Пневматический регулятор

Сеюз Сфветсник Социалистическик Респубпик(22) Заявлено 2012.79 (21) 2855902/18-24 (51)М. Кд.С 05 В 11/50 с присоединением заявки йо(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 2 307,81(72) Автор изобретения Л.Д. Гиоргадзе 1Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт автоматизации производственныхпроцессов в промышленности(54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР Изобретение относится к автоматическому регулированию и предназначено для применения в системах качественного автоматического регулирования параметров нестационарных объектов, преимущественно при их взрывопожароопасности, различных отраслей промышленности.Известно пневматическое устройство 1 О для ступенчатого пропорционального регулирования, содержащее последовательно соединенные блок определения знака производной регулируемого параметра, блок логики, два клапана и сумматор, а также пневматический 15 элемент сравнения, выход которого связан со вторым входом блока логики, задатчик, выход которого связан со входами каналов и пропорциональный регулятор-усилитель, выход которого Ю связан со входом сумматора, причем блок определения знака производной сигнала содержит последовательно соединенные генератор, импульсатор, узел непрерывно-дискретной, задержки на такт, управляемое инерционное звено и элемент сравнения, на второй вход которого подается регулируемый параметр, вход управления инерционного звена связан с выходом импульсато- ЗЦ ра и второй вход блока логики связан с выходом второго элемента сравнения, выдающего сигнал знака отклонения регулируемого параметра от задаваемой величины Г 1Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пневматический регулятор, содержащий усилитель с дифференциальным, подключенным к входным каналам регулятора, и сдвигающим входами, выключающее реле, выход которого соединен с выходом регулятора, управлякщий вход связан с каналом управления регулятора, а выход соединен с выходом усилителя, элемент сравнения, входы которого подключены к выходным каналам регулятора, блок определения знака производной, вход блока соединен с входным каналом переменной, блок логики, входы которого связаны с выходами элемента сравнения и блока определения знака производной, переключатель, входы которого подключены к входным каналам регулятора, а управляющий вход - к выходу блока логики, интегратор с.дифференциальным входом, выход которого связан со сдвигающим входом усилителя и вторым входом выключающего реле, а вход соединен с40 каналом задания регулятора и выходом переключателя 21,Однако известные устройства необеспечивают должного качества регулирования параметров объекта в системах программного и следящего регули рования, так как не учитывают скорость изменения задающего воздействия,Цель изобретения - расширение области применения регулятора.Поставленная цель достигается тем,что пневматический регулятор, содержащий усилитель с дифференциальным,подключенным к входным каналам регулятора, и сдвигающим входами, выключающее реле, выход которого соединен с выходом регулятора, управляющий вход - с каналом управления регулятора, а один вход - с выходом усилителя, элемент сравнения, входы которого подключены к входным каналамрегулятора, блок определения знакапроизводной, блок логики, входы которого связаны с выходом элементасравнения и первым выходом блока определения знака производной, элементНГ, управляющий вход которого соединен со вторым выходом блока определения знака производной, а сопловая камера связана с выходом блока логики,переключатель, входы которого подключены к входным каналам регулятора, ауправляющий вход связан с выходом элемента НЕ, интегратор с дифференциальным входом, выход которого снязанс сдвигающим нходом усилителя и другим входом выключающего реле, а входсоединен с каналом задания регулятора и выходом переключателя, содержитсумматор с дифференциальным входом,выход котороГо связан со входом блокаопределения знака производной, авход - с входными каналами регулятора.На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого регулятораУсилитель 1 с дифференциальным исдвигающим входами выходами черезвыключающее реле 2 связан с выходомрегулятора, а входами - с входнымиканалами регулятора РПер и Р. Выключающее реле 2 вторым входом связано с выходом интегратора 3 с дифференциальным входом, а управляющим входом - с каналом управления регулятора Р . Интегратор 3 выходом связанВыхс сдвигавщим входом усилителя 1,один его вход связан с выходным канало задания устройстна Рс, авторЬй - с выходом переключателя 4Р . Переключатель 4 входами связанс входными каналами устройства, абыхуправляющим входом - с выходом элемента НЕ 5.Элемент НЕ 5 управляющим входомсвязан с выходом элемента б сравнения блока 7 определения производной,а сопловой камерой - с выходом блока8 логики, реализующий логическую Функ цию "Неравнозначность". Блок 7 определения знака производной входом связан с выходом сумматора 9, разнозначные входы которого соединены с входными каналами регулятора, а его эле-.мент 10 сравнения входами связан совходами противоположного знака элемента б сравнения. На положительныйвход сумматора 9 подается давлениесдвига Р . Блок 8 логики входами0,610связан с выходами элементов 10 и 11сравнения. Элемент сравнения 11 входами связан с входными каналами регулятора Рп и Рзо . Элементы б, 10 ипер11 сравнения включены н режиме порогового преобразователя.