Пропорционально-интегрально-дифференциалный регулятор

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ь)4 С 05 В 11 ГОСУДАРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ КОМИТЕТ СССРЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И(56) Авторское свидетельство СССРФ 857925, кл. С 05 В 11/01, 1981.(57) Изобретение относится к областизлектроэнергетической и теплотехнической техники, может быть использовано для регулирования скоростивращения мощных электрогенераторови давления пара или расхода топливав котлоагрегатах и является усовершенствованием известного регуляторапо авт.св. Р 85925, Целью настоящего изобретения является повышениеточности и быстродействия регулятора.Поставленная цель достигается засчет того, что входной сигнал регулятора усиливается в усилителе 8,поступает на первый вход сумматора17, выходной сигнал которого усиливается в усилителе 9, с выхода которого поступает на информационныйвход усилителя 11 и через усилитель5 на второй вход сумматора 17. Выходной сигнал усилителя 11 дифференцируется в дифференциаторе 18 и по"ступает через сумматор 15 и усили-тель 4 на первый вход сумматора 16,а через усилитель 7 на второй входсумматора 16, на третий вход которого подается входной сигнал регулятора, усиленный в усилителе 6. Выходной сигнал усилителя 4 подается через инерционное звено 20 на второйвход сумматора 15. Выходной сигналсумматора 16 подается на вход исполнительного механизма 19. Выходнойсигнал усилителя 6 делится. в делителе 21 на усиленный в усилителе 10входной сигнал регулятора, а результат деления подается на управляющийвход усилителя 11. Входной сигналрегулятора сравнивается в усилителях5,6,7 с выходными сигналами источников постоянных сигналов 1,2,3. Коэффициент усиления усилителя 8 меняет"ся в зависимости от выходного сигнала усилителя 12, коэффициент усиления усилителя 6 меняется в зависимости от выходного сигнала усилителя 14, а коэффициенты усиления усилителей 7,9 и 1 О меняются в зависимости от выходного сигнала усилителя 13. 1 ил.Изобретение относится к электроэнергетической и теплоэнергетическойтехнике и может быть применено длярегулирования скорости вращения мощных электрогенераторов и давленияпара или расхода топлива в котлоагрегатах.Целью изобретения является повышение точности и бьв тродействия регулятора,На чертеже представлена Функцио нальная схема предлагаемого регулятора.Регулятор содержит первый, второйи третий источники 1-3 постоянныхсигналов, первый, девятый, второйтретий, четвертый восьмой, десятый,одиннадцатый, пятый шестой и седьмой усилители 4-14, первый, второйи третий сумматоры 15-17, дифференциатор 18, исполнительный механизм19, инерционное звено 20, блок 21деления, вход и выход регулятора22 и 23.Регулятор работает следующим образом.Иходной сигнал регулятора поступает на информационные входы четвертого, второго и десятого усилителей8, 6 и 10 и на первые входы пятого,шестого и седьмого усилителей 12-14.На вторые входы пятого, шестого и.седьмого усилителей 12-14 поступаютсигналы с выходов первого второгои третьего источников 1-3 постоянныхсигналов, которые определяют рациональные значения параметров регулятора. С выходов первого, второго итретьего усилителей 12-14 сигналыподаются на управляющие входы четвертого, второго, третьего, восьмогои Десятого усилителей 67,8,9 и 10которые и устанавливают целесообразные параметры регулятора, а именнокоэффициент усиления и постоянныевремени интегрирования и дифференцирования регулятора С выхода четвертого усилителя 8 сигнал черезтретий сумматор 17 подается на информационный вход восьмого усилителя 9, охваченного отрицательной обратной связью через девятый усилитель 5. С выхода десятого усилителя10 сигнал подается на вход "Делимое"блока 2 1 деления, на вход "Делитель"которого подается сигнал с выходавторого усилителя 6. С выхода восьмого усилителя 9 сигнал подается на информационный выход одиннадцатогоусилителя 11, на управляющий входкоторого сигнал подается с выходаблока 21 деления. С выхода одиннадцатого усилителя 11 сигнал подаетсяна дифференциатор 18, с выхода которого сигнал через первый сумматор15 поступает на вход первого усилителя 4, охваченного обратной связьючерез инерционное звено 20. За счетбольшого коэффициента усиления первого усилителя 4 в регуляторе Формируется Форсирующее звено С выхода.