Частотно-импульсный регулятор

(57) Изобретен тическим регул применено для тн ж процессов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ САНИЕ ИЭО К АВТОРСКОМУ С(56) Закирпичный В.С.систем автоматическогс интегральной частотмодуляцией,-Изв. Лениин-та, 1969, вып. 81,Авторское свидетелР 1096608, кл. С 05 В торам и может бытьегулирования различтеплоэнергетике и химии. Целью изобретения являетсяупрощение конструкции и расширениеобласти применения частотно-импульсного регулятора, Регулятор содержитусилитель 1, интегратор 2, несимметричные релейные элементы 3 и 4, одновибраторы 5, 6, 7, усилители мощности 8 и 9, задатчики 10, 11, 12, 13,переключатели 15 и 16, триггеры 21 и22 и элемент ИЛИ 23. В регуляторе приего конструктивной простоте с помощьюзадатчиков 10, 11, 12, 13 обеспечивается изменение.;порогов срабатываниянесимметричных релейных элементов 3и 4, что позволяет применять регулятор для управления различнымиобъектами, для которых нецелесообразен установившийся режим автоколебаний со сравнительно большой частотой. 3 ил,Изобретение относится к автоматическим регуляторам, выходным сигналом которых является серия модулиро ванных по частоте электрических импульсов, и может быть применено для регулирования различных процессов в теплоэнергетике и химии, в частности, при использовании в качестве исполнительных устройств механизмов с постоянной скоростью перемещения.Цель изобретения - упрощение конструкции и расширение области применения частотно-импульсного регулятора.На фиг, 1 представлена структурная схема регулятора; на фиг. 2 - осцилограммысигналов регулятора при его работе; на фиг, 3 - структурная обобщенная схема регулятора при полном исключении его гистерезиса. Регулятор содержит усилитель 1,интегратор 2, несимметричные релейныеэлементы 3 и 4, одновибраторы 5 - 7,усилители 8 и 9 мощности, задатчики10 - 13, ключевой элемент 14, переключатели 15 и 16, содержащие ключевые элементы 17, 18,и 19, 20 соответственно, КБ-триггеры 21 и 22 и элемент ИЛИ 23,Принятые обозначения: Х - входнойехсигнал регулятора; У - выходной сигнал интегратора 2; Х и Х - выходные сигналы регулятора.Регулятор работает следующим образом,На вход регулятора поступает сигнал рассогласования, равный разностимежду заданным идействительным значениями регулируемого параметра. Этотсигнал поступает на вход усилителя 1напряжения, усиливается и поступаетна вход интегратора 2. С выхода интегратора 2 сигнал поступает на входы несимметричных релейных элементов3 и 4, Порог срабатывания последнихравен переменной величине Ь, конкретная величина которой определяетсятем, какой из задатчиков 10 - 13 подключен к управляющим входам несимметричных релейных элементов 3 и 4.Рассматривается случай, когда задатчики 10 и 11 выдают постоянный иравный по величине сигнал, при котором Ь = сопя и не равно О. Задатчики 12 и 13 выдают сигнал, прикотором порог срабатывания релейныхэлементов 3 и 4 равен О, При выполнении репейных.элементов в виде ком параторов на микросхемной элементной базе это может быть обеспечено, когда на выходе задатчиков 12 и 13 сигнал равен напряжению общей шины питания регулятора, Также рассматрива 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ется исходное состояние схемы регулятора, при котором на выходе КБ-триггера 21 сигнал отсутствует, а на выходе интегратора 2 сигнал У = 0 при нулевом входном сигнале. В этом случае ключевой элемент 17 разомкнут, а ключевой элемент 18 замкнут,Порог срабатывания релейного элемента 3 определяется задатчиком 11 и в рассматриваемом примере равен О. В этом случае, как только напряжение Хвх на входе регулятора становится меньше О, интегратор 2 начинает интегрировать входной сигнал ина его выходе. сигнал становится больше О, поскольку в приведенном примере интегратором обеспечивается инвертирование входного сигнала. Происходит срабатывание несимметричного релейного элемента З,и на его выходе возникает кусочно-постоянный сигнал, поступающийна вход одновибратора 5, Б-вход триггера 21, К-вход триггера 22 и на один 3 происходит запуск одновибратора 5,формирующего управляющий импульс длительностью, поступающий через усилитель 8 мощности на первый выходрегулятораБлагодаря возникновению сигналана выходе элемента ИЛИ 23 происходит запуск одновибратора 7, формирующего короткий управляющий импульс, длительность которого выбирается из условия полного разряда конденсатора интегратора 2. Разряд конденсатора происходит при поступлении импульса с выхода одновибратора 7 на управляющий вход интегратора 2 (ключевого элемента 14), При разряде конденсатора интегратора 2 сигнал У на его выходе становится равным 0 и пропадает сигнал на выходе несимметричного релейного элемента 3.