Шаговый регулятор Советский патент 1982 года по МПК G05B11/14 

,-

Изобретение относится к области нелинейного импульсного регулирования технических процессов.

По основному авт. св. tf известен шаговый регулятор, который содержит первый сумматор, первый вход которого соединен с входом регулятора, а выход - с входом импульсного элемента, и последовательно соединенные основной трехпозиционный ,Q релейный элемент, блок деления и регулирующий орган, связанный через объект регулирования с вторым входом первого сумматора, второй сумматор и последовательно соединенные счетчик ,5 тактов, пороговый элемент и блок сброса, первый и второй выходы которого соединены, соответственно, со сбросовыми входами второго суммато ра и счетчика тактов, причем вход 20 сумматора подключенк первому выходу импульсного элемента, а выход - ко входу основного трехпозиционного релейного элемента, выход

которого соединен с вторым входом блока сброса, второй выход импульсного элемента соединен с .входом счетчика тактов, выход которого подключен к управляющему входу блока деления 1 . .

Недостатком известного регулятора является его малое быстродействие при необходимости обеспечить большую точность регулирования. Так, при заданной точности регулирования +0,5% и выбранном пороге срабатывания порогового элемента 6 максимальная, величина шага мржет быть выбрана такой, чтобы регулируемый параметр изменялся не более, чем на 6%, иначе возможны незатухающие колебания. Если отношение максимального и минимального значений диапазона регулируемых значений составляет 10, ре-. гулирующий параметр близок к максимальному значению, а задано минимальное, то отличаться между собой они будут на 1000 и для отработки потребуется более 1бО шагов. Целью изобретения является повышение быстродействия при заданной точности регулирования. Указанная цель достигается тем, что в известный шаговый регулятор введен дополнительный трехпозиционный релейный элемент, вход которого подключен к выходу импульсного элемента, а выход - к входу регулирующего органа. На чертеже приведена блок-схема шагового регулятора. Регулятор содержит первый суммзтор 1, первый вход которого соединен с входом устройства, а выход с. входом импульсного элемента 2, Первый выход импульсного элемента 2- соединен с дополнительными грехпозиционным релейным элементом 3, а также с последовательным соединени . ем второго сумматора А, основного тре позиционного релейного элемента 5 блока & деления, регулирущего орга 7 и объекта 8 регулирования, выход которого подключен ко второму входу первогосумматораЬ Выход дополнительного трехпозиционного релейного элемента подключен к дополнительном входу регулирующего органа 7.в Второ выход импульсного элемента 2 подклю чен к счетчику 9 тактов, соединенно через пороговый элемент 10 с блоком 11 сброса. Второй вход блока 11 сбр са подключен к выходу основного тре позиционного релейного элемента 5, выходы, соответственно, к сбросовым входам второго сумматора 4 и счетчи 9 тактов. Выход последнего подключен к управляющему входу блока 6 де ления. Регулятор работает следующим образом, Импульснь1Й элемент 2 разбивает процесс регулирования на такты. В п вом сумматоре 1 определяется значение отклонения /sx(t) регулируемой величины от заданной, В момент вклю чения регулятора содержание сумматора 1 и счетчика тактов 9 - нуль. В момент срабатывания импульсного элемента 2 отклонение лх{п) сравнива ется с числами -б в дополнительном трехпо.зиционном релейном элементе 3. Одновременно во второй сумматор 4 записывается значение отклонения дх(п), а в счетчик так-. тов 9 записывается единица. Величина отклонения 4х(п), составляющая содержание второго сумматора k, срав.нивается также в основном трехпозиционном релейном звене 5 с числами + (у и -б(б5:б„,). Возможны три случая дальнейшего поведения регулятора в зависимости от величины дх(п). Если 4x(n)6j, то на выходе основного трехпозиционно релейного элемента 5 появится сигнал +С или -С (в зависимости от знака дх(п), который через блок 6 деления с коэффициентом деления единица (заданным содержанием счетчика тактов 9) поступает на основной вход регулирующего органа 7. Одновременно этот сигнал поступает на блок 11 сброса, который сбрасывает содержание сумматора 4 и счетчика 9 тактов на нуль. На выходе дополнительного трехпозиционного релейного элемента 3 появляется соответственно сигнал +Cj или -Ср,,, который поступает на дополнительный вход регулирующего органа 7. Регулирущий орган передвинется на. шаг +(С„+С) или г(). Направление движения регулирующего органа должно быть таки.