Автоматический регулятор

(5)М. Кд 6 05 В 11/36 ЗЬоударотееииый иоиитет СССР йо делен иэабретеиий и открытий(088,8) А. Г. Алексенко, А,В, Новосельский, В.Д. ЛебедевА,Н. Калтыгин, В.А. Палагин и Г,И. Айрапетянц фФСОЩРу") ТГИТЫ.,фБелорусский ордена Трудового Красного Знамени "фи "К:технологический институт им. С.М. Кирова,;.М 6, У 1(72) Авторы изобретения(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР 1Изобретение относится к авто" матическому регулированию и может быть использовано при автоматизации производственных процессов.химической нефтехимической и газовой промышленности, в частности, для регули-рования процесса производства химволокна.Известно, аналоговое регулирующее устройство, содержащее последователь . но соединенные интегрирующий блок, переключатель режима работы и усилитель, выход которого через последовательно соединенные первый согласующий блок и дифференцирующий блок со.1 с единен с первым входом интегрирующе. го блока, и блок дистанционного управления, который через фдрмирователь сигнала соединен со вторым рхо- ., дом переключателя режима работы, в о котором, с целью повышения надежности и точности устрой.ства установлен блок настройки и второй согласующий блок, причем второй выход первого со гласующего блока соединен со входоминтегрирующего блока, а второй согласующий блок " со вторым входом формирователя сигнала 1,Недостатками этого регулятора являются низкое качество регулирования и ограниченность его применениядля управления объектами с переменными динамическими характеристиками.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяэлектронный регулятор с дистанцион"ным регулированием, содержащий сумматор, на первый вход которого подается регулируемый сигнал, которыйтакже подается на первый вход. дифференцирующей части. На второй входсумматора подается задающий сигнал.Выход сумиатора соединен с выходомдифференцирующей части и первым вхо"дом усилителя пропорциональной части,выход которого соединен с первымвходом интегральной части. На вторые входы дифференциальной пропорци964580 3ональной и интегральной частей подаются сигналы с отдельных генераторов. биполярных импульсов, два из которых генерируют импульсы постояннойдлительности с переменным периодом,а третий генерирует импульсы с переменной скважностью. Эти генераторысостоят из генератора пилообразногонапряжения, выход которого соединенсо входом компвратора, С выхода компаратора снимаются описанные вышепоследовательности импульсов для управления параметрами регулятора Г 2 3.Недостатком известного электронного регулятора является то, что реализация параметров последовательностиимпульсов управления в широком динамйческом диапазоне возможна лишьвручную дискретным изменением времяЗадающих элементов в генераторах пилообразного напряжения при регулировании динамических параметров интегральной и дифференциальной частей ирезисторов в делителем напряженияпри регулировании в пропорциональнойчасти регулятора,В известном регуляторе изменениединамических параметров в узком диапазоне производится изменением входных напряжений с помощью потенциометров,.Кроме того, для поддержания по"стоянного качества регулирования необходимо знать функциональную зависимость изменения динамических характеристик управляемого объекта и динамических параметров регуляторов. Осеуказанные недостатки приводят к тому, что известный регулятор не обеспечивает устойчивость, точность ибыстродействие регулирования при изменении динамических характеристикуправляемого объекта.Цель изобретения - расширение диапазона регулирования, повышение точ.ности и быстродействия регулятора.Поставленная цель достигается тем,что в автоматический регулятор, содержащий последовательно соединенныеблок сравнения, пропорциональное зве"но, интегрирующее звено, выходом под"ключенное к объекту регулирования,выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и через дифференцирующее звено - к выходу блока сравнения, а также в трех каналах управ"ления дифференцирующим, пропорциональным и интегрирующим звеньями подключены последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и компаратор, выход каждого из которых подключен к вторым входам соответственнодифференцирующего,пропорциональногои интегрального звеньев, введены вкаждый канал управления блоки управляемой проводимости, .вход каждого изкоторых подключен к выходу объекта,а выход в каналах управления дифференцирующим и интегрирующим звеньямик входу генератора пилообразного напряжения, а в канале управления пропорциональным звеном - к второму входу компаратора.На Фиг. 1 изображена структурнаясхема предлагаемого регулятора; нафиг, 2 и 3 - пример конкретного выполнения схем регулирования динами"ческих параметров регулятора,Регулятор включает блок 1 сравне 20 ния, дифференцирующее звено 2, объект:регулирования 3, пропорциональное звено 4, интегрирующее звено 5, компараторы 6-8, генераторы 9-11 пилообразного напряжения, блоки 12-14 управля"емой проводимости.