Позиционный регулятор

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДНВЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М, Кл.з 5 05 С 15/О рисоединение аявки асудврственныи комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий 23) Приоритет 01 43) Опубликован 1.7(45) Дата опубликования описания 10.0 72) Авторы изобретени В, И. Громов, В, П. Галков, И, П, Иванов и И. гал явител(54 ОННЫЙ РЕГУЛЯТ такого ре то Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования иможет быть использовано для улучшениядинамических качеств различных позиционных регуляторов ( например, регулятор сжесткой обратной связью по положению регулирующего органа).Известен позиционный регужащий последовательно соединчик, блок управления и датчик рви 1, Однако точность работыгулятора недостаточна,При оборудовании главного двигателясудна (например, паровой турбины) такимтором числа оборотов гребного валапр крывает маневровый клапан турбины,Э приводит к увеличению поддерживаемого регулятором числа оборотов турбины,обусловленному неравномерностью ра ботырегулятора. При значительной неравномерности работы регулятора это может привести к срабатыванию защиты турбины по сигналу превышения предельного числа оборотов, а следовательно, к потере хода судна,Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является позиционный регулятор, содержащий последовагельносоединенные задагчик, блок управления идатчик обратной связи, выход которого подсоединен ко входу блока управления 21, Утаких регуляторов соединение датчика обратной связи с выходом блока управления(с регулирующим органом) осуществляетсяпосредством линейного звена,О Введение в регуляторы жесткой обратнойсвязи (отрицательной) повышаег устойчивость их работы. Однако наличие жесткойобратной связи приводит к неравномерностирегулирования, т,е, при изменении нагрузки 5 регулируемого объекта (а, следовательно, иположения М регулирующего органа регулятора) изменяется величина регулируемогопараметра (Ю ), хотя задание (усгавку) регулятора (то) при этом не изменяют. О Величина изменения (о Чмлкс) регулируемого параметра при максимальном изменениинагрузки регулируемого объекта ог - 100%до 0 (при этом регулирующий орган изме,няет свое положение на величину д М мдкс5 равную примерно его полному ходу, г,е, вотносительных единицах ОМмдксх 1) характеризует общую неравномерность регулирсмаксвания (Ю: -д(р 1, а величинаЕ уМ максмакс 5 изменения регулирчемого параметра ( дЧ ) при малых изменениях нагрузки ( ьЮ) относительно какого-либо установившегося режима ( М =фо) характеризует местную неравномерность регулирования (м ) на данном режиме, Последняя пропорциональна отношению ом = -М: М и, по суьЧщесгву, определяет запас устойчивости регулятора на данном установившемся режиме (нагрузке) (чем больше д, тем ус гойчивее работает регулятор),Белью изобретения является повышение точности и стабильности работы регулятора.Эта цель достигается путем того, что в щрегулятор введено зубчатое соединение, выполненное-в виде рейки, связанной с блокомуправления, и сектора, установленного наоси и связанного с входом датчика обратной связи, 25На фиг. 1 дана структурная схема позиционного регулчтора; на фиг. 2 - нелинейное звено; на фиг, 3 и 4 - графики работы регулятора,Задагчик 1 и датчик 2 регулируемого 30параметра (9 ), а также датчик обратнойсвязи 3 по положению регулирующего органа подключены ко входу блока управления4, связанного с регулирующим органом 5объекта регулирования 6, на который действуют возмущения со стороны нагрузки 7,Йатчик обратной связи 3 связан с выходомблока управления посредсгвом нелинейногокорректирующего звена 8 типа "упор",В качестве нелинейного звена может 40гбыть использовано показанное на фиг. 2 зацепление подпружиненного сектора 9 с малым числом зубьев, установленного на осии связанного с датчиком обратной связи, срейкой 10 регулирующего органа, 1.5 Блок управления содержит усилитель и исполнительный двигатель,Сумматор 11 установлен перед блоком управления, 50Соединение датчика обратной связи с выходом блока управления регулирующим органом через нелинейное звено 8 типа "упор" обеспечивает пропорциональное либо монотонное изменение сигнала датчика об ратной связи, - разрыв связи датчика с выходом блока управления за счет перемещения регулирующего органа относительно датчика; последующее восстановление этой связи ( ь Ч = 1(АМ между датчиком и выходом 0 блока управления при изменении направления движения регулирующего органа (зубчатый сектор входит в зацепление с рейкой),Регулятор работает следующим образом.На любом установившемся режиме сиг+нал ь Ч на выходе нелинейного звена не превышает ограничительной усгавки на перемещение датчика обратной связи (зубчатый сектор находится в зацеплении с рейкой). В результате в регуляторе осуществляется жесткая обратная связь по положению регулирующего органа со значительной местмдксдЧ ной неравномерностью Юм д Ммакс(см. фиг. 1).