Регулятор Советский патент 1981 года по МПК G05B11/14 

Изобретение относится к автомати ческому регулированию и может быть. применено для управления электрическими приводами. Известен оптимальный регулятор , содержаний последовательно соединенные элемент сравнения, вычислительное устройство, релейный элемент и объект управления, выход последнего подключен ко второму входу элемента сравнения р. Недостатком данного регулятора является наличие в зa JKнyтoм контуре релейного элемента, что приводит к потере устойчивости и возникновени в окрестности положения равновесия автоколебаний. Известен также-регулятор, содержа пщй формирователь ошибки, . которого соединен с сумматором непосредственно и через дифференциатор, трехпозиционный релейный элемент с прямой характеристикой, вход которого связан с выходом сумматора, а ВЫХОД с выходной схемой, и с запрешаюпщм входом первого запиранхцего вентиля, модулятор, его выход через второй запирающий вентиль подключен к выходной схеме, элемент ИЛИ, соединенный с запрещающим входом второго запирающего вентиля, исполнительный механизм с регулируюпр м органом, вход которого связан с выходом-выходной схемы, а выход с объектом регулирования, выход, последнего подключен к формирователю ошибки О. Недостатком этого регулятора является малая точность и низкое быстродействие. Это объясняется тем, что регулирование осуществляется только на основании информации о знаке и величине производной от ошибки. Наиболее близким по технической суищости к изобретению является регулятор , содержащий последовательно соединенные первый сумматор, элемент сравнения, усилитель, исполнительный механизм и последовательно соединенные первый ключ, первый и второй широтно-импульсные модуляторы, первый вход первого ключа соединен с первым входом первого сумматора, через ждущий мультивибра тор - со вторым входом первого ключ а через дифференциатор - со вторым входом первого широтно-импульсного модулятора, эыход первого ключа соединен со вторым входом второго широтно-импульсного модулятора Гз. Однако такой регулятор характеризуется недостаточной надежностью/ определяемой сложностью структуры, обусловленной наличием четырех нелинейных преобразователей амплитуды сигнала в длительность импульсов чщиротно-импульсных модуляторов) , а также низким быстродействием, которое связано с тем, что управление осуществляется двигателем,охваченным отрицательной обратной связь Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия регулятор Цель достигается тем, что регуля тор содержит последовательно соединенные второй сумматор и элемент реверса, выход крторог о соединен со вторым входом первого сумматору, и последовательно соединенные триггер и второй ключ, выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, выход исполнительного мех низма соединен со вторым входом вто рого ключа, вход и выход втдрого широтно-импульсиого модулятора соединены соответственно с первыми и вторыми входами второго сумматора и триггера, вход первого ключа соединен со вторым входом элемента реверса. На чертеже представлена блок-схем Предлагаемого регулятора. Регулятор содержит дифференциатор 1, ждущий мультивибратор 2, первый ключ 3, первый и второй широтноимпульсньш модуляторы 4 и 5, первый сумматор 6, элемент 7 сравнения, усилитель 8, исполнительный механизм 9, второй сумматор 10, элемент 11 реверса, триггер 12, второй ключ 13, Первые входы модуляторов 4 и 5 соединенных последовательно, через .Первый ключ 3 подключены ко входам Дифференциатора 1, ждущего мультивибратора 2, первого сумматора 6 и Элемента 11 реверса, Выходы мульти994вибратора 4 и 5 соединены со входами второго сумматора 10 и входами триггера 12, своим выходом подключенного ко входу второго ключа 13, Выход второго сумматора 10 через элемент 11 реверса, первый сумматор 6, элемент 7 сравнения и усилитель 8 подключен ко входу исполнительного механизма 9, выход которого подключен ко второму входу элемента 7 сравнения через второй ключ 13, Второй вход первого ключа 3 соединен с выходом ждущего мультивибратора 2, а выход дифференциатора 1 подключен ко второму входу модулятора 4, Функции, выполняемые отдельными структурными элементами регулятора, заключаются в следующем. Дифференхдаатор 1 вьщеляет передний фронт скачка задающего воздействия и запускает первый модулятор 4, Ждущий мультивибратор 2 генерирует импульс, открываняций первый ключ 3, Широтно-импульсные модуляторы 4 и 5 совместно с сумматорами 6 и 10, элементом реверса 11 формируют управляющее воздействие на входе замкнутой части системы. Триггер 12 управляет работой второго ключа 13, замыкающего и размыкающего цепь отрицательной обратной связи с выхода исполнительного механизма 9 на второй вход элемента 7 сравнения, . Регулятор работает следующим образом. По переднему фронту скачка задающего воздействия ждущий мультивибратор 2 открывает ключ 3, а дифференциатор 1 запускает модулятор 4, который формирует импульс положительной полярности,и длительность которого зависит от амплитуды задающего воздействия, Импудьс. с выхода модулятора 4 поступает на триггер 12, устанавливая его в состояние 1, соответствующее размыканию ключа 15, а также через сумматор 10 - на вход элемента реверса 11, Модулятор 5 запускается по заднему фронту импульса с выхода модулятора 4 и формирует импульс отрицательной полярности, длительность которого также зависит от амплитуды задающего воздействия, . Импульс с выхода модулятора 5 через сумматор 10 поступает на вход элемента 11 реверса, который ормирует управление с учетом полярности задающего воздей ;твия. Сигнал с выхода элемента 11 реверса через сумматор 6 и усилитель 8 поступает на вход исполнительного механизма. По заднему фронту импульса с выхода модулятора устанавливается триггер 12 в состояние О, что соответствует-замыканию второго ключа 13. Таким образом, управляющее возде ствие на входе исполнительного механизма 9 имеет вид двух прямоуголь ных импульсов противоположной подяр ности, длительность которых соответ ствует переходному процессу, оптимальному по времени. При медленно м няющихся входных воздействиях и пос окончания второго импульса оптимального управления на вход исполнительного, механизма поступает сигнал, пропорциональный ошибке. Использование предлагаемого регу лятора для управления электроприводами, станков-и механизмов позволяет значительно повысить их производительность. Исключение из устройства двух широтно-импульсных модуляторов позволяет повысить надеж ность, упростить настройку устройства и снизить его стоимость на 4%. Применение предлагаемого регулятора позволяет также сократить время переходного процесса на 5-6%. Формула изобретения Регулятор, содержащий последовательно соединенные первый сумматор элемент сравнения, усилитель, испол нительный механизм и последовательно соединенные первый ключ,первый и второй широтно-импульсные модуляторы, первый вход первого ключа соединен с первым входом первого сумматора, через ждущий мультивибратор - со вторым входом первого ключа, а через дифференциатор - со вторым входом первого широтно-импульсного модулятора, выход первого ключа соединен со вторым входом второго широтноимпульсного модулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, он содержит последовательно соединенные второй сумматор и элемент реверса, и последовательно соединенные триг гер и второй ключJ,выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, выход исполнительного механизма соединен со вторым входом второго ключа, вход и выход второго . широтно-импульсного модулятора соединены соответственно с первыми входами второго с матора и триггера и вторыми входами второго сумматора и триггера,, вход первого ключа сое-, динен со вторым входом элемента реверса, выходом подключенного ко второму входу первого сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Павлов А. А. Синтез релейных систем оптимальных по быстродействию. М., Наука, 1966, с.74. 2.Авторское свидетельство СССР № 370584, кл. 6 05 В 11/26, 1973. 3.Авторское свидетельство СССР № 331366, кл. G 05 В 11/01, 1970 (прототип).