Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор

Сова СоветсиикСоциалистическихРаспублнк ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВ ТЕЛЬСТВУ(51)М. КлЗ с присоединением заявки М 0 05 В 11/01 Государственны комитет СССР яо деааи изобретеняй я еткуытяя(23) Приоритет Опубликовано 23 Р 8 В 1. бюллетень Й 9 31 Дате опубликования описания 23. 08. 81(71) Заявитель ОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР асюиренне д и предварен о.м,Изобретение относится к автомати-ческому регулированию и управлениюи сюжет быть использовано при создании систем регулирования теплоэнергетнческимн процессами, а также в химической и металлургической отрасляхпромьпаленностн.Известны промааленные пропорционально-интегрально-дифференциальныерегуляторы (ПИД), широко нспользуеьые для регулирования различных технологических процессов. Этн регуляторы позволюот создавать надежныесистеьи автоматического регулирования,позволяющие обеспечить заданное качество регулирования 1 ,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяПИД-регулятор, содержащий параллельно сфединениые усилитель и дифферен фцнатор, выходы которых поданы на сумматор, соединенный последовательнос другим сумматором, усилителем, охваченным инерционным звеном по законуотрицательной обратной связи н исполнительным механнзмэм в виде,интегрирующего звена 2.Недостаток известного регулятораограниченный диапазон настройки времени.предварения, определяемой па- ЗО раметром д Т /1 . Максимальное значение этого параметра равно 0,25. В то же время оптимальная величина д, как правило, прекааает это значение. НапримеР, еб О. т может быть Рав-, ным 2/2.Цель изобретения - р иапаэона настройки времен ия Т ПИД-регулятора.Поставленная цель достигается тем, что в ПЗЩ-регулятор, содержащий последовательно соединенные дифференциатор, первый сумматор, первый усилитель н инерционное звено, выходом подключенное к второму входу первог сумматора, н исполнительный механнз введены два усилителя и второй сумматор, входы которого подключены к выходам усилителей, а выход - к входу исполнительного механизма,причем входы второго н третьего усилителей подключены соответственно к входу и выходу диФференцнатора.На чертеже представлена схема предлагаемого регулятора.Регулятор содержит дифференциатор 1, последовательно соединенный с сувватором 2, усилителем 3, охваченным отрицательной обратной связью в виде инерционного звена 4, суммато 857925ром 5, на вход которого подключены выходы усилителей 6 и 7, а их входы соединены с входом и выходом дифференциатора 1, а также с исполнительным механизмом 8.Система работает следующим образом.Входной сигнал Х поступает на дифференциатор 1, с выхода которого сигнал через сумматор 2 поступает на вход усилителя 3, охваченного обратной связью 4. За счет большого коэффициента усиления усилителя 3 здесь формируется форсирующее звено. С выхода Форсирующего звена, т.е. " с выхода усилителя 3, сигнал поступает на вход сумматора 5. На сумматор 15 5 одновременно поступают сигналы с входа регулятора и выхода дифференциатора 1 через усилители 6 и 7.Таким образом, сигнал на выходе сумматора 5 пропорционален входному 20 сигналу, его первой и второй производной. Поскольку параметры усилителей 3,6 и 7 можно выбирать произвольно, можно произвольно устанавливать и коэфФициенты при пеРвой и второй производной входного сигнала, т.е. можно обеспечить любое значениеТ /Известно, что передаточная функция ПИД-регулятора Ч(р) =(1+ + т р)10и частотная функция1, 35Ч(а) = с (1 + - + 1 Т ж) (2)Р ) Твю ЯОбъекты теплоэнергетики, химичес"кой и металлургической промышленнос"ти весьма инерционны и, следовательно, низкочастотны.Следовательно значения частот И врабочем диапазоне (а это второй итретий квадрат комплексной плоскости для ПИд-регулятора) будут малы(например, и = 0,015-0,05). Если 45величина Т мала, значение Тсив выражении (2) также мало и им практически можно пренебречь,Расширение диапазона Т приво-;дит к практическому использованию 5 рПИД-регулятора, а следовательно, кулучшению качества регулирования(сокращению времени регулирования,уменьшению колебательности).Йпя Раочета Т используют существурцую методику расчета,по которойзадаются значения д (его принимаютобычно равным предельному значениюд, для данного типа регулятора этавеличина, указывается в паспорте регулятора) и из условия обеспечения 60требуемого качества регулированиянаходят (,т, а затем Т., сает;,. Преобразуем передаточную функцию(1) к виду Передаточная Функция регулятора7(р) (ТлТэТ,+%Чэт,ГТоТд Тэт- (6)Коэффициенты, входящие в уравне- .ние (6), независимы и значение твсегда можно установить требуемое(любое), выбрав соответствующие2.ф эИспользование предлагаемого регулятора позволяет расшириТь диапазон его настройки эа счет использования дополнительных усилителей исумматора и, следовательно, повысить запас устойчивости систем, сократить время регулирования.Формула изобретенияПропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор, содержащийпоследовательно соединенные дифференциатор, первый сумматор, первыйусилитель и инерционное звено, выходом подключенное к второму входупервого сумматора и исполнительныймеханизм, ол и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения диапаэона настройки регулятора, в неговведены два усилителя и второй сумматор, входы которого подключены квыходам усилителей, а выход - квходу исполнительного механизма,причем входы второго и третьегоусилителей подключены соответственнок входу и выходу дифференциатора.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Ротач В.Я. Расчет динамикипроьишленных автоматических системрегулирования.М., "Энергия", 1973,с. 34, 198, 422.2. Штейнберг Ш,Е, и др. Проьаццленные автоматические регуляторы.М., "Энергия", 1973, с, 31-21857925 Тираа 940 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5