Цифровой регулятор давления

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ 61) Дополнительное к а(72) Автор изобретен ирмунскии 1) Заявител нинградское высшее инженерное морское училище . 4) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛ Устройство относится к приборам и системам автоматического управления и регулирования и может быть использовано в различных. областях науки и техники для квази- оптимального по быстродействию регулирования давления в системах второго порядка.Известно устройство для автоматического управления, предназначенное для квази- оптимального по быстродействию управле,ния в системах второго порядка 1.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор 1 о давления, содержащий датчик сигнала рассогласования и релейный усилитель 2,Однако изВестный регулятор давления не учитывает при работе величину возмущений и поэтому в системах,подверженных сильным возмущениям, не обеспечивает высокой точности регулирования.Цель изобретения - увеличение точности. регулятора давления.Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введены аналогоцифровой преобразователь, элемент задержки, пороговый элемент, блок формирования знака и последовательно соединенные дешифратор, блок памяти и блок изменения порога, причем выход датчика сигнала рассогласования соединен с входом аналогоцифрового преобразователя, выход которого соединен с входом элемента задержки, с входом дешифратора и с первыми входами порогового элемента и блока формирования знака, выход которого соединен с входом релейного усилителя, а второй вход - с выходом порогового элемента, второй вход - с выходом элемента задержки, а третий вход - с выходом блока изменения порога.На фиг. 1 представлена блок-схема регулятора давления;. на фиг. 2 - принципиальная схема конкретной реализации дешифратора, блока запоминания, блока изменения порога и порогового элемента.Регулятор содержит датчик 1 сигнала рассогласования, аналого-цифровой преобразователь 2, элемент 3 задержки, пороговый элемент 4, блок 5 формирования знака выходного сигнала, релейный усилитель 6, дешифратор 7, блок 8 запоминания, блок 9 изменения порога.Принципиальная схема конкретной реализации дешифратора, блока запоминания уровня отклонения регулируемой величины, блока изменения порога и порогового элемен 809060та с переменным отрицательным порогом содержит логический элемент ИЛИ 10, логические элементы И 11 - 13, триггеры 14, . 15. логические элементы И 1 б - 18, выходные резисторы которых имеют различные проводимости, пропорциональные составляющим (весам) переменного порога, логический элемент ИЛИ 19. Кроме того, обозначены веса 1 в -Ч 1 входов и выходов, цифровые разряды А г - Ас выхода элемента задержки, цифровые разряды А с инверсных выходов, цифровые разряды В, - В с выхода ан лого-цифрового преобразователя, вход 10 Д-знакового разряда аналого-цифрового преобразователя.Пороговый элемент представляет собой триггер Шмидта, в котором резисторные разветвления в базовых цепях первого и второго каскадов являются соответственно положительными и отрицательными входами, веса которых определяются проводимостью резисторов, линия 3 задержки в сочетании с пороговым элементом 4 является дифференциатором отклонения регулируемой величины, а пороговый элемент является одновременно сумматором пропорциональной и 20 дифференциальной составляющих регулируемой величины.Устройство работает следующим образом.Датчик 1 сигнала рассогласования выдает на вход блока 2 аналоговый сигнал. На выходе аналого-цифрового преобразователя этот сигнал преобразуется в цифровой двоичный код и подается на отрицательные входы порогового элемента 4 и через элемент 3 задержки на положительные входы порогового элемента.Кроме того, аналого-цифровой преобразователь 2 вырабатывает тактовые импульсы и обеспечивает одновременность поступ 30 ления информации со своего выхода и с выхода линии 3 задержки на вход порогового элемента 4. Пороговый элемент 4, имея на положительных входах число, отображающее Х (и), а на отрицательных Х (п+1) сравнивает разность взвешенных в соответствии с весами входов сигналов на положительном и отрицательном входах порогово 40 тавление пропорциональной и дифференциальной составляющих отклонения регулируемой величины, а также учет возмущений и начальных условий процесса (через переменный отрицательный порог) и определяется момент переключения выходного сигнала регулятора. Блок 5 определения знака выходного сигнала, сопоставляя информацию с выхода порогового элемента 4 с информацией о знаке отклонения регулируемой величины, поступающей с выхода аналогоцифрового преобразователя 2, определяет знак выходного сигнала регулятора между моментами переключений. Релейное усили 50 го элемента с переменным отрицательным порогом. Таким образом, производится сопос тельное звено б задает соответствующий уровень выходного сигнала регулятора, определяемый ограничениями в данной конкретной системе. При этом форма выходного сигнала является релейной и задача регулятора в основном сводится к определению