Импульсный регулятор

(19) (11) 3(51) Ь 05 В 11 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ гЙ ИЗОБРЕТЕНИЯЕТЕПЬСТВУ 2(54)(57) 1.содержащий и ство СССР1981. ой Ю.Н. но-им"Техни). ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР,оследовательно соединенОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ ные предварительный усилитель, интегратор, усилитель мощности, трех"позиционный релейный блок и релевремени, подключенное выходом куправляющему входу интегратора,:о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения динамическойточности и быстродействия регулято"ра, в нем установлены одновибратори пороговый блок, соединенный входом с выходом предварительного усилителя, а выходом через одновибраторсоединенный с вторым входом релевремени1101787 2. Регулятор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что реле времени содержит элемент НЕ, первый элемент И и первый элемент задержки и последовательно соединенные пороговый элемент, первый Ж-триггер, второй элемент И, второй ВЯ-триггер, третий элемент И, второй элемент задержки и элемент ИЛИ, соединенный выходом с выходом реле времени, а вторым входом - с выходом первого элемента задержки, соединенного вхо" Изобретение относится к автоматическому управлению, а именно к автоматическим импульсным регуляторам,в которых выходной сигнал являетсяпрерывной импульсной функцией отклонения входного сигнала от заданной величины, и может быть применено в системах автоматическогоуправления различными объектами прииспользовании в качестве исполнительных устройств электрическихисполнительных механизмов постоянной скорости, втом числе имеющихлюфты в кинематических передачах.Известен импульсный регулятор,содержащий первый сумматор, первымвходом подключенный к выходу задатчика, вторым входом - к выходу датчика и входу дифференциатора, а выходом через последовательно соединенные усилитель, интегратор, трехпозиционный релейный блок и второйсумматор - к усилителю мощности,блок задержки и ключ, сигнальнымвходом подключенный к выходу дифференциатора, управляющим входом - квыходу трехпозиционного релейногоблока и входу блока задержки, а выходом - к второму входу второгосумматора, выход блока задержки соединен с управляющим входом интегратора 13.Недостатки этого регулятора заключаются в низких точности и быстродействии,Наиболее близким к предлагаемому 35по технической сущности являетсяимпульсный регулятор, содержащии последовательно соединенные предварительный усилитель, интегратор, усилитель щности трехпозицион й 40релейный блок и реле времени, подключенное выходом к управляющемувходу интегратора 23. Недостатками известного регулятора являются его низкие динамическая 45 точность и быстродействие, которые дом с выходом первого элемента и,соединенного первым входом с вторымвыходом второго Р 5 .-триггера, авторым входом - с выходом пороговогоэлемента и с вторым входом третьегоэлемента И, подключенного выходомчерез элемент НЕ ко второму входупервого элемента И, В-вход второгоВБ-триггера соединен с В-входом первого Ю-триггера и с вторым входомреле времени, соединенного первымвходом с входом пороговогоэлемента. особенно сильно сказываются в том случае, когда регулятор использу ется в системе автоматического регулирования совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости, имеющим нелинейности типа люфт,.Цель изобретения - повышение динамической точности и быстродействия регулятора.Поставленная цель достигается тем, что в импульсном регуляторе, содержащем последовательно соединенные предварительный усилитель, интегратор, усилитель мощности, трехпозиционный релейный блок и реле времени, подключенное выходом к управляющему входу интегратора, дополнительно установлены одновибратор и пороговый блок, соединенный в входом с выходом предварительного усилителя, а выходом через одновибратор соединенный с вторым входом реле времени.Причем реле времени содержит эле" мент НЕ первый элемент И и первый элемент задержки и последовательно соединенные пороговый элемент, первый ВЗ-триггер, второй элемент И, второй ВБ-триггер, третий элемент И, второй элемент задержки и элемент ИЛИ, соединенный выходом с выходом реле времени, а вторым входом - с выходом первого элемента задержки, соединенного входом с выходом первого элемента И, соединенного первым входом с вторым выходом второго ВЯ-триггера, а вторым входомс выходом порогового элемента и с вторым входом третьего элемента И, подключенного выходом через элемент НЕ ко второму входу первого элемента И, К-вход второго ВБ-триггера соединен с К-входом первого Б-триггера и с вторым входом реле времени, соединенного первым входом с входом порогового элемента.На фиг.1 приведена функциональная схема регулятора; на фиг.2.структурная схема порогового блока;: на фиг. 3 - структурная схема порогового элемента; на фиг.4 - зпюры напряжений основных функциональных блоков регулятора; на фиг.5 - эпюры напряжений элементов логичес кого блока.