Импульсный регулятор

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 1960727(61) Дополнительное к авт. сеид-ву 9 391532 (22) Заявлено 060979 (21) 2842655/18-24 РМ К з с присоединением заявки М 6 05 В 11/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(3) УДК 621. 315, 7-544 (088 8) Опубликовано 230982. Бюллетень 8935 Дата опубликования описания 23.09,82.Н. Михрова 1) Заявите ный научно-исследовательски ергетического приборостроен Государств тепло54) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ие точя Изобретение относится к системам автоматического управления, в частности к импульсным регуляторам и может быть использовано для регулирования по ПИ закону объектов с значительным изменением коэффициента усиления.По основному авт .св . Р 391532 известен импульсный регулятор, содержащий последовательно соединенные устройство сравнения, трехпозиционный релейный усилитель, охваченный звеном гибкой отрицательной обратной связи, и исполнительный механизм, связанный с выходом трехпозиционного релейного усилителя, блок коррекции уровня гибкой отрицатель-. ной обратной связи по сигналу рассогласования, вход которого связан с выходом устройства сравнения, а выход подсоединен ко второму входу звена гибкой отрицательной обратной связи релейного усилителя 1),НЕдостатком известного регуля" тора является его низкая точность и ограниченные Функциональные воэможности в связи с тем, что коэффициент пропорциональности регулятора может изменяться только обратнопропорциональносигналу рассогласования. Цель изобретения - повышенности и расширение функциональныхвозможностейрегулятора..Поставленная цель достигаетсятем, что в регуляторе установленформирователь сигнала переключенивыход которого соединен со вторымвходом блока коррекции уровня гибкойотрицательной обратной связи посигналу рассогласования, причем блоккоррекции уровня гибкой отрицательной обратной связи по сигналу рассогласования содержит последовательно соединенные усилитель, звеноопределения обратно пропорциональной величины и переключатель, второйвход которого соединен с выходомусилителя, а третий вход - со вторым входом блока коррекции уровнягибкой отрицательной обратной связипо сигналу рассогласования, первыйвходкоторого соединен со входомусилителя, а выход -с выходом переключателя, причем звено гибкой 25 отрицательной обратной связи содержит два ключа, выходы которыхсоединены с соответствующимивходамисумматора, выход которого через апериодическое звено соединен с выхо- ЗО дом авена гибкой отрицательной обратной связи, первый вход которогосоединен с первыми входами ключей,а второй вход - со вторыми входамиключей,На Фиг,1 представлена блок-схемапредлагаемого регулятора; на Фиг.2принципиальная электрическая схемапредлагаемого регулятора,Регулятор содержит устройство1 сравнения, трехпозиционный релейный усилитель 2, первый и второйключи 3 и 4, звено 5 гибкой отрицательной обратной связи (ГООС), блокб коррекции уровня ГООС по сигналурассогласования, исполнительный механизм 7, объект 8 регулирования,формирователь 9 сигнала переключения, усилитель 10, звено 11 определения обратно пропорциональной величины 11, переключатель 12, сумматор13, апериодическое звено 14, операционные усилители 15-18, Ч, - опорное напряжение, х - вйходной сигнал 1-ого Функциойального блока,Г - возмущающее воздействие.Регулятор работает следующим образом.Сигнал рассогласования х с устройства 1 сравнения поступает навходы трехпозиционного релейногоусилителя 2 и блока б коррекции ГООСПри превышении сигналом рассогласования порога срабатывания трехпозиционного релейного усилителя 2 .на.выходе последнего появляется сигнал, включающий исполнительный механизм 7 в направлении, соответствующем уменьшению рассогласования,и замыкающий один.из ключей 3 или4, При этом сигнал х с выхода блока б коррекции ГООС через сумматор13 подается на вход апериодическогозвена 14. Выходной сигнал апериодического звена 14 (сигнал отрицательной обратной связи) х имеет знак, противоположный знаку сигнала рассогласования х, поэтому суммарный сигнал на входе трехпозиционного релейного усилителя 2 начинает уменьшаться. Когда этот суммарный сигнал уменьшится до порога отпускания релейного усилителя 2, выходной сигнал последнего станет равным нулю, при этом исполнительный механизм 7 отключится, а ключ 3 (или 4) разомкнется, Сигнал х начнет уменьшать. - ся, а суммарный сигнал на входе релейного усилителя 2 начнет расти, Когда суммарный сигнал вновь превысит порог срабатывания, на выходе релейного усилителя 2 снова появится сигнал. Так будет продолжаться до тех пор, пока сигнал рассогласования х не окажется меньше порога срабатйвания релейного усилителя 2.