На входах усилителя 1 и интегратора 3 установлены механические переключатели 12 и 13, которые предназначены для установления отрицательнойобратной связи в системе регулирова 20 ния. В блоке 7 одномембранные повторители 14 и 15 со сдвигом включеныпо диодной схеме, соединены между собой последовательно кольцом и однимполюсом связаны с положительным вхо 25 дом, а другим - с отрицательным входом элемента 10 сравнения, причемего положительный вход является входом блока. Усилитель 1, интегратор 3,блок 8 и сумматор 9 выполнены на пневматических элементах по стандартнойсхеме,Регулятор реализует следующий закон регулирования:у = хх+с 1 где,о35 г=х при хх(0,г = 0 при хх)0,где у - регулирующее воздействие,коэффициент усиления;х - величина рассогласбвания регулируемого параметра с заданием;с - коэффициент интегрирования;с - текущее времяначало интегрирования0интегрируемый параметр,45х - производная от х.Регулятор работает следующим образом,Если величина рассогласования ме няется синусоидально, при полокительности рассогласования и его производительной на выходах элемента 10и 11 сравнения Формируются единичныесигналы, а на выходе блока 8 - нуле ной сигнал. Следовательно, управляющий сигнал переключателя 4, поступающий от элемента НЕ 5,отсутствуети через него проходит сигнал задания, подаваемый на вход интегратора щ 3, на второй вход которого также поступает сигнал задания, а его выходво времени не изменяется,Таким образом, на выходе уси лителя 1 сФормируется регулирующее кону О 15 Формула изобретения 25 30 воздействие согласно П-зау = 1 сх+ угде у - не меняющийся выходной сигнал. интегратора 3.После изменения знака производной рассогласования изменяется выходной сигнал элемента 10 сравнения на нулевбй и с выхода блока 8 - на переключатель 4, через НЕ 5 поступает единичный управляющий сигнал и че:рез него на вход интегратора 3 подается регулируемый параметр.Так как на второй вход интегратора 3 поступает сигнал задания, его выход меняется во времени по величине рассогласования, а на выходе усилителя 1 сформируется регулирующее воздействие согласно ПИ-законуу= 1 сх+с,) хднфУказанный закон обеспечивает полоную воспроизводимость задающего воздействия.Далее изменяется знак рассогласования, и .на выходах элемента 11 сравнения и блока 8 сформируются нулевые сигналы, в результате чего прекращается интегрирование и реализован П-закон регулирования, а после изменения знака производной рассогласования на выходах элемента 10 и блока 8 сформируются единичные сигналы, интегратором 3 продолжается интегрирование и на выходе регулятора сфОрмируется регулирующее воздействие согласно ПИ-закону.Благодаря сдвигам, установленных на одномембранных повторителях 14 и 15 со сдвигом, их вь 1 ходной сигнал отстает в изменении от входного сигнала на заданную величину сдвига, Поэтому элементы б или 10 сравнения, если скорость изменения рассогласования х отличается от нуля, выдают единичные сигналы и подаваемая на управляющий вход элемента НЕ 5 логическая сумма указанных сигналов становится равной единичному значению. Следовательно, выходной сигнал элемента НЕ 5 определяется сигналом от блока 8.При установившихся значениях рассогласования и экстремумах рассогласования регулируемого параметра от задающего воздействия (точнее в зоне экстремума) на выходах элементов б и 10 сравнения сформируются нулевые сигналы, и подаваемая логическая сумма выходных сигналов указанных элементов на управляющий выход элемента НЕ 5 становится равной нулю. В ре" зультате этого с выхода элемента НЕ 5 на управляющий вход переключателя 4 поступает единичный сигнал, и на выходе усилителя 1 сформируется регу- ВО лирующее воздействие согласно ПИ-за-кону.Прекращение интегрирования при удалении регулируемого параметра от задания позволяет уменьшить перерегу лирование и повышение качества переходного процесса, а продолжение интегрирования при сближении регулируемого параметра к заданию или установившейся статической ошибке способствует повышению качества регулирования как при переходном, так и при установившемся процессе, что выражается в уменьшении времени переходного процесса и сведении статической ошиб,ки к нулю.Это остается в силе для систем программного и следящего регулирования, так как при формировании регулирующего воздействия учитывается знак скорости рассогласования регулируемого параметра от задающего воздействия.Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства достигается за счет улучшения качества продукции в результате качественного ведения технологического режима путем качественного регулирования технологических параметров.1 Пневматический регулятор, содержащий усилитель с дифференциальным,подключенным к входным каналам регулятора, и сдвигающим входами, выключающее реле, выход которого соединен с выходом регулятора, управляющий вход - с каналом управления регулятора, а один вход - с выходом усилителя, элемент сравнения, входы которого подключены к входным каналамрегулятора, блок определения знакапроизводной, блок логики, входы которого связаны с выходом элемента сравнения и первым выходом блока определения знака производной, элемент НЕ,управляющий вход которого соединен совторым выходом блока определения знака производной, а сопловая камера связана с выходом блока логики, переключатель, входы которого подключены квходным каналам регулятора, а управляющий вход связан с выходом элемента НЕ, интегратор с дифференциальнымвходом, выход которого связан с сдвигающим входом усилителя и другим входом выключающего реле, а вход соединен с каналом задания регулятора ивыходом переключателя, о т л и ч а. ю щ и й с я тем, что; с целью улучшения качества регулирования, он содержит сумматор с дифференциальнымвходом, выход которого связан со входом блока определения знака производной, а вход - с входными каналами регулятора.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЮ 402857, кл. 6 05 В 11/50, 1976.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке В 2699792/18-24,дд, 6 05 В 11/50, 1978 (прототип)849140 ставитель О. Гудковахред З.фанта Корре икова ктор Заказ 6090/б 0ВНИИП 3 ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 940 Государственного елам изобретений осква, Ж, Рауш коми и от ская Подписна СССРтийб., д. 4/5,