Частотно-импульсный регулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХспюмлюнвсниРЕСПУБЛИК 09) (11) 05 В 11 3 умень введе ричны и пярой а первым ого ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(56) 1. Кунцевич В.М., Чеховой Ю.Н. Нелинейные системы управления с частотной и широтно-импульсной модуляцией. Киев, "Техника", 1970, с. 42-45.2. Закирничный В.С. Моделирование систем автоматического регулирования с интегральной частотно-импульсной модуляцией."Изв. Ленингр. электротехн. ин-та", 1969, вып. 8 1, с. 187 (прототип).(54) (57) ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий последовательно соединенные первый усилитель и интегратор, две параллельные цепи, содержа-.щие первый и второй несимметричные,релейные элементы, имеющие задатчикизоны нечувствительности и выходамисоединенные соответственно через первый и второй одновибраторы с усилите"лями мощности и через элемент ИЛИ -с третьим одновибратором, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента, включенного параллельно конденсатору интегратора, управляющие входы первого и второго несимметричных релейных элементов подключены соответственно к выходамГпервого и второго эадатчиков, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и ния перерегулирования, в негоы третий и четвертый несимметрелеиные элементы, четвертыи я одновибраторы, сумматор,втотретий усилители и два КЯ-триг. выход интегратора соединен с входом сумматора, подключеныходом к входам первого и второго несимметричных релейных элементов, выход первого усилителя напряжения соединен с входами третьегои четвертого несимметричных релейныхэлементов, выходы которых соединенысоответственно через четвертый ипятый одновибраторы - с К-входамисоответствующих триггеров, прямые.фвыходы которых подключены соответственно через второй и третий усилители к второму и третьему входамсумматора, выход элемента ИЛИ соединен с 3-входами триггеров.Изобретение относится к автоматическим регуляторам, выходным сигналом которых. является серия модулированных по частоте электрических импульсов, и может быть применено 5 для регулирования различных процессов в теплоэнергетике и химии, в частности, при использовании в качестве исполнительнык устройств механизмов с постоянной скоростью перемеще .ния.Известен частотно-импульсный регулятор температуры, содержащий последовательно включенные усилитель напряжения, интегратор, усилитель 15 мощности, релейный элемент и реле времени 11 .,Однако данный регулятор не обеспе чивает высокой точности регулирования, а именно обладает неудовлетворитель ными показателями переходного процесса.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является импульсное устройство, которое струк турко может быть представлено в виде последовательно соединенных усилителя напряжения, интегратора и двух параллельных цепей, состоящих из нее симметричных релейных элементов, вы ход которых соединен через формирователи управляющих импульсов с усилителями мощности и через элемент ИЛИ с формирователем импульсов, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента, включенного параллельно интегратору 12Известный регулятор также обладает неудовлетворительными показателями переходного процесса - большим перерещ ,гулированием и малым быстродействием. Целью изобретения является повМ- шение быстродействия регулятора и уменьшение перерегулирования.45Поставленная цель достигается тем, что в регулятор, содержащий последовательно соединенные первый усилитель и интегратор, две параллельные цепи, содержащие первый и второй несимметрические релейные элементы, имеющие эадатчик зоны нечувствительности и выходами соединенные соответственно через первый и второй одновибраторы с усилителями мощности и через элемент ИЛИ - с третьим одновибратором, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента, вклю" ченного параллельно конденсатору интегратора, управляющие входы первого и второго несимметричных релейных элементов подключены соответст-.венно к выходам первого н второгозадатчнков, введены третий и четверотый несимметричные релейные элементы, четвертый и пятый одновибраторы,второй н третий усилители напряжения,сумматор и два КБ-триггера, выходинтегратора соединен с первым входомсумматора, подключенного выходом квходам первого и второго несимметричных релейных элементов, выходпервого усилителя напряжения соединен с входами третьего и четвертогонесимметричных релейных элементов,выкоды которых соединены соответственно через четвертый и пятый одновибраторы с К-входами соответствующих триггеров, прямые выходы которых подключены соответственно черезвторой и третий усилители к второму и третьему входам сумматора, выход элемента ИЛИ соединен с 8-входами триггеров.