Способ настройки трехпозиционного автоматического регулятора

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СосетсккхСоцналмстическихРеслублнк)М, Кл.6 05 В 11/16 Гас дарственн фмнтетеннйу ынСССРа делам нзобри етнрытнй Опубликовано 1 5. 10.7 летеиь,% 3 К 623(088 7 ата опубликования описания. Г. Гуз Новочеркасский ордена Трудового Красног7) Заявитель политехнический институт им, Серго Ордж СОБ НАСТРОЙКИ Т АВТОМАТИЧЕСКОГО ХПОЗИЦИОН НОГО ГУЛЯТОРА о(5 Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано при автоматизации дискретно-непрерывных технологических процессов, когда сочетаются требования высокого быстродействия системы регулирования в пусковом режиме и повышенной точности автоматической стабилизации.Известен способ автоматического трехпозиционного регулирования 111, зжлючаюшийся в том, что в зависимости от величины действующих возмущений (нагрузки объекта регулирования) с помощью дополнительного устройства устанавливается регулирующий сигнал средней позиции трехпозиционного регулятора, удерживающий регулируемую величину между уровнями регулируемой величины, при которых происходит переключение позиций регулятора, т.е. в зоне "норма",Недостатком этого способа является низкое быстродействие системы регулирования в пусковом режиме, так как возможность уменьшения времени объекта регулирования на заданный режим за счет увеличения управляющего сигнала верхней позиции ограничена соответствующим увеличением перерегулирования вследствиенеобходимости установления малой ширины зоны "нормаф.Наиболее близким к данному изобретению техническим решением является способ настройки трехпозиционного регулятора 21, основанный на задании трех величин регулирующих сигналов, соответствующих верхней, средней и нижней позициям регулятора, и двух уровней регулируемой величины, при которых происходит переключение этих позиций.Способ заключается в следующем, Регулирующий сигнал нижней позиции устанавливают таким, чтобы под его воздействием при минимальной нагрузке объекта регулирования установившееся значение регулируемой величины не превышало верхнего уровня переключения позиций, регулирующий сигнал верхней91806 4 45 5055 3 3 позиции устанавливают таким, чтобы под его воздействием при максимальной нагрузке объекта установившееся значение регулируемой величины было не меньше нижнего уровня переключения позиций, Ъ регулирующий сигнал средней позиции выбирают так, чтобы под его воздействием при номинальной нагрузке объекта регулируемая величина находилась между уровнями переключения позиций ( в зоне норма"), Причем, регулирующий сигнал верхней позиции и нижний уровень переключения выбирают так, чтобы обеспечить минимальные значения времени вывода регулируемой величины на заданный режим после включения регулятора, перерегулирования и диапазона отклонения регулируемой величины от заданного значения в процессе автоматической стабилизации.Недостатком такого способа являются сложность выбора оптимальных настроек трехпозиционного регулятора, а также низкое быстродействие системы регулирования в пусковом режиме и низкая точность автоматической стабилиза - ции при колебаниях нагрузки объекта регулирования, Перечисленные недостатки обусловленны тем, что известные способы предполагают возможность нерегулируемого изменения величины в зоне "норма" при колебаниях нагрузки объекта, Поэтому для уменьшения диапазона отклонений регулируемой величины в процессе автоматической стабилизации необходимо сужать зону "норма". Последнее условие ограничивает возможность ускорения вывода регулируемой величины на заданное значение после включения регулятора за счет увеличения регулирующего сигнала верхней позиции, так как при малой ширине зоны норма" перерегулирование может стать недопустимо большим. Для уменьшения перерегулирования переключение с верхней пози ции на среднюю необходимо производить заблаговременно (с упреждением), тоесть увеличивать ширину зоны "норма", но это ведет к соответствующему увеличению диапазона отклонений регулируемой величины при колебаниях нагрузки,Отмеченная взаимозависимость трех качественных показателей (время вывода регулируемой величины на заданное значение, нерегулирование, диапазон отклонений регулируемой величины) не только усложняет выбор оптимальных настроек трехпозиционногб регулятора, но и не 10 15 20 25 30 35 40 Впозволяет улучшать один иэ показателейбеэ ущерба для других.Целью изобретения является упрощение настройки трехлозиционного регулятора при повышении быстродействияв пусковом режиме и точности стабилизации.Поставленная цель достигается тем,что предварительно устанавливают верхний уровень переключения позиций в соответствии с заданным значением регулируемой величины, переключают регуляторна среднюю позицию и обеспечивают максимальную нагрузку объекта регулирования, затем устанавливают величину регулирующего сигнала, при которой устано -вившееся значение регулируемой величинысоответствует верхнему уровню переключения позиций, переключают регуляторна нижнюю позицию и устанавливаютсоответствующий регулирующий сигнал,переключают регулятор на верхнюю позицию,обеспечивают нагрузку объектарегулирования, соответствующего ее значению при выводе объекта на заданныйрежим после включения регулятора, устанавливают максимально допустимый уп -равляющий сигнал и выбирают нижнийуровень переключения позиций, при котором время вывода регулируемой величины на верхний уровень переключенияпозиций минимально при заданном ограни -чении на перерегулирование,На чертеже представлены графикиизменения регулирующего сигнала и регулируемой величины в процессе работытрехпозиционного регулятора при изменении нагрузки объекта регулированияот минимального до максимального значений,Настройку регулятора производят вследующем порядке,Устанавливают задатчик верхнего уровня ХПВ переключения позиций регулятора на заданное (номинальное) значение регулируемой величины Х.