Цифровой комбинированный регулятор

(51)4 С 05 Р 1 40 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ств196во1.1 ССР ,80(54)(57) 1. ЦИФРОВОЙРЕГУЛЯТОР, содержащийвой преобразователь,сумматор,:цифроаналоразователь и узел упрнительнью элементом,последовательно, а тадифференцирующий узеллизации аварийного от КОМБИНИРОВАНЯЬЙаналого-цифроуэел сравнения говый . преобавления испол- соединенные кже первый узел сигнаклонения пар ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Московский институт инженгражданской авиации(56) 1. Авторское свидетель о1( 540261, кл, С 05 Р 1/40,2. Авторское свидетельстВ 890380, кл. С 05 Г 1/40, 3 метра и узел задания эталонного параметра, выход которого подключен квторому входу узла сравнения, выходаналого-цифрового преобразователяподключен к входу первого дифференцирующего узла, выход которого соединен с первым входом узла сигнализации аварийного отклонения параметра,причем выход последнего подключен квторому входу узла управления исполнительным элементом, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повьппения качества регулирования содновременным осуществлением защиты от отказа системы регулированияв переходных режимах, в него введенвторой дифференцирующий узел входкоторого подключен к выходу сумматора, а выход соединен с вторым входомузла сигнализации аварийного отклонения параметра и входом сумматора.1179298 2, Регулятор по п. 1 о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью его упрощения, дифференцирующие узлы выполнены в виде последовательно соединенных регистра и блока сравнения, причем вход регистра и второй вход блока сравнения соединены и образуют вход дифференцирующего узла, а выход блока сравнения образует его выход, при этом управляющие входы Изобретение относится к автоматическим управляющим устройствам, в частности к устройствам стабилизации и защиты от аварийного .отклонения параметров (напряжения, тока часто ты и т,д.)Известен цифровой регулятор напряжения, состоящий иэ аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выполненного в виде датчика и преобразователя напряжения в интервал времени, узла сравнения, входами которого являются выходы АЦП и устройства задания эталонного интервала, а выход подключен на вход схемы ячеек управ ления (цифроаналоговый преобразователь ЦАП), выход которой соединен с входом вентильного преобразователя (устройства управления исполнительным элементом) 1 .20О новными недостатками данного регулятора являются низкое качество регулирования в статических и динамических режимах, а также отсутствие сигнализации об отказе системы регу лирования.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор содержащий АЦП, узел сравнения, сумматор, ЦАП и узел управ- ЗО ления исполнительным элементом, соединенные последовательно, а также узел задания эталонного параметра и дифференцирующий узел, причем узел задания эталонного параметра подключен на второй вход узла сравнения, а дифференцирующий узел на выход АЦП, выход дифференцирующего узла. является управляющим ВхОдОм устройстВя сигнялизяции явя 4 р рийного напряжения, второй вход регистров подключены к выходу генератора,тактовых импульсов,3Регулятор по пп 1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью осуществления защиты путемопределения соответственно знаковприращения регулируемого и регулирующего параметров, узел сигнализацииаварийного отклонения параметра выполнен в Виде блока логической обработки,которого соединен с выходом АЦП через два последовательно соединенных счетчика 2 .К недостаткам этого регулятора следует отнести низкое качество регулирования в статических и динамических режимах (наличие статической ошибки и колебательность переходных процессов), а также невозможность осуществления защиты от отказа системы регулирования в переходных режимах.Цель изобретения - повышение качества регулирования с одновременным осуществлением защиты от отказа системы регулирования в переходных режимах.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой регулятор, содержащий аналого-цифровой преобразователь, узел сравнения, сумматор, (цийроаналоговый преобразователь и узел управления исполнительным элементом, соединенные последователь но, а также первый дифференцирующий узел, узел сигнализации аварийного отклонения параметра и узел задания эталонного паарметра, выход которого подключен к второму входу узла сравнения, выход, аналого-цифрового преоб. разователя подключен к входу первого дифференцирующего узла, выход которого соединен с первым входом, узла сигнализации аварийного отклонения параметра, причем выход последнего подключен к второму воду узла управления исполнительным элементом, введен второй дифференцирующий узел, вход которого подключен к выходу сумматора, а выход соединен с входом сумматора и вторым входомузла сигнализации аварийного отклонения параметра, который выполненв ниде блока логической обработкиа дифференцирующие узлы выполненыв виде последовательно соединенныхрегистра и блока сравнения.