Регулятор

ОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Специальное конструкторское бюро систем промышленной автоматики Чебоксарского производственного обьединения промприбор", .(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 643828, кл, ( 05 В 11/01, 1979,2. Авторское свидетельство СССР % 744442, кл. С 05 В 11/46, 1980.3. Блоки, регулирующие аналоговые РБА-Ш, РБА-П. Техническое описание. Ивано-франковский приборостроительный завод (прототип) .(54) (57)РЕГУЛЯТОР, содержащий пе вый сумматор, пропорционально-диффере циальное звено, интегратор, второй сумматор, блок переключателей, выход первого сумматора соединен с входом пропорционально-дифференциального звена и первым входом интегратора, выходы про порционально-дифференциального звена и интегратора соединены соответстве о с первым и вторым входами второго сумматора, выход которого через конденсатор соединен с вторым входом интегратора и замыкающими контактами блока переключателей, размыкающий контакт которого соединен с трещим входом интегратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем что, с целью повышения надежности реР гулятора, в него введены делитель напри жения и нелинейный элемент, причем дели-у тель напряжения соединен с выходом ин- РИФ тегратора а нелинейный элемент одним выводом соединен со средней точкой де-, 1 лителя напряжения, а другим - с трем им входом второго сумматора. ЬшйО +О ВЫ вах е 10 Изобретение относится к автсматичес кому регулированию, а именно к аналоговым пропорционально-интегральнодифференщильным (ПИД) устройствам управления, и может быть использовано юри автоматизации различных производственных процессов.Известно аналоговое регулирующее устройство, формирующее ПИД-вакон регулирования и дополнительно содержащее переключатели режимов работы и узел для так называемого фбеэударного" переключения с ручного режима на автоматический и обратно 1 3.Однако известное устройство имеет сложную взаимозависимую связь между динамическими параметрами настройки, что делает его сложным в эксплуатации и менее точным.Известно также аналоговое регулирующее устройство, формирующее И -за-. кон регулирования и содержащее интегратор, выходной усилитель, переключатель режимов работы, обеспечивающий безударное переключение 2 1 .Указанное устройство не содержит пропорционально-дифференциального звена (ПД-авена), что снижает его функциональные всзможности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является блок регулирующий аналоговый, содержащий первый сумматор, ПД-звено, интегратор, второй сумматор, конденсатор, блок пе реключателей, выход первого сумматора соединен с входом ПД-звена и первым входом интегратора, выходы ПД. звена и интегратора соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора, выход которого через конденсатор соединен с вторым входом интегратора и замыкающими контактами блока переключателей, размыкающий контакт которого соединен с третьим входом интегратора.В положении перекхаочателя ручное управление интегратор превращается в усилительное звено, так как инвертирующий вход усилителя оказывается подключенным к общей шине (земле). При этом звено, сумматор и конденсатор об-: разуют интегратор для входных сигналов ручного управления 33Для данного регулятора характерна ненадежная работа в режиме ручного управления, заключающаяся В том, что в случае выхода из строя задатчика регулируемого параметра или датчика пера метра или при обрыве линии связи с 92464 2датчиком или задатчиком регулятор неможет удержать установленного значения выходного сигнала, что приводитк нарушению технологического процесса,Выходной сигнал ,х этогс Регулятора определяется выражением0:-1 к О +к ОВЫх1 пД 2 и)где К = 1 - коэффициент передачивторого сумматора повходу, подключенному кПД-овенуК - коэффициент пенде ьи вто 215 рого сумматора по входу,подключенному к интеграторуО - выходной сигнал ПД-звена;О - выходной сигнал интегратор2 О ра.