м, чтобы уменьшить отклонение 4 х. Если 5 jux{n), то сигнал ч-С или -С появляется только на выходе основного трехпозиционного релейного элемента 5. Регулирую1ций орган 7 при этом передвинется на шаг +С или -С, а блок 11 сброса обнуляет второй сумматора и счетчик 9 тактов. Если |4х (n), то сигналы отсутствуют на выходе обоих трехпозиционнЫх релейных элементов. Обнуления второго сумматора Ц и счетчика 9 тактов не происходит. Во втором сумматоре t запоминается значение дх(1). В следующем такТе к содержанию счетчика тактов (т,е. единица ) добавляется еще единица, а текущее значение отклонения во втором сумматоре k рует ся с предыдущи м л х(1). Полученная сумма S 2. сравнивается в основном трехпозиционном релейном элементе с числами . Если при этом оказывается |52.1,б, то исполнительный механизм передвигают в зависимости от знака S, на ± у. так как выходной сигнал основного трехпозиционного релейного элемента 5 делится в блоке 6 деления на содержание счетчика 9 тактов, т,е. на два. При этом содержание сумматора и счетчика 9 тактов обнуляются. Если ), то сумма $2 запоминается во втором сумматоре А и очередное сра батывание имг1ульсного элемента 2 начинает следующий такт регулировдний. В этом также производятся аналогичные операции. Если в каком-то такте и окажется, что (з, то выходной сигнал основного трехпозиционного релейного элемента 5 будет делится на k. Если же через заданное число тактов регулирования t окажется, что , то срабатывает пороговый элемент 10. Его выходной сигнал воздействует на блок сброса 11, который обнуляет содержание сумматора 3 и счетчика тактов 9. При этом регулирунхций орган не передвигается. В дополнительном трехпозициониом релейном элементе значение ldx(n)l с сравнивается в каждом такте. Поэтому, если окажется, что | л х(л )| ,рпри содержании счетчика тактов. к, то регулирующий орган будет переили на -(Gm+ двигаться «-). Предложенный шаговый регулятор при обеспечении заданной точности позволяет значительно увеличить .быстродействие процесса регулирования Пример. Пусть регулирующий орган полностью открыт. При этом регулируемая величина X имеет какое-то максимальное значение XQ. Регулировать необходимо с точностью ±0,5 3начение X, соответствующее 20%-ов от максимального при заданном порог вом значении счетчика тактов . Первоначально значение составля т 500% от регулируемого. Порог сраб тывания основного трехпозиционного релейного элемента для обеспечения необходимой точности должен быть 6 0,, Под его воздействием регулирующий орган не должен менять регулируемую величину больше чем на , в противном случае возможны незатухающие колебания. Тогда при лрименении известного регулятора для достижения регулируемой величины хужно не менее 83 шагов. Если порог срабатывания дополнительного ,трехпо 9 86 зиционного элемента выбран 20, то под его воздействием можно ме-. нять регулируемую величину на kQ%. При этом для достижения л нужно не более 13-ти шагов и для достижения лх нужно еще не более 6-ти шагов. Значит, быстродействие в данном случае возрастает больше чем в А раза. Кроме того, при резком изменении задающей величины предложенный регулятор будет реагировать оперативнёе,так как дополнительный трехпозициониый релейный элемент определяет отклонение 4х в каждом такте, а в известном регуляторе реакция будет зависеть от того, сколько откло- наний просуммировано во втором сумматоре, причем в -любом случае она будет значительно слабее. ; Предложенный шаговый регулятор применен для регулирования расхода глинозема в бумажном производстве. На входе действует случайная помеха, максимальное значение которой не (Ышает 3. Выбрав 6| можнч получить погрешность регулирования не более 0,5% при устойчивом процессе, а время установления любого заданного значения расхода из диапазона расходов .отношение максимального, и минимального значейий которых rnqx.. IQ , не превышает 2-3 мин, тлп 5 раз быстрее, чем что примерно в известного регулятопри применении ра для решения аналогичной задачи. . Формула изобретения Шаговый регулятор по авт. св. f° 7ч4ЛЗб, отличающийся .тем, что, с целью повышения его быстродействия, в него введен дополнительный трехпозиционный релейный элемент, вход которого подключен к импульсного элемента, а вь1ход - к входу рвгу лирующего органа. : Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, 1. Авторское свидетельство СССР If , кл, G д в 11/14, -1978 (прототип).