Многофункциональный регулятор

,Г,ОМ 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ" "Н ДВТОРСЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Ротач В.Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. - М.: Энергия, 1973, с. 198, 205-208, 422.Штейнберг Ш.Е. и др, Промышленные автоматические регуляторы, - М,: Энергия, 1973, с. 32, рис. 1.7 б. (54) МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при создании систем регулирования тепло- энергетических и электроэнергетических объектов и процессов, а также при управлении приводами станков и механизмов. Цель изобретения - повышение качества процессов регулирования и расширение области использования. Регулятор содержит первый усилитель 1,блок 2 дифференцирования, первый выпрямитель 3, второй выпрямитель 4,первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 сумматоры, делитель 9 напряжения, усилитель 10 с переменнымкоэффициентом усиления, нелинейныйблок 11 типа "насьпцение", второй усилитель 12, инерционное звено 13, исполнительный механизм 14. Поставленная цель достигается за счет введения в структуру регулятора каналафункционального преобразования двухкоординат в составе двух сумматоров7 и 8, двух выпрямителей 3 и 4, делителя 9 напряжения, нелинейного блока 11 типа "насьпцение" и усичителя10 с переменным коэффициентом усиления. В результате достигается возможность изменять коэффициент усилениярегулятора в зависимости от режима.1 ил.Изобретение относится к автоматикеи может быть использовано при создании систем регулирования теплоэнергетическими и электроэнергетическимиобъектами и процессами, а также при5управлении приводами станков и механизмовЦель изобретения - повышение качества процессов регулирования и расширение области использования.На чертеже представлена блок-схемарегулятора.Регулятор содержит первый усили, тель 1, блок 2 дифференцирования, пер1 вый 3 и второй 4 выпрямители, первый : 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8,сумматоры, делитель 9 напряжения, усилитель 1 О с переменным коэффициентомусиления, нелинейный блок 11 типа "на-,0 , сыщение", второй усилитель 12, инер ционное звено 13, исполнительный ме ханизм 14.Передаточные функции блоков регулятора имеют вид первого усилителя 1 25 Ю(Р)-К, где К - коэффициент усиления усилителя блока 2 дифференцирования И(Р)КР, где К - коэффици ,ент усиления дифференциатора; усили, теля 10 с переменным коэффициентомусиления Ъц,(Р) = К(Х), где К(Х) регулируемый коэффициент усиления,второго усилителя 12 Ы, (Р) = К, где К - коэффициент усилейия; инерционКеного звена 13 Я(Р) Р, где 35ВК Т 4- коэффициент усиления и постоянная времени этого звена; исполни1 тельного механизма 14 Ы (Р)(4 ТР ф где Т - постоянная времени интегри 40 рования.,Обозначим выходные сигналы первого усилителя 1 Х блока 2 дифферен-,цирования 2 Х , йервого сумматора 5 Х , третьего сумматора 7 ХпервогоЯУвыпрямителя 3 Хт, делителя 9 напряжения Х , четвертого сумматора 8 Х второго выпрямителя 4 Хп нелинейного элемента 11 типа "насыщение" Х, усилителя 10 с переменным коэффициен 50 том усиления Х инерционного звена 13 Х, второго сумматора б ХТогда уравнения связи сигналов регулятора имеют видХн с К Хпрн Х,о с ХРфК, Х при ХХ 1н ю где Х, - допустимая величина, опре 1 деляющая переход в режимстабилизации.Регулятор работает следующим образом,Входной сигнал Х поступает навходы усилителя 1 блока 2 дифференцирования и на сумматор 7. На второйвход сумматора 7 поступает сигналХ. Выходные сигналы усилителя 1и блока 2 дифференцирования поступают на сумматор 5, а с сумматора 7 -на вход выпрямителя 3. С выхода выпрямителя 3 сигнал поступает на первыйвход сумматора 8, на второй вход которого поступает сигнал с выхода делителя 9. С выхода сумматора 8 сигнал подается на вход выпрямителя 4,С выхода выпрямителя 4 сигнал поступает на вход нелинейного блока 1 1типа "насыщение", с выхода которогона второй вход усилителя 1 О с переменным коэффициентом усиления, на первый вход которого поступает сигналс сумматора 5. Выход усилителя 10 спеременным коэффициентом усиления подсоединен на вход сумматора 6, выходкоторого подключен на вход усилителя12, охваченного инерционным звеном13 по закону отрицательной обратнойсвязи. Выход усилителя 12 соединенс входом исполнительного механизма 14.