Цифровой регулятор

,ц 930230 Соез СоветсиикСоциалистичесиикРеспубяии ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5) М. Кл. С 05 В 11/01 Говударвтвеный коннтвт СССР оо авлаи нэвбрвтеннЯ н открытнЯ(54) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР Изобретение относится к технике автоматического регулирования объектов с запаздыванием, регулируемая величина котдрых содержит случайную составляющую, и может быть использовано, например, для автоматического регулирования уровня воды с помощью электроуправляемых затворов гидротехнических сооружений на гидро- мелиоративных системах.тоИзвестны дискретные авторегуляторы уровня воды, в состав которых входят электроконтактный датчик уровня воды, величина уставки ( задание) устанавливается путем опускания или15 поднятия контактов датчика относительно поверхности воды, а зона йечувствительности регулятора т.е. зона, в пределах которой регулятоо не реагирует на изменение регули - руемой величины является постоянной и определяется расстоянием между электродами электроконтактного датчика,2В таких регуляторах, во избежание ложных срабатываний за счет нерегулярных изменений уровня, используется, реле задержки, которое включает регулятор на отработку величины рассогласования только по прошествии определенного времени задержки 1.Однако такое устройство, являясь хорошей защитой от ложных срабатываний при действии внешней сосредоточенной во времени (.импульсной ) помехи, не обеспечивает защиты от помех типа шумов, обусловленных случайным изменением уровня воды, вызываемым, например, ветром или частым прохождением водного транспорта.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой регулятор, содержащий задатчик, исполнительное устройство и последовательно соединенные интегратор, датчик параметра, блок9302 30 4 3рассогласования, преобразователь цифра - длительность импульса, блок программного управления,три выхода которого соединены с вторым, третьим и четвертым входами преобразователя цифра - длительность импульса соответственно, а выход задатчика соединен с вторым входом блока рассогласования 12 1.Так как регулируемый процесс име в ет транспортное запаздывание, вызываемое установкой датчика на расстоянии от гидротехнического сооружения, где уровень воды является установившимся, то постоянная интегрирования д должна быть меньше длительности цикла регулирования на величину времени задержки. Практически, постоянная интегрирования не превышает 0,1 длительности цикла регулирования, ограничивая возможности интегратора,устанавливаемого на входе цифрового датчика. Таким образом, известныерегуляторы имеют ограниченные возможности по снижению вероятности лож-ных срабатываний, вызываемых внешнейвозмущающей силой, например, ветром,что является их недостатком. Низкаянадежность работы известных регуляторов требует присутствия дежурногоЗЕ персонала на сооружении, в обязанности которого входит отключение регулятора при возникновении аварийныхситуаций, что снижает технико-экономические показатели автоматизации.Цель изобретения - повышение надежности регулятора при регулировании объектов с запаздыванием, регулируемая величина которых содержит случайную составляющую.Эта цель достигается тем, что цифровой регулятор содержит последовательно соединенные датчик случайной составляющей, измеритель-интегратор, блок-схему сравнения, первый элемент И и второй элемент И, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй входс вторым входом первого элемента И и входом блока программного управления, третий вход - с. третьим входомф первого элемента И и третьим выходом блока программного управления, четвертый вход - с вторым выходом блока рассогласования, а выход - спервым входом исполнительного устрой-ства, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, четвертый вход которого соединен с третьим выходом блока рассогласования, первый выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, управляющий вход измерителя-интегратора соединен с первым выходом блока программного управления двумя входами исполнительного устройства.На фиг. 1 приведена блок-схема цифрового регулятора; на фиг. 2 и 3- характеристики вход-выход цифрового регулятора в отсутствие и при наличии блока управления зоной нечувствительности, на фиг. 4 - схема установки датчика уровня относительно гидротехнического сооружения.Цифровой регулятор содержит дат-. чик 1 параметра и задатчик 2 регулируемой величины блок 3 рассогласования, преобразователь цифра-длительность управляющего импульса 4, блок 5 программного управления, исполнительное устройство 6, регулируемый орган 7 объекта 8 регулиро: вания, интегратор 9, первый и второй четырехвходовые элементы И 1 О и 11, блок 12 сравнения, датчик 13 случайной составляющей регулируемой величины, измеритель-интегратор 14.выходов .блока 1,2 и 14 снимается многоразрядный код,С первого выхода блока 3 также снимается многоразрядный код, с второго выхода блока 3 - сигнал отрицательного рассогласования, а с третьего выхода- сигнал положительного рассогласования.Блоки 1 О"14 образуют блок управления зоной нечувствительности по среднеквадратическому отключению случайной составляющей регулируемой величиныы.Регулятор работает следующим образом.Длительность цикла регулирования Тц складывается иэ длительности паузы Т и длительности управляющего им.