Позиционный регулятор для систем с запаздыванием

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11 А 51) 4 С 05 В 11/1 Я 3 ТЕ У К з па к и точы- блоервого реле ие контакты подается го промепитанияенные второго ре ле врем вого релобмоткумеханизм ключен ты и еле вреравления Третьи з времы пе ка ни и в чены па- онтактам вого п раллел первог замык енирого ко а ктам орог реле времени. 3 и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗО ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1200238, кл. С 05 В 11/18, 1984.(54) ПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ СИС.ТЕМ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ(57) Изобретение относится к теплоэнергетической и химической технике,может быть использовано при регулировании различного рода технологическихпроцессов в тех системах, в которыхобъект регулирования содержит чистоезапаздывание и управляется исполнительным механизмом с постоянной скоростью, и является усовершенствованием регулятора по авт.св. У 1200238.Целью изобретения является повышениекачества регулирования. Поставленнаяцель достигается тем, что сигналы задания и текущего значения регулируемого параметра сравниваются, а реЗультат сравнения поступает на входтрехпозиционного релейного блока,первый и второй выходные сигналы которого поступают на обмотки управленияпервого и второго реле времени. Кроме того, результат сравнения черезпоследовательно соединенные первыеразмыкающие контакты первого и второго реле времени поступает на входдвухпозиционного релейного блока. Сигнал с его прямого выхода чере раллельно включенные первые замы щие контакты второго реле времен первые замыкающие контакты перво промежуточного реле подается на мотку управления первого промежу ного реле. Сигнал с инверсного в хода двухпозиционного релейного ка через параллельно включенные ые замыкающие контакть ремени и первые замыка второго промежуточного рел на обмотку управления втор жуточного реле, Напряжение через последовательно вклрые размыкающие контакты и и замыкающие контакты первремени подается на первую правления исполнительного а, а через последовательно ые вторые размыкающие конт го реле времени и вторые з мыкающие контакты второгомени - на вторую обмоткуисполнительного механизма е контакты второго рел орые замыкающие контак омежуточного реле вклю но вторым замыкающим к реле времени. Третьи такты первого реле вре вторые замыкающие контакть; втпромежуточного реле включенылельно вторым замыкающим контИзобретение относится к теплоэнергетической и химической технике, может быть использовано при регулировании различного рода технологических процессов в тех случаях, когда объект регулирования содержит чистое запаздывание и управляется исполнительным механизмом с постоянной скоростью, и является усовершенствованием известного регулятора по авт,св.У 1200238.Целью изобретения является повышение качества регулирования регулятораНа фиг. представлена принципиальная схема регулятора; на фиг.2 диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу регулятора; на фиг,3 - фазовый портрет регулятора.Устройство содержит задатчик 1, элемент 2 сравнения, трехпозиционный релейный блок 3, обмотки 4 и 5 управления, первого и второго реле времени, обмотки 6 и 7 управления первого и второго промежуточного реле, двух- позиционный релейный блок 8, исполнительный механизм 9, датчик 10, первые и вторые размыкающие контакты 11 и 12 и первые, вторые и третьи замыкающие контакты 13 - 15 первого реле времени, первые и вторые размыкающие контакты 16 и 17 и первые, вторые и третьи замыкающий контакты 18 - 20 второго реле времени, первые и вторые замыкающие контакты 21 и 22 первого промежуточного реле, первые и вторыезамыкающие контакты 23 и 24 второгопромежуточного реле, общую шину 25регулятора, источник 26 питания, конденсатор 27, первую и вторую обмотки28 и 29 управления исполнительногомеханизма 9, якорь 30 исполнительного механизма 9, линию 31 переключения трехпозиционного регулятора-прототипа без учета запаздывания, линию32 переключения того же регулятора сучетом запаздывания, линию 33, характеризующую момент окончания корректирующего импульса.На чертеже обозначено: По - выходной сигнал элемента сравнения 2, Бпервый и второй выходные сигналы трехпозиционного релейного блока3, Бз - сигнал после первых размыкающих контактов 16 второго реле времени, Б - сигнал на первом входеисполнительного механизма 9,сигнал после первых размыкающих контактов 11 первого реле времени,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сигнал на втором входЕ исполнительного механизма 9, П - сигнал после вторых размыкающих контактов 12 первого реле времени, Б - сигнал после вторых размыкающих контактов 17 второго реле времени, Б - сигнал на прямом выходе двухпозиционного релейного блока 8, Уо - сигнал на первом выводе обмотки 6 управления первого промежуточного реле, Б - сигнал на инверсном выходе двухпозиционного релейного блока 8, Б - сигнал на первом выводе обмотки управления 7 второго промежуточного реле, у, х - сигнал рассогласования регулятора и его производная, Б - выходной сигнал датчика 10.