Импульсный регулятор Советский патент 1983 года по МПК G05B11/16 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано, например, в системах (устройствах) для регулирования уров ня (расхода) воды, преимущественно, в оросительных системах. Известны устройства импульсного регулирования, в которых осуществляют формирование импульсного управления с последующим формированием временной паузы в цикле регулирования устЬойствами, использующими принцип временной зависимости (термогруппа, скорость двигателя и др.) l . Однако устройствам присуща низкая точность формирования времени паузы в цикле регулирования. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство импульсного регулирования, содержащее измерительный элемент дифференциатор, блок обратной связи, импульсный элемент, реле времени L23 Это устройство практически не позволяет точно определить время добегания (время чиогого запаздывания) изменяющегося уровня (расхода) воды у затвора до датчика и, следовательно, качественно регулировать технологический процесс водоподачи вследствие того, что время добегания изменяющегося уровня ( расхода воды у затвора до датчика непостоянно и зависит от уровня (расхода) воды в данный момент времени у затвора и от параметров канала (например, изменение коэффициента шероховатости). Цель изобретения - повышение точности импульсного регу/(ятора. Поставленная цель достигается тем, что в устройство импульсного регулирования, содержащее импульсный элемент, выход которого является выходом устройства, введены последовательно срединенные первый ключ, первый блок памяти, блок сравнения, компаратор, первый элемент ИЛИ, первый

элемент И, реверсивный счетчик, второй элемент И и второй ключ, а также второй блок памяти, второй и третий элементы ИЛИ, третий и четвертый элементы И, элемент НЕ, причем второй вход второго ключа соединен с вторым входом блока сравнения с первым входом первого ключа и с входом устройства, а выход через импульсный элемент, соединен с входом второго блока памяТи и через второй элемент ИЛИ с вторым входом реверсивного счетчика, с входом элемента НЕ и с вторым входом первого ключа, выход второго блока памяти соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединенъ с выходом компаратора, а выходы - с входами третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к третьему входу реверсивного счетчика, выход элемента НЕ соединен с вторыми входами первого и второго элеме тов И, третий вход первого элемента И подключен к выходу реверсивного счетчика, выход второго ключа подключен к выходу формирователя паузы.

Паузы .в цикле регулирования определяется не временем добегания (врем нем чистого запаздывания) изменившегося уровня (расхода) воды у затвора до датчика, вследствие его непостоянства, а изменившимся уровнем в ствре датчика после импульсного управления (и следовательно, изменившимся сигналом отклонения регулируемого параметра) .

На чертеже изображена блок-схема импульсного регулятора.

Устройство импульсного регулирования (фиг. 1) состоит из импульсного элемента 1 и формирователя 2 паузы, причем, формирователь паузы содержит блок 3 сравнения, блок Ц памяти сигнала, компаратор 5, реверсивный счетчик 6, блок 7 памяти, ключи 8 и 9, элементы ИЛИ 10-12, элементы И 13-16 и элемент НЕ 17.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал отклонения регулируемого параметра поступает на входы блока 3 сравнения, первого ключа 8 и через второй ключ 9 на импульсный элемент 1. При величине сигнала отклонения, не превышающей зоны чувствительности импульсного элемента 1, на его выходе нет импульса управления и при этом закрыт первый ключ 8, реверсивный счетчик 6 находится в исходном состоянии, т.е. отсутствует сигнал на его выходе, и отсутствует сигнал на выходе блока 7 памяти направления.

Теперь, если величина сигнала отклонения регулируемого параметра превысит зону нечувствительности импульсного элемента 1, то на его выходе появится импульс управления по направлению больше или меньше, который поступит.на вход блока 7 памяти направления и на его выходе запомнится и через первый элемент ИЛИ 10 разрешит прямой счет на первом входе

i$ реверсивного счетчика 6 и прохождение сигнала отклонения через первый ключ 8 на выход, блока памяти сигнала, а через элемент НЕ 17 запретит прохождение появившегося выход0 ного сигнала реверсивного счетчика через четвертый элемент И 16 на закрытие второго ключа 9 и запретит прохождение сигнала направления больше или меньше : с выхода компарато5 ра 5 на вход реверсивного счетчика 6 после появления его разрешающего выходного сигнала на входе третьего элемента И 15 до исчезновения сигнала направления с выхода компаратора 5, вследствие нулевого сигнала сравнения с выхода блока 3 сравнения из-за равенства сигнала отклонения и выходного сигнала блока 4 памяти сигнала на его входе при открытом первом ключе 8.