При первоначальном подключениирегулятора к объему усилителя 10 спеременным коэффициентом усиления устанавливается малый коэффициент усиления, что способствует плавному разгону объекта регулирования вдоль границы области ограничений и постепенному переходу его в режим стабилизации. По мере уменьшения входных сиг"налов Х, и Х коэффициент усиленияусилителя 10 увеличивается, а в режиме стабилизации при определенных ошибках с помощью нелинейного блока 11типа насыщение" он устанавливаетсяоптимальным для данного режима стабилизации.Как известно, усилители с управляемым коэффициентом усиления увеличивают его прямо пропорционально входному сигналу, в то же время практикасистем автоматического регулированиясвидетельствует о том, что для плав(4) ного разгона необходимо менять коэффициент усиления от меньшего к большему. Поскольку ошибка регулированияпри разгоне по координатам Х, и Хизменяется от максимального к минимальному, то с помощью элементов 3,4, 9 и 11 реализуется обратно пропорциональная зависимость от ошибкирегулирования. Начальный коэффициентусиления управляемого усилителя 10можно установить достаточно малым,в 40-80 раз меньше коэффициента усиления на режиме стабилизации, а вдальнейшем в регуляторе автоматически будет выбираться необходимый коэффициент для прохождения допустимойобласти по ограничениям,Известно, что передаточная функция ПИД-регулятора имеет видИ(Р) Кр(ХХф) (1 + ТР + )ф (1)Т Ргде Кр(ХХ) - коэффициент усиления;Р - оператор Лапласа;Т - постоянная времениИинтегрирования,Т - постоянная временидифференцирования.Преобразуют передаточную функцию.Передаточная функция регулятора сучетом передаточных функций блоковравна Из сравнения выражений (2) и (4)следует, что К (Х) = К (Х); ТК К +,КТ К 5ф 4 К Из уравнений (5) следует расчет Т Т = - ; Т = -- =- - (5) К +КТ КТ и К, ф % К + КТзТаким образом, изменение К(Х) не вносит изменения в значения остальных параметров регулятора. Благодаря введению в структуру регулятора канала функционального преобразования двух координат в сос" таве двух сумматоров, двух выпрями" телей, делителя напряжения, нелинейного блока типа "насыщЕние и усилителя с переменным коэффициентом усиления достигается возможность изменить коэффициент усиления регулятора, что позволяет осуществить с помощью одного регулятора три оптимальных режима : разгон, торможе" ние и стабилизацию, повысить качество процессов регулирования, сокра- титЬ объе оборудования, увеличить функциональную гибкость и расширить область использования. формула изобретения Многофункциональный регулятор, содержащий первый усилитель, последовательно соединенные блок дифференцирования и первый сумматор, последовательно соединенные второй сум" матор, второй усилитель и инерционное звено, первый вход многофункционального регулятора соединен с входом первого усилителя и входом блокадифференцирования, выход первого усилителя подключен к второму входу первого сумматора, выход второго усилителя соединен через исполнительныймеханизм с выходом многофункционального регулятора, выход инерционногозвена соединен с вторым входом второго сумматора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества процессов регулирования и расширения области использования, в неговведены делитель напряжения н последовательно соединенные третий сумматор, первый выпрямитель, четвертыйсумматор, второй выпрямитель, нелинейный блок типа насыщение" и усилитель с переменным коэффициентомусиления, причем второй вход многофункционального регулятора подсоеди"нен к первому входу третьего сумма"тора, второй вход которого подключенк входу блока дифференцирования, вы"ход делителя напряжения соединен свторым входом четвертого сумматора,выход первого сумматора связан с вторым входом усилителя с переменньмкоэффициентом усиления, выход которого соединен с входом второго сумматора.