Пневматический регулятор Советский патент 1981 года по МПК G05B11/50 

(54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к автоматическому регулированию и предназначен для применения в системах качественного автоматического регулирования параметров нестационарных объектов, преимущественно при их взрывопожароопасности, различных отраслей промышленности. Известно пневматическое устройств для ступенчатого пропорционального регулирования, содержащее последова тельно соединенные блок определения знака производной регулируемого параметра, блок логики, два клапана и сумматор, а также пневматический элемент сравнения, выход которого , связан со вторым входом блока логики задатчик, выход которого связан со входами каналов и пропорциональный регулятор-усилитель, выход которого связан со входом сумматора, причем блок определения знака производной сигнала содержит последовательно сое диненные генератор, импульсатор, узе непрерывно-дискретной, задержки на такт, управляемое инерционное звено и элемент сравнения, на второй вход которого подается регулируемый параметр, вход управления инерционного звена связан с вьрсодом импульсато ра и второй вход блока логики связан с выходом второго элемента сравнения, выдающего сигнал знака отклонения регулируемого параметра от згщаваемой величины D-l Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пневматический регулятор, содержащий усилитель с дифференциальным, подключенным к входным каналам регулятора, и сдвигающим входами, выключгвощее реле, выход которого соединен с выходом регулятора, управлякщий вход связан с кансшом управления регулятора, а выход соединен с выходом усилителя, элемент сравнения, входы которого подключены к выходным каналам регулятора, блок определения знака производной, вход блока соединен с входным кансШом переменной, блок логики, входы которого связаны с выходами элемента сравнения и блока определения знака производной, переключатель, входы которого подключены к входным каналам peгyJJятopa, а управляющий вход - к выходу блока логики, интегратор с дифференциальным входом, выход которого связан со сдвигающим входом усилителя и вторым входом выключающего реле, а вход соединен с каналом задания регулятора и выходом переключателя Г2 . Однако известные устройства не обеспечивают должного качества регулирования параметров объекта в системах программного и следящего регул врования, так как не учитывают скорость изменения задающего воздействи Цель изобретения - расширение области применения регулятора. Поставленная цель достигается тем что пневматический регулятор, содержащий усилитель с дифференциальным, подключенным к входным каналам регулятора, и сдвигающим входами, выключающее реле, выход которого соединен с выходом регулятора, управляю щий вход - с каналом управления регу лятора, а один вход - с выходом усилителя, элемент сравнения, входы которого подключены к входным каналам регулятора, блок определения знака производной, блок логики, входы которого связаны с выходом элемента сравнения и первым выходом блока определения знака производной, элемент НБ, управляющий вход которого соединен со вторым выходом блока определе ния знака производной, а сопловая ка мера связана с выходом блока логики, переключатель, входы которого подклю чены к входным каналам регулятора, а управляющий вход связан с выходом эл мента НЕ, интегратор с дифференциальным входом, выход которого связан с сдвигающим входом усилителя и другим входом выключающего реле, а соединен с каналом задания регулятора и выходом переключателя, содержит сумматор с дифференциальным входом, выход которого связан со входом блок определения знака производной, а вход - с входными каналами регулятора. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого регулятор Усилитель 1 с дифференциальным и сдвигающим входами выходами через выключающее реле 2 связан с выходом регулятора, а входами - с входными каналами регулятора Рцер. Зйд- ключающее реле 2 вторым входом связа но с выходом интегратора 3 с дифференциальным входом, а уттравлякядим вх дом - с каналом управления регулятора РЙ,,,;, . Интегратор 3 выходом связан с сдвигающим входом усилителя 1, один его вход связан с выходным каналом задания устройства - с выходом переключателя 4 Pg . Переключатель 4 входами связан с входными каналами устройства, а управляющим входом - с выходом элемента НЕ 5. Элемент НЕ 5 управляющим входом связан с выходом элемента 6 сравнения блока 7 определения производной, а сопловой камерой - с выходом блока 8 логики, реализующий логическую фун цию Неравнозначность. Блок 7 определения знака производной входом связан с выходом сумматора 9, разнозначные входы которого соединены с входными каналами регулятора, а его элемент 10 сравнения входами связан со входами противоположного знака элемента 6 сравнения. На положительный вход сумматора 9 подается давление сдвига РО Блок 8 логики входами связан с выходами элементов 10 и 11 сравнения. Элемент сравнения 11 входами связан с входны11и каналами регуляРЗДД. Элементы, б, 10 и тора Р 11 сравнения включены в режиме порогового преобразователя. На входах усилителя 1 и интегратора 3 установлены механические переключатели 12 и 13, которые предназначены для установления отрицательной о.братной связи в системе регулирования. В блоке 7 одномембранные повторители 14 и 15 со сдвигом включены по диодной схеме, соединены между собой последовательно кольцом и одним полюсом связаны с положительным входом, а другим - с отрицательным входом элемента 10 сравнения, причем его положительный вход является входом блока. Усилитель 1, интегратор 3, блок 8 и сумматор 9 выполнены на пневматических элементах по стандартной схеме. Регулятор реализует следующий закон регулирования: у kx+c J zdt , z X при xx $ О , z О при XX 0, где у - регулирующее воздействие; k - коэффициент усиления; X - величина рассогласования регулируемого параметра с заданием/, с - коэффициент интегрирования; t - текущее время-; tg - начало интегрирования; z - интегрируемый параметр; X - производная от х. Регулятор работает следующим образом. Если величина рассогласования меняется синусоидально, при положительности рассогласования и его производительной на выходах элемента 10 и 11 сравнения формируются единичные сигналы, а на выходе блока 8 - нулевой сигнал..Следовательно, управляющий сигнал переключателя 4, поступающий от элемента НЕ 5 отсутствует и через него проходит сигнал задания , подаваеглый на вход интегратора 3, на второй вход которого также поступает сигнал задания, а его выход во времени не изменяется. Таким образом, на выкоде усилителя 1 сформируется регулирующее воздействие согласно П-закону

