Позиционное регулирующее устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) ЗаЯвлено 050177 (21) 2439483/18-24с присоединением заявки МСева Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. С 05 В 11/28 рственный комитетСССРелам изобретенийи открытий(088,8 Опубликовано 05.10.79, Бюллетень Йо 37Дата опубликования описания 0510.79 72) Авторы ИЗОбрЕТЭНИЯ 1 Мзацкер, В.ф.Евстратов, Ю.П.Скейрис и В.В.П сесоюэный проектно-конструкторский и научносследовательский институт автоматизации пищевойпроьншленности Пнщепромавтоматикаф 71) Заявите ЗИЦИОННОЕ РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО й 0 Изобретение относится к области автоматики, а именно к устройствам для автоматического позиционного регулирования параметров различных тех нологических процессов и может быть использовано для регулирования температуры, уровня, давления и т.д.Известны устройства аналогичного назначения, в которых генератор импульсов с помощью логического блока обеспечивает управление электрическим исполнительным механизмом 1)Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является позиционное регулирующее устройство 21, содержащее дифференцирукщий элемент, подключенный к выходу датчика сигнала, логический блок, первый н второй выходы которого подключены соответственно через первый и второй усилители к первому и второму входам исполнительного механизма, второй вход логического блока подключен к выходу датчика сигнала, а третий входк выходу днфференцирующего элемента.,Недостатком такого устройства является медленное нерастание регулирующего воздействия на объект регулирования при пуске системы, при нзменении задания устройства или прибольших по величине скачкообразныхвозмущениях.Целью изобретения является улучшение динамических характеристик устройства.Эта цель достигается тем, что в предложенное устройство введен ге нератор импульсов, первый и второ входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами логического блока, а выход - с первьаи входом логического блока, который содеркнт форсирующий элемент, выход которого соединен с первыми входами элементов ИЛИ. Выход первого элемента ИЛИ и первый вход второго счетчика импульсов соединены с третьим выходом логического блока. Второй вход первого элемента ИЛИ и второй вход первого счетчика импульсов соединены с третьим входом логического блока, выход второго элемента ИЛИ соединен с первьм входом первого счетчика импульсов, выход которого, подключен к первому входу преобразователя кода, второй вход которого соединен с первым выходомвторого счетчика иглпульсон, а выход с четнертыл выходом логического блока. Второй вход второго счетчика импульсов соединен с первым входом логического блока, с первым входом элемента ЗАПРЕТ и с перным входом элемента И. Ко второму входу логического блока подклюЧены вторые входы элементов И и ЗАПРЕТ, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами логического блока, а второй выход второго счетЧика импульсов соединен со вторьм входом второго элемента ИЛИ.На чертеже приведена структурная схема позиционного регулируяцего 15 устройства.Устройство содержит датчик сигнала 1, дифФеренцирующий элемент 2, генератор 3 импульсон дискретно изменяемой длительности, дна усилителя 4 и 5, исполнительный механизм б и логический блок 7.Логический блок 7 содержит Форсирующий элемент 8, дна элемента ИЛИ 9 и 10, два счетчика импульсов 11 и 15, преобразователь кода 12, элемент 25 И 13 и элемент ЗАПРЕТ 14.Устройство работает следующим образом.При пуске системы для быстрого вывода регулируемого параметра на ЗОзаданный уровень необходимо податьна Форсирующий элемент системы 8 внешний сигнал, например, нажатием кнопки, которую содержит элемент включения системы 8, или замыканием 35 контакта какого-либо командного устройства, если это устройство управляет включением системы. При этом контакт командного устройства должен быть включен параллельно 4 О кнопке,В этом случае на выходе Форсирующего элемента 8 появляется единичный сигнал, который через элементы ИЛИ 9 и 10 устанавливает счетчики импульсов 11 и 15 н исходное состояние и производит ориентированиегенератора 3 на ныдачу импульса, На выходе счетчика импульсов 11 появляется сигнал, который, пройдя через 5 О преобра.