Регулятор работает следующим образом.На первый вход элемента 2 сравнения поступает сигнал У,1 с выхода датчика 10 регулируемого параметра, на второй - сигнал П с выхода задатчи 3ка 1 регулируемого параметра, С выхода элемента 2 сравнения сигнал рассогласования Б поступает на вход трехпозиционного релейного блока 3 и через последовательно включенные вторые размыкающие контакты 12 и 17 первого и второго промежуточных реле на вход двухпозиционного релейного блока 8, В случае, если сигнал рассогласования Б меньше зоны нечувствительности трехпозиционного релейного блока 3, срабатывание последнего не происходит и обмотки 4 и 5 управления первого и второго реле времени находятся в обесточенном состоянии, Соответственно в обесточенном состоянии находятся и обмотки 28 и 29 управления, исполнительного механизма 9 и обмотки 6 и 7 управления первого и второго промежуточных реле. При превышении сигналом рассогласования П, величины зоны нечувствительности трехпозиционного релейного блока 3 напряжение подается на обмотку 4 (или 5) соответствующего реле времени и оно срабатывает. Например, если значение регулируемого параметра больше заданного значения, то напряжение подаетс. на обмотку 5 управления первого реле времени и оно срабатывает. Происходит изменение состояния его контактов. Размыкающие контакты 16 и 17 второго реле времени, выполненные без выдержки времени, обеспечивают разрыв цепи обмотки 2812870управления исполнительного механизма 9, разрыв входной цепи двухпозиционного релейного блока 8. Вторые замыкающие контакты 19 второго реле времени, выполненные с выдержкой времени на размыкание, подготавливают цепь включения обмотки 28 управления исполнительного механизма 9, Первые замыкающие контакты 18 второго реле времени, выполненные без выдержки 10 времени, замыкают цепь питания обмотки 29 управления исполнительного механизма 9, обеспечивая его перемещение в направлении уменьшения сигнала рассогласования, Третьи замыкающие 15 контактного второго реле времени, также имеющие выдержку времени на размыкание, подготавливают цепь вклю - чения подачи напряжения на обмотку 6 управления первого промежуточного 20 реле. Выдержки времени на размыкание всех контактов устанавливаются равными. При уменьшении сигнала рассогласования до величины, меньшей,чем величина зоны нечувствительности 25 трехпозиционного релейного блока 3, происходит обесточивание обмотки 5 управления второго реле времени. В течение длительности установленной выдержки времени на размыкание под 30 напряжением оказывается обмотка 29 управления исполнительного механизма 9. Длительность корректирующего импульса включения обмотки 29 управления исполнительного механизма 9 также, как и в регуляторе-прототипе,для объектов, описываемых передаточной функцией видакгЯ(ТЯ+1)40где К - коэффициент передачи объекта;Т - постоянная времени объекта;М - величина чистого запаздывания в контуре регулирования;Т - постоянная времени объекта 45регулирования,устанавливается равной запаздываниюв системе при отсутствии гистерезисав характеристике трехпозиционного релейного блока 3 и определяется расчетным или опытным путем при его наличии.Если во время действия корректирующего импульса знак рассогласования изменится на противоположный, срабатывает двухпозиционный релейный блок 8 и на его прямом выходе возникает напряжение, поступающее на обмотку 6 управления первого промежуточного ре 99 4ле. При его срабатывании обмотка 6 управления встает на самопитаниечерез свои первые замыкаюшие контакты 31. Вторые замыкающие контакты 22 второго промежуточного реле блокируют замыкающие контакты 19 второго реле времени, обеспечивая включение обмотки 28 управления исполнительтельного механизма 9 во время действия корректирующего импульса.По окончании корректирующего импульса состояние элементов регулятора не меняется до момента очередного выхода сигнала рассогласования за пределы зоны нечувствительности.При этом происходит вновь срабатывание одного из реле времени и регулятор приходит в исходное состояние. Таким образом, на начальном этапе отработки внешнего воздействия обеспечивается режим двухпозиционного регулирования с опережающей гистерезиснойпетлей, на конечном - режим трехпозиционного регулирования с импульсной коррекцией запаздывания. Это обеспечивает дополнительную компенсациювлияния запаздывания на работу системы автоматического регулирования, Указанные новые взаимосвязи двухпозиционного релейного блока и промежуточных реле обеспечивают повышениекачества регулирования. Данный эффект обеспечивается следующим образом. В регулятора-прототипе при отключении любой из питающих цепей исполнительного механизма 9 трехпозиционным релейным блоком 3 происходиткратковременное включение другой питающей цепи с помощью соответствующим образом включенных контактов 11, 13, 14, 16, 18 и 19 первого или второго реле времени. Это включение обеспечивает компенсацию влияния запаздывания при вхождении сигнала рассогