Квазиоптимальный по быстродействию регулятор

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ, СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 29.01 73(21) 1879296/18-24 присоединением заявкиГооударственныи комитет Совета Министров СССР оо делам изооретений н откРытий(53) УДК 621.3(088,б) Опубликовано 25,07,75, Бюллетень 27 Дата опубликования описання 21.07. 75, М ов ал Ленинградского ордена Л горного института им. Г. В. нина и Трудрвого еха нова 4) КВАЗИОПТИМАЛЬНЫЙ ПО БЫСТРОДЕЙСТВИЮ РЕГУЛЯТОРИзобретение относится к автоматическо му регулированию и может быть использовано для управления объектами с медленно протекающими процессами.Известен квазиоитимальный ио быстродействию регулятор для медленно протекающих процессов по авт. св.308415, содержащий два формирователя длительности импульсов, соединенных входами с выходами блока квантования, один непосредственно, а другой - через элементы НЕф, две выходные схемы ФИЛИ", на вход одной из которых поданы выход первого формирователя длительности импульсов и в ход блока квантования, а на вхо выходы второго формирователя импульсов и нижний выход блока ни яеОднако в процессе управления даже при наилучших настройках для конкретного объекта регулируемая величина может оказаться между пороговыми уровнями вдали от задания и при медленном изменении возму:щающего воздействия находится там неопределенно долго. егулирован кать со з ерхний вы ды второй.длительности квантова 1) Заявитель, ВоркутинскийКрасного 3 Таким образом с р иядлительное время бу проте начительной ошибкой,Такое состояние сохранится до тех пор,пока регулируемая величина не пересечеткакого-либо порогового уровня, лишь вэтом случае будет сформировано соответствующее управляющее воздействие и ошибкарегулирования начнет уменьшаться.Цель изобретения - повышение точностии надежности регулятора.Предлагаемый регулятор отличается отизвестных тем, что он содержит два элемента "И", соединенные с входом соотвеъствуюшего элемента ИЛИ", запирающийвентиль, подключенный к первым входамэлементов"И", третий и четвертый элементы "ИЛИ" и импульсное звено, связанное с первым входом запирающего вентиля,второй вход которого соединен с выходомтретьего элемента "ИЛИ", входы которогоподключены к выходам формирователей длительности импульсов, при этом выход четвертого элемента "ИЛИф, входы которогоподключены к выходам формирователей длительности имцульсов, при этом выход четвертого элемента ИЛИ" соединен.с входомимпульсного звена, а два его входа - совторыми входами элементов И и с соозъветствующими выходами уровня заданияблока квантования.На чертеже приведена схема предлагаемого регулятора.Квазиоптимальный по быстродействиюрегулятор содержит блок квантования 1входного сигнала (на шесть уровней), дваформирователя длительности импульсов 2и 3, шесть элементов "НЕ" 4, два элемента И" 5 и 6, импульсное звено 7,.запирающий вентиль 8 и элементыИЛИ. 912.Выходы блока квантования соединены свходами двух формирователей 2 и 3 длительности импульсов: со 2-ым. непосредственно, а с 3-им - через элементы "НЕ 4Два выхода блока квантования, соответствующие уровню задания, связаны: первый- с входом элементаИ" 5, а вторсй - свходами элемента И 6, на вторые входыкоторых эти же выходы блока квантованияподаны через соединенные последовательноэлемент "ИЛИ 9, импульсное звено 7 изапирающий вентиль 8, На запрещаюпшйвход запирающего вентиля 8 поданы черезэлемент "ИЛИ 10 выходи формирователей2 и 3 длительности импульсов. Входы элегмента "ИЛИ 11 связаны с граничнымверхним выходом блока квантования 1,выходами формирователя 2 длительностиимпульсов н элемента "И 5, а входы элемента "ИЛИ" 12 - с граничным нижнимвыходом блока квантования 1, выходамиформирователя 3 длительности импульсови элемента "И" 6, Выходы элементов"ИЛИ 11 и 12 являются выходами регулятора н предназначены для управленияисполнительным механизмом регулирующего;органа системы регулирования,Блок квантования 1 входного сигналанастраивается таким образом, чтобы задание" регулируемого параметра приходилось на середину зоны квантования, т. е.между двумя средними уровнями,Регулятор работает следующим образом.Отклоняясь от "задания, сигнал регулируемой величины будет последовательнопересекать уровни квантования, сначалаближайшие к "заданию", а змем последующие. При отклонении регулируемой величины при этом вверх от "задания" на выходах блока квантовании 1, лежащих выше"задания", сигналы будут последовательнопоявляться, а при отклонении регулируемойвеличины вниз от "задания сигналы с выходов блока квантования 1, находящихся ниже "задания, будут последовательносниматься, На каждое такое появление илиисчезновение соответственно реагйруетформирователь длительности импульсов 2или 3 импульсом определенной длительности, на выходе одного из элементов "ИЛИ11 или 12 при этом формируется импульсное управляющее воздействие, соответственно, Меньше илиБольше,10 Длительность импульсов, вырабатываемых формирователями 2 и 3, не постоянна,подчинена определенному закону и зависитот величины отклонения сигнала регулируемого параметра от задания: чем больше15 отклонение, т. е. чей дальше от заданияпороговый уровень, тем больше длительность импульса.Если отклонение регулируемой величины будет столь большим, что выйдет заМ пределы зоны квантования, т. е, вышеверхнего граничного или ниже нижнегограничного уровней квантования, то на выходе одного из элементов 11 или 12 будет фиксироваться непрерывный управляющий сигнал, соответственноМеньше" или"Больше, до тех пор, пока сигнал регулируемой величины не вернется в зону кван" тования, изменив при этом, знак производной,При движении процесса к "заданиюсигналы с выходов блока квантования, лежащих выше задания, последовательно; снимаются, а на выходах, находящихся ниже задания", последовательно появляются. На каждое такое появление или исчезновение реагирует, соответственно, формирователь 2 или 3 импульсом определенной.длительности. Управляющее импульсноевоздействие на выходах реагирующегоустройства при этом направлено на торможение системы, чтобы обеспечить плавныйвход регулируемого параметра в зону задания и исключить или уменьшить перерегулирование.45формирователи 2 и 3 настроены такимобразом, .что при пересечении одного итого же порогового уровня при движениипроцесса к "заданию длительность выраЬОбатываемого импульса всегда меньшеФчем при движении процесса от "задания".Работа канала, состоящего иэ цепочки- ближайшие к заданию пороговые уровни- импульсное звено - запирающий вентиль.Введение этой цепочки в схему регулирующего устройства позволило повыситьточность н надежность регулятора.Работа канала осуществляется одновременно с описанной работой двух других 60 каналов регулирования: непрерывного поотклонению и импульсного по отклонениюи производной.При отклонении регулируемого парамет-:ра до одного иэ двух ближайших к "заданию" пороговых уровней,т. е. при появле-нии сигнала на ближайшем верхнем выходеблока квантования или при исчезновении егос ближайшего нижнего выхода запускаетсяимпульсное звено 7, которое через запирающий вентиль 8 начинает выдавать на элемент фИф 5 и элемент И" 6:периодиче;скую последовательность импульсов.В зависимости от знака отклонения срабатывает одна из этих схем и на соответствующем выходе регулирующего устройства формируется импульсное управляющеевоздействие.Длительность управляющих импульсовпри этом постоянна и в первом приближении равна минимальной длительности управляющего импульса формирователей 2 и 3.Частота следования имнульсов также постоянна и зависит от характера возмущающего воздействия, а также от динамическихсвойств конкретного объекта управления.Этот канал управления имеет подчиненное,вспомогательное значение, поэтому при появлении любого управляющего импульса навыходе формирователя 2 или 3 этот каналтем же импульсом запирается через вентиль 8,Если окажется, что отклонение регулируемой величины не равно нулю, а производная отклонения близка к нулю, т. е.,если процесс окажется в межпороговой зоне вдали от задания и при малых производных 1"зависнет"), то в этом случаеуправляющие импульсы, вырабатываемыеимпульсным звеном 7, уменьшая отклонение, выведут процесс до пересечения очередного порогового уровня блока квантования,6При этом формирователь сформирует соответствующий .импульс управления, который выведет регулируемую величину в зону задания. При входе процесса в зону 5 задания прекратится генерирование импульсов управления импульсным звеном, В зоне задания никаких управлений не вырабатывается.Необходимо отметить следующий факт,если по каким-либо причинам выйдет из строя формирователь длительности импульсов, регулирующее устройство не потеряет ,управляющих свойств и по вспомогательному каналу, хотя и с худшим качеством будет осуществлять трехпозиционное импульсное регулирование по отклонению.Предмет изобретенияКвазиоптимальный по быстродействиюрегулятор по авт, св. % 308415, о г 25 л и ч а ю ш и й с я тем, что, с цельюповышения точности и надежности регулятора, он содержит два элемента фИф, соеди- ненные со входом соответствующего элемента ФИЛИ", запирающий вентиль, подклю ченный к первым входам элементов "И",третий и четвертый элементы ИЛИ", и импульсное звено, связанное с первым входом запирающего вентиля, второй вход которого соединен с выходом третьего эле мента "ИЛИф, входь которого подключенык выходам формирователей длительности импульсов, при этом выход четвертого элемента "ИЛИф соединен с входом имцульсного звена, а два его входа - с вто рыми входами элементов "Иф н с соответсствуюшими выходами уровня задания блока квантования.