На фиг. 1 изображена структурнаясхема предлагаемого регулятора; нафиг. 2 - осциллограммы процессов изменения сигналов на выходах интеграторов известного и предлагаемогорегулятора,Регулятор содержит усилители 1-3,интегратор . 4, сумматор 5, несимметричные релейные элементы 6-9, задатчики зон нечувствительности 10 н 11,одновибраторы 12-16, усилители мощности 17 и 18, ключевой элемент 19,элемент ИЛИ 20 и КБ-триггеры 21 и 22. Регулятор работает следующим образом.На вход регулятора поступает сигнал рассогласования, равный разности между заданными действительным значениями регулируемого параметра. Этот сигнал поступает на вход первого усилителя напряжения 1, усиливается и поступает на вход, интегратора 4. С выхода интегратора сигнал поступаетгна первый вход сумматора 5 и с его выхода на входы первого Ь и второго 7 несимметричных релейных элементов При достижении сигналом на выходе интегратора значения, превышающего величину зоны нечувствительности релейного элемента, срабатывает в зависимости от полярности один из релей-о ных элементов, например 6. При срабатывании релейного элемента 6, зону.нечувствительности которого определяет задатчик 10, сигнал поступает .на одновибратор 12 н на одновибратор 14 через элемент ИЛИ 20. Одно- вибратор определяет длительностьуправляющего импульса, поступающего через усилитель мощности 17 на испол. нительный механизм, изменяя его положение таким образом, чтобы скомпен сировать величину возмущающего воз действия Одновибратор 14 формирует короткие импульсы, вызывающие срабатывание ключевого элемента 19 и, соответственно, закорачивание конден. сатора интегратора 4 При этом сиг 15 нал на выходе релейного элемента 6 уменьшается до нулевого уровня.При наличии сигнала рассогласования на входе в регулятор процесс повторяется в случае, если сохраняется по лярность сигнала на входе в регулятор. При изменении полярности сигнала на входе регулятора работа рассмотренных элементов происходит ана. логично, эа исключением того, что 25 происходит срабатывание одновибратора 13 и усилителя мощности 18. В случае, если выход усилителя 1 не соединен со входами релейных элементов 8 и 9, рассмотренная последовательность работы элементов полностью определяет работу известного регулятора. В этом случае нри подаче на вход регулятора гармонического сигнала сигнал на выходе интегратора 4 изменяется (фиг. 2 а), а структур 35 ная схема регулятора представлена в виде (фиг. 2 б), где И,(р) ="рпередаточная функция времязадающего интегратора; НЭ - нелинейный элемент140 вида "квантователь приращений Я (р) 1-е " - передаточная функция9 Вформирователя прямоугольных импуль-. сов, где- длительность управляющего импульса.В отличие от известного предлагаемый регулятор работает следующим образом. В момент изменения полярнос,Ь ти сигнала на входе регулятора про-исходит срабатывание одного из релейных элементов 8 или 9 и отключение другого. Предположим, что прои" зошло изменение полярности сигнала с "+" на "-". В этом случае, при срабатывании релейного элемента 8 происходит запуск одновибратора 15 и переключение триггера 22. На его прямом выходе появляется сигнал, который, проходя через усилитель З,опре деляющий его необходимую величину, поступает натретий йсод сумматора 5. При изменении сигнала на входе регулятора с "-" на "+" соответственно происходит срабатывание релейного элемента 9, одновибратора 16 и триг гера 21, сигнал с выхода которого через усилитель 2 поступает на вто%рой вход сумматора 5. После того, как происходит оЧередное срабатывание регулятора, происходит возврат триггеров в исходное постояние эа счет поступления сигнала с выхода элемента ИЛИ 20 на Я-ходы триггеров. При подаче на вход регулятора гармонического сигнала на выходе сумматора 5 изменение сигнала в регуляторе происходит в соответствии с фиг.2, что эквивалентно рассмотрению структурной схемы регулятора в виде фиг, 2, где квантуниций элемент не обладает гистерезисом.Иожно показать, что регулятор поз. воляет для той же линейной части системы, при тех же требованиях к переходному процессу по величине перерегулирования обеспечиваеть большее быстродействие системы эа счет увеличения коэффициента усиления регулятора.Таким образом, применение изобретения позволяет значительно повысить качество регулирования без применения специально проектируемых корректирующих устройств, требующих расчета в каждом конкретном случае и индивидуального изготовления, 109 ЬЬ 08109 ЬЬ 08 Составитель В. КузинТехред А.Ач Корректор М. Ш Редактор г аказ 3824/35 Филиал ППП "Патент", г. Укгород, ул. Проектная, 4 Тирйа 842 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 3035, Москва, Ж, РаПодписнокомитета СССРи открытийушская наб., д. 4/5