Переключают регулятор на среднюю позицию.Обеспечивают максимальную нагруз - ку Уид объекта регулирования и устанавливают регулирующий сигнал УСП средней позиции таким, чтобы под его воздействием установившееся значение Х соответствовало верхнему уровню Х 0 переключения позиций.Переключают регулятор на нижнюю позицию.Обеспечивают минимальную нагрузку Уобъекта регулирования и устанав-. ливают регулирующий сигнал У,нижней позиции таким, чтобы под его воздействием установившееся значение Х соответствовало бы верхнему уровню Х пВ переключения позиций,5 10 45 Переключают регулятор на верхнююпозицию.Обеспечивают нагрузку объекта, соответствующую ее значению при выводеобъекта на заданный режим после вклю -чения регулятора.Устанавливают максимально допустимый регулирующий сигнал У и верхнейпозиции,Устанавливают начальное значениенижнего уровня Х и переключенияпозиций регулятора, 20Выключают регуЛятор до достижениярегулируемой величиной начального значения ХВключают регулятор и фиксируют зна -чения времени 1 вывода регулируемойВвеличины на верхний уровень Х переключения позиций и перерегулйрованиеИзменяют нижний уровень переключения позиций и повторяют две предыдущиеоперации до тех пор, пока время вывода 1 не станет минимальным при заВданном ограничении на перерегулирование,На чертеже видно, что при данномспособе настройки регулируемая величинаХ остается на верхнем уровне Х В переключения позиций при изменении нагрузки от минимального до максимальногозначений "нмин Х нмакс,в то время какпри известном способе настройки в слу 40чае максимальной нагрузки регулируемаявеличина переходит на нижний уровеньпереключения позиций Х пн,Поэтому при предложенном способеустраняется взаимозависимость показателей пускового режима и автоматическдй стабилизации, характерная для известного способа и, следовательно, упрощается оптимальная настройка трехпозипион 50ного регулятора: управляющий сигналверхней позиции и нижний уровень переключения позиций. выбирают только изусловия обеспечения минимального времени вывода регулируемой величины на55заданное значение в пусковом режимепри заданном ограничении на перерегулирование, т.е. без учета требования кдиапазону отключений регулируемой ве. личины в процессе автоматической стабилизиции. Причем появляется возмож - ность увеличения быстродействия в пус - ковом режиме, для чего управляющий сигнал задают равным максимально возможному значению, а соответствующее увеличение перерегулирования компенсируют уменьшением нижнего уровня пере - ключения, диапазон отклонений регулируемой величины зависит только от диапазона колебаний нагрузки, что способствует повышению точности автоматической стабилизации.Формула изобретенияСпособ настройки трехпозиционного автоматического регулятора, основанный на задании величин трех регулирующих сигналов, соответствующих позициям регулятора и двух уровней регулируемой величины, при которых происходит переключение позиций, причем регулирующий сигнал нижней позиции выбирают из условия, чтобы под его воздействием при минимальной нагрузке объекта регу - лирования установившееся значение регулируемой величины не превышало бь верхнего уровня переключения позиций, о т л и ч а ю щ и й с я, тем, что, с целью упрощения настройки регулятора при повышении быстродействия в пусковом режиме и точности стабилизации, предварительно устанавливают верхний уровень переключения позиций в соогветствии с заданным значением регулируемой величины, переключают регулятор на среднюю позицию и обеспечивают максималь - ную нагрузку объекта регулирования, затем устанавливают величину регули - рующего сигнала, при которой установив - шееся значение регулируемой величины соответствует верхнему уровню переключения позиций, переключают регулягор на нижнюю позицию и устанавливают соответствующий регулирующий си 1 нал, переключают регулятор на верхнюю позицию, обеспечивают нагрузку объекта регулирования, соответствующую ее значению при выводе объекта на заданный режим после включения регулятора, устанавливают максимально допустила й управляющий сигнал и выбирают нижний уровень перекЛючения позиций, при котором время вывода регулируемой величины на верхний уровень переключения позиций минимально при заданномванне. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеСоставитель И. Гореловадактор Н. Каменская Техред 3. Фанта Корректор М, Шарош Тираж 1015 Подписное1 И Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий35, Москва, Ж, Раушская наб. 21 4/37ЦНИ Зак ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 691806 8ограничении на перерегулиро 1. Авторское свидетельство СССРМ 458812, кл. Ь 05 В 11/16 1972.2. Камне-Немм А. Л. Автоматическиедвухпозицнонные регуляторы, МНаука",5 1967, с. 58-68.