Регулятор

,б;,бв 4 етб щ дОП ИС Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51)М. Кд,с присоединением заявки АЪ Э 05 В 11/01 Вауюуатинньй наинтет ИФР в данам нзааретеннй н атнацтнй(088.8 ) Дата опубликования описания 07,02,80(72) Авторы изобретения Р. А. Орещенко и В. К. Краковецкий Новокузнецкое отделение Государственного ордена ТрудовогоКрасного Знамени проектного института Тяжпромэлектропроект"(54) РЕГУЛЯТОР Предлагаемое устройство относится кобласти автоматики и может быть испольэовано в качестве регулятора положенияв позиционных системах автоматическогорегулирования (ПСАР) с подчиненным ре 5гулированием координат,Известен регулятор положения, выполненный не базе операционного усилителяс пропорциональным законом регулирования 1Однако укезанный регулятор позволяетотрабатывать заданные перемещения с,удовлетворительным качеством только длямалых перемещений,Известен регулятор положения, содержащий ПИ блок, квадратичный преобразователь, эадатчик и датчик обратной связи. Такой регулятор позволяет обеспечитьудовлетворительную динамику, как в зоне,мелых, тек и средних перемещений 2, ;Однако при отработке больших перемещений указанный регулятор допускает большое перерегулирование контролируемойксординаты. 2Цель изобретения - расширение области применения и повышение быстродействия,Это достигается тем, что в регуляторвведен блок рассогласований, сумматор,три вычислителя модуля, блок дифференцирования, три источника опорных напряжений, шесть управляемьх ключей, четыренуль-органа, причем первые входы трехнуль-органов соединены с источникамиопорных напряжений, Выход эедатчика соединен с Первыми входами блока рассоглесований, сумматора и через первый управляемый ключ со входом ПИ-блоке. Выходдатчика обратной связи соединен со вторыми входами сумматора, ПИ-блока, блока дифференцирования и через второй управляемый ключ - со вторым входом блока рассогласования, выход которого черезпоследовательно соединенные первьй вычислитель модуля, функциональный преобразователь, третий управляемый ключ соединен со вторым входом первого нуль-органа, Выход блока дифференцирования сое714349 динен со входом второго вычислителя модуля; выход которого соединен со вторымвходом второго нуль-оргвна и через четвертый управляемый ключ - с первымвходом третьего нуль органа, второй входкоторого через параллельно включенныепятый и шестой управляемье ключи соединен со вторым входом первого нуль-оргаIна. Выход сумматоре через третий вычислитель модуля соединен со вторььм входом четвертого нуль-органа, выход которого соединен со входом шестого управляемого ключа, выход третьего нуль-оргена соединен со входами первого и третьего управляемых ключей и со входомПИ-блока, Выход второго нуль органа соединен со входами второго и четвертогоупрввляемых ключей, Выход первого нульоргана соединен со входом пятого управляемого ключа. Это достигается также Ютем, что блок рассогласования содержитопереционный усилитель, вход которогочерез первый и второй конденсаторы подключен к первому и второму входам блока, е выход - непосредственно к выходублока и через третий конденсатор - ковходу операционного усилителя,Структурная схема регулятора приведена нв чертеже, Регулятор содержит пропорционально-интегральный (ПИ) блок 1,обеспечивающий на своем выходе напряжение О,управляемые ключи 2-5, замкнутые при отсутствии входного сигнала, управляецые ключи,6 и 7, разомкнутыепри отсутствии входного сигнала, задатчих 8 с выходным напряжением Онудьорганы 9-12, обеспечивающие управлениеключами 2-7, источники опорных напряжений 13-15, задающие опорные напряжения.соответственно для нуль-органов 9-11,40вычислители модуля 16-18 блок рвссогласований 19, сумматор 20, блок дифференцирования 21, датчик обратной связи22 с выходным напряжением Ор и функциональный преобразователь . 