Регулятор частоты

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСоциалистичес 11 нкРеспубликао делам изобретеиий и открытий(54) РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах импульсного регулирования частоты, в частности частоты вращения газотурбинных двигателей.Известен частотно-импульсный регуля 5 тор, содержащий цифровые блоки памяти, в которые записываются данные о заданной и фактической скорости, выраженной в частотно-импульсной форме, в результате чего на выходе формируется разностный управляющий сигнал для дискретного управ о ления дроссельным клапаном 1 .Недостатком частотно-импульсного регулятора является значительная дискретность управления меняющейся частоты, снижающая точность регулирования расхода топлива.15Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является фазоимпульсная система стабилизации расхода жидкости, содержащая частотно-импульсные датчик и задатчик расхода жидкости, фазовый ком о паратор, соединенный входами с датчиком и задатчнком частоты, и дозируюцее устройство, соединенное с выходом компаратоРа 12. Недостатком фазоимпульсной системы регулирования является узкий диапазон фазового регулирования, в результате чего на его границах происходит скачкообразное изменение скважности широтно-импульсного сигнала с понижением точности регулирования.Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения регулятора.Поставленная цель достигается тем, что в регулятор введены блок коммутации, последовательно соединенные блок задержки и второй исполнительный элемент, а также первый и второй формирователи импульсов и первый и второй элементы И, первые входы которых подключены к входам соответствующих формирователей импульсов, вторые входы - к выходам соответствующих формирователей импульсов и к соответствующим входам фазового комп аратора, а выходы - к соответствующим входам блока задержки и к первым входам блока комму 1 ации, вторые входы которого соединены с выходами задатчика частоты, выход датчика частоты подключен к входу первого формирователя импульсов, а выход блокакоммутации подключен к входу второго формирователя импульсов.Блок коммутации содержит третий и четвертый элементы И, первый и второй элементы ИЛИ и первый триггер, входы которого соединены с выходом первого элемента ИЛИ, подключенного входами к первым входам блока коммутации, первые входы третьего и четвертого элементов И соединены с соответствуюши ми выходами первого триггера, вторь 1 е входы - с вторыми входами блока коммутации, а выходы - с1 О соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к выходу блока коммутации.Блок задержки содержит первый и вто рой элементы задержки, пятый и шестой элементы И и второй триггер, входы которого соединены с выходами первого и второго элементов задержки, а выходы - с первыми входами пятого и шестого элементов И, второй вход пятого элемента И подключен к входу первого элемента задерки 20 и к соответствуюшему входу блока задержки, второй вход шестого элемента И подключен ко входу второго элемента задержки и к соответствующему входу блока задержки, причем первый вход шестого элемента И подключен к выходу блока задержки.На фиг. 1 представлена блок-схема регулятора частоты; на фиг. 2 - временные графики прохождения сигналов регулятора.Регулятор частоты содержит датчик 1 частоты, задатчик 2 частоты (двухфазный генератор), элементы И 3 и 4, элементы ИЛИ з и 6 и триггер 7, составляющие блок 8 коммутации фазы, фазовый компаратор 9 1 триггер) формирователи 10 и 11 импульсов, элементы И 12 и 13, элементы 14 и 15 задержки, триггер 16 и элементы И 17 и 18, составляющие блок 19 задержки и исполнительные элементы 20 и 21 дозируюшего устройства.Регулятор работает следуюшим образом, 4 О Импульсы, сформированные датчиком 1 непосредственно и задатчиком 2 через один из открытых элементов 3 илч 4 и элемент 5, поступают на входы формирователей 10 и 11 и первые входы элементов 12 и 13, Формирователи 10 и 11 по передним фронтам 45 поступающих импульсов формируют короткие импульсы, коТорые затем поступают на входы фазового компаратора 9 и на вторые входы элементов 12 и 13, На выходе триггера 9 формируется ШИМ-сигнал с опн50 ределеннои скважностью , которыи управляет дозирующим клапаном 20. Средний расход топлива через клапан 20 пропорционален скважности ШИМ-сигнала (фиг. 2, а)которая в свою очередь пропорциональна рассогласованию фаз или интегралу рассогласования частот датчика 1 и задатчика 2. С приближением скважностиШИМ-сигнала к предельным значениям О или 1 на выходах элементов 12 или 13 формируется импульс в момент первого совпадения одного из импульсов формирователей 10 или 11 с импульсами датчика 1 или задатчика 2 частот, Сформированный импульс, несущий информацию о знаке изменения скважностиШИ/Ч-сигнала, синхронизирует два события.