Импульсный регулятор с опережающим элементом Советский патент 1982 года по МПК G05B11/28 

(5) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР с ОПЕРЕЖАЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ

Изобретение относится-к автоматическому регулированию и может найти применение в системах управления . инерционными объектами, например тепловыми объектами, в промышленности строительной керамики.

Известен релейный регулятор с настраиваемой зоной нечувствительности, содержащий релейный блок и нуль-ор- , ган {1 .

Однако данный регулятор в силу постоянства ширины зоны гистерезиса не обеспечивает быстрого затухания нелинейных переходных процессов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является релейно-импульсный регулятор, содержащий релейный элемент, реле, последовательно соединенные блок сравнения и трехпозиционный релейный элемент, 8ЫХОД которого через размыкающий контакт реле подключен ко входу бл,ока формирования импульса,,элёмент настройки диапазона паузы, элемент

настройки длительности паузы, детектор, инвертор и интегратор, в обратной связи которого включены последовательно соединенные размыкающий кон- такт реле и разрядный элемент 2.

Недостатком известного регулятора является невысокое качество переходных Процессов при значительных возмущениях, которые характерны для теп- ловых объектов керамической промыш10ленности, так как в данном регуляторе длительность управляющего импульса и паузы не зависит от амплитуды и длительности, возмущающего воздействия. .

15

Цель изобретения - повышение точности регулятора путем улучшения качества регулирования переходных процессов..