3, реализус 45ющий зависимостьОЧХ; гдесоответственно выходной и входной сп налы функционального преобразователя, Скоэффициент. Пропорционально-интегральный блок 1 состоит из операционного усилителя 24, конденсатора 25, управляемого ключе 26, сопротивлений 27-29, Ьлокрассоглвсовоний 19 состоит из операционного усилителя 30 и конденсаторов 313 . Сигнал но выходе блока 1 9 - 8 о .55Статическое состояние устрйство характеризуется тем, что Оч = О= сов,В=О О з= СнЗсигналы на вых щах 4нуль-органов 9, 10 и 12 равны нулю, навыходе нуль-оргона 11 имеется сигнал.Следовательно, все управляемые ключи,за исключением 7, находятся-в исходномсостоянии, Ключ 7 находится в замкнутом состоянии,При отработке перемещений, обуславливающих треугольньй график скорости,устройство работает следующим образом,Для рассматриваемого режима работывыходное напряжение функционального преобразователя 2 3, пропорциональное величине Ж о меньше или равно напряжениюисточника 14, пропорциональному величине Оо поэтому выходное напряжениенуль-органа 10 равно нулю, ключ 4 замкнут и блокирует ключ 7, При изменениискачком нвпряжеия задания О на величинуЬО, последняя повторяется на выходе блока рассогласований 19. Кроме того напряжение О, поступая через ключ2 на вход ПИ-блока 1, вызывает увеличение напряжения Опод действием которого двигатель начинает разгоняться. Напряжение, пропорциональное скорости двигателя Ю, обеспечивается на выходе блока дифференцирования 21, Как толькоуказанное напряжение превзойдет по модулю напряжение источника 13, нудь-орган9 срабатывает, вызывая размыкание ключа 3 и замыкание ключа 6, Ключ 3 отключает сигчал Оот блока рассогласований 19, благодаря чему обеспечиваетсязапоминание сигнала Ь О но его выходе.Ключ 6 обеспечивает прохождение нв входнуль-органе 12 сигнала пропорционального скорости двигателя, постуьающегос выхода блока вычисления модуля 16,Следовательно, на входы нуль-оргона 12подано два сигнала: сигнал с выхода блока вычисления модуля 16 и сигнал с выхода функционального преобразователя 23,поступающий через ключи 5 и 4. Сигнална выходе блока вычисления модуля 16в процессе разгона двигателя увеличивается пропорционально скорости двигателя,и после того, как он превзойдет по модулю выходной сигнал функционального преобразователя 23 нуль-срган 12 сробетьвоет, обеспечивая замыкание ключа ".6 иразмыкание ключей 2 и 5, Размыканиеключа 5 обеспечивает снятие выходногосигнала функционального преобразователя23 со входа нуль-оргона 12, благодарячему на выходе нуль-оргона 12 обеспечивается выходной сигнал до тех пор, покона втором его входе сигнол отличен отнуля, Замыкание ключабося "1 и воет714349 40 шунтирование емкости в цепи обратнойсвязи усилителя 24, Размыкание ключа2. снимае напряжение задания О со входа ПИ-блока 1, благодаря чему под действием напряжения О напряжение Оскачком изменяет свой знак. Изменениезнака напряжения О обеспечивает режимторможения двигателя. Скорость двигателя уменьшается, вызывая уменьшение выходного сигнала блока вычисления модуля16, Как только выходной с игн ал блокавычисления модуля 16 станет по модулюменьше напряжения источника 13, выходной сигнал нуль-органе 9 становится равным нулю, вызывая замыкание ключа 3 и 15размыкание ключа 6, Замыкание ключа 3 вызывает уменьшенйе выходного напряженияблока рассогласований. 1 9 до величины,близкой к нулю. Разм,канне ключа 6 обеспечивает нулевой сигнал на выходе нульоргана 12, вызывая замыкание ключей5 и 2 и размыкание ключа 26, т.е. регулятор положения возвращается в исходноесостояние.