Во-первых, импульс, поступая на счетный вход триггера 7 через элемент 6 блока коммутации фазы, коммутирует фазу генератора задатчика 2 частоты на элементах 3 и 4. В результате на входах элементов10 и 12 временное положение очередного импульса задатчика 2 частоты изменяется на угол Яс (фиг. 2, а), а скважность ШИМ-сигнала со значения, близкого к О или 1, изменяется до= 1/2.Во-вторых. импульс, поступая на элементы 14 или 15, переключает триггер 16 и соответственно включает или выключает клапан 21. Включение или выключение клапана 21 происходит в зависимости от знака рассогласования частот и соответственно знака изменения скважности ШИМ-сигнала на выходе триггера 9. Так в случае 15 аа,) (с(фиг. 2), отвечаюшем изменению скважностиШИМ-сигнала от значения 1 до 1/2, клапан 21, по производительности равный половине расхода клапана 20, включается, увеличивая таким образом расход топлива на величину, равную расходу при скважности= 1/2 клапана 20.Таким образом, в результате совмещения по времени двух событий - уменьшения скважности на клапане 20 до= 1/2 и включения клапана 21 суммарныи расход топлива через дозирую шее устройство не изменяется, а новый диапазон регулирова ния, выраженный, например в скважностяхсигнала, принимает новое значение, равное1/2 - 1/2.Появление очередного импульса того же знака на выходе одного из элементов 12 или 13 изменяет диапазон регулирования с подключением очередного блока задержки и клапана до значения= 1 - 2. С появлением на выходе одного из элементов 12 или 13 импульса другого знака, соответствующего случаю 15 щ С 1 д, происходит обратный процесс поочередного отключения блоков Задержки, начиная с первого блока, и соответствуюших им клапанов. Таким образом, введение в регулятор вновь введенных элементов и соответствующего количества блоков задержки позволяет повысить точность регулирования, Это стало возможным в результате устранения скачкообразного изменения расхода топлива при широтно-импульсном регулировании. Кроме того, повысить точность регулирования позволяет исключение регулирования на предельных, значениях скважности ШИМ-сигнала. Одновременно с повышением точности регулирования расширился диапазон точного регулирования.Предлагаемый регулятор, характерный наличием режимов грубого дискретного регулирования и точного широтно-импульсного, позволяет применить для дискретного регулирования клапаны с электромагнитной защелкой с целью экономии мощности уп равления, а в качестве привода дискретного дозирующего элемента-реверсивный шаговый двигатель, включенный вместо блока задержки,10Формула изобретения1. Регулятор частоты, содержащий датчик и задатчик частоты, фазовый компаратОр, выход которого подключен к первому испол нитель ному элементу, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения регулятора, он содержит блок коммутации, последовательно соединенные блок задержки и второй исполнительный элемент, а также первый и 0 второй формирователи импульсов и первый и второй элементы И, первые входы которых подключены к входам соответствующих формирователей импульсов, вторые входы к выходам соответствующих формирователей импульсов и к соответствующим входам фазового компаратора, а выходы - к соответствующим входам блока задержки и к первым входам блока коммутации, вторые входы которого соединены с выходами задатчика частоты, выход датчика частоты Зо подключен к входу первого формирователя импульсов, а выход блока коммутации подключен к входу второго формирователя импульсов. 2. Регулятор по п, 1, отличающийся тем, что блок коммутации содержит третий и четвертый элементы И, первый и второй элементы ИЛИ и первый триггер, входы которого соединены с выходом первого элемента ИЛИ, подключенного входами к первым входам блока коммутации, первые входы третьего и четвертого элементов И соединены с соответствующими выходами первого триггера, вторые входы - с вторыми входами блока коммутации, а выходы - с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к выходу блока коммутации.3. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что блок задержки содержит первый и второй элементы задержки, пятый и шестой элементы И и второй триггер, входы которого соединены с выходами первого и второго элементов задержки, а выходы - с первыми входами пятого и шестого элементов И, второй вход пятого элемента И подключен к входу первого элемента задержки и к соответствующему входу блока задержки второй вход шестого элемента И подключен ко входу второго элемента задержки и к соответствующему входу блока задержки, причем первый вход шестого элемента И подключен к выходу блока задержки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент Японии Мо 76 - 24675,кл. 54 (7) Н 13, опублик. 1971.2. Виднеев Ю. Д., Трахтенберг В. Д.Приборы и системы управления, 1977, Хо 8,с. 41 - 42 (прототип), 809097едактор А. Лежнинааказ 3/55ВНИИПИпо д13035, МоФилиал ППГ Составитель Л. ЦаллТех ред А. БойкасТираж 951Государственного комитетлам изобретений и открква, Ж - 35, Раушская нПатент, г. Ужгород, ул. оваКорректор Е. РошПодписноеСССРийд. 4/5Проектная, 4