пульсачп . Каждый цикл регулирования начинаетсяс отработки паузы блоком 5 программного управления, после чего с выхода блока 5 программного управления поступает импульс на общий сброс цепей преобразователя цифра - длительность управляющего импульса 4 и измерителя-интгеатора 14 среднеквадратического отклонения случайной составляющей регулируемой величины. Затем от блока 5 программного управления с его выхода поступает импульс разрешения записи модуля величины рассогласования,5 930230 полученного в блоке 3 рассогласования в преобразователь цифра - длительность управляющего импульса 4. После этого, с выхода блока 5 программного управления одновременно на 5 преобразователь цифра-длительность управляющего импульса 4 и на третьи входы двух четырехвходовых элементов И 1 О и 11 поступает сигнал на разрешение обработки рассогласования,1 в Если при этом на выходе блока рассогласования имеется рассогласование, модуль которого превышает величину среднеквадратического отклонения случайной составляющей регулируемой величины, измеренной измерителем- интегратором 14, то на выходе блока 12 сравнения возникает сигнал, который одновременно присутствует на первых входах элементов И 10 и 16, 20 При этом на вторых входах элементов И присутствует выходной сигнал преобразователя цифра - длительность управляющего импульса 4. На четвертом входе сигнал присутствует лишь, 2 э .у того элемента И, который соответствует знаку рассогласования, т.е. при положительной величине рассогла" сования сигнал присутствует на четвертои входе элеиента И 10, в про- зб тивном случае - на четвертом входе элемента И 11. Таким образом, при наличии рассогласования, превышающего измеренное среднеквадратическое отклонение случайной составляющей регулируемой величины, например уровня воды, на выходе одного из элементов И,10 или 11 возникает импульс, длительность которого пропорциональна модулю величины рассогласования. Этот импульс поступает на один из входов исполнительного устройства 6 и действует в одном из двух направлений пеоемежения регулируемого органа 7 - "Подъем" или "Опускание". Если модуль величины рассогласования меньше среднеквадратического . отклонения случайной составляющей регулируемой величины, то на выходе блока 12 сравнения сигнал равен нулю и на выходах элементов И 1 О и 11 сигнал также равен нулю. Следовательно. зона нечувствительности регулятора управляется величиной средне- квадратического .отклонения случайной составляющей регулируемой величины; что предотвращает ложные срабатывания регулятора, обусловленные действиями внешних поиех, например ветра. Это повышает надежность регулятора и позволяет исключить присутствие.обслуживающего персонала на гидротехническом сооружении для отключения регулятора на время возникновения ветра. Величина постоянной интегрирования. изиерителя-интегратора 14 случайной составляющей регулируемой величины, например уровня воды, всегда больше величины постоянной интегрирования интегратора 9, установленного на входе датчика 1 параметра. Для подтверждения этого обратимся к фиг,4, на которой показано место установки датчика 1 параметра регулятора. Датчик параметра 1 устанавливается на расстояние 40% от сооружения, где Ь - урогвень воды считается установившимся40Время добегаиия Ф = -где 41 -. уровень воды в месте устаковки датчика уровня;- средняя скорость потока.Временем добегания и величиной постоянной интегрирования определяется длительность паузы в цикле регулирования. Так ка интегрирование йачинается с момента добегания иэиененного значения уровня, то длительность паузы определяется суммой времени добегания С и времени интегрирования Т,ит Т .Г + Т 1Время интегрирования измерителя- интегратора 4 Травно длительности паузы Тинпцу Тв. Поэтому Тннт кяТнт выполняется всегда . На практике принимают Т чнт0,1 Тдд и Тынт ии= 1 1 Ч;о,. Полное время цикла регулирования равно+ п1 вв+ пНа фиг.3 видно, что ширина зоны нечувствительности определяемая среднеквадратнческим отклонением случайной составляющей уровня, расширяется с увеличением помех, При отсутствии помех регулятор имеет характеристику вход-выход, изображенную на фиг,2.формула изобретения Цифровои регулятор, содержащийисполнйтельное устройство и после9302 довательно соединенные интегратор,датчик параметра, блок рассогласования, преобразователь цифра-длительность импульса, блок программного управления, три выхода которого 5соединены с вторым, третьим и четвертым входами преобразователя цифрадлительность импульса соответственно,а второй вход блока рассогласованиясоединен с выходом задатчика, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что,: целью повышения надежности регулятора при регулировании объектовс запаздыванием, регулятор содержитпоследовательно соединенные датчик случайной составляющей, измеритель-интегратор, блок сравнения,первый элемент И, второй элемент И,первый вход которого соединен с пер-вым входом первого элемента И, второй вход - с вторым входом первогоэлемента И и входом блока программного управления, третий вход - с третьим входом первого элемента И и 30 8третьим выходом блока программногоуправления, четвертый вход - с вторым выходом блока рассогласования,а выход - с первым входом исполнительного устройства, второй входкоторого соединен с выходом первогоэлемента И, четвертый вход которогосоединен с третьим выходом блокарассогласования, первый выход которо.го соединен с вторым входом блокасравнения, управляющий вход измерителя - интегратора соединен с первымвыходом блока программного управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Тюменев Р.Ии др, Применениеэлектрических авторегуляторов в ирригации обзор ). Ташкент, НИИ научнотехнической информации и техникоэкономических исследований ГоспланаУзбекской ССР, 1975, с. 22-25.2 Круг Е.К. и др. Цифровые регуляторы, И.-Л иЭнергия", 1966,с, 146-148 Гпрототип).930230 дьцод 8 ацоР Уродеиь иг Составитель Г.Нефедовако Техред М.Рейвес Корректор 0.Бил Редактор Н.Л ПодписноСССР Тираж 90 ИИПИ Государствен делам иэобретени 3035, Москва, ЖЗаказ 3468/ ого комитета и открчтий Раушская наб иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4