Дискретный пропорционально-интегральный регулятор

Союз СоветсиикСоциалистическихреспублик ОП ИСАНИИЗОБЕИтИНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС 1001027 1) Дополнительное к авт. свнд-ву2) Заявлено 01. 06. 81 (21) 3293863/(23) Приоритет. Опубликовано 28.02.83 Дата опубликования оп Гесуюарствеепнй кемктет СССР.из соотношения Изобретение относится к управляе=мым системам автоматического регулирования скорости электропривода иможет быть применено в текстильной,бумагоделательной и других отрасляхпромышленности, там где требуется вы5сокая точность поддержания скоростивращения электродвигателя и качественные динамические характеристикисистемы регулированйтг,30Известны устройства стабилизациии регулирования скорости вращения дви.гателей, содержащие частотный датцив качестве измерителя скорости, генератор стабильной частоты в качестве эталона, фазовый дискриминатор иусилитель мощности 1 .Недостатками укаэанного устройстваявляются отсутствие устройства коррекции, малый частотный диапазон и 2 оплохая динамика.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является регу"лятор, содержащий задающий генератор,фазовый дискриминатор, силовой преобразователь двигатель, частотнОй датчик о корректируюцее устройство, первый вход Фазового дискриминатора соединен с выходом устройства оррекции, второй вход - с задающим генератором, а корректирующее устройство со держит элемент совпадения, формирователь длительности импульсов, управляемый одновибратор, формирователь заднего Фронта импульсов, инвертор, дваЪмасштабирующих элемента и интегратор, выход которого подключен к первому входу управляемого одновибратора, второй вход которого и первый вход элемента совпадения подключенывходу корректирующего устройства, а второй вход элемента совпадения - к выходу управляемого одновибратора.В известном устройстве коэффициент расширения К не зависит от уровня входной частоты и определяется 6гдед- д3 1001027 фЯ, и К величины сопротивлений )асш"ватель 7 длительностиимпульсоо, одтабиоуюших элементов, цастотннй диа- новибратор 8, масшатбирующие элеменпазон расширяется и достигает Ц =10 2 ты.9 и 10, интегратор 11,Недостатком регулятора яол(ются - На первый вход фазового дискримина его плохие динамицеские характерис"торь 2 подается сигнал измеряемой час тики. Указанное устройство дополни" тотыЧц с датчика 5, а на второй тельно осуществляет введение и закон вход - сигнал эталонной частоты регулирования сигнала по первой про- с задающего генератора 1. С выхода изоодной от скорости д, так как пе. ( фазового дискриминатора 2 снимается редатоцная Функция регулятора будет в широтно-импульсный сигнал, коэффициент заполнениякоторого процорциор нален Фазовому,рассогласованию час- А (Р 1 - -к Р ) Р Ч 1+(" О тот 1 и 1 ц . Сигнал эталонной часто К тты 1 э передним фронтом запускает одИз выражения 1) видно, что для з новибратор 8, у которого длительностьполуцения необходимого корректирую- генерируемых импульсов определяется щего сигнала по отклонению скорости величиной выходного сигнала интеграьсд необходимо увеличивать постоян- тора 11, На вход интегратора 11 пода ную времени интегратора т(, что при ются широтно-импульсные сигналы, водит к затя гиванию переходных про с выхода фазового дискриминатора 2 и цессоо при изменении эталонной час- сигналы с управляемого по длительтоты. При уменьшении же величины т ности одновибратора 8 через различные регулятор ведет себя о большой сте- ,Ло величине сопротивления К и пени как дифференцирующее звено, что масштабирующих элементов 9 и 10, С выухудшает устойчивость системы регули" 25 хода элемента И 6 будет сниматься сиг. рования, нал, ширина импульсов которого опреЦель изобретения - повышение точ- ,деляется как разность между длитель- ности регулятора. ностями импульсов Т с фазового дискУказанная цель достигается тем, риминатора 2 и выходных импульсов тцто в дискретном пропорционально-ин- зО