Регулятор Советский патент 1981 года по МПК G05B13/00 

(54) РЕГУЛЯТОР

( -v™ птлf

;i ,

j- t i I

3 Лир ii jv.M V; -,-ff-rt .:; 5 блока обратной связи, а второй вход блока обратной связи соединен со входом первого реле, причем второй дискретный дифференциатор содержит последовательно соединенные первый размыкгиощий контакт первого реле, первый конденсатор, второй pasNtiкающий контакт первого реле, первый замыкающий контакт реле первого одно вибратора, второй конденсатор и первый замыксцощий контакт реле первого одновибратора, первый замыкающий контакт первого реле соединен с перВЬ1М выходом второго дискретного дифференциатора, второй вход которого через последовательно соединенные первый разгъ&1каихций контакт реле первого одновибратора, второй конденсатор, второй размыкающий контакт реле первого одновибратора соединен со вт рым закыкающим контактом первого рел причем первый размакгаощкй. контакт первого реле и второй зауыкаюсций кон такт реле первого одновибратора соед нены с первым входом второго дискрет ного дифференциатора, второй вход которого .соединен со вторым разкыкаю щим контактом первого реле и с первы заьыкающим контактом реле первого одновибратора. На фиг. 1 представлена блок-схема регулятора с переключаемыми параметрами, на фиг. 2 - оптимальное протекание переходных процессов системы. Усилитель 1 сигнала ошибки, фазочувствительный усилитель 2 с выходными реле, 3,4 и 5 - первый 3, второ 4 и третий 5 выпрямители, ключ 6, су мирующий усилитель 7, индикатор 8 оши.бки, блок 9 обратной связи, триггер 10, первый дискретный дифферент циатор 11, четвертый выпрямитель 12, для выпрямления напряжения задающего воздействия, быстродействуннцее перво реле 13, второе реле 14 с замедление на срабатывание, пятый выпрямитель 15, для выпрямления выходного сигнала второго дискретного дифференциатора, второй одновибратор 16, ангшоговый дифференциатор 17, третий одно вибратор 18, одновибратор 19, второй дискретный дифференциатор 20, содерЖсшшй первый и второй конденсаторы 21.1 и 21.2, перекидные (замыкающий и разьг:1кающий) контакты быстродейст: ю|дего первого реле 22.1 и 22.2, пе рекидные (замыкающий и размыкающий) контакты реле первого одновибратора 23.1 и 23 2,, UE- сигнал ошибки, и,, и, и И выходные сигналы усилителя 1, и - выходной сигнал фазочувствительного усилителя 2, difff Uigjj H Uicii- сигналы модуля ошибки сис темы, Un - выходной сигнал индикатора 8 ошибки, Ufl- выходной сигнал суммирующего усилителя 7, U - выход ной сигнал ключа 6, UQC выходной сигнал блока 9 обратной связи, U( выходной сигнал первого дискретного дифференциатора 11, Ui - выходной сигнал триггера 10, DO - сигнал задающего воздействия, fUo|- сигнал модуля задающего воздействия, Uy сигнал приршцения задающего воздействия, Ui - сигнеич модуля приращения задающего воздействия, Ul - выходной сигнал второго одновибратора, и ( - сигнсш аНсшоговой производной приращения задакяцего воздействия. Up - выходной сигнал третьего одновибратора 18, и-1) - выходной сигнал быстродействующего первого реле 13, и) - выходной сигнал второго реле 14 с замедлением на срабатывание. Регулятор работает следующим образом. На вход усилителя 1 поступает сигнал ошибки UE т о. где и - сигнал регулируемой величины (переменное напряжение), снимаемый с датчика регули„ руемого технологического параметра; UQ - сигнал задающего воздействия (переменное напряжение, снимаемое с задатчика величины регулируемого технологического параметра). : Сигнал ошибки Up усиливается на усилителе 1 и поступает в виде переменных напряжений и,,, UE, U и Ug на фазочувствительный усилитель 2, выпрямители 3, 4 и 5 соответственно. Сигнал Uj усиливается фазочувствительным усилителем 2, выходные реле которого выдгиот немодулированное напряжение и на магнитный пускатель системы автоматического регулирования, а также на быстродействующее первое реле 13. Выпрямленное напряжение ) поступает на дискретный дифференциатор 11, в котором сравнивается с напряжением UjE|(t-T), запомненным в момент срабатывания регулятора, где Т - период повторения импульсного сигнала и.