По окончанию импульса управления с выхода импульсного элемента 1 останавливается прямой смет на первом входе реверсивного счетчика 6 и закрывается первый ключ 8 через первый элемент ИЛИ 10, а по сравнению имеющегося выходного сигнала реверсивного счетчика 6 и окончившегося импульса управления через первый элемент ИЛИ 10 и элемент НЕ 17 на входе четвертого элемента И 16, с выхода последнего закрывается второй ключ 9.

Начинается пауза в цикле регулирования .

Теперь при изменении сигнала отююнения регулируемого параметра относительно его запомненного значения блоком памяти сигнала появляется сигнал сравнения, отличный от нуля, на выходе блока 3 сравнения.

5 При повышении сигналом сравнения зоны нечувствительности компаратора5, на его выходе появляется сигнал направления больше или меньше. Если появившийся сигнал направления не совпадает с запомненным направле нием импульса направления на входах первого или второго элементов И 13 или k, то проходя на второй вход реверсивного счетчика 6 через второ элемент ИЛИ 11 и третий элемент И 15 разрешает обратный счет реверсивного счетчика, по окончанию которого реверсивный счетчик 6 устанавливается в исходное состояние и запреща ет с выхода прохождение сигнала направления на втором входе третьего элемента И 15 на свой второй вход обратного счета, а через четвертый элемент И 16 выходной сигнал реверсивного счетчика открывает второй ключ 9, вследствие-чего сигнал отклонения регулируемого параметра по ступает на вход импульсного элемента 1. Если сигнал направления совпадает с запомненным направлением импульса управления на входах первого или второго элементов И 13 или Н, то с выхода первого 13 или второго 1 элемента И через третий элемент ИЛИ 12 устанавливается (сбрасывается в исходное состояние реверсивный сч чик 6, с выхода которого запрещается поступление сигнала направления через третий элемент И 15 на его вто рой вход обратного счета и через четвертый элемент И 16 открывается второй ключ Э. Вследствие этого си1- нал отклонения регулируемого парамет ра поступает на вход импульсного эле мента 1 и начинается снова импульс управления (так как сброс предусмотрен в случае дальнейшего изменения сигнала отклонения регулируемого параметра в первоначальном направлении, например, уровень воды продолжа ет уменьшаться в паузе цикла регулирования), Дальнейшая работа устройства импульсного регулирования аналогична вышеописанной. Использование предлагаемого устройства выгодно отличает его от прототипа, так как повышает качество регулирования системами автоматического регулирования уровня (расхода) воды в оросительных системах за счет сокращения времени регулирования (так как прототип настраивается на заданное время частого запаздывания а оно может быть больше или меньше действительного и а случае меньшего Времени возникает перерегулирование, что (также как и большее время чистого запаздывания увеличивает время регулирования технологического процесса при устранении возникшего рассогласования) и своевременности водоподачи потр.ебителям (так как прототип за заданное время не реагирует на изменение уровня (расхода) воды в направлении первоначально начавшегося изменения, а это необходимо при медленно меняющемся процессе водопотребления). формула изобретения Импульсный регулятор, содержащий импульсный , выход которого являемся выходом устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования, он содержит последовательно соединенные первый ключ, первый блок памяти, блок сравнения, компаратор, первый элемент ИЛИ, первый элемент И, реверсивный счетчик, второй элемент И и второй ключ, а также второй блок памяти, второй и третий элементы ИЛИ, третий и четвертый элементы И, элемент НЕ, причем второй вход второго ключа соединен с вторым входом блока сравнения, с первым входом первого ключа и с входом устройства, а выход через импульсный элемент соединен с входом второго блока памяти и через второй элемент ИЛИ с вторым входом реверсивного счетчика, с входом элемента НЕ и с вторым входом первого ключа, выход второго блока памяти соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с выходом компаратора а выходы - с входами третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к третьему входу реверсивного счетчика, выход элемента НЕ соединен с вторыми входами первого и второго элементов И третий вход первого элемента И подключен к выходу реверсивного счетчика, выход второго ключа подключен к выходу формирователяпаузы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ганкин М.З. Автоматизация и телемеханизация мелиоративных систем. Колос, 1965, с. . 2.Авторское свидетельство СССР W , кл. G 05 В 11/16, 1977 (прототип).