с одновибратора 8. Этот сигнал рас тегральном регуляторе, содержащем по- ширяется в К раз формирователем 7 следовательно соединенные задающий длительности импульсов, Расширенный генератор, фазовый дискриминатор, эле. скорректированный широтно-импульсный мент И, формирователь длительности сигнал поступает на силовой преобраимпульсов, силовой преобразователь и зователь 3, Электродвигатель ( вра" электродвигатель, с которым связан щается со скоростью, определяемой датчик скорости вращения, подключен- средним напряжением силового преобный к- второму входу фазового дискри" разооателя 3, минатора, а также первый масатабирую- Для установившегося режима сиращий элемент и последовательно соеди- ведливо выражение ненные второй масштабирующий элемент, т в интегратор и одновибратор, выход ко- т в торого соединен с вторым входв зле" Длительность импульсов выходного мента И и входом второго масш сигнала элемента 6 в установившемся табирующего элемента, вход первого ( режиме будет масштабирующего элемента сояз и с пер Т Т "Т =Т (1- - ф) вым входом элемента И, а выход - сТ - Т- Т 2 = Т вторым входом интегратора, при этом Учитывая, что Т, - - Тв, где ТэФа второй вход одновибратора соединен период эталонной частоты с задающего с выходом задающего генератора. генератора 1, и обозначив К1- На чертеже представлена блок-схема у ф кхдля выбора величины козффициенпредлагаемого регулятора. ВДискретный пропорционально-интег- та расширения К можно записать ральный регулятор содержит задающий т, =к (т=к. кт, =к к т3 Ч мах т 4 генератор 1, фазовый дискриминатор 2,и откуда имеем К силовой преобразователь 3, электро К% З двигатель 4, датчик 5 скорости враще- Из этой формулы видно, что о предния частотный) и устройство коррек- лагаемом устройстве коэффициент рас- ции, включающее элемент И 6, Формиро. ширения К не зависит от периода вход.% 10010 ной частоты и определяется линь соотношением величин сопротивлений масштабирующих элементов 9 и 10,Достоинством рассмотренного регуля. тора являются более высокие динамические показатели, так как передаточная Функция без учета дискретности будет При малых значениях Тк в установив шемся режиме с выхода корректируоцего устройства снимается сигнал, про порциональный Фазовому рассогласова" нию частоти 1, а в переходных режимах, как при изменении возмущающего так и управляющего воздействий, к этому сигналу автоматически добавля 20 ется сигнал, пропорциональный отклонению частоты 4, т.е. в системе регулирования будет осуществляться ПИ-закон регумрования. Формула и зобретенил Дискретный пропорционально-интег"ральный регулятор, содержащий последовательно соединенные задающий генера- Втор, Фазовый дискриминатор, элемент И,формирователь длительности импульсов,0 У За ЗНИИПИ аж 872 Подписно Ужгород, ул. Проектная, 4 филиал ППП "Патен мТР икте р 1= - "+- Ф ФР Р 1+Тк Р 1 ФТкр 27 6силовой преобразователь и электродвигатель, с которым связан датчик скорости вращения, подключенный к второму входу фазового дискриминатора, атакже первый масштабирующий элемечт,последовательно соединенные второймасштабирующий элемент, интегратори одновибратор, выход которого соединен с вторым входом элемента И и входом второго масштабирующего элеиен"та, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности регулятора, вход первого масштабирующегоэлемента связан с первым входом эле"мента И, а выход - с вторым входоминтегратора, при этом второй вход одновибратора соединен с выходом задающего генератора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Трахтенберг Р.М. Астатическийдискретный стабилизатор скоростиэлектропривода, - "Автоматика и телемеханика", Г 3 19 бб2. Галас В,П., Староверов 6.Л.,Трахтенберг Р,И, и др, Введение корректирующиХ сигналов в последовательность импульсов переменной частбгы,В кн Усовершенствование и автомати"зация промышленных злектроприводови электроустановок, Иваново, 1978