умноженным на некоторый коэффициент В. При этом сигнал Uifi имеет вид UH- - U|EH(t) - 6U,,(t-T) Так как В (t-T)(V; VV - itM(t) - U|EH(t-T) + Кп и,Ец Uu, - и, Первые два члена правой части (2) являются прибаиженным сигналом производной сигнала U(E( ,а третий член сигнал модуля ошибки, умноженный на коэффициент KD наклона линии переключения на фазовой плоскости систе№1, определяемый так При этом переключение параметров регулятора будет осуществляться в четных квадрантах фазовой плоскост систелы. Если требуется переключение параметров регулятора в нечетны :квсщрантах фазовой плоскости систеьы то в дискретном дифференциаторе осу ществляется запоминание полного зна чения сигнала UIEM ()/ а сигнал текущего значения U|EH(t) ослабляется с коэффициентом 8, тогда сигнал Uv имеет вид и 8U,EH{t) - U,En(t-T) (4) Выражение (4) преобразовывается аналогично (1), что дает UiEn(t) - U;EH(t-T)+ (6-1)Urti(t) и так как В 1,0, то Кп П 1 0, что и соответствует переключению параметров регулятора в нечетных j квадрантах фазовой плоскости систекы В зависимости от знака сигнала U триггер 10 принимает одно из устойчивых состояний и его выходной сигнал и у переключает параметры блока 9 обратной связи в состояние форсированного или умеренного управления в соответствии с которым последний выдает сигнал обратной связи или иной интенсивности. На суммирующем усилителе 7 сравниваются сигналы модуля ошибки U/E/2 и сигнсша обратной связи Ир, При ин вертировании знака выходного сигнал ип усилителя 7 ключ 6 размыкает цеп питания усилителя 2 (сигнгш Up) и прерывает импульс Ujj В зависимости от величины сигнала U ь и состояния триггера 10 (умеренное или форсированное управление) длитель ность импульса и соответствует пропорционально-интегральному алгоритму управления системой автоматического регулирования, Для уменьшения колебательности переходных процессов в режиме слежения за изменением задающего воздействия (So на блок обратной связи осуществляется воздействие с целью дополнительного изменения параметров алгоритма регулирования, обеспечивгиощего близкое к оптимгшьному протекание переходных процессов системы следуклцим образом (фиг. 2), Пусть задание U изменилось в мо мент времени 1о(Фиг. 2а). Так как размыкающие пары контактов 22.1 и 22.2 быстродействующего реле 13 в интервалах между срабатывания регулятора подключают конденсатор 21.1 к выходу четвертого выпрямителя 12, то на нем всегда наблюдается модуль напряженияjUol текущего значения сигнала задания. При срабатывании регулятора выходное напряжение Ufc (в момент времени t ,фиг.26) поступает на реле 13, которое срабатывает с замыкаккдими парами контактов 22.1 и 22.2 подключает конденсатор 21.1 последовательно с кон денсатором 21.2 ко входу выпрямителя 15, На конденсаторе 21.2 хранится напряжение /U о (t-T)f, запомненное в момент предыдущего срабатывания регулятора. Заряд этого конденсатора осуществляется следующим образом. Срабатывание реле 13 вызывает подачу напряжения U{j на реле 14 с замедлением на срабатывание (момент времени t, фиг. 26), последнее срабатывает в момент времени tx Интервал времени t - t необходим для полного разряда конденсаторов 21.1 и 21.2-через выпрямитель 15 на входной цепи одновибратора 16. Срабатывание реле 14 вызывает появление сигнала U в момент времени t, которое вызывает срабатывание одновибратора 19,размыкающие пары контактов которохо 23.1 и 23.2 отключгиот конденсатор 21.2 от цепи сравнения напряжений /U|E(;,(t)/ и U(EH (t-T) и подключают замокающими парами контактов 23.1 и 2.2 к выходу выпря мителя 12. В течение интервала времени t (фиг. 2и), необходимого для полного заряда конденсатора 21.2, одновибратор 19 находится в неустойчивом состоянии и замыкающие пары контактов 23.1 и 23.2 замкнуты. По истечении этого времени одновибратор 19 переходит в устойчи- вое состояние и конденсатор 21.2 контактами 23.1 и 23,2 отключается от выхода выпрямителя 12. Реле 13 и 14 отпускают по окончании импульса U|, в момент времени f (фиг. 26) и .