момента переключения с форсировки переходного процесса на интервал, снимающий пере- регулирование. Дешифратор 7, блок 8 запоминания уровня отклонения регулируемой величины, блок 9 изменения порога совместно с пороговым элементом 4 осуществляют коррекцию гго возмугцениям, определяя дискретно уровень возмущений по уровню максимального отклонения регулируемой величины, дешифратор 7 фиксирует факт достижения максимальным отклонением регулируемой величины определенного уровня и передает информацию на вход блока 8 запоминания уровня отклонения регулируемой величины, который преобразует эту информацию в соответствующую комбинацию выходных сигналов триггеров и хранит ее в течение всего переходного процесса, Блок 9 изменения порога сопоставляет информацию с выхода блока 8 запоминания уровня отклонения регулируемой величины с информацией о текущем значении отклонения регулируемой величины с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 и задает соответствующую величину отрицательного порога порогового элемента 4, который, сопоставляя ее с пропорциональной и дифференциальной сопоставляюшими отклонениями регулируемой величины, определяет момент переключения выходного сигнала регулятора,Работу элементов, осуществляющих коррекцию по возмущениям, лучше проследить по принципиальной схеме конкретной реализации этих элементов (фиг. 2). Вход Р элементов И 12, 13 имеет единицу только при отрицательных отклонениях регулируемой величины и определяет неравнозначность информации на выходе дешифратора 7 при различных знаках отклонения регулируемой величины для данной конкретной системы, При положительном отклонении регулируемой величины и достижении им значения, соответствующего числу В 4 (это означает единичный сигнал на входе третьего разряда В ) с выхода элемента ИЛИ 10 поступает единичный сигнал на вход 5 триггера 14 и переключает его в единичное состояние. При отрицательном отклонении регулируемой величины то же самое происходит при В 2, поскольку в этом случае с выхода элемента И 13 через элемент ИЛИ 10 на вход Ь триггера 14 также поступает единичный сигнал. При отрицательном отклонении регулируемой величины и при В = 7 с выхода элемента И 12 поступает единичный сигнал на вход Я триггера 15, устанавливая его в единичное состояние. Поскольку переключение выходного сигнала регулятора может иметь место при сравнительно небольших величинах отклонения регулируемойвеличины при приближении процесса к установившемуся режиму, двоичное число В,отражающее отклонение регулируемой величины, имеет в данной системе всего триразряда, При В 7 имеет место переполнение разрядной сетки аналого-цифровогопреобразователя, определяющее форсировку переходного процесса постоянной величиной выходного сигнала регулятора. Пере-ключение триггеров 14 и 15 в нулевое состояние происходит единичным сигналом с выхода элемента И 11 при В. Поэтомуинформация на выходе триггеров 14 и 15хранится в течение всего переходного процесса, т,е, пока число, отражающее отклонение регулируемой величины, больше единиЦЫ,Элементы И 16 - 18 сопоставляют информацию с выхода триггеров 14 и 15 с определенными значениями числа В, поступающего на вход элементов с выхода аналого-цифрового преобразователя и формируют величину отрицательного порога порогового элемента 4. Выходной сигнал каждого из элементов И 16 - 18 имеет определенный вес,пропорциональный проводимости выходногорезистора соответствующего элемента. Через25элемент ИЛИ 19 на один из положительныхвходов порогового элемента поступает сигнал, вес которого равен сумме весов техэлементов И 16 - 18, которые в данный момент имеют совпадение единичных сигналов зОна всех входах,Таким образом, переменный отрицательный порог порогового элемента 4 выполняется в виде положительного входа с переменным весом, который определяется комбинацией сигналов на выходе элементов И 16 - 18 блока 9 изменения порога.формула изобретенияЦифровой регулятор давления, содержащий датчик сигнала рассогласования и релейный усилитель, отличаюшийся тем, что, с целью увеличения точности регулятора, в него введены аналого-цифровой преобразователь, элемент задержки, пороговый элемент, блок формирования знака и последовательно соединенные дешифратор, блок памяти и блок изменения порога, причем выход датчика сигнала рассогласования соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом элемента задержки, входом дешифратора и с первыми входами порогового элемента и блока формирования знака, выход которого соединен с входом релейного усилителя, а второй вход - с выходом порогового элемента, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, а третий вход - с выходом блока изменения порога.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР442456, кл. 6 05 В 11/16, 1972.2. Патент Великобритании1330176,кл. б 05 В 11/28, опублик. 1977 (прототип).Составитель льчук Техред А. Бой Тираж 951 НИИПИ Государственного по делам иаобретений 035, Москва, Ж - 35, Рау ППП Патент, г. УжгоР. Батаршинас Корректор Г.Подписноекомитета СССРи открытийшская наб д. 4/5од ул Проектная 4