Цифровой регулятор

318017 ОП И САНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспублинКомитет па делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРДК 621,316,71-503.52 (088.8) убликовано 19.Х.1971. БюллетеньДата опубликования описания 3.1.19 АвторизобретенЗаявитель Г. Г. ВоробьевСпециальное конструкторское бюро по автомв нефтепереработке и нефтехимии ОВОЙ РЕГУЛЯТОР присоединением заявкииоритет Изобретенне относится к устройствам автоматического цифрового регулирования, в частности к астатическим регуляторам, применяемым в системах автоматического регулирования технологических процессов, напри мер, для непрерьввного смещения.Известны цифровые регуляторы, содержащие программное устройство и датчик регулируемого параметра через элемент несовпадения, элемент ИЛИ и элемент временной 10 задержки, соединенные с интегратором, подключенным к цифровому исполнительному устройству и к блоку выбора направления записи импульсов в интегратор.Предлагаемый регулятор отличается тем, 15 что он содержит второй интегратор, соединенный с исполнительным устройством, блок установки знака первого интегр атор а, два выхода которого связаны с исполнительным устройством, элементы И - НЕ, И и 20 ИЛИ, импульсный генератор, соединенный со счетчиком, каждый разряд которого через элемент И подключен к дополнительному элементу ИЛИ, связанному со вторым интегратором, вторые входы элементов И 25 подключены к разрядам первого интегратора таким образом, что,старшему разряду счетчика, соответствует младший разряд интегратора, а все разряды интегратора соединены со входом элемента И - НЕ через два эле мента И, подключенных к схеме установк знака первого интегратора. При этом вторы входы последних элементов И связаны выходами блока выбора направления .запис импульсов в первый интегратор.Это повышает динамическую точность ре гулятор а.На фиг. 1,приведена функциональная схем ма предлагаемого регулятора, где обозначен по: 1 - ,программное устройство; 2 - датчи регулируемого параметра; 8 - элемент несо впадения на два входа, предназначенный дл исключения фазового, совпадения импульсо программы и датчика; 4 - логический элз мент ИЛИ для совмещения импульсов про граммы и датчика; 5 - первый интегратор, формирующий интегральную составляющу регулирующего воздействия; б - элемент вре менной задержки; 7 - блок выбора направ ления записи импульсов в первый интеграто // 8 - :импульсный генератор; 9 - счетчик; 10 логические элементы И на два входа; 11 - - логический элемент ИЛИ; 12 - логически т элемент И - НЕ; 1 З - логические схемИ на два входа; 14 - блок установки энка первого интегратора (одновременно устнавливающий направление записи второг интегратора); 15 - второй интегратор, фомирующий составляющую регулирующег. воздействия, пропорциональную двойному и3тегр алу; 1 б - цифровое исполнительное устройство; 17 - вход интегральной составляющей регулирующего воздействия; 18 - вход составляющей регулирующего воздействия, пропорциональной двойному интегралу отклонения (ошибки); 19 - шины установки знака ,интегральной составляющей регулирующего воздействия.На )фиг. 2 приведены диаграммы, поясняющие работу основного узла, состоящего из блоков 8 - 11.На,выходе этого узла (выход элемента 11) помучается импульсная последовательность, частота которой прямо (пропорциональна величине числа, за(писываемого первым интегратором 5, т. е. величина интеграла ошибки.Производя далее интегрирование этого сигнала вторым интегратором 15, получим на его .выходе составляющую регулирующего воздействия, прямо пропорциональную двойному интегралу ошибки.Устройство работает следующим обр азом.Два сигнала, соответствующие один заданному значению )параметра (программа), другой измеренному значению параметра (датчик), поступают на оба входа элемента несовпадения 3, с )помощью которого исключается совпадение им)пульсов, пришедших )в одинаковой фазе, Импульсы, пришедшие одновременно на оба,входа, либо взаимно уничтожаются, либа автоматически сдви)гаются. Это необходимо для исключения сбоя в работе первого интегратора, Далее обе ,импульсные последовательности с помощью элемента ИЛИ 4 совмещаются в единую последовательность импульсов, Причем знак каждого импульса этой последовательности устана(вливается,с помощью блока выбора на)правления зап)иси импульсов в,пер)вый интегратор 7. Импульсы с элемента 4 через элемент временной задержки 6 )поступают на вход интегратора 5 и записываются в нем. Та(ким образом, подготовка блока выбора направления счета предшествует счету поступающих на вход интегратора импульсов, что исключает, сбой в работе интегратора и повышает надежность его работы.