Поставленная цель достигается тем,

20 что в регулятор, содержащий блок сравнения, вход которого соединен с выходом объекта, а выход - с входом детектора полярности и через блок определения модуля - с входами первого и второго релейных элементов, выходы которых подключены, соответстве но,к первому и второму ходам формиро вателя паузы,введен формирователь уп равляющего воздействия, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены, соответственно,, с первым, вторым, третьим и четвертым выходами формирователя паузы, пятый выход соединен с выходом второго релейного элемента, второй вход - с выходом детектора полярности, а выход формирователя управляющего воздействия соединен с входом исполнительного механизма, подключенного к объекту, а третий вход формирователя паус выходом блока определезы соединен ния модуля. Формирователь паузы содержит триггер, прямой вход которого соединен с первыми входами формирователя паузы, первого и второго элементов И, с Первым выходом формирователя паузы и с управляющим входом первого ключа, формационныи вход которого соединен с третьим входом формирователя паузы, а выход через интегратор - с входом нуль-органа, выход которого соединен с четвертым выходом формировате ля паузы, в обратную связь интегратора включены параллельно цепи, состоящие из второго ключа, последовательно соединенных третьего ключа и .первого резистора и последовательно соединенных четвертого ключа и второго резистора, инверсный вход триггера через первый формирователь импульсов подключен к второму входу формирователя паузы, а выход - к его третьему выходу и к управляющему входу второго ключа, второй выход формирователя пузы соединен с вторыми входами перво го и второго элементов И, выходы которых соединены с управляющими входаМИ, соответственно, третьего и четвер того ключа, Формирователь управляющего воздействия содержит элемент ИЛИ, выход которого соединен с выходом формирователя управляющего воздействия, а входы - с выходами, соответственно, третьего, четвертого, пятого элементов И и второго формирователя иг«(пульсов, вход которого соединен с выходом шестого элемента и; первый вход форми рователя управляющего воздействия соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, второй вход - с вторыми входами третьего, четвертого и с первыми входами пятого и шестого элементов И, третий вход - с третьим входом третьего и с вторым входом пятого элемента И, четвертый вход - с четвертым входом третьего и с третьим входом пятого элементов И, а пятый вход - с вторым входом шестого элемента И. Такое соеди нение известных элементов обеспечивает автоматическое измерение длительности паузы формируемого закона регулирования в линейной зависимости от длительности и амплитуды выбега параметра при возмущающих воздействиях на объект. На чертеже представлена функциональная схема регулятора. Предлагаемый регулятор содержит блок 1 сравнения, блок 2 определения модуля, релейные элементы 3 и , объект 5, детектор 6 полярности,. тригге(э 7, формирователь 8 импульсов, ключ 9, элементы И 10 и 11, резисторы 12 и 13, ключи , нуль-орган 17, интегратор 18, элементы И 19-22, формирователь 23 импульсов, элементы ИЛИ 24, исполнительный механизм 25. Регулятор работает следующим образом. В установившемся режиме при отсутствии возмущений (сигнал рассогласования, поступающий с блока 2 определения модуля, не превышает зоны нечувствительности релейного элемента 3) определяющим является воздействие цепочки, состоящей из релейного элемента 4, элемента И 21 и формирователя 23 импульсов, причем каждый раз при переходе сигнала рассогласования из положительной в отрицательт ную область с выхода формирователя 23 импульсов на вхЬд элемента ИЛИ 2 и на исполнительный механизм 25 поступает сигнал постоянной длительности и открывает заслонку. При переходе сигнала рассогласования в обратном направлении импульс не формируется за счет наличии на втором входе элемента И 21 логического нуля, поступающего с детектора 6 полярности, Т.е. в установившемся режиме изменение параметра носит колебательный характер, амплитуда колебаний зависит от зоны нечувствительности релейного элемента t и точности настройки длительности управляющего импульса формирователя- 23. При наличии сигнала рассогласова- ниялюбой полярности, превышающего зону нечувствительности релейного:эле мента 3, на выходе его появляется логическая единица, при этом логичес кая единица с выхода триггера размыкает ключ 16, замыкает ключ 9 пос тупая на инверсный вход элемента И 1 и на вход элемента И 11, на вторые входы которых поступает сигнал с детектора полярности, сигнал размыкает ключи 1 и 15. В результате сигнал рассогласования с блока 2 определения модуля поступает на вход интегратора 18., При отрицательной полярности рассогласования на второй вход элемента И 22 поступает логическая единица с детектора 6 полярности, в результа те на вход логического элемента 2 поступит логическая единица, что, а свою очередь, приводит к включению исполнительного механизма 25 т.е., открывает заслонку, которая будет постоянно включена, пока сигнал рассогласования не уменьшится до уровня зоны нечувствительности релейного элемента 3. В это время работа регулятора определяется нуль-органом 17, интегратором 18 и элементом, И 20. Логический нуль с выхода релейного элемента 3 размыкает ключ и с помощью элемента И 10 замыкает ключ k Начинается разряд интегратора 18 чере резистор 12. Вначале выходное напряжение выше уровня срабатывания нуль-органа 17, поэтому логическая единица, поступая на инверсный вход элемента 20, дает логический нуль. На выходе этого элемента, исполнительный механизм выключен, т.е. закрывает заслонку. Эта пауза будет длиться до понижения уровня, выходного напряжения интеграто ра 18 до уровня срабатывания нуль-органа 17. Как видно, время паузы зависит от степени заряда интегратора, т.е. в конечном итоге от амплитуды и длительности помехи. Появившийся логический нуль на выходе нуль-органа 17 обеспечивает открытое состояние исполнительного механизма до перехода сигнала рассогласования вполо жительную область. Логический нуль с детектора полярности 6 поступает на один из входов элемента И 20, тем самым закрывая заслонку. При переходе пераметра через задан ный уровень релейного элемента формирователь 8 импульсов формирует импульс, переводящий триггер 7 в исходное положение, тем самым размыкается ключ 9, замыкается ключ 16, подготавливая интегратор 18 к циклу. При наличии сигнала рассогласования, превышающего зону чувствительности релейного элемента 3 положительной полярности работу регулятора определяет интегратор 18, нуль-орган 17 элемент И 18. С момента перехода сигнала воссогласования через нулевой уровень и, до возвращения в зону нечувствительности репейного элемента 3 заслонка закрыта/ ззтем открыта за счет наличия на инверсных входах эле- . мента И 19 логических нулей с релейного элемента 3 и детектора полярности 6, а на прямых входах - логической единицы с триггера 7 и нуль-органа 17. С выхода элемента 19 поступает логическая единица, тем самым открывая ;заслонку 25 на время, определяемое временем разряда интеграгора 18 через резистор 13 до равенства выходного напряжения интегратора 18 порогу срабатывания нуль-органа 17, т.е. пропорционально длительности и амплитуде выбега регулируемого параметра из зоны нечувствительности релейного элемента 3. Выбором резистора 12 при уменьшении параметра и резистора 13 при увеличении параметра учитывается неоднозначность наклона разгонной/ характеристики объекта выше и ниже заданного уровня объекта. . Таким образом, наличие в регуляторе схемы регулирования паузы позволяет уменьшить амплитуду колебаний параметра при переходных процессах. Регулятор одновременно обладает быстродействием, характерным для позиционного регулирования. Формула изобретения 1. Импульсный регулятор с опережающим элементом, содержащий блок сравнения, вход которого соединен с выходом объекта, а :выход - с входом детектора полярности и через блок определения модуля - с входами первого и второго релейных элементов, выходы которых подключены, соответственно, к первому и второму входам формирователя паузы, отличающийся, тем, что, с целью повышения точности регулятора, в него введен формирователь управляющего воздействия, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены, соответственно, с первым, вторым, третьим и четвертым выходами формирователя паузы, пятый выход соединен с выходом второго релейного элемента, второй вход с выходом детектора полярности, а выход формирователя управляющего воздействия соединен с входом исполнительного механизма, подключенного к объекту, а третий вход формирователя паузы соединен с выходом блока опреде ления модуля. ; 2. Регулятор по п. 1,отличающийся тем, что формирователь паузы содержит триггер, прямой вход которого соеди-нен с первыми входами формирователя паузы, первого и второго элементов И, с первым выходом формирователя паузы и с управляющим входом первого ключа, информацион ный вход которого соединен с третьим входом формирователя паузы, а выход через интегратор - с входом нуль-органа, выход которого соединен с четвертым выходом формирователя паузы, в обратную связь интегратора включены параллельно цепи, состоящие из второго ключа, последовательно соединенных третьего ключа и первого резистора и последовательно соединенных четвертого ключа и второго резистора, инверсный вход триггера через первый формирователь импульсов подключен к второму входу формирователя паузы, а .выход - к его третьему выходу и к управляющему р-ходу второго ключа, второй выход формирователя паузы соеди- нен с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с управляющими входами, соответственно, третьего и четвертого ключа. . 3. Регулятор по п. 1, от л и ч а- ю щ и и с я тем, что фррмирователь управляющего воздействия содержит элемент ИЛИ, выход которого соединен с выходом формирователя управляющего воздействия, а входы - с выхода-: ми, соответственно, третьего, четвертого, пятого элементов И и второго формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом шестого элемента И, первый вход формирователя управляющего воздействия соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, второй вход - с вторыми входами третьего, .четвертого и с первыми входами пятого и шестого элементов И, третий вход - с третьим входом третьёго и с вторым входом пятого элемеНттов И, четвёртый вход с четвертым входом третьего и с третьим входом пятого элементов И, пятый вход - с вторым входом шестого элемента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 3uk552, кл. G 05 В 11/16, 1970, 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 05 В 11/28, 1979 (прототип).