Регулятор работает следующим образом.При изменении сигнала с выхода объекта регулирования 3 под действием 30 каких-либо внешних возмущений на выходе блока 1 сравнения и дифференцирую -щего 2 звена появляются сигналы, представляющие собой разность задающегои входного сигнала и дифференциал от з входного воздействия, Сумма этих сигналов подается на вход пропорционального звена 4, в котором происходитизменение величины суммы этих сигна".лов,в зависимости от процесса регулищ 0 рования, Для получения интегральнойсоставляющей закона регулированиясигнал с выхода пропорционального звена 4 подается на вход интегрирующегозвена .5, с выхода которого снимаетсясигнал управления объектом регулирования. Изменение динамических параметров регулятора происходит по тремканалам управления. Изменение постоянной времени дифференцирующего 2 иинтегрирующего 5 звена происходитпоследовательностью управляющих импульсов постоянной длительности спеременным периодом следования, получаемых на выходах компараторов 6и 8, Период следования импульсов задается изменением частоты пилообразного напряжениявырабатываемого в генераторе пилообразного напряжения поддействием изменения одного из время5 96 М задающих элементов. В качестве этоговремязадающего элемента в настоящем регуляторе используются блоки 12 и 14 управляемой проводимостиУправление постоянной времени, дифференцирую" 5 щего 2 и интегрирующего 5 звеньев происходит непосредственно сигналом свыхода объекта регулирования 3 по закону, заданному в блоках управляемой проводимости 12 и 14. 1 фЧастоту изменения пилообразного напряжения рассчитывают по формулеОьх 80 6линейному и нелинейному закону, ТочноСть и быстродействие увеличиваются эа счет применения электронного управления динамическими параметрами рггулятора.По оценкам, сделанным в ходе разработки и испытаниях, проводимых на опытном образце, динамический диапазон предлагаемого регулятора расширился в три раза, а точность и быстродействие увеличились в два раза по сравнению с известным.где ИВ- напряжение на входе интегратора;Й Ч)- Функция изменения эффективного сопротивления каналапроводимости полевого транзистора под воздействием сиг нала с выхода объекта регулирования;С - емкость в цепи обратной связи операционного усилителя;Опик -. МаКСИМаЛЬНОЕ ЗНаЧЕНИЕ аМПЛИтУ ды пилообразного .напряжения,Управление коэффициента усиления пропорционального звена 4 происходит последовательностью управляющих им" пульсов постоянной частоты, но пере менной скважностью. Управление скважностью осуществляется изменением со" противления одного из плеч делителя напряжения, подаваемого на вход компаратора. 35В качестве изменяющегося сопротив- . ления в делителе используется блок 13 управляемой проводимости, который также связан с выходным сигналом объ. екта регулирования 3. функциональная 4 Озависимость изменения скважности задается Функцией изменения сопротивления блока 13 управляемой проводимостью, На Фиг. 2 и 3 показаны принципиальные схемы управления динамическими 5 параметрами регулятора.Введение блоков управляемой проводимости позволяет расширить динамический диапазон изменения параметров по" следовательности управляющих импульсов за счет достаточно широкого диапазона изменения эффективного сопротивления канала проводимости полевого транзистора и может быть устроен по Формула изобретенияАвтоматический регулятор, содержащий последовательно соединенные блоксравнения, пропорциональное звено,интегрирующее звено, выходом подключенное к объекту регулирования, выход,которого соединен с вторым входомблока сравнения и через дифференцирующее звено - к выходу блока сравнения, а также в трех каналах управления дифференцирующим; пропорциональными интегрирующим звеньями подключеныпоследовательно соединенные генераторпилообразного напряжения и компара"тор, выход каждого из которых подключен к вторым входам соответственнодифференцирующего, пропорциональногои интегрирующего звеньев, о т л и ч а"ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, повышения быстродействия и точности регу"лятора, в него введены блоки управляемой проводимости, вход каждого изкоторых подключен к выходу объекта, авыход в каналах управления дифференцирующим и интегрирующим звеньями "к входу генератора пилообразного на"пряжения, а в канале управления про-порциональным звеном - к второмувходу компаратора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 643328, кл. С 05 В 11/01,опублик, 1979.2. Патент Великобритании И 1416237,кл. 0 05 В 1/42, опублик. 1974, 964580 ВНИИПИ Подписное Заказ 7627/26 Тираж 914 илиал ППП "Патент",Ужгород, ул. Проектная