При появлении сигнала на выходе элемента 3 одновременно с запуском одновибраторов 5 и 7 происходит переключение КБ-триггеров 21 и 22. На выходе КБ-триггера 21 появляется сигнал управления, а на выходе КБ-триггера 22 сигнал становится равным О, При этом замыкается ключевой элемент 17, размыкаются ключевые элементы из входов элемента ИЛИ 23, По переднему фронту сигнала с выхода элемента.1339491 18 .и 19, замыкается ключевой элемент20, Порог срабатывания элемента 3устанавливается равным значению, определяемому задатчиком 10, При сохранении знака сигнала рассогласования процесс повторяется, но при иномпороге срабатывания элемента 3. Навыходе регулятора формируется частотно-модулированная последовательность импульсов Х. При изменениизнака сигнала рассогласования процесспроисходит аналогично, но при срабатывании несимметричного элемента 4,переключателя 16, задатчиков 11 и 13,и триггера 22,Согласно осцилограмме изменениясигнала на выходе интегратора 2 в режиме установившихся автоколебаний(фиг, 2 а) на выходе регулятора формируются по два импульса управленияна полупериоде автоколебаний. При работе регулятора в составе системы автоматического регулирования требуемый характер автоколебательного режи.ма устанавливается выбором соответствующего коэффициента усиленияна структурной схеме (фиг. 3) регулятор представлен в виде последовательного соединения интегратора сКпередаточной функцией У (р) = - нео э1 линейного элемента (НЭ) с характеристикой квантования приращений и формирователя прямоугольных импульсов спередаточной функцией И (р) =1-е рЗйдатчики 12 и 13 обеспечиваютнулевой уровень срабатывания элементов 3 и 4. Если задатчики 12 и 13обеспечивают сигнал управления, прикотором Йороги срабатывания элементов 3 и 4 не равны О, то может бытьосуществлена работа при введении вструктуру регулятора гистерезиса произвольной величины, что позволяет,.расширить область применения регулятора для тех объектов управленИя,для которых нецелесообразен установившийся режим автоколебаний сосравнительно большой частотой.Формула изобретенияЧастотно-импульсный регулятор,содержащий усилитель, интегратор,первый и второй несимметричные релейные элементы, первый, второй итретий одновибраторы, первый и второй усилители мощности, первый и вто 5рой задатчики первый и второй КБтриггеры и элемент ИЛИ, выход которого соединен через третий одновибратор с обнуляющим входом интегратора, подключенного информационным входом к усилителю, вход которого является входом регулятора, информационные выходы первого и второго несимметричных релейных элементов под ключены соответственно к первому ивторому входам элемента ИЛИ и к входам соответственно первого и второгоодновибраторов, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго усилителей мощности, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами регулятора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью упрощения конструкциии расширения области применения частотно-импульсного регулятора, он дополнительно содержит первый и второйпереключатели, третий и четвертый задатчики, причем выходы первого и третьего задатчиков подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого переключателя,подключенного информационным выходомк управляющему входу первого несимметричного релейного элемента, входкоторого соединен с информационнымвыходом интегратора и с информационным входом второго несимметричногорелейного элемента, информационныйвыход которого подключен к входу второго одновибратора и к К-входу и Явходу соответственно первого и второго КЯ-триггеров, выходы которых подключены к управляющим входам соответственно первого и второго переключа.телей, выходы второго и четвертогозадатчиков подключены соответственно к первому и второму информационным входам второго переключателя, информационный выход которогосоединен с управляющим входом второго несимметричного релейного элемента, информационный выход первого несимметричного релейного элемента соединен с Б-входом первого триггера иК-входом второго триггера.