форсирующего звена, т,е, с выходапервого усилителя 4 сигнал поступает на первый вход второго сумматора16, на второй и третий входы которо"го одновременно поступают сигналы .с выходов второго и третьего усилителей 6 и 7, Таким образом, сигнална выходе второго сумматора 16 пропорционален входному сигналу регулятора, его первой и второй произ водной. С выхода сумматора 16 сигналподается на вход исполнительного ме-.ханизма 19.Коэффициент усиления усилителя 8меняется пропорционально выходному 30 сигналу усилителя 12, коэффициентусиления усилителя 6 меняется пропорционально выходному сигналу усилителя 14, коэффициент усилителей 7,9и 10 изменяются пропорционально выходному сигналу усилителя 13, а ко4эффициент усиления усилителя 11 меняется пропорционально выходному сигналу блока 21 деления.Известно, что передаточная функция ПИД-регулятора имеет вицИ(р) =К(1+т Р+ ---(1)1Р Р % Т.Р где К - коэффициент усиления регу 45 лятора;Т - постоянная времени интегриМрования регулятора,Т - постоянная времени дифференцирования регулятора,р - оператор Лапласаили при переменных параметрах имеетвид:21+Т (х) р+Тм(х) Тч,(х) ри (р) - К (х), ---- "- -ь55р р Т (х) рИ(2)Передаточные Функции элементоврегулятора имеют вид(3) К,(х) следующей, В дальнейшем будем использовать представление об эквивалентной передаточной функции и аргументх параметров К ,К ,К ,К и т,д,В б 1 11будем опускать,Т, рк(6)к доФормула изобретения Пропор.;ионально-интегрально-дифференциальный регулятор поавт,св. 1 857925, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности и быстродействия регулятора, в нем дополнительно установлены с четвертого по одиннадцатый усилители, блок деления, третий сумматор и первый, второй и третий ис- точники постоянных сигналов, причем вход регулятора соединен с входом дифференциатора через последовательно соединенные четвертый усилитель, первый вход-выход третьего сумматора, восьмой и одиннадцатый усилители, и кроме того, вход регулятора подключен к информационному входу десятого усилителя и к первым входам пятого, шестого и седьмого усилителей; соединенных вторыми входами с выходами соответственно первого, второго и третьего источников постоянных сигналов, выходы пятого и седьмого усилителей подключены к управляющим входам соответственно четвертого и второго усилителей, выход шестого усилителя соединен с управляющими входами третьего, восьмого и десятого усилителей, вход и выход девятого усилителя подключены соответственно, к выходу восьмого усилителя и к вхогде Ы;(р), К,(х) и Т; - соответственно передаточная функция, коэффициент усиления и постоянная времени -го 1 О блока регулятора.Передаточная функция регулятора, исходя из составляющих (3), будет(р) = - - =К +К 2 К, х(р) б 21+К К,(р) К, 1 +5 7 5 Поскольку передаточные функции(2) и (5) равны, то Тт = т т =-- а ТК Тат,19 18 (1+К К ) и7 20 Отсюда определяем Т19Т 1 о1+КэКЗОВследствие этого независимое параметрическое изменение параметроврегулятора осуществляется с помощьювторого усилителя б, усилителя 8и третьего усилителя 7,Благодаря дополнительному введению в регулятор восьми усилителей,трех источников постоянных сигналови блока деления достигается возможность независимого изменения значений трех основных параметров регулятора, коэффициента 9 силения и постоянных времени дифференцирования иинтегрирования, что позволит осуществлять поднастройку параметров регулятора к параметрам объекта регулирования с переменными динамическимихарактеристиками и не выпускать впромьшцтенности целый типоразмерныйряд свыше 20 ИД-регуляторов с разными параметрами, а ограничиться ихминимальным числом примерно 3-5, кроме того повысить точность и быстродействие регулятора, т.е. повыситькачество процессов регулирования, атакже уменьшить капитальные затраты 55на проектирование и расширить областьприменения регулятора на другиеобласти техники,К,(х), (р) = К(х); Я1388824 Составитель Ю,ГладковТехред Л. Сердюкова Корректор В,Гирняк Редактор И.Середа Тираж 866 Заказ 1579/48 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР во делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Раушская иаб.; д, 45 Шв а еют 3Ю ЩПроизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ду третьего сумматора, входы "Делимое" и "Делитель" и выход блока деления соединены соответственно, с выходами четвертого и второго усилителей и управляющим входом одиннадцатого усилителя.