(з(Р) (Р) %(х )т(Р) )(Цр) тгде ж 4( ) - передаточная функция апериодического звена 14;х - скважность выходных им-МР)пульсов трехпоэиционногорелейного усилителя 2;х - выходной сигнал интегри 7(Р) рующего исполнительногомеханизма 7 (регулирующее б 9 воздействие);Т - время перекладки испалИМнительного механизма 7,Решая систему уравнений (2) сучетом (1), получим зависимостьвыходного сигнала регулятора (регу 55 Х (Р) 1(4фи г хР(Р) (4 Р+45где х - сигнал на входе и выходе43(Р), х ( ) 1 апериодического звена 14;р - оператор Лапласа;10 К г - коэффициент усиле-.4 14ния и постояннаявремени апериодического звена 14,Формирование входного сигналаапериодического звена 14 происходитв блоке б коррекции уровня ГООС.Усилитель 10 осуществляет преобразование сигнала х по заданному закону х = й(х). Звено определенияобратно пропорциональной величины11 служит для получения обратной+(Положейием переключателя 12, которым управляет Формирователь 9 сигнала переключения определяется какойсигнал поступает на выход блока бкоррекции ГООС, х или х, то естьвыполняется равенство х = х илиб 1 оХ- ХПри продолжительном сигнале навыходе трехпозиционного релейногоусилителя 2 замыкается ключ 3 и наинвертирующий вход сумматора 13 взависимости от положения переключателя 12 поступает либо сигнал3 х = Е(х), либо сигнал х 6 = 1/й(х),При отрицательном сигнале на выходе трехпозиционного релейногоусилителя 2 замыкается ключ 4 и выход переключателя 12 подсоединяет 40 ся к неинвертирующему входу сумматора 13,Работа регулятора в автоколебательном режиме описывается следующими соотношениями45 х - х,(Р) = О,(5) где К - коэффициент пропорциональности усилителя, выполненного на операционном усилителе 15;Б - опорное напряжение, равное100 диапазона изменениясигнала х,На выходе звена определения обратно пропорциональной величины 11,состоящего из блока Деления и Фильтра, выполненных соответственно наоперационных усилителях 16 и 17,формируется сигнал, равный"и 1 Ь) 4 ОК, (хРо) Таким образом, в зависимости от положения переключателя 12 коэффициент пропорциональности регулятора либо обратно пропорционален функции Г(х 4) (если переключатель 12 соединяет выход усилителя 10 со входами ключей З,и 4), либо прямо пропорционален функции Й(х ) (если переключатель 12 соединяет выход звена определения обратно пропорциональной величины 11 со входами ключей 3 и 4),.Принципиально на первый вход блока б коррекции ГООС вместо сигнала рассогласования х 4 может быть подан любой другой сигнал системы регулирования, Сигналом, подаваемым с пульта управления оператора, можно осуществлять ручную дистанционную установку коэффициента пропорциональности при настройке регулятора. Во всережимных системах, когда параметры объекта меняются в широких пределах, на первый вход блока 6 коррекции ГООС может. быть подан выходной сигнал со специальной .логической схемы, оценивающей режим работы объекта и изменяющей настройку регулятора в соответствии с заданной программой, Сигнал х может быть заменен сигналом с управляющей машины, оценивающей работу системы в целом и определяющей оптимальное значение коэффициента пропорциональности регулятора в соответствии с заданным критерием качества.На принципиальной электрической схеме регулятора (фиг.2) усилитель 10, построенный на операционном усилителе 15, преобразует сигнал х по закону Передаточные функции регуляторав зависимости от положения переключателя 12 имеют вид% входаХ - выходной сигнал ин 1тегрирующего испол 15нительного механизХ, 4 Ро ма ф.)( = в- сигнал рассогласовао ния,Ъ,Таким образом, регулятор имеет20 коэффициент пропорциональности, ко- торый изменяется от начального значения либо пропорционально, либообратно пропорционально сигналу х;.Предлагаемый регулятор позволяет25 на 30 повысить точность установкикоэффициента пропорциональности.Функциональные возможности регулятора расширены за счет увеличениядиапазона изменения коэффициента30 пропорциональности (десятикратноеувеличение или уменьшение установленного значения) и также за счетувеличения количества. возможных законов изменения,35Формула изобретения1. Импульсный регулятор по авт.св, У 391532, о т, л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения 40 точности и расширения функциональныхвозможностей регулятора, в нем установлен формирователь сигнала переключения, выход которого соединен совторым входом блока коррекции уров- .45 ня гибкой отрицательной обратнойсвязи по сигналу рассогласования,причем блок коррекции уровня гибкойотрицательной обратной связи посигналу рассогласования содержитпоследовательно соединенные усилитель, звено определения обратнопропорциональной величины и переключатель, второй вход которого соединен с выходом усилителя, а третийвход - со вторым входом блока коррекции уровня гибкой отрицательнойобратной связи по сигналу рассогласования, первый вход которого соединен со входом усилителя, а выходс выходом переключателя.60 2. Регулятор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что звеногибкой отрицательной обратной связисодержит два ключа, выходы которыхсоединены с соответствующими входами 65 сумматора, выход которого через апериоднческое звено соединен с выходом звена гибкой отрицательной обратной связи, первый вход которого соединен с первыми входами ключей, а второй вход - со вторыми входами ключей.5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 391532, кл. 6 05 В 11/16, 1971