зонатель кода 12, увеличивает длительность иглпульса Ь выдаваемого генератором 3, до максимального значения 6 са. Эта максимальная длительность импульса соотнетст - 55 вует времени полного хода исполнительного механизма . В зависимости от наличия или отсутстния сигнала на ныходе датчика сигнала 1 импульс с выхода генератора 3, пройдя через О элемент И 13 или элемент ЗАПРЕТ 14 и усилитель 4 и 5, поступает наодин из входов исполнительного механизма б, который поворачивает на угол, соответствующий максимальному регулирукщему ноздейстнию на объект регулированияКроме того, импульс с выхода генератора 3 переводит счетчик импульсов. 15 из исходного (нулевого) состояния и первое,Когда регулируемый параметр достигает заданного значения, датчик сигнала 1 переключается и на выходе диФФеренцирующего элемента 2 появляется импульс, который переводит счетчик импульсов 11 из исходного (нулевого) состояния в первое, через элемент ИЛИ 9 устанавливает счетчик 15 в нулевое состояние и генератор 3 ориентируется на выдачу второго импульсаВыходной сигнал счетчика импульсов 11 через преобразователь кода 12 уменьшает длительность импульса генератора 3. на одну ступень.Второй импульс с выхода генератора 3 переводит счетчик 15 из нулевого состояния в первое, а также через элемент И 13 или элемент ЗАПРЕТ 14 и усилитель 4 или 5 поступает на другой вход исполнительного механизмаПосле прохождения заданного значения под действием максимального регулирующего воздействия регулируемый параметр в течение времени равного эквивалентному запаздыванию н системе, продолжает изменяться в том же направлении, а затем изменяет направление движения. При следующем переходе через заданное значение снова переключается датчик 1, на выходе диФФеренцирующего элемента появляется импульс, который переводит счетчик 11 но второе состояние, через элемент ИЛИ 9 возвращает счетчик 15 в нулевое состояние и генератор 3 Ориентируется на выдачу нового юпгульса. Сигнал с выхода счет. чика 11 через преобразователь 12 уменьшает длительность импульсов ге" нератора 3 еще на одну ступень.При каждом последующем пересечении регулируемым параметром задан" ного значения анлогично длительность импульсов генератора 3 уменьшается на одну ступень, до тех пор, пока не станет равной величине длительности основного импульса, Дальнейшие переходы регулируемого параметра через заданное значение не изменяют сОстОяния счетчика 11 (блокировка показана на схеме пунктиром). Длительность основных импульсон генератора 3 выбирается с таким рассчетом, чтобы она была достаточной для преодоления Отклонений регулируемого параметра, вызванных возмущениями, частота которых соизмерима с частотой автоколебаний.Число ступеней уменьшения длительности импульсов и величинаэтих ступеней определяются требованиями к качеству переходного процесса. Если величина регулирукщего воздействия, соотнетстнукщая длительности основных импульсов, достаточна (с некоторым запасом), чтобы регулируемый параметр прошел через заданное значение, то этот переход происходит до выдачи генератором 3 очередного импульса, так как периоды следования импульсов на выходе генератора 3 устанавливаются при настройке устройства незначительно превькаающими удвоенное время запаздывания в системе. Под очередным импульсом подразумевается импульс, который не вызван ориентированием генератора 3,Если регулирующего воздействия не достаточно для изменения полярности рассогласования (срыв автоколебаний) или имеет место значительная асимметрия полуциклов, на выходе генератора 3 успевает появиться следующий импульс, который переводит счетчик 15 иэ первого состояния (н котором он находится после предыцущего импульса) во второе и сигнал с выхода счетчика 15 через преобразователь кода 12 уменьшает длительность основного импульса вдвое, Причем этот импульс поступает на тот же вход имполнительного механизма, ЗО что и предццущий основной.Если этот дополнительный (корректирующий) импульс не изменяет поляр" ности рассогласования, то на выходе генератора 3 появляется следующий 35 корректирующий импульс (при этом счетчик 15 переходит в следующее состояние, но изменение его выходного сигнала не вызывает изменения длительности этого импульса). Число 4 р корректирующих импульсов и (и = 1,2 ), которое должно вызвать изменение знака рассогласования определяется требованиями к качеству париро" ванин устройством низкочастотных (медленно меняющихся) значительных по амплитудам возмущений н характеристиками этих возмущений. Приход и корректирующих импульсов соответствует (и+1)-му состоянию счетчика 15 вследствие того, что перевод счетчика 15 из нулевого состояния в первое вызван основным импульсом.