Регулятор с переменной структурой

,БО 51) С 05 В 13/02 ГОСУДАРСПО ДЕЛ ельскийо комплекснойи химической Оптимальнострое 7.61. нс М., Фалб П.ние. М., "Машис. 535, рис.янов С.В. Систправления с пеМ., "Наука",рис. 2,1, 2,9 8 мы -автомаменно67,(прот ВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИИ(71) Научно-исследоваи проектный институтавтоматизации нефтянопромышленности(54) (57) РЕГУЛЯТОР С ПЕРЕМЕННОЙСТРУКТУРОЙ, содержащий первый и второй усилители, соединенные с первымсумматором, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью улучшения динамических характеристик при работес объектом управления с двойным.интегрированием и расширения области его применения, в него введенытретий усилитель, второй сумматор,первый и второй двухканальныекоммутаторы, первый и второй блокиформирования линии переключения,первый и второй блоки формированиясигнала переключения, первое ивторое реле и .дифференциатор, причем выходы второго и третьего усили телеи соединены с входами второгосумматора, выходы первого и второгосумматоров соединены соответственно с первым и вторым входами первого двухканального коммутатора,выход которого соединен с первым вхо.дом второго двухканального коммутатора, выход которого является выходом регулятора, вход регуляторасоединен с входом второгО усилителя,с первыми входами первого и второгоблоков формирования линии переключения и второго блока формированиясигнала переключения и входом дифференциатора, выход которого соединен с входами первого и третьегоусилителей и вторыми входами блокаформирования сигнала переключенияи блоков формирования линии пере-ключения, выходы первого и второгоблоков формирования линии переключе.ния соединены соответственно с первым и вторым входами первого блокаформирования сигнала переключения,выход которого соединен с третьимвходом второго блока формированиялинии переключения и входом второгореле, выход которого соединен с вторым входом второго двухканальногокоммутатора, к третьему входу которого подключен источник нулевого сигнала, выход второго блока формирования сигнала переключения через первоереле соединен с третьим входом первОго двухканального коммутатора,1142812 Изобретение относится к,области автоматического управления динамическими объектами и, в частности, может найти применение в управлении объектами с двойным интегрированием 5 в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.Известен регулятор, который обес- печивает перевод состояния объекта в начале координат в режиме переклю О чения двух линейных структур Я ,Недостаток регулятора состоит в том, что, в момент переключения структуры управляющее воздействие скачком изменяет свое значение. 15Наиболее близким техническим решением к изобретению является регулятор, содержащий первый и второй усилители, соединенные с сумматором 21Недостаток данного регулятора 20 обусловлен тем, что в моментпереключения структуры управляющее воздействие скачком изменяет свое значение. При этом исполнительные механизмы системы, где используется такой ре гулятор, претерпевают большие перегрузки, что ухудшает динамические характеристики, снижает надежность и долговечность, а также ограничива. ет область применения регулятора. З 0Цель изобретения - улучшение динамических характеристик регулятора при работе с объектом управления с двойным интегрированием и расширение области его применения. Перевод изображающей точки в начало координат осуществляется путем формирования и последовательного "сшивания",трех линейных структур. Первая и вторая структуры соответственно состоят из скручивающейся Поставленная цель достигается тем, что в регулятор с переменной структурой, содержащий первый.и второй усилители, соединенные с первым сумматором, дополнительно введены третий усилитель, второй сумматор, первый и второй двухканальные коммутаторы, первый и второй блоки формирования линии переключения, первый и второй блоки формирования сигнала переключения, первое и второе реле и дифференциатор, причем выходы второго и третьего усилителей соединены с входами второго сумматора, выходы первого и второго сумматоров соеди 50 иены соответственно с первым и вторым входами первого двухканального коммутатора, выход которого соединен с первым входом второго двухканально. го коммутатора, выход которого является выходом регулятора, вход ре гулятора соединен с входом второго усилителя, с первыми входами перво-,го и второго блоков формированиялинии переключения и второго блокаформирования сигнала переключения ивходом дифференциатора, выход которого соединен с входами первогой третьего усилителей и вторымивходами блока формирования сигналапереключения и блоков формирования линии переключения, выходы первого и второго блоков формированиялинии переключения соединены соот.