На фиг. 1 показана структурнаясхема устройства; на фиг.2 - вариантпостроения узла логической обработки,Схема устройства содержит АЦП 1,узел сравнения 2, сумматор 3, ЦАП 4,узел управления исполнительным элементом 5, соединенные последовательно, а также дифференцирующие узлы6,7 состоящие из последовательносоединенных регистров 8,9 и блоковсравнения 10, 11, узел сигнализацииаварийного отклонения параметра 12,выполненный в виде узла логическойобработки, генератор тактовых им":пульсов 13 и узел задания эталонногопараметра 14. Второй вход узла сравнения 2 подключен к узлу заданияэталонного параметра 14. На выходы,АЦП 1 и сумматра 3 подключены дифференцирующие узлы 6 и 7, каждый изкоторых состоит из регистра 8 и блока сравнения 10, соединенных последовательно (соответственно 9 и 11для узла 7), причем вход регистраявляется также вторым входом блокасравнения. Выходы блоков сравнения10 и,11 подключены на входы узлалогической обработки 12, которыйсоединен с устройством управленияисполнительным элементом 5. Науправляющие входы регистров 8 и 9подключен выход генератора гактовых импульсов 13. Выход дифференцирующего устройства 7 является вторым входом сумматора 3.Устройвтво рабоч ает следующимобразом.Регулируемый параметр (например, напряжение синхронного генератора с электромагнитным возбуждением) поступает на вход АЦП 1 и в виде цифрового кода передается на входы узла 2 и дифАеренцирующего узла 7. После сравнения с эталоном 14 величина яли знак сигнала ошибки (в зависимости от тина астатического регулятора - интегральный, пропорционально - интегральный или шаговый) поступает на вход сумматора. Если используется шаговый закон регулирования, то на счетный вход суммато179298 ра 3 должен быть подключен генератор тактовых импульсов, например 13. Код с выхода сумматора 3 подается на вход ЦАП 4, в соответствии с выходным сигналом которого изменяется сигнал на выходе узла управления исполнительным элементом 5 (усилителя мощности), т.е. регулирующее воздействие, и на вход дифференциру ющего узла 7. Дифференцирующие узлы 6 и 7 работают по принципу сравнения предыдущего и последующего значений с помощью блоков сравнения 10 и 11. Причем последующие значения 15 получают путем непосредственной подачи кода с выходов преобразователя 1 и сумматора 3 на входы блоков 10 и 11, а предыдущие - за счет запоминания кода и передачи его на выход ре гистров 8 и 9 по сигналу тактового генератрра 13. Результаты сравнения с выходов блока 13,. 10 и 11 поступают на узел логической обработки 12, кото рая реализуется в соответствии с ло гическими уравнениями, описывающими соотношение, например, знаков приращений, производных (регулируемого и регулирующего параметров). Для синхронного генератора с электромагнитным возбуждением логическое соотношение, описывающее аварийную работу системы регулиррования имеет вид4= Ч(здрп ьИ ) А(зьцп йИ в )=(+ Л+) М( Л ) ч(0 л+) у(ОЛ ) где- логическая единица на выхо" де устройства 12, свидетельствующая о наличии отказа в системе регулирования 40 1 ф 1 1 воп ЬИ1+1 +, И(И +1+1зИ - приращение кода регулируемого 45 параметра (напряжения генератора);аИ - приращение кода регулирующего параметра (напряжения возбуждения возбудителя).На фиг, 2 показана принципиальная 50схема, реализующая получениес применением тепловых логических элементов. Данный сигнал поступает с выхода узла 12 на вход узла управления испол. нительным элементом, и по нему вводит ся запрет на работу системы регулирования при возникновении отказа.Одновременно с выдачей информациис выхода дифференцирующего узла на1179298 Составитель И.Никитинаактор О.Колесникова Техред Л.Мартяшова Корректор А.Тяско аказ 5674/49 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 113035, Москва, Жираж 8ного кний и Подписноеета СССРытийнаб д, 4/5 шска илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 узел логической обработки 12 эта информация поступает на сумматор 3, гдесуммируется со знаком минус с содержимым сумматора, т,е. осуществляетсягибкая отрицательная обратная связь.В регуляторе шагового. типа для демпфирования может использоваться информация только о знаке приращения (производной),Введение в регулятор второго дифференцирующего узла и использованиеего как для осуществления защиты впереходных режимах от аварийного отклонения параметров совместно с первым дифференцирующим узлом, так идля повышения качества регулированияотличает предлагаемое устройство отпрототипа,Использование элементов регулятора в качестве измерительных органов защиты, что особенно важно при цифровой реализации устройства ввиду необходимости преобразований вида аналогкод, а также использование элементов защиты в качестве демпферного контура для регулятора позволяет значительно снизить массу и габариты устройств управления.1 О Применение предлагаемого устройства возможно в различных системах управления, где необходима стабилизация и защита от аварийного отклонения параметров, но наиболее целесообраз ным является использование в автоновных электроэнергетических системах атмосферных и космических летательных аппаратов, так как здесь предъявляются особенно высокие требования 2 О к массо- габаритным характеристикамсистем управления.