Если и корректирукщих импульсов достаточно для пересечения регулируеьим параметром заданного значения, 55 то сигнал с выхода дифференцирукщего элемента 2 через элемент ИЛИ 9 воздействует на вход установки в нулевое состояние счетчика 15 и генератор 3 выдает основные импульсы.Если и импульсов коррекции недостаточно, то на выходе генератора 3 появляется (и+1)-й импульс и счетчик 15 переходит в состояние и+2, на втором выходе его появляется снгнал, который через элемент ИЛИ 10устанавливает счетчик 11 н нулевоесостояние. Сигнал на выходе счетчикаизменяется и через преобразователькода 12 увеличивает длительностьимпульса до максимального значения.В дальнейшем устройство работает какпри пуске системз.Если при принудительном снижении амплитуды автоколебаний н процессе пуска произойдет их срыв либо значи тельное затягивание того или иного полуцикла пс сравнению с удвоенным временем эквивалентного запаздывания, то счетчик 15 через преобразователь кода 12 устанавливает длительность импульсов генератора 3, раной половине длительности предыдущего импульса.Таким образом, парирование относительно высокочастотных и небольших по величине возмущений устройство осуществляет по позиционному алгоритму, низкочастотных (медленно меняющихся) возмущений - по интегральному, а случайных скачкообразных возмущений значительной величины- скачкообразным увеличением модуля регулирующего воздействия до макси" мального значения с последующим уменьшением его но времени.Предлагаемое устройство по .рав" нению с известным позволяет получить при пуске систеж скорость движения регулируемого параметра к заданному значению максимальной и быстрее парирует случайные, значительные по величине скачкообразные возмущения (например, скачкообразные изменения заданного значения) путем скачкообразного увеличения модуля регулирукщего воздействия. Формула изобретения1. Позиционное регулирующее устройство, содержащее дифференциальный элемент, подключенный к ныходу датчика сигнала, Логический блок, перный и второй выходы которого подклю- чены соответственно через первый н второй усилители к первому и второму входам исполнительного механизма, второй вход логического блока подключен к выходу датчика сигнала, а третий вход - к вькоду дифференцирую" щего элемента, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, устройство содержит генератор импульсов, первый и второй входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами логического блока, а ныходс первым входом логического блока.2. Устройство по п. 1, о т л ич аю щ е е с я тем, что н нем логический блок содержит форсирукщий элемент, выход которого соединен с690440 Составитель Г. НеФедоваТехред Л,АлФерова Корректор Г.Решетник Редактор Л.утехина Заказ 5964/44 Тираж 1015 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауиская наб.,д.4/5Филиал ППП фПатент, г.ужгород, ул.Проектная,4 первыми входами элементов ИЛИ, выходпервого элемента ИЛИ и первый входвторого счетчика импульсов соединеныс третьим выходом логического блока,второй вход первого элемента ИЛИ ивторой вход первого счетчика импульсов соединены с третьим входом логического блока, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входомпервого счетчика импульсов, выходкоторого подключен к первому входупреобразователя кода, второй входкоторого соединен с первым выходомвторого счетчика импульсов, а выход - с четвертым выходом логического блока, второй вход второго счетчика импульсов соединен с первым входом логического блока, с первым нзодом элемента ЗАПРЕТ и с первым входом элемента И, ко второму входулогического блока подключены вторыевходы элементов И н ЗАПРЕТ, выходыкоторых соединены соответственно спервым и вторым выходом логическогоблока, а второй выход второго счетчика импульсов соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 488271, М кл. С 05 В 11/28,27.07.71.2, Заявка Р 2192626/24,15 .М .кл, 0 05 В 11/28, 24.11,75, покоторой принято положительное решение.