Регулятор содержит предварительный усилитель 1, интегратор 2, трехпоэиционный релейный блок 3, усилитель 4 мощности, элемент ИЛЙ 5, пер О вый 6 и второй 7 элементы задержки, пороговый элемент 8, пороговый блок 9, одновибратор 10, логический блок 11, содержащий второй 12 и первый 13 Вз-триггеры, первый 14, третий 15 15 и второй 16 элементы И, элемент НЕ 17, а также испблнительный механизм 18 постоянной скорости, реле 19 времени,первый 20 и второй 21 двух- позиционныерелейные элементы, пер вый 22 и второй 23 инверторы, элементы ИЛИ 24 и 25, первый 26 и второй 27 детекторы, О, - выходной сигнал 1-го блока, Осигнал на 1 -ом выходе 1-го блока.5В состав реле 19 времени входят2 логический блок 11, пороговый элемент 8, первый б и второй 7 элементы задержки и элемент ИЛИ 5.Регулятор работает следующим образомм.30На вход предварительного у силителя 1 поступает сигнал 8, равный разности между заданным и действительным значениями регулируемого параметра. С выхода предварительного 35 усилителя 1 сигнала О=Ж поступает на входы интегратора 2 и порогового блока 9, В соответствии . с характеристикой порогового блока 9 , (фиг.1) на его выходе возникает ку сочно-постоянный сигнал Пз положительной полярности (фиг,4) при каждом изменении знака сигнала Ц на выходе предварительного усйлителя 1. По переднему фронту сигнала ОЗ осуществляется запуск одновибратора 10, формирующего короткий импульс У (фиг.4), поступающий на В-входй триггеров 12 и 13 логического блока 11, приводя его тем саьым в исходное состояние. Одновременно сигнал Б интегрируется интегратором 2 и при достижении сигналом 0 на выходе усилителя 4 мощности велйчины, превышающей порог срабатывания Д трехпозицион ного релейного блока 3, происходит срабатывание последнего.. Сигнал Ц с выхода трехпозиЪционного релейного блока 3 посту" пает на вход исполнительного меха низма 18 система автоматического регулирования и вход порогового элемента 8. Происходит срабатывание порогового элемента 8, так как его зона нечувствительности устанавли вает ся ме ныне чем величин а д, и ступенчатый сигнал 08 поступает в блок 11, на первый вход логического,т.е. на Б-вход первого триггера 13, вызывая его переключение, и на. вторые входы первого 14 и третьего 15 элементов И. Поскольку в исходном состоянии логического блока 11 на выходах второго В 5-триггера 12 отсутствует сигнал Ц, и присутству 2ет сигнал 0; то после восстанов,ления исходйого состояния логического блока 11 импульсом 0 с выхода одновибратора 10, т.е. йри первом появлении сигнала Ц на выходе порогового элемента 8, на выходе третьего элемента И 15 формируется сигнал И,проходящий на вход второго элемента 7 задержки, а через элемент НЕ 17 - на второй вход второго элемента.И 16, на первый вход которого поступает сигнал с прямого выхода первого ВЯ-триггера 13.Параметрами элементов логического блока 11 обеспечивается неинвертирование сигнала на втором входе второго элемента И 16, ранее, чем на его первый вход поступает сигнал с выхода первого ВЯ-триггера 13 после переключения последнего. После истечения времени задержки второго элемента 7 задержки по переднему фронту сигнала Ц выходной, сигнал И элемента ИЛИ 5 осуществляет сброс интегратора 2 до нуля. При этом происходит обратное переключение трехйозиционного релейного блока З,и уменьшение до нуля сигнала на выходе регулятора. Таким образом, длительность первого после изменения полярности сигнала на входе в интегратор 2 импульса управления определяется временем задержки второго элемента 7 задержки.В случае, если после первого импульса происходит изменение полярности сигнала Б на входе интегратора 2, то процесс повторяется с тем отличием, что на выходе регулятора сформируется импульс противоположной полярности. В случае, если после первого импульса управления не происходит изменения полярности сигнала на входе интегратора 2, то при последующем срабатывании трех- позиционного релейного блока 3 длительность импульса управления определяется временем задержки первого элемента б задержки, так как после окончания первого импульса происходит переключение второго ВБ-триггер 12 логического блока 11 и, соответственно, формирование сигнала 0+ на выходе первого элемента И 14. Процесс повторяется до тех пор,. пока в системе автоматического регулирования не возникнет устойчивый автоколебательный процесс счислом импульсов на полупериоде, равном 1.При изменении знака сигнала В, на входе в интегратор 2 происходит измение полярности импульса управления на выходе регулятора и, соответственно, изменение направления движения исполнительного механизма 18 постоянной скорости. Бгисполнительного механизма 18 при отсутствии люфта в нем и при дли тельности первого импульса т после изменения полярности сигнала на входе в интегратор 2 в два раза меньше, чем длительностьпо" следунзцих импульсов. В приведенном 15 примере конструкцией регулятора обеспечивается уменьшение в два раза динамической периодической ошибкирегулирования при одновременномуменьшении времени регулирования.При наличии люфтов.в исполнительном механизме длительностьпервого импульса выбирается с уче"том люфта для его компенсации, таккак выборка происходит при каждомизменении направления исполнитель"ного механизма. Анализ работы регулятора позвопяет установить, что величина динамической периодической ошибки регулирования может быть уменьшена теоретически до нулевого значения при одновременном уменьшении времени регулирования на 10 - 15.Заказ ужгород, ул.Проект ПН фпатен Фи б 5/31 Тираж 842 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рауш