Частотно-импульсный регулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 14447 19) В 113 ВИДЕТЕЛЬСТ ВТОРСН Ф чб учно-испыталиал Всесоюзноельского инстидорожных машин В,Макаров тельство ГССР В 11/30, 1988 ельство СССР В 11/30, 1985 5 ч) 57) НЫЙ РЕГУЛЯТОРсится к областит быть испольавления нагресистемах регулиов прокатныхзобретения являТОТНО-ИМПУ е отн и мож зобретен строения н систе ах уп ми, в ными п и вал ко ю нов и т д. 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(21) 4258965/24-24 (22) 14,04,87 (чб) 15.12,88. Бюл, (71) Центральный на тельный полигон - ф го научно-исследова тута строительных и (72) Н,Н.Улыбин и В (53) 62-50 (088,8) (56) Авторское свид 0 1096608, кл. 0 05Авторское снидет У 1278806, кл. Л 05 (прототип). ется упрощение регулятора, Поставленная цель достигается за счет того, что при изменении полярности сигнала рассогласования на входе в регуляторпроисходит формирование импульса управления на его ныходе при одновременном изменении порога срабатывания первого или нторого несимметричных релейных элементов, причем устанавливается порог срабатывания, ранньп 3 "0", При этом интегратор регулятора не обнуляется. Следующий управляющий импульс на выходе регулятора формируется в момент изменения знака напряжения на выходе интегратора. При этом восстанавливается исходный порог срабатывания соответствующего не" линейного элемента и обнуляется Интегратор. Тем самым обеспечивается фиксированный отрицательный. гистерезис в характеристике нелинейного элемента. 3 ил.Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано всистемах управления нагревательнымипечами, в системах регулирования скорости валков прокатных станов и т.д.Целью изобретения является упрощение регулятора.На фиг.1 представлена функцио"нальная схема регулятора; на фиг,2эпюры выходных напряжений основныхблоков регулятора; на фиг. 3 " структурная схеиа регулятора.Регулятор содержит усилитель напряжения 1, интегратор 2, первый, второй, третий и четвертый релейные блоки с несимметричной характеристикой3 - 6, первый, второй, третий, четвертый и пятый одновибраторы 7 - 11,первый и второй усилители мощности 2012 и 13, элемент ИЛИ 14, ББ-триггер15, ключевой элемент.16, первый ивторой ключи 17 и 18; первый и второй источники напряжения 19,20, резисторы 21,22, первый и второй элементы И 23, 24, релейные элементы25,26, общую шину 27, нелинейныйблок 28, формирователь прямоугольныхимпульсов 29, Ущ - входное напряжение регулятора, равное разности ЗОмежду заданным к действительным значениям регулируемого параметра, Цвыходное напряжение усилителя налряжения 1, Уг - выходное напряжениеинтегратора 2, У и Б, - выходныенапряжения соответственно несимметричных релейных блоков 3 и 4, УвУ - выходные напряжения соответственно одновибраторов 7 - 9, Пб и Увыходные напряжения соответственно 40релейных блоков 5 и 6, Б,о ивыходные, напряжения соответственно одновибраторов 10 и 11,выходное напряжение ЙБ-триггера 15,и ц 1 - выходные напряжения 45соответственно элеиентов И 23 и 24,Ь - порог срабатывания нелинейного блока 28 и первого и второго релейных блоков 3 и 4, с - ширина петли характеристики нелинейного бло Ока 28,Регулятор работает следующим образом.На вход регулятора поступает сиг" . нал Пв, равный разности между задан 55 ным и действительным значениями регу" лируемого параметра. Напряжение Ув усиливается усилителеи напряжения 1,с выходя которого напряжение 0 поступает на вход интегратора 2 и на входы релейных блоков 5 и 6. Релейные блоки 5 и 6 служат для определения знака сигнала рассогласования, Если, например, сигнал рассогласования У имеет положительное значение, а усилитель напряжения 1 осуществляет усиление этого сигнала без его инвертирования, то на выходе релейного блока 5 формируется постоянное напряжение положительной полярности, а на выходе релейного блока 6 напряжение равно О. Сигнал Б, интегрируется и инвертируется интегратором 2.С выхода интегратора 2 сигнал Б поступает на входы релейных блоков 3 и 4, Величина зоны нечувствительности релейных блоков 3 и 4 определяется величиной напряжения на их управляющих входах и может изменяться в зависимости от состояния ключей 17 и 18. Ключи 17 и 18 в приведенном примере реализации используются в исполнении, при котором размыкают цепь при подаче управляющего сигнала. Примем за исходное состояние регулятора такое, при которои сигнал рассогласования У положительной полярности и сигналы У и У 4 Отсут ствуют на управляющих входах ключей 17 и 18, При этом отсутствует также сигнал У на прямом выходе БЯ-триггера 15. Такии образом, в исходном состоянии величина зоны нечувствительности релейных блоков 3 и 4 определяется величиной сигнала на выходе источников напряжения 19 и 20 и равна Ь. При достижении сигналом Пг на выходе интегратора 2 величины, превы.шающей зону нечувствительности соответствующего релейного блока (в рассматриваемом случае блока 4), последний срабатывает, и на его выходе возникает сигнал У 1, поступающий на соответствующие входы одновибряторов 8 и 9. В примере реализации одновибраторы 7 - 9 используются в исполнении, при котором имеют по двя независимых входа. Одновибрятор 9 формирует короткий импульс, вызывающий срабатывание ключевого элемента 16 и обнуление интегратора 2, а одновибратор 8 формирует импульс управления заданной длительности , поступающий в виде напряжения 11 на вход усили09 35 14447 т.