Пропорционально-интегральный регулятор

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию иможет быть использовано в химической,нефтехимической и нефтеперерабатыва 5ющей промышленности для регулированиярасхода, температуры, уровня.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.На чертеже изображена блок-схемапредлагаемого регулятора.Пропорционально-интегральный регулятор содержит блок 1 вычитания, интегратор 2, первый 3 и второй 4 сумматоры, первый 5, второй 6 и третий7 элементы НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, регистр8 памяти, генератор 9 тактовых импульсов, распределитель 10 импульсов,вход 11 первоначального включенияи объект 12 управления. 2 ОРегулятор работает следующим образомВ начальный момент на вход 11 подают единичный сигнал, поступающийна первые входы элементов 6 и 7, Выходной сигнал элемента 6 подается напервый вход регистра 8 памяти, Текущее значение регулируемого параметрав момент времени д - у(1) поступаетна второй вход регистра 8 памяти,ЗОзапоминается и поступает на первыевходы второго сумматора 4, Выходнойсигнал третьего элемента 7 поступает на вход ".Установка" интегратора 2,Формируя на выходе его нулевое35значение, Так происходит подключение регулятора к объекту 12 управления, т,е. привязка.Предположим, что на выход регулятора в момент дискретного времениподается входной сигнал Ч(С.), который поступает на первый вход блока 1.На вторые входы блока 1 поступает.сигнал у(,) обратной связи. Этотсигнал вычитается из входного сигнала задания, в результате чего на выходе блока 1 образуется разностныйсигнал рассогласованияду(.,) = ч(с,.) - у,Этот сигнал подается на вход циф-,Рового параллельного сумматора-носителя (интегратора) 2 и на вторыевходы первого цифрового параллельного сумматора 3,Генератор 9 импульсов вырабатывает импульсы с частотой Р, которыепоступают на вход распределителя 10импульсов. Последний циклически насвоих выходах вырабатывает последовательно по выходам текстовые импульсы стробированияПри этом первыйимпульс с выхода стробирует цифровойпараллельный сумматор-накопитель (интегратор 2), второй и третий импульсы с выходов стробируют второй 6 ит 1)етий 7 элементы НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬсоответственно, четвертый и пятыйимпульсы с выходов стробируют сумматоры 3 и 4 соответственно, причем вмомент строба на выходе сумматора 4формируется суммарный сигнал управления Я(,). При подаче каждогостробирующего сигнала и-разрядноечисло ау( ) на входе интегратора 2суммируется с его содержанием, В результате при непрерывном поступлениистробирующих импульсов образуетсясумма числовых значений входногосигнала.Е Кду(с,) + С,с,:огде С - начальное число в блоке 2,К - коэффициент, в данном случаеопределяемый частотой стробирования, относительным сдвигом разрядов параллельныхчисел, формируемых на параллельных шинах модуля сигналаау(;) при подключении к параллельному входу сумматора,Если С = О, то сумма будет иметьвид6;Е Кау(С,.),С:оЭта сумма является дискретной реализацией интеграла входного сигнала1 Ку(С) с 1 ьгде 7 - время в непрерывном отсчете.С выхода цифрового параллельногосумматора-накопителя (интегратора 2)сигналы поступают на входы первогослагаемого цифрового сумматора 3,на входы второго слагаемого которогоподаются сигналы с выхода цифровогоблока 1 вычитания сигналов обратнойсвязи. Сумматор 3 алгебраически (сучетом знака слагаемых) суммирует результат интегрирования с результатомвычитания, и полученная сумма поступает на вторые входы второго сумматора 4,На выходе сумматора 4 формируетсярегулирующий управляющий сигнал8(,) уИ ) + К,ву(,)30 ния,Выход. элемента 5 включен на вторые входы элементов 6 и 7. Третьи40 входы элементов 6 и 7 соединены соответственно с выходами распределителя 10 импульсов, вырабатывающего на этих выходах второй и третий импульсы стробирования.45По сигналу несоответствия на выходе элемента 6 формируется сигнал записи, по которому в регистр 8 памяти записывается текущее значение у(С,.) регулируемого параметра. Это значение, например расход, поступает на первые входы сумматора 4. По этому же сигналу несоответствия цифровой интегратор 2 устанавливается в нулевое состояние. По этому же сигналу несоответствия на входе элемента 7 формируется сигнал, который устанавливает цифровой интегратор 2 в нулевое состояние. 515663При этом пропорциональная составляющая сигнала управленияП(Е,.) = К,.ау(С),интегральная составляющая сигнала управления5- У(1)Коэффициенты К 1, Копределяются и задаются при конкретной технической реализации устройства, Сигнал управления Б(1;) подается на вход объекта 12 управления.При работе в статическом режиме,например по содержанию заданного расхода, интегральная составляющая Б(С.)имеет знак, соответствующий знакупропорциональной составляющей. Приэтом по абсолютному значению сигналрезультата интегрирования имеет относительные изменения достаточно плавного характера.При динамических изменениях, например связанных с уменьшением расхода,пропорциональная составляющая п(с.) 25изменяет знак на обратный. При этомзнак интегральной составляющей Б(й;)может быть противоположен знаку Ь(С, )пропорциональной составляющей, чтоухудшает качество регулирования.Для улучшения динамических характеристик сигналы пропорциональной иинтегральной составляющей поступаютна входы элемента 5, который на своемвыходе фиксирует несоответствие знака сигнала результата интегрирования35со знаком сигнала результата вычита 18 6Если не фиксировать текущее значение регулируемого параметра у(Т;) перед установкой в ноль цифрового интегратора, то может произойти скачок управляющего воздействия на величину интегральной составляющей, вызывающий перерегулирование или выход на недопустимые границы, что приведет к уменьшению точности регулирования и увеличению длительности переходного процесса.Формула из обретенияПропорционально-интегральный регулятор, содержащий блок вычитания, интегратор, первый сумматор, первый элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, генератор и распределитель импульсов, причем первые знаковый вход и вход модуля сигнала блока вычитания соединены с соответствующими задающими входами пропорционально-интегрального регулятора, вторые знаковые вход и вход модуля сигнала блока вычитания подключены к соответствующим сигнальным входам пропорционально-интегрального регулятора, знаковый выход и выход модуля сигнала блока вычитания соединены с соответствующими входами интегратора и соответствующими первыми входами первого сумматора, вторые входы знака и вход модуля сигнала которого подключены к соответствующим выходам интегратора, первый вход первого элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ подключен к знаковому выходу блока вычитания, второй вход первого элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен со знаковым выходом интегратора, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены второй и третий элементы НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, регистр памяти и второй сумматор, первые входы второго и третьего элементов НЕРАВНО" ЗНАЧНОСТЬ соединены с входом первоначального включения регулятора, вторые входы второго и третьего элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соединены с вы- ходом первого элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, выход второго элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соединен с входом записи регистра памяти, информационные входы которого соединены с соответствующими сигнальными входами регулятора, выходы регистра памяти подсоединены к соответствующим первым знаковому входч1566318 Составитель Т.НефедоваТехред Л.Олийнык Корректор О.Кравцова Редактор В.Данко Тираж 663 Подписное Заказ 1220 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 и входу модуля сигнала второго сумматора, вторые знаковый вход и вход модуля сигнала которого соединены с соответствующими выходами первого сумматора, знаковый выход и выход модуля сигнала второго сумматора соединены с соответствующими выходами пропорционально-интегрального регулятора, выход третьего элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ подключен к входу "Установка" интегратора, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы распределителя импульсов соединены соответственно с тактовым входом интегратора, с третьими входами второго и третьего элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ итактовыми входами первого и второгосумматоров.