ветственно с первым и вторым входами первого блока формирования сигнала переключения, выход которого соединен с третьим входом второго блокаформирования линии переключения ивходом второго реле, выход которогосоединен с вторым входом второгодвухканального коммутатора, к третьему входу которого подключен источник нулевого сигнала, выход второгоблока формирования сигнала переключения через первое реле соединен стретьим входом первог о двухканального коммутатора.На фиг.1 и 2 представлены фазовый портрет и переходной процесссистемы управления с регуляторомс переменной структурой соответственно; на фиг. 3 - блок-схемапредлагаемого регулятора.При этом приняты следующие обозначения: х, х 7 - сигналы рассогласования и скорости его изменения,П 1 - управляющие воздействия,где= 1,2,Регулятор содержит усилители1, 2 и 3, сумматоры 4 и 5, двухканальные коммутаторы б и 7, блоки8 и. 9 формирования линии переключения, блоки 10 и 11 формирования.сигнала переключения, реле 2 и 13,дифференциатор 14, источник 15 нулевого сигнала. В рассматриваемомслучае использования регулятораобъект управления. является звеномс двойным интегрированием, которыйописывается выражением Г 11ь .1(затухающий осцилляторный процесс) и раскручивающейся спиралей, которые формируются при управляющих воздействиях О = О 2-71 Х 1 сггХг )) 21 (2),г1 ц г 1 17171 ф 1.72 ПОЛОжнтельные постоянные параметры регулятора (коэффициенты усиления).7/ля третьей структуры использована прямая линия, которая формируется при Ц = ц = О.Линии переключения Я 4 и Бг,на которых осуществляется стыковка первой и второй структуры с третьей без разрыва управляющего воздействия соответственно, определяются из условии Ь 1 - ц - О и ц - ц - О. Тогдас-сХ 1+Хггхг=О сна 1 =Хг-с,Х,:ос 71 х 1 - сггхг= О Магг 2= хгСгх 1=021Сг = , (5)ггИз условий (3) и (5) имеем К 1 =1 с 77 =1 с 11 =1 с. Из Условия (2) 1 сс 4.Из условия (1) и (4) 1 с с - (б)К1 г 2 ОАлгоритм управления заключаетсяв следующем.1 О Изображающая точка из области С,где знак величины Г э 152 ХХгс О иП = 5,5,с О до линии переключения Б(оси х), приводится управляющимвоздействием цг = -1 сх +1 х . После7 15 переключения структуры на линии Бзв области С где Р = Б 1 Я х хО и2 1 2П = Б 1 Яг С О, действует. управляющеевоздействие ц = -х + Е х ). Наг 1 гглинии Б, снова осуществляется пере ключение структуры системы, послечего изображающая точка попадает вобласть С где знак П р О. Здесьдействует управляющее воздействиец, = О.25 Алгоритм управления имеетвидгдеС тг 12 гг Линия переключения Б, на которой осуществляется стыковка первой структуры со второй, также без скачкообразного изменения управляющего воздействия определяется из условия ц, = ц, .Тогда111 Х 1+ с 12 Хг 171 Х 1- сгг Х 7=("2 "ч)Х+("171"ггпу Хг ОВыбирая коэффициенты усиления как Е = 11 = Е,(3) для искомой лигг нии переключения получим С целью прецотвращения возникновения в системе процессов типа предельного цикла и, увеличения быстродействия параметры линий переключения Б. и Я выбираются таксС,= - )20; (4)"12 30 гдеР=ЯБх,хг, П=ЯБ,; Я 1 = х С хС - О; Я = х+Сдх= ОРегулятор работает следующймобразом. З 5 В усилителях 1,2 и 3 на основании поступающей информации о сигналах хи х 7 соответственно формируются сигналы 1 с х -1 сх ц - 1 с хг г ф 4 гг =г фкоторые подаются на соответствующие 40: сумматоры 4 и 5. На выходе первого. сумматора формируется сигнал управ;ления первой структуры ц 1 = -Ех + Е х , а на выходе второго -1 г гсигнал управления второй структу ры Ц = -1 сх - 1 с х . Далее этигг г сигналы. подаются на коммутатор б, выходной сигнал которого подключен к коммутатору 7, на второй сигналь-. .ный вход которого подается сигнал 50 . управления третьей структуры ц =О. Выход коммутатора 7 является выходом регулятора.. В блоках 8 и 9 на основании поступающих сигналов Х 1 и х со 2 55 .ответственно формируются сигналы Я 1 = х -Сгх и Бг - ХСХ, ко торые подаются на первый блок 10 формйрования сигнала переключе 1142812ния; На выходе этого блока формируется сигнал П = 88, который далее подается на второй блок 11 формирования сигнала переключения,на другие , входы которого подаются сигналы х 1, х и на реле 13. В блоке 11 формируется сигнал переключения Р =Пх 1 х , который подается на реле 12, выходной сигнал БзЦ п(Р) которого подается на управляющий вход коммутатора 6. При 0 = -1(РСО) к коммутатору 7 подключается сигнал управления 0, а при 0 = +1(Р 0)-0.Алгоритм управления коммутатора 6 следующийО при 0 = -109 иг при Ц 1 =+1Выходной сигнал 0 = эфи (П) реле 13 подается на управляющийвход коммутатора 7, При 0 =м(ИО)2 к выходу регулятора подключается сигнал управления О, = О, а при О, = -1 (П О) - выход коммута тора 6 - Б . Коммутатор 7 управляется по алгоритму0 = 10при П, = +1Выполнение регулятора по изобретению позволяет управлять объектом без скачкообразного. изменения управляющего воздействия в моменты переключения структуры, что улучшает его динамические характеристики, а также расширяет область его применения.,д. 4/ 303 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,ЪТираж 863Государственногоделам изобретенийМосква, Ж, Ра Подпися омитета СССР открытий ская наб.