еля мощности 13, с выхода которого сигнал поступает на одну из управляющих обмоток исполнительного устройства (на фиг. не показано). При сох 5 ранении полярности сигнала рассогласования Удальнейший процесс повторяется, и на выходе регулятора Формируется последовательность модулированных по частоте импульсов уп равления,При изменении полярности сигнала рассогласования Бз происходит уменьшение до О сигнала 11 на выходе релейного блока 5 и нозникнове ние сигнала 1 на выходе блока 6,Происходит запуск одновибратора 11.Сигнал 11 на его выходе вызывает срабатывание одновибратора 7, на выходе которого формируется управляю щий импульс длительностью, поступающий через усилитель мощности 12 на вторую управляющую обмотку исполнительного устройства. Одновременно сигнал 1 и с выхода однонибратора 25 11 через элемент ИЛИ 14 вызывает переключение ВБ-триггера 15, на прямом выходе которого Формируется сигнал У, , который при наличии сигнала 11 на первом входе элемента 30 И 24 вызывает Формирование сигналана его выходе, этот сигнал вызывает переключение клича 17, что приводит к изменении порога срабатывания релейного блока 3. При этом устанавливается его порог срабатывания, равный О, Благодаря тому,что интегратор 2 регулятора не обнуляется в момент изменения полярности сигнала рассогласования и устанавливает ся новый порог срабатывания соответствующего релейного элемента, равный О, последующее срабатывание регулятора с формированием импульса управления на его выходе происходит при 45 изменении сигнала рассогласования на входе н регулятор на величину,пропорциональнуи неличине сигнала на выходе интегратора 2 в момент изменения знака. Тем самым обеспечива ется Фиксированный отрицательный гистерезис в характеристике нелинейного блока 28 частотно-импульсного регулятора, Описанный алгоритм работы предложенного частотно-импульсного регулятора позволяет рассматривать его структурнуи схему в виде последовательного соединения интегратора 2 с передаточной Функцией К1(р) = , нелинейного блока 28рвида "квантователь приращений" с отрицательным гистерезисом и Формирователя прямоугольных импульсон 29 с передаточной Функцией У(р)-Р- е , где- длительность упранляищих импульсов (Фиг.3). Последний квант характеристики нелинейного блока 28 обладает петлей переменной ширины С, определяемой начальными условиями процесса. В остальных петлях гистерезис Фиксирован и равен величине 11 , т,е. величине эоны нечувствительности релейных блоков 3 и 4, определяемой при подключении к их управляющим входам источников напряжения 19 и 20. После первого срабатывания регулятора при измененном пороге срабатывания релейных элементов происходит восстановление регулятора в исходное состояние благодаря переключению триггера 15. Лальнейший процесс повторяется,при работе соответствующих блоков до установления в системе автоматического регулирования устойчивого автоколебательного режима,Таким образом, в динамическом отношении предложенная конструкция регулятора полностьи идентична регулятору-прототипу, однако реализуется при большей простоте конструкции, что позволяет повысить надежность работы регулятора. Формула изобретения Частотно-импульсный регулятор, содержащий последовательно соединенные первый релейный блок с несимметричной характеристикой, первый одновибратор и, первый усилитель мощности, последовательно соединенные второй релейный блок с несимметричной характеристикой, второй однонибратор и- второй усилитель мощности, третий одновибратор, соединенный первым и вторым входами с выходами соответственно первого и второго релейных блоков с несимметричной характеристикой, а выходом - с Н-входом ВБ-триггера и входом обнуления интегратора, усилителн напряжения, подключенный выходом через интегратор к входам первого и второго релейных блокон с несимме" ричной характеристикой, через третий5 14447 релейный блок с несимметричной характеристикой - к входу четвертого одновибратора, а через четвертый релейный блок с несимметричной характерис 5 тикой - к входу пятого одновибратора, и элемент ИЛИ, соединенный первым входом с выходом четвертого одновибратора и с вторым входом второго одновибратора, вторым входом - с 10 выходом пятого,одновибратора и с вторым входом первого одновибратора, а выходом - с Б-входом ВБ-триггера, первый и второй источники напряжения, подключенные соответственно через 15 09 6первый и второй ключи к входам задания порога срабатывания первого ивторого несимметричных релейных блоков, о т л и ч я ю щ и й с я тем,что, с целью упрощения регулятора,в нем установлены первый и второйэлементы И, подключенные первыми входами к выходам, соответственнотреть его и четвертого релейных блоков с несимметричной характеристикой, вторыми входами - к выходу ВБтриггера, а выходами - к управляющим входам соответственно второго ипервого ключей,