При отработке перемещений, обуславли вающих трапецеидальный график скоростиустройство работает следующим образом,В зтомлучае выходное напряжениефункционального преобразователя 23 помодулю больше напрчжений источника 14, З 0что обеспечивает срабатывание нуль-органа 10 и размыкание ключа 4, В своюочередь напряжение на выходе блока вычисления модуля 18 по модулю большенапряжения источника 15, что вызывает 35срабатывание нуль.-органа 11 и замыкание ключа 7. При изменении, скачком нап-ряжения задания 0 устройство работаетаналогично как и в случае треугольногографика скорости с той лишь разницей,что момент начала торможения (моментсрабатывания нуль-органа 12, определязется не величиной выходного сигнала блока вычисления модуля 16, а моментомразмыкания ключа 7. Ключ 7 разомкнется, как только напряжение на выходе блока Вычисления модуля 1 8, пропорциональное ошибке слежения, по модулю станетменьше напряжения источника 15,Устройство легко реализуется с помощью средств аналоговой вычислительнойтехники, Например, сумматор, нуль органблок вычисления модуля, дифференцируюший блок, функциональньгй преобразовательцелесообразно выполнять на базе операционных решающих усилителей, а управляемые ключи - на ба;.е полевых трлнзисторов, Блок дифференцирования -1 может 6быть исключен из схемы, если в качестве входного сигнала блокавычисления модуля 16 использовать выходной сигнал датчика скорости двигателч. Формула и зобретения 1, Регулятор, содержащий ПИ-блок, фужциональнчй преобразователь, задатчик и датчик обратной связи, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения быстродействия, регулятор содержит блок рассогласований, сумматор, три вычислителя модуля, блок дифференцирования, три источника опорных напряжений, шесть управляемых ключей, четыре нуль-органа, причем первые входы трех нуль-органов соединены с источниками опорных напряжений, выход задатчика соединен с первыми входами блока рассогласований, сумматора и через первый управляемый ключ в первым входом ПИлока выход датчика обратной связи соединен с вторыми входами сумматора, ПИ-блока, блока дифференцирования и через второй управляемый ключ-со вторым входом блока рассогласования, выход которого через после- довательно соединенные первый вычислитель модуля функциональный греобразователь третий управляемый ключ соединен со вторым входом первого нудь-органа, выход блока дифференцирования соединен со входом второго вычислителя модул%, выход которого соединен со вторым входом второго нуль-органа и через четвертый управляемый ключ - с первым входом третьего нуль-оргона, второй вход которого через параллельно включенные пятый и шестой управляемые ключи соединен со вторым входом первого нуль-органа, выход сумматора через третий вычислитель модуля соединен со вторым входом четвертого нуль-органа, выход которого соединен со входом шестого управляемого ключа, выход третьего нуль органа соединен со входами первого и третьего управляемых ключей и со входом ПИ-блока выход второго нуль-органа соединен со входами второго и четвертого управляемых ключей, выход первого нуль.ргана соединен со входом пятого управляемого ключа.2. Регулятор по и. 1; о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок рассогласования содержит операционный усилитель, вход которого через первый и второй конденсаторы подключен к первому и второИсточники информации,прйййтые во внимание при ахспертиэеаз 9286/44 ЦНИИ ПИ по 113035Тираж 95Государственноелом изобретениМосква, Ж,Подписноекомитета СССРи открытийаушская набд. 4/ Филиал ПП ент", г, Ужгород, ул. Проектна 7714349 8му входам блока, а выход - непосредст, Лебедев Е, Д, и др. Управление венно к выходу блока и через третий кон- вентильными электроприводами постоянноденсатор - ко входу операционного уси- го тока, Энергия, 1970, с, 83-86.лителя. 2. Лебедев Е. Д, и др. Управлениевентильными электроприводами постоянного тока,Энергия, 1970, с. 89-92 (прототип).