Каскадная система регулирования технологических процессов Советский патент 1981 года по МПК G05B7/00 

(54) КАСКАДНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ Изобретение относится к контролю и управлению технологических процессов и может найти применение, например в энергетике при регулировании мощности энергоблоков. Известны системы регулирования мощности энергоблоков, содержащие последовательно соединенные задатчик мощности, суммирующий эпемент, сглаживающий фильтр, исполнительный серводвигатель и турбину, которая через датчик мощности соединена со вторым входом турбины, причем сглаживающий фильтр обеспечивает превращение ступенчатого сигнала в сигнал, амплитуда которого меняется по экспоненциальному закону, и может быть выполнен в виде интегратора, охваченного обратной связью, а периодической С-цепочки диодно-конденсаторной цепи и т.д. l. Известна также система каскадного регулирования, содержащая последовательно соединенные задатяик, первый пропорци онально-интегральный регулятор, переключатель, сглаживающее устройство, второй ПРОЦЕССОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ пропорциональный регулятор, исполнительный механизм и объект управления, выходы которого соединены с соответствукшш- ми входами пропорционально-интегралы ых регуляторов, в которой возможен режим локального задания уставки только по основному параметру и в которой переклк чение с каскадного рюжима на локальный обеспечивается безударно . Недостатксвл этих систем является сложность перехода на одноконтурный режим регулирования и обратно. Наиболее близкой по технической сущности к изобрететшю является каскадная система регулирования технологических процессов, содержащая последовательно соединенные задатчик основного параметра, корректирующее устройство, регулятор и исполнительный механизм, выход которого соединен со входом объекта регулирования, первый выход которого через датчик промежуточного параметра соединен со вторым входом регулятора, а второй выход через датчик основного параметра

оединен со вторым входом корректируюего устройства, третий вход которого оединен с выходом усипитетхя, а выход . первым входом сумматора, второй вход оторого соединен с выходом задатчика ромежуточного параметра, а выход - со входом перекгаочатепя, управляющий вход оторого соединен с выходом бпока дистанионного управления .

Однако это устройство характеризуется возможностью возникновения удара при переходе с каскадного режима регулирования на покапьный и обратно вспед ствие появления в результате перекпюче ния некоторого небаланса на входе корректирующего устройства и наличия про- порциональной составляющей закона регулирования, реализуемого этим устройством. Кроме того, в случае появления небаланса по основному параметру при работе системы в локальном режиме заданное, значение промежуточного параметра поддернсивается со статической погрешностью, вызванной этим небалансом.

Целью изобретения является улучше ние динамических характеристик и повы-шение точности системы.

Посягав ленная цель достигается тем, что в систему установлен функциональный преобразоватерь, вход которого соединен с выходом перек Ьючателя, а выход - со входом усипитета.

На чертеже приведена блок-схема си стемы.

Система содержит регулятор 1, датчик промежуточного параметра 2, корректиру- ющее устройство 3, аадатчик основного параметра 4, датчик основного параметра 5, переключатель 6, сумматор 7, задатчик промежуточного параметра 8, ис- полнительный механизм 9, функциональный преобразователь 10, усилитель 11, объект регулирования 12, блок дистанционного управления 13.

Система работает следующим образом. В момент перехода с локального режима регулирования на каскадный режим переключатель 6 по сигналу блока дистандионного управления 13 подключает выход сумматора 7 к функциональному преобра«зователю 10 (в простейшем случае в качествефуккционального преобразователя применяется сгпаживаююая RO-цепочка).

В результате этого плавно по экспоненциальному закону с постоянней времени функционального преобразователя 10 на вход регупатора 1 с задатчика 8 подается заданное значение промежуточного параметра и выходной сигнал устройства 3.

Передаточная функция последовательного соединения функционального преобразователя 10, усилителя 11 и корректирующего устройства 3, охваченного отрицательной обратной связью, представляет собой статическое звено с коэффициентом усиления, равным единице. Статическая ощибка поддержания промежуточного параметра в каскадном режиме регулирования системы, вызванная наличием небаланса по основному параметру, уменьшается в К раз, где К коэффициент усиления усилителя 11, и выбором этого коэффициента может быть сделана сколь угодно малой. При обратном переходе на локальный режим регулирова- тдая переключатель б по сигналу с блока дистанционного управления 13 отключает выход сумматора 7 от входа функционального преобразователя Ю и никакого резкого изменения сигнала на входе корректирующего устройства 3 не возникает, так как далее в случае наличия в момент переклюления некоторого сигнала на выходе сумматора 7, этот сигнал исчезает плавно по экспоненциальному закону с постоянной времени функционального преобразователя 10.

Как в каскадном, так и в локальном режимах регулирования сигнал с выхода корректирующего устройства 3 поступает на первый вход регулятора 1, на второй вход которого с выхода датчика 2 подается значение промежуточного параметра. Регулятор 1 по значениям выходных сигналов корректирующего устройства 3 и «датчика 2 формирует сигнал управления по заранее установленному закону регулирования (закон регулирования может быть как линейным, так и нелинейным) и

О

через исполнительный механизм 9 воздействует на объект регулирования 12. Значение основного параметра со второго выхода объекта регулирования 12 через датчик 4 поступает на вход корректирующего устройства, где в локальном режиме сравнивается с выходным сигналом задйтчика 4, а в каскадном реяшме - с суммой выходных сигналов задатчика 4 и усилителя 11.

Предлагаемая система позволяет обеспечить возможность удобного перехода с каскадного режима регулирования на локальный и наоборот, что особенно важно во Бсережимных системах регулирования энергоблоков, где по условиям технологии в одгшх режимах необходима эксплуатация каскадной системы регулирования, а в других - локальной, например, применение данного изобретения позволяет повысить точность регулирования мощности энергоблока 300 МВт на 0,5%. ормула изобретения Каскадная система регулирования технологических процессов, содержащая последовательно соединенные задатчик основ ного параметра, корректирующее устройст во, регулятор и исполнительный механизм выход которого соединен со входом объек та регулирования, первый выход которого через датчик промежуточного параметра соединен со вторым входом регулятора, а второй выход через датчик основного параметра - со вторым входом корректирующего устройства, третий вход которого соединен с выходом усилителя, а выход - с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом задат чика промежуточного параметра, а выходсо входом переключателя, управляющий 55 вход которого соединен с выходом блока дистанционного управления, отличающаяся тем, чтчэ, с целью улучшения динамических характеристик и повыщения точности системы, в ней усгаЕщвливается фуншшонапьныа преобразователь, вход которого соединен с выходом переключателя, а выход - со входом усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 223847, кл. Q О5 В И/О1. 1959. 2.Патент Японии № 5О-22182, кл. 54 (7). с. 14. опублик. 29.07.75. 3.Давыдов Н. И. и др. Рекомендадаи по модернизации схем автоматического регулирования прямоточных котлов, действующих энергоблоков, с цепью обеспечения их работы в широком диапазоне режимоз СПО Союзтехэнерго. М.. 1978, с. 15, рис. 3 (прототип).