В цифровом интеграторе 5:производится суммирование импульсов одного знака и вычитание импульсов другого знака, т. е. выделение,интеграла рассогласования (ошибки), величина которого в цифровом позиционном коде подается на вход 17 исполнительного устройства 16 для отра)ботки.Одновременно импульсы с генератора 8 подаются на вход счетчика 9 и подсчиты)ваются (см, д)иаграммы 1 - 4 на фиг. 2).На диаграммах приведена работа трехразрядного счетчика 9 и трехразрядного выходного устройст)ва интегратора 5, работающих в двоичном коде.Число разрядов и вид кода могут быть любыми. Йере)пады напряжения на выходе разрядов счетчика 9 дифференцируются, и импульсы, соответствующие отрицательным 4фронтам (перепадов, поступают через элементИ 10 на вход элемента ИЛИ 11. Элементы И 10 у)правляются:потенциалам)и с выходов разрядов интегратора 5, но,в обратном5 порядке. Таким образом, меньшему числу винтеграторе 5 (меньшая о(шубка) соответс)вует больший коэффициент деления счетчика 9 и меньшая частота на,выходе элемента 11 и наоборот большему числу - большая10 частота на выходе элемента 11. Причем, каквидно из диатрамм 8 - 14, эта зависимостьпрямо пропорц)иональна. Числоим)пульснаяпоследовательность с выхода элемента 11 поступает на вход интегратора 15, в,котором15 производится их суммирование. Величина получаемой суммы (числа в интеграторе 15)прямо про)порциональна двойному, интегралуотклонения (ошнбки). Меняя частоту генератора 8 можно изменять модуль этого числа,20 т. е. устанавли)вать коэффициент )пропорц)иональности (К составляющей регулирующего воздействия, )пропорциональной двойномуинтегралу отклонениявеличина которого вцифровом позиционном коде )подается на25 вход 18 исполнительного устройства 1 б дляотработки,.Выходы всех разрядов интегратора 5 подключены к элементу И - НЕ 12, выход с которого управляет двумя логическими схемаз 0 ми И 13, через которые сигналы с блока 7поступают на бло,к 14,Элемент 12 срабатывает только при нуле.вом числе в интеграторе 5. В этом случае(при совпадении всех нулей на входах элемента совпадения 12) выдается сигнал разрешения обоим схемам 13, Поэтому в зависимости от знака )пер 1 вого поступившего импульса блок 7 устанавливает на(правлениезаписи этого им(пульса в первом интеграторе40 и на)правление записи во втором интеграторес помощью блока 14. Поскольку потенциалына,выходе блока 14 меняются только в момент перехода числа в интеграторе черезнуль, то они характеризуют собой знак этих45 чисел. Сигнал, поступающий по шинам 19 висполнительное устройство 1 б, устанавливаетзнак интегральной составляющей регулирующего воздействия (с первого интегратора).Таким образом, общее регулирующее воз 50 действие, )поступающее .на цифровое,иополнительное устройство, равно сумме двух составляющиху=У, +у,= й хай+ Й,х)ы,55 пропорциональных интегралу и двойному интегралу отклонен)ия ретулируемого параметра.При наличиями замкнутой обратной связи вустановившемся режиме: ю, Д и,так как к(1) =Оих(1)й = О,т, е, за время переходного процес)са происхо 65 дит )полная ком)пенсация всех ошибо)к.Цифровой регулятор, содержащий программное устройство и датчик регулируемого параметра, через элемент несовпадения, элемент ИЛИ и элемент временной задержки, соединенные с интегратором, подключенным к цифровому исполнительному устройству, и к блоку выбора направления записи импульсов в интегратор, отличающийся тем, что, с целью, повышения динамической точности регулирования, он содержит второй интегратор, соединенный ,с исполнительным устройством, блок установки знака первого интегратора, два выхода которого связаны с .исполнительным устройством, элементы И - НЕ И и ИЛИ, импульсный генератор, соединенны" со счетчиком, каждый разряд которого чере элемент И подключен к дополнительном элементу ИЛИ, связанному со вторым ин 5 тегратором, вторые входы элементов И подключены к разрядам первого интегратора та ким образом, что старшему разряду счетчика соответствует младший разряд интегратора а все разряды интегратора соединены со вхо 10 дом элемента И - НЕ через два элементИ, подключенных к блоку установки знак первого интегратора, при этом вторые входы последних элементов И связаны с выходами блока выбора направления запиои им пульсов в первый интегратор,318017 ВыАоо геиералтора ддыкод со цстчика 9 7 о-же последисрферемциродаиил7 Быкод злемеплта 116 Заоисимосяи олт числа д ипеграшоре 5 юг. 3 аказ 3544/8 Изд.1490 Тираж 473 П ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете МинистрМосква, Ж, Раушская наб д, 4/5 дписное в СССР Типография, пр, Сапунова,Составитель 3. Маркова Редактор Л. Утехина Техред Е. Борисова Корректор Е, Михеев