При изменении нагрузки объекта регулирования (либо при изменении усгавки задатчиком) величина регулируемого параметра,замеряемая датчиком 2, изменяется, отклоняясь ог заданного задатчиком значения,Возникшее рассогласование усиливается иотрабатывается блоком управления, перемещающим регулирующий орган, в направленииуменьшения возникшего рассогласования,При перемещении регулирующего органаог первоначального установившегося положения на величину хода =д фмдкссигнал навыходе нелинейного звена достигает величины д ,дкс, а сигнал датчика обратнойсвязи - ограничительной уставки д фм дкс.При этом разрывается связь датчика с выходом блока управления (зубчатый секторвыходит из зацепления), сигнал датчика оратной связи перестает изменяться, оставаясь равным д Чмдкс до тех пор, пока регулирующий орган не изменит направления:воего перемещения, что приводит к немедленному восстановлению связи датчика обратной связи с регулирующим органом (зубчатый сектор вновь входит в зацепление),После этого регулятор рабогаег гак же, какописано выше на исходном установившемсярежиме перед внесением возмущения,При соединении датчика обратной связис выходом блока управления посредствомнелинейного корректирующего звена типаупорф сигнал обратной связи определяетсяне единственной жесткой характеристикой(что имеет место в известных позиционныхрегуляторах), а целым семейством подобныххарактеристик (см, фиг. 3, 4),Соответственно вместо присущей позиционному регулятору единственной статической характеристики регулирования (штриховая линия на фиг, 3) получают целоесемейство параллельных статических характеристик, заполняющих область от Юа 9 вла которого характеризуется величиной местнои неравномерности регулированияь УмдксМ мдкЭти характеристики изображены нафиг, 3 сплошными линиями,Переход с одной характеристики на другую осуществляется автоматически за счетсмещения регулирующего органа относитель-но датчика при достижении сигналом датчика ограничительной уставки (+ ь 4 мю 3, Дляэтого достаточно, чтобы регулирующий орган переместился относительно своего исходного установившегося положения на величину ь М составляющую некоторудолю от его полного перемещения, Это позхволяет значительно (в и= дм ,раз) увеличить местную неравномерность регулирования по сравнению с местной неравномерностью в известных позиционных регуляторах, где тот же сигнал ьЮС соответствует перемещению регулирующего органана его полный ход (Ь М = 1), Если учесть,что величина ь М макс может составлятьвсего 0,2 - 0,3 от полного перемещениярегулирующего органа, то легко видеть, чтовеличина местной неравномерности в предлагаемом регуляторе может быть полученав 3-5 раз выше, чем в известных позиционных регуляторах (см, фиг, 3).Из изложенного следует также, что отклонение регулируемого параметра от заданного значения на установившемся режиме при любой нагрузке объекта регулирования не может превысить величину мдксНетрудно видеть, что в известных позиционных регуляторах при той же величинеместной неравномерности Р, что и впредлагаемом регуляторе, при изменении 4 Онагрузки на полную величину отклонениерегулируемого параметра превысило бы аналогичное отклонение в предлагаемом регу 61ляторе в, раз (т.е, в 3-5 раз при М = 0,2 - 0,3 от величины полного хода регулирующего органа ),Таким образом, предлагаемый регулятор существенно повышает запас устойчивости контура регулирования, т,е, улучшает его динамические качества без увеличения или даже при уменьшении обшей неравномерности регулирования, и уменьшает величину отклонения регулируемого параметра при глубоких изменениях нагрузки объекта регулирования, что подтверждено при испытании регулятора совместно с электронной моделью объекта регулирования, набранной на аналоговой моделирующей машине.формула изобретения1. Позиционный регулятор, содержащий последовательно соединенные задатчик, сумматор, блок управления и датчик обратной связи, выход которого подсоединен ко входу сумматора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и стабильности работы регулятора, в него введено зубчатое соединение, выполненное в виде рейки, связанной с блоком управления, и сектора, установленного на оси и связанного со входом датчика обратной связи,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Статья В, ЕСоловей и др, фВсережимные системы автоматического регулирования числа оборотов судовых паровых турбин" в сборнике "Машиностроение и металлургия Кировского заводаф, Машиностроение,1870 гстр, 165-1732, Авторское свидетельство Ло 270748,кл, 6 05 В 11/00, от 06,08.70 г, (прототип),Заказ 5549/223 Тираж 1029 Подписное 11 НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4