у kx + у )

где у, - не меняюгШйся выходной сигнал, интегратора 3. .

После изменения знака производной рассогласования изменяется выходной сигнал элемента 10 сравнения на нулевбй и с выхода блока 8 - на переключатель 4, через НЕ 5 поступает Эдиничный управлякяций сигнал и него на вход интегратора 3 подается регулируемый параметр.

Так как на второй вход интегратор

3поступает сигнал задания, его выход меняется во времени по величине рассогласования, а на выходе уси/;ителя 1 сформируется регулирующее воздействие согласно ПИ-закону

У kx+c у xd t

Указанный закон обеспечивает полную воспроизводимость задающего воздействия.

Далее изменяется знак рассогласования, и на выходах элемента 11 сравнения и блока 8 сформируются нулевые сигналы, в результате чего прекраца.ется интегрирование и реализован П-закон регулирования, а после изменения знака производной рассогласования на выходах элемента 10 и блока 8 сформируются единичные сигналы, интегратором 3 продолжается интегрирование и на выходе регулятора сформируется регулирующее воздействие согласно пи-закону.

Благодаря сдвигам .установленных на одномембранных повторителях 14 и 15 со сдвигом, их выходной сигнал отстает в изменении от входного сигнала на заданную величину сдвига. Поэтому элементы б или 10 сравнения, если Скорость изменения рассогласования X отличается от нуля, вьщают единичные сигналы и подаваемая на управлякидий вход элемента НЕ 5 логическая сумма указанных сигналов становится равной единичному значению. Следовательно, выходной сигнал элемента НЕ 5 определяется сигналом от блока 8.

При установившихся значениях рассогласования и экстремумах рассогласования регулируемого параметра от задающего воздействия (точнее в зоне экстремума) на выходах элементов б и 10 сравнения сформируются нулевые сигналы, и подаваемая логическая сумма выходных сигналов указа.нных элементов на управляющий выход элемента НЕ 5 становится равной нулю. В результате этрго с выхода элемента НЕ 5 на управляющий вход переключателя

4поступает единичный сигнал, и на выходе усилителя 1 сформируется регулирующее воздействие согласно ПИ-закону.

Прекращение интегрирования при удалении регулируемого параметра от задания по:5воляет уменьшить перерегулирование и повышение качества переходного процесса, а продолжение интегрирования при сближении регулируемого параметра к заданию или установившейся статической ошибке способствует повьшению качества регулирования как при переходном, так и при Установившемся процессе, что выража- ется в уменьшении времени переходного процесса и сведении статической ошибQ И к нулю.

Это остается в силе для систем программного и следящего регулирования, так как при формировании регулирующего воздействия учитывается знак скорости рассогласования регулируемого

5 параметра от задакидего воздействия.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства достигается за счет улучшения качества продукции в результате качественного ведения 0 технологического режима путем качественного регулирования: технологических параметров.

I

Формула изобретения

25

Пневматический регулятор, содержащий усилитель с дифференциальным, подключенным к входным каналам регулятора, и сдвигающим входами, выключающее реле, выходкоторого соединен с выходом регулятора, управляющий вход - с каналом управления регулятора, а один вход - с выходом усилителя, элемент сравнения, входы которого подключены к входным каналам регулятора, блок определения знака производной, блок логики, входы которого связаны с выходом элемента сравнения и первым выходом блока определения знака производной, элемент НЕ,

управляющий вход которого соединен со вторым выходом блока определения знака производной, а сопловая камера связана с выходом блока логики, переключатель, входы которого подключены к

входным каналам регулятора, а управляющий вход связан с выходом элемента НЕ, интегратор с дифференциальны|у входом, выход которого связан с сдвигающим входом усилителя и другим входом выключающего реле, а вход соединен с каналом задания регулятора и выходом переключателя, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества регулиро.вания, он содержит сумматор с дифференциальным входом, выход которого связан со входом блока определения знака производной, а вход - с входными каналами регулятора.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

JKu-. G 05 В 11/50, 1978 (прототип)