Регулятор Советский патент 1981 года по МПК G05D23/19 

1

Изобретение относится к автоматизации и различных технологически процессов и может быть использовано, в частности, для регулирования тепловых режимов как автоматически регулятор температуры.

Известны специальные регуляторы с помощью которых решается, задача автоматизации управления технологическими процессами, например автоматического регулирования температурных режимов различного рода объектов l Известны также системы автоматического регулирования, включающие автоматические регуляторы с пропорциональным законом регулирования (П-рёгуляторы), отличающиеся простотой исполнения, высокой надежностью в эксплуатации при достаточйо высоком качестве регулирования. Эти устройства в своем составе непременно содержат: датчик регулируемого параметра, последовательно соединенная задающее устройство, элемент сравнения, усилитель сигнала рассогласования, исполнительный орган 2.

Однако у большинства объектов регулирования (например у объектов регулирования тепловых процессов) при изменении режима работы (как по температуре, так и по нагрузке) сильно изме няются динамические свойства - особенно коэффициент передачи объекта. В результате при регулировании температурных режимов таких объектов с помощью автоматических систем, содержащих П-регуляторы, остаточное отклонение регулируемой температуры от заданной значитель5но превышает допустимое (статическая ошибка). Уменьшить величину статической ошибки простым увеличением усилия регулятора не удается, так как при большом уси0лении это приводит к возникновению колебательного режима.

Цель изобретения - повышение точности регулятора.

Поставленная цель достигается

5 тем, что в регулятор, содержащий датчик и задатчик параметра, подключенные через элементы сравнения к блоку пропорционального регулирования, и исполнительный орган, введены де.г7ите.пь напряжения

0

И последовательно соединенные дифференциальный усилитель и RC-це причем выход РС-цепи подключен к управляющему входу делителя напряжения, вход которого соединен с выходом блока пропорционального регулирования, выход - со входом исполнительного органа, а входы дифференциального усилителя подключены к выходам задатчика и блока пропорционального регулирования.

На чертеже представлена функциональная схема регулятора, например для регулирования температуры объекта нагрева.

.Регулятор содержит задатчик 1. элемент 2 сравнения, блок 3 пропорционального регулирования, делител 4 напряжения, датчик 5, исполнительный орган б, дифференциальный усилитель 7 и КС-цепь 8 температуры, элемент 9 ручного управления, переменные резисторы 10 и 11, входн 12 и 13 усилителя.

Регулятор работает следующим образом

Вначале с помощью элемента Э ручного управления, делителя 4 напряжения устанавливается необходи Loe значение коэффициента передачи, всей системы автоматшгеского регулирования, обеспечивающее требуемую точность и запас устойчивости при максимальном значении коэффициента передачи объекта. Затем с помощью переменного резистора 10 устанавливается коэффициент передачи между выходом блока 3 и вторым входом дифференциального усилителя 7 таким, чтобы при макси-мальной температуре объекта регулирования, т.е. при максимальных выходных сигналах задатчика 1 и блока 3, сигналы на обоих входах дифференциального усилителя 7 были .равны. При этом предполагается, :чтомаксимальный выходной сигнал блока 3 соответствует случаю, когда коэффициент передачи объекта в процессе нагрева остается постоянным и равен своему максимальному значению. Далее путем изменения уставок задатчика 1 объект нагревается до заданной температуры. Если в процессе нагрева коэффициент передачи объекта не изменяется, то к моменту выхода на температурный режим сигналы на входах дифференциального усилителя 7 равны и его выходной сигнал равен нулю, так как в этом случае сохраняется неизменным соотношение между вьгходными сигналами задатчика 1 и блока 3 Коэффициент передачи делителя 4 напряжения при этом остается неизменным. Если коэффициентггередачи объекта имеет температурную зависимость {уменьшается с ростом

температуры объекта нагрева), изменяется соотношение между выходнми сигналами задатчика и блока Для поддержания той же заданной температуры, что и для рассмотренного выше случая,требуется другое кличество подводимой к объекту мощности нагрева. В результате нарушается равенство сигналов на входах дифференциального усилител 7 и на его выходе появляется сигнал, который изменяет коэффициент передачи делителя 4 напряжений таким образом, что сигналы на входах 12 и 13 дифференциального у усилителя 7 опять практически станут равными (до той небольшой разности, .которая, усиленная дифференциальным усилителем 7 и поданная на вход делителя 4 напряжения поддерживает новое значение коэффициента передачи последнего). Степень равенства указанных сигналов определяется коэффициентом передачи диффереяциального усилителя 7. Таким образом, уменьшение коэффициента передачи объекта компенсируется увеличением коэффициента передачи делителя 4 напряжения. Общий коэффициент передачи при этом остается постоянным. Аналогично происходит компенсация изменения коэффициента передачи объекта при изменении режима объекта регулирования по нагрузке.

Так как при быстрых изменениях задания, например температуры или нагрузки, изменение коэффициента передачи объекта происходит обычно не мгновенно, а по временному закону, зависящему от постоянной времени объекта регулирования, поэтому между дифференциальным усилителем 7 и делителем 4 напряжений включена RC-цепь 8, постоянная времени которой с помощью переменного резистора 11 может настраиваться на любой объект ре улирования.

Таким Образом, с введением в регулятор новых элементов (делителя напряжения дифференциального усилителя, и RC-цепи) соединенных соответствующим образом между собой и остальными элементами, решается принципиальная проблема Исключается влияние изменения коэффициента передачи объекта регулирования на работу регулятора, в результате чего повышается точность регулятора.

Формула изобретения Регулятор, содержащий датчик и эадатчик параметра, подключенные через элементы сравнения к блоку пропорционального регулирования, и исполнительный орган, о т л и ч ю щ и и с я тем, что с целью повышения точности регулятора, в него введены делитель напряжения и последовательно соединенные дифференциальный усилитель и RC-цепь, причем выход RC-цепи подключен к

.управляющему входу делителя напряжения, вход которого соединен с выходом блока пропорционального регулирования, выход - со входом испол«ительного органа, а входы дифференциального усилителя подключены к

выходам задатчика и блока пропорционального регулирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Стефан Е.П. Основы расчета настройки регуляторов теплоэнергетических процессов, М., Энергия

1972,с. 32.

2.Клюев А.С. Автоматическое регулирование., М., Энергия ,

1973,с. 81 (прототип).