(фиг. 2в). Если задание UQ в интервале времени между импульс 1ми U не изменяется, тонапряжения на конденсаторах 21.1 и 21.2 почти равны между собой и . При изменении задания UQ напряжения на. конденсаторах 21.1 и 21.2 существенно не равны и напряжение « Uv| оказывается достаточным для срабатывания одновибратора 16, который выдает сигнал Uy в момент времени t« (фиг. 2д) на аналоговый дифференциатор 17. Последний дифференцирует передний фронт импульса Uy , при этом полярность сигнала Щ такова (фиг. 2е), что не вызывает срабатывания одновибратора 18. По окончании импульса Цу его задний фронт в момент времени 1(фиг. 2г) вызывает появление сигнала utj такой полярности (фиг, 2е), от которой одновибратор 18 срабатывает и его выходной сигнал Up (фиг. 2ж) производит дополнительное переключение параметров блока 9 обратной связи на время Т, большее, чем время переходного процесса система Т. Если до окончания переходного процесса в режиме слежения за изменением UQ произойдет новое изменение задания, то при очередном срабатывании регулятора величина снова будет отлична от нуля, одновибратор 1б снова cpaj oTaeT и вьадаст импульс ный сигнгш Utf. , под влиянием его переднего фронта аналоговый диффере циатор 17 вьадаст сигнал Uy , перево ДЯ1ДИЙ одновибратор 18 в устойчивое состояние, а под влиянием заднего фронта - в неустойчивое состояние и дополнительное переключение параметров блока 9 обратной связи будет еще продолжено на время переключения параметров Т. Применение предлагаемого регулятора позволит снизить затраты ручно го труда на управление системой авт матической стабилизации вальцовых станков этапа крупообразования наа 0,5 ставки оператора в смену и умён шить среднее количество функциональ ных отказов системы автоматизации на 25%, что дает следующий экономический эффект на мельнице производительностью 240 т/сут: от уменьшения затрат ручного труда 2100 руб/г; от уменьшения среднего количества функциональных отказов 6500 руб общий экономический эффект составит 8600 руб./г. Экономический потенциал для муко молькой промышленности РСФСР состав .875,0 тыс.руб/г. Формула изобретения 1. Регулятор, содержащий последовательно соединенные усилитель, пер вый выпрямитель, первый дискретный дифференциатор, триггер, блок обрат ной связи, суммирующий усилитель, ключ и фазочувствительный усилитель первый выход усилителя через фаэочу ствительный усилитель подключен ко второму входу блока обратной связи, второй выход через второй выпрямитель - со вторым входом суммирующего усилителя, а третий выход чере последовательно соединенные третий выпрямитель и индикатор ошибки - с третьим входом блока обратной связи отличающийся тем/ что, с целью повышения функциональной надежности регулятора, он содержит последовательно соединенные первое реле, второе реле и первый одновибратор и последовательно соединенные четвертый выпрямитель, второй дискретный дифференциатор,. пятый выпрямитель, второй одновибратор, аналоговый дифференциатор и третий одновибратор, В.ЫХОД которого соединен с четвертым входом блока обратной связи, а второй вход блока обратной связи соединен со входом первого реле. 2. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что второй дискретный дифференциатор содержит последовательно соединенные первый размыкающий контакт первого реле, первый конденсатор, второй размыкающий контакт первого реле, первый замыкающий контакт .реле первого одновибратора, второй конденсатор и первый замыкающий контакт реле .первого одновибратора, первый заг Флкающий контакт первого реле соединен с первым выходом второго дискретного дифференциатора, второй вход которого через последовательно соединенные первый разликающий контакт реле первого одновибратора, второй конденсатор, второй размыкающий контакт реле первого одновибратора соединен со вторым замыкающим контактом первого реле, причем первый размыкающий контакт первого реле и второй замыкающий контакт реле первого одновибратора соединены с первым входом второго дискретного дифференциатора, второй вход которого соединен со вторым размыкающим контактом первого реле и с первым загллкающим контактом реле первого одновибратора. Источники информации, принятые во внимание -при экспертизе 1.Автоматические приборы, регуяторы и вычислительные системы. Под ред. Б.Д. Кошарского. Л., Машиностроение, 1976, с. 21-23. 2.Авторское свидетельство СССР 429413, кл. G 05 В 11/14, 1974 (прототип).

i

U,

9

2

т

и

(/;

и u

Л /eit

тН

II

J

(л

%j ,

2ff

.1 21.1

lOel

It

, fj.fl

Uf

i r/k

U,

18

HI

U

U(f

d

16

i

/gp-

w

M

/

фиг. 2