Устройство для настройки регуляторов Советский патент 1981 года по МПК G05B23/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ РЕГУЛЯТОРОВ

- 1 . . .. Изобретение относится к технике автоматического регулирования, а именно - к устройствам, предназначенным для введения в систему автоматического регулирования (CAP) периодических возмущений, определения реакций САР на эти возмущения и выдачи либо данных для расчета по том или иному алгоритму значений параме ров настройки регуляторов, принимае мых за оптимальные, либо результатов такого расчета, выполняемогЬ ав томатически . Эти устройства содержат последовательно соединенные релейный элемент и функциональный ггреобразователь, выход которого подключе ,к выходу устройства, а также ана;лизатор колебаний, вход которого подсоединен ко входу релейного элеме та - устройствам для настройки регу ляторов УНР).. .Известно УHP, в котором в качестве функционального преобразователя применено апериодическое звено и подключающиеся к САР входом - к выходу объекта регулирования, а. выходом - к свободному входу сумматора. При указанном выполнение и подключекнк уHPи САР в последней с помощью УНР возбуждаются автоколебания, параметры которых (период и амплитуда на входе УНР ) зависят от параметров настройки регулятора, настройки УНР и от динамических параметров остальных звеньев САР. Для широкого, класса объектов регулирования, охватывающего подавляквдее большинство реальных промышленных объектов, оптимальной настройке регулируйтего прибора соответствуют определенные постоянные числовые значения соотношений между амплитудой автоколебаний на входе УНР и разностью уровней ограничения выходной характеристики релейного элемента, приведенной к выходу УНР через статический коэффициент усиления апериодического звена, а также между периодом автоколебаний и постоянной времени апериодического звена, так что эти значения соотношений используют как косвенные- критерии оптимальности настройки САР, и приведен алгоритм : итерационной процедуры поочередного изменения параметров настройки УНР и регулирующего прибора, обеспечивающий достаточно быструю сходимость указанных соотношений к соответствующим оптимальшгм значениям 1 .

Наиболее близким к предлагаемому является УHP, содержащее последовательно соединенные релейный элемент и функциональный преобразователь, выход которого подключен к выходу УНР, анализатор колебаний, вход которого подсоединен ко входу релейного элемента, а также переключатель, к которому подсоединены вторые входы а:нализатора колебаний и функционального преобразователя, и входной блок, через который вход релейного элемента подключен ко входу УНР.

В первом положении переключатель устанавливает функциональный преобразователь в режим работы апе.шодического звена., а анализатор колебаний в режим измерения амплитуды и периода колебаний (режим ВА), при этом УНР использует для настройки регулятора метод возбуждения в САР автоколебаний.

Во втором положении переключатель устанавливает функциональный преобразователь в режим работы генератора синусоидальных колебаний, а анализатор колебаний - в режим измерения амплитуды и фазы колебаний (режим ГК), при этом УНР использует для настройки регулятора методы, основанные на определении амплитудно-фазовой характеристики САР в диапазоне частот 2} .

Однако для настройки регулятора УНР подключается к САР входом к выходу датчика регулируемого параметра а выходом - к свободному суммирукяцему регулирующего прибора. Так кик датчики регулируемого параметра в САР обычно имеют токовый выход, то и вход УНР обеспечивает возможность приема токового сигнала, т.е. УНР содержит во входном блоке преобразователь тока в напряжение, обладающий определенной погрешностью TsJ Для обеспечения возможности включения входа УНР последовательно в цеп выходного токового сигнала датчика регулируемого параметра, обычно в САР подключенного к одному входу входного сумматора регулирующего прибора, к другому входУ которого подключается выход УНР, вход и выход УНР гальванически разделены, а гальваническое разделение всегда выполняется с некоторой погрешностью передачи сигнала. При возбуждении в САР с помощью УНР периодических колебаний выходной сигнал датчика регулируемого параметра колеблется относительно значения, соответствующего номинальному значению регулируемого параметра и значительно отличающегося от нулевого значения тока. Поэтому УНР содержит во входном блоке схему ксэмпенсации постоянной составляющей входного сигнала. иначе в режиме ВА релейный элемент может не переключаться), также вносящую некоторую погрешность в работу УНР, например, вследствие нестабильности компенсируюдего сигйала, указанные погрешности снижают точность УНР. Кроме того, указанно подключение УНР к САР выполняется с помощью четырех проводов, иду111их к различнь м конструктивным узлам САР, и связано с пересоединением проводов |В САР, что практически нез добно.

Таким образом, йзвестн41е устройства для настройки регуляфоров обладают недостаточной точностью, а также недостаточно удобны для подключения.

Цель изобретения - пов 1ш1ение точности устройства для настройки регуляторов.

Указанная цель достига

тся тем.