Учитывая то, что при резких изменениях сигнала на входе ПД-авена, а следсвательно, и на входах первого сумматоре.,подключенных к задатчику параметра и25 датчику параметра а также при их отказах, на выходе ПД-авена устанавливается максимальный сигнал + О, равныйнапряжению насыщения микросхемы, Из(Ц можно опредегать требуемое значенис выходного сигнала интегратора( )1О + цайгдКоэффициент передачи К в регулято 35ре равен 1 . Выходной сигнал интегрР Утора .и для установки выхоцного сигнала регулятора ь = ОА, при максимальном значении выходного сигнала ПД-звенаравен40 Выходной сигнал интегратора такжеможет изменяться только до ЬА следовательно, регулятор не обеспечивает падежной работы во всем диапазоне изменения выходного сигнала, что приводит к 5 Онарушению технологического процесса,Для предупреждения нарушений технологического процесса, вызванных ненадежной работой регулятора, в этих случаяхтребуется введение дополнительно ре;зервного ручного задатчика и блока ручного управления.Как видно иэ формулы (2), значениевыходного сигнала интегратора З,можно уменьшить до О путем увеличениякоэффициента передачи К входа сумматора, подключенного к выходу интегратора, но в этом случае необходимо в К, раз увеличить постоянную времени интегрирования интегратора для автоматического режима работы регулятора, что потребует увеличения во столько же раз номиналов резисторов илц конденсаторов интегратора. В первом случае это приводит к ухудшению метрологических характеристик регулятора, а во втором - к увеличению его габаритов.Бель изобретения - повышение надежности регулятора.Бель достигается тем, что в регулятор, содержащий первый сумматор, пропор)- ционапьцо-дифференциальное звено, интегратор, второй сумматор, конденсатор, блок переключателей, причем выход первого сумматора соединен с входом пропорционально-дифференциального звена и первым входом интегратора, выходы ГД- звена и интегратора соединены соответст-. венно с первым и вторым входами второ го сумматора, выход которого через конденсатор соединен с вторым входом интегратора и замыкающими контактами блока переключателей, размыкающий контакт которого соединен с третьим входом интегра тора, введены делитель напряжения и целинейцый элемент, например стабипитрон причем делитель напряжения соединен с выходом интегратора, а нелинейньй элемент одним выводом соединен со средней точкой делителя напряжения, а другимс третьим входом второго сумматора.На чертеже приведена схема предлагаемого регулятора.Регулятор содержит первый сумматор 1, ГЦ 1-звено 2, интегратор 3, второй сумматор 4, конденсатор 5, блок 6 переключателей с замыкающими и размыкающими контактами, делитель 7 напряжения и нелинейный элемент 8, например стабилитрон.Регулятор работает следующим образом.Режим автоматического управления.Сигналы задания 1 и параметра л поступают на входы первого сумматора 1, на выходе которого формируется сигнал50 рассогласования Р, Сигнал рассогпасова. ния Е поступает на вход ПД-звена 2 и первый вход 8 интегратора 3, выходные сигналы которых соответственно поступают на первый 10 и второй 11 входы второго. сумматора 4.На выходе последнего55 формируется управляющий сигнал в соответствии с ПИЛ-законом регулирования. В автоматическом режиме управления переключатепь режимов в блоке 6 пегк клкчателей цаходцъ:я в положении Л, следовательно, второй вход 12 (цещвертцрующцй) интегратора 3 соедшец с общейшиной.Переключение с автоматического режима управления ца ручное осуществляетсяустановкой переключателя режимов в блоке 6 переключателей в положение Р, прцэтом третий вход 13 интегратора 3 подключаев:я к обшей шцце, а выход второго сумматора 4 через конденсатор 5 соедцця.тся со вторьм входом 12 интегратора 3, образуя аналоговый интегратор длясигналов ручного управления+(.я, - Р.поступаюшп 3 на вход интеграторе ручногоуправления через замыкающие контактыМ цлц В блока 6 переключателей.Переключение с автоматического режи,ма управления на ручное осуществляется бузударно с сохранением величины выходного сигнала второго сумматора 4в момент переключеши режима, Этообеспечивается тем, что конденсатор 5прц автоматическом управлении заряжается до величины выходного сигнала второго сумматора 4, В момент переключения с автоматического управления наручное цалряжецце ца конденсаторе 5,а следовательно, и ца выходе второгосумматора сохраняется независимо отналичия сигнала ца первом входе 10второго сумматсра 4 с выхода ПД-звена 2. Выходной сигнал ПД-звена 2 компенсируетсч обратной связью через конденсатор 5 и усилитель с разомкнутойобратной связью интегратора 3, В режиме ручного управлеши регуляторомможно управлять только сцгцалами ручного управления,Переключение с ручного управленияна автоматическое также происходитбезударно, так как конденсатор в интеграторе 3 при ручном управлении включен между общей шиной ц выходом усилителя и заряжается до такой велич 1 п 1 ь.,что при переклкчеццц на автоматическоеуправление ажебрацческая сумма сигналов ГЦ 1 звена 2 и интегратора 3 не изменяет предыдрчдего значения выходного сигнала второго сумматора 4.Номинальный диапазон изменеши выходного сигнала ц узлов регулятора,выполненных ца операционных усцлцтелях, находится в пределах от минус 6,"70 до плюс 60-70% максимального зна-.чения выходного сигнала О, Делцтепьнапряжения настроен таким образо, чтооткрывание нелинейного элемента 8 происходит при напряжении на выходе интегратора 3, находящемся в пределахбольше О, но меньше О м, следовательно, введенные в схему регулятора 5дели гель 7 напряжения и нелинейныйэлемент 8 не влияют на работу регулятора в автоматическом режиме, а такжев режиме ручного управленияесли выходное напряжение интегратора 3 нахо 30дится в пределах номинального диапазона изменения выходного сигнала,Допустим, что регулятор находитсяв режиме ручного управления, сигналзадания Х З равен сигналу параметра М15и на выходе второго сумматора 4 сигналравен, например, плюс О, следсаательно, на выходе первого сумматора 1 ивыходе ПД звена 2 выходное напряжение равно нулю, а выходное напряжениеинтегратора 3, как следует из формулы (2), равно минус,Он, При отказедатчика параметра на выходе первогосумматора 1 устанавливается сигнал ми 25нус 0, что приводит к появлению наиыходе ПД-звена сигнала плюс Оспоследующим спадом значения плюс 0,Изменение выходного сигнала интегратора 3 при этом направлено на компенсацию выходного сигнала ПД-звена 2,т. е, выходной сигнал интегратора 3 принимает более отрицательное значение,что приводит к открыванию нелинейногоэлемента 8 и увеличению ксзффициентапередачи сигнала с выхода интегратора 3 З 5на выход второго сумматора за счетвступления в работу дополнительногоканала, образованного делителем 7 напряжения и нелинейным элементом 8.В этом случае коэффициент передачи сиг нала с к,зхода интегратора 3 определяется но формулеМ =К +К, . (Ф) где К 1- коэффициент передачи сумма 2тора 4 по входу 11, подключенному к интегратору 3,К - коэффициент передачи сумматора 4 по дополнительному каналу (вход 14);Коэффициент передачи по дополнительному каналу К определяется выражением, вывод которого не приводитсяоК -О при О ((5)к 0о д р 1 ( при О, (1Д о где Ог, - выходное напряжение интегратора 3, О - напряжение открывания нелинейного элемента 8 Р - коэффициент передачи делителя 7;- суммарное сопротивление де- А д е лителя 7 напряжения и нели .иейного элемента 8, Р, ) Р - сопротивление обратной связивторого сумматора 4.Как видно из выражения (6), коэффициент передачи Кс повышением напряжения Орезко возрастает, что позволяет скомпенсировать сигнал ПД- звена 2 при незначительном увеличении выходного сигнала интегратора 3.Таким образом, введение делителя напряжения и нелинейного элемента в регулятор исключает возможность потери функции ручного управления и обеспечивает сохранение заданного значения выходного сигнала регулятора при возникновении неисправности во внешних цепях регулятора, что повышает надежность регулятора в целом, а следовательно, и системы регулирования и исключает возможность нарушения технологического ироцесса.Составитель П. Кудрявцев Редактор М. Келемеш Техред С,Мигунова Корректор Л. Зикокосов Заказ 3254/31 Тираж 842 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд. 4/5 Филиал ППП фПатентф г. Ужгород, ул. Проектная, 4