регулятор содержит исполнительное устройство 2; второй фильтр (например, операционный усилитель) 3; реле 4; .первые элементы И 5, 5„; второй функциональный преобразователь (например, в виде систем релейных элементов, делителя и источника уровня ограничения) 6; частотоМер 7; частотный преобразователь (например, на операционном усилителе) 5; первый функциональный преобразователь (например, источник и системы релейных элементов) 9; третьи функциоиальные преобразователи (например, источник и системы релейных элементов) Wi, JOn, вторые элементы И И, 11п, первый 12 и второй 13 амплитудные детекторы; второй элемент сравнения 14; первый фильтр 15; первый элемент сравнения 16; датчик обратной связи /7 и задатчнк 18.

Регулирующее воздействие на объект осуществляет исполнительное устройство 2 в соответствии с сигиаламн, иоступающнми через фильтр 5 с сигнального и управляющего входов реле 4. На сигнальный вход реле 4 через элементы И 5i-5„ поступает сигнал с источника ограничения размещенного в функциональном преобразователе 6. Сигнал на управляющий вход реле 4 поступает через частотный преобразователь 8 и фильтр 15 с элемента сравнения 16. Он формируется в внде соотношения или разности сигналов с датчика обратной связи 17 и задатчика 18.

Автоколебания .регулятора линеаризуют характеристику реле 4.

Для обеспечеиия требуемой амплитуды колебаний на управляющем входе реле 4 применяется фильтр 15. Этот фильтр выполнен, например, как узкополосный на частоте автоколебаний регулятора. Влияние фильтра 15 на динамические характеристики регулятора устраняется путем введения фильтра 3. За счет коррекции .сигналом с частотомера 7 фильтров 3 и 15 сохраняется неизменность динамических свойств рег}лятора на частоте его автоколебаний.

В релейном регуляторе, работающем в автоколебательном режиме, выполняется условие неизмеиности общего коэффициента пер.едачи разомкнутого контура регулирования. Поэтому сигиал с частотомера 7 зависит от любого параметра (или параметров) объекта, кроме его коэффициента передачи. Сигналом с частотомера 7 корректируется частотный преобразователь 5. Этим устраияется влияние на динамические свойства регулятора вариаций параметров, от которых зависит сигнал с частотомера 7.

В функциональном преобразователе 6 в соответствии с сигналом с амплитудного детектора 12 преобразуется сигнал с источника уровня ограничения. Это производится путем формирования каналов коррекции уровня ограничения реле 4j которые строятся в соответствии с алгоритмами корректирования выходного напряжения реле 4. Эти алгоритмы рассчитываются, например, по заданным требованиям к точности .регулирования для фиксированных значений коэффициента передачи и изменению второго параметра (в частности, постоянной времени) объекта регулирования /. В преобразователе 6 напряжение с источника уровня ограничения распределяется с помощью делителя по уровням и подается на контактные группы систем релейных элементов, реализующих каналы коррекции. Управление в соответствии с алгоритмами коррекции выходного напряжения реле 4 производится сигналом, поступающим на управляющие входы релейных элементов преобразователя 6 с амплитудного детектора 12.

Преобразователь 9 выполнен в виде расчетной зависимости, связывающей амплитуду колебаний, например, с фильтра 15, и сигиала с частотомера 7 при номинальном значении коэффициента передачи и изменении второго параметра объекта. Он может быть реализован аналогично преобразователю 6. Причем на сигнальные входы систем релейных элементов подается напряжение, расиределеииое ио зфовням, а на

управляющие входы систем релейных элементов поступает сигнал с частотомера 7.

Сигнал с преобразователя 9 зависит от расчетной амплитуды колебаний в регуляторе. При этом иеизменными являются как коэффициент передачи объекта, так и уровень ограничения реле 4, а изменяется лишь второй параметр (например, постоянная времени) объекта. Этот сигнал сравнивается в элементе сравнения 14 с сигналом с фнльтра 15. Последний сигнал зависит от текущего значения амплитуды колебаний в регуляторе. Следовательно, при неизменном уровне выходного наирял ения реле 4 сигнал с элемента сравнения .14 зависит только от коэффициента передачи объекта. Этим сигналом с помощью элементов И 5|-5„, каждый из которых соответствует определенному каналу коррекции

в преобразователе 6, .производится Селекция уровня выходного напряжения реле 4 во множестве значений двух параметров объекта регулирования.

С помощьюпараллельных цепей из преобразователя lOi или /(„ и второго элемента И 111, П-2 или //„, каждая из которых соответствует определенному значению уровня выходного напряжения реле 4, учитывается изменение зфовня ограничения

реле 4.

Третьи функциональные элементы выполнены на основе расчетных зависимостей. Эти зависимости связывают амплитуду колебаний в регуляторе при уровне ограничения реле 4, соответствующем алгоритму, реализованному в элементе 9, с амплитудой колебаний, соответствующей уровню ограничения реле 4, зафиксированному в каждом из расчетных алгоритмов, реализоваиных в элементах lOi, /(„. При этом коэффииент передачи объекта имеет фиксированное значение в соответствии с алгоритмом, реализуемым в преобразователе 9, а второй параметр объекта считается переменнь.г.

Третьи функциональные преобразователи могут быть выполнены аналогично преобразователю 9. Причем в каждом из них на сигнальные входы систем релейиых элементов лодается напряжение, расиределеиное по уровням, а на управляющие входы поступает сигнал с преобразователя 9.

С помощью элементов И п, иа которые поступает сигнал с выхода элементов И 5i-5п, производится селекция расчетных значений амплитуды колебаний во множестве значений уровня выходного напряжения реле 4.

Таким образом, в предлагаемом регуляторе точность регулирования повышена за счет обеспечения условий инвариантности по точности и по управляющему сигналу при изменении двух параметров объекта регулирования, одним из которых служит его коэффициент передачи. Это повышает точность регулирования, производительность оборудования и качество материала.

Фор|Мула изобретения

Релейный регулятор, содержащий последовательно соединенные датчик обратной связи, первый элемент сравнения, первый фильтр, частотный преобразователь, реле, второй фильтр и исполнительное устройство, выход частотного преобразователя через частотомер соединен со вторым входом второго фильтра, входом первого функционального преобразователя и вторыми входами частотного преобразователя и первого фильтра, выход которого через последовательно соединенные первый амплитудный детектор и второй функциональный преобразователь соединен с первыми входами первых элементов И, а через последовательно соединенные второй амплитудный

детектор и второй элемент сравнения - со вторыми входами первых элементов И, выходы которых соединены со вторым входом реле, второй вход первого элемента сравнения соединен с выходом задатчика, отл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности работы регулятора, он содержит третьи функциональные преобразователи и вторые элементы И, выходы которых соединены со вторым входом второго

элемента сравнения, а выход первого функционального преобразователя через соответствующий третий фуикциональный преобразователь соединен с соответствующими первыми входами вторых элементов И,

вторые входы которых соединены со вторым входом реле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

.№ 391533, кл. G 05 В 11/16, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР Л 647651, кл. G 05 В 11/16, 1979 (прототип) .