что в устройство для настройки .регу- ляторов, содержащее последовательно соединенные релейный элемент и функциональный преобразователь, .выход которого подключен к выходуjустройства, а также анализатор колебаний, вход которого подсоединен ко вйоду релейного элемента, введен cyMiyiaTop, вход которого подключен входу устройства, выход - ко входу I релейного элемента.|

Кроме того, в него введен переключатель, вход которого подсоединен к выходу устройства, выходЬл - ко вторым входам анализатора колебаний, функционального преобразователя и сумматора.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.|

УНР содержит вход 1, сумматор,2, релейный элемент 3, функциональный . преобразователь 4, выход 5 и анализатор б колебаний, а также 1|1ереключатель 7. I

Релейный элемент 3 и функциональный преоб| азователь 4, которого подключен к выходу 5 УЙР, соединены последовательно, вхол анализатог ра колебаний 6 подсоединен ко входу релейного элемента 3, первый (вычитающий) вход сумматора 2 подключен ко входу 1 УНР, выход - к4 входу релейного элемента 3. алход 5 УНР непосредственно или через |одну секцию переключателя 7 подключен ко второму (суммирующему ) входу сумм4тора 2, другие секции переключателя 7 соединены со вторыми входами анализатора 6 колебаний и функциональ(|ого преобразователя 4.

Функциональный .преобраг ователь 4 выполнен либо в виде апериодического звена, либо известным образом так, что он устанавливается пеЕ|еключателем 7 при одном его положении в режим работы апериодического звена (режим ВА), а при другом положении - в-режим работы генератора синусоидальных колебаний (режим ГК). Фун1 циональный 5 преобразователь имеет выхбдной сигнал напряжения. Анализатор колебаний выполнен либо в виде блока измерения амплитуды и периода колебаний или их функций, либо известным образом так, что он- устанавливается переключателем 7 при его положении/ соответ ствукадем режиму ВА, в режим измерени амплитуды и периода колебаний или их функций, а при положении соответ ствующем режи ГК - в режим измерения амплитуды и фазы колебаний или их функций. Сумматор 2 выполнен со входами сигнала напряжения.. Устройство работает следующим образом. УНР подключается к САР, содержащей соединенные последовательно задатчик регулируемого параметра, регу лирующий прибор с входным сумматором объект регулирования и датчик регулируемого параметра, выход которого подключен к вычитаклцему входу сумматора регулирующего прибора, а именно вйходом - к свободному суммирующему входу, а входом - к выходу сумматора регулирующего прибора. При таком подключении выходной сигнал сумматора 2 УНР равен разности между сигналами датчика и задатчика регулируемого параметра (Т.е. сигналу рассогласования регулятора, а колебания этого сигнала представляют собой реакцию САР на вносимое с помощью УНР периодическое возмущение, при этом УНР возбуждает колебания в САР и измеряет параметры колебаний в режимах ВА или в ГК функционально. . Соединение выхода 5 со вторым вхо дом сумматора 2 может быть разорвано с помощью переключателя 7, при этом УНР .используют для настройки САР. Предлагаемое УНР обладает следующими преимуществами. Входной сумматор 2 йыполнен без входного преобразователя тока в напряжение, имеющего определенную погрешность, так как в современных регулирующих приборах входной сумматор выполняется с выходным сигнгшом напряжения. УНР выполнено без гальвани ческого разделения цепей входа и выхода, вносящего определенную погрешность, так как современные регулирующие приборы снабжены входами сигналов напряжения, действующими по отношению к той же точке,, относитель но которой действует выходной сигнал входного сумматора. Также не содержит ручных или автоматических средств компенсации постоянной составляющей входного сигнала, носящих некоторую погрешность, так как выходной сигнал входного сумматора регулирующего прибора (сигнал рассогласования регулятора} достаточно точно автоматически ценфрирован - его колебания происходят достаточно симметри чно относительно нуля напряжения. Таким образом предлагаемое УНР обладает повышенной точностью, обеспечивает возможность настройки САР при его подключении лишь к одному конструктивноглу узлу САР (к регулирующему прибору) и всего тремя проводами, так что оно проще в подключении. Предлагаемое устройство для настройки регуляторов может найти широкое применение в различных отраслях промьшшенности для первоначальной (при пуско-наладочных работах) и периодической оптимизации настройки систем автоматического регулирования. Формула изобретения 1. Устройство для настройки регуляторов, содержащее последовательно соединенгале релейный элемент и функциональный преобразователь, выход которого подключен к выходу устройства, а также анализатор колебаний, вхо.ц которого подсоединен ко. входу релейного элемента, отли чйющ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введен сумматор, вход которого подключен ко входу устройства, выход - ко входу релейного элемента. 2. Устройство по П.1, о т л и чающееся тем, что в него введен переключатель, вход которого подсоединен к выходу устройства, выходи - ко вторым входам анализатора колебаний, функционального преобразователя и сумматора. Источники информации, ринятые во. внимание при экспертизе 1.Ротач В.Я. Расчет динамики ромлшпенных автоматических систем егулирования. М., Энергия, 1973, , 376-379. 2.Авторское свидетельство СССР О заявке 2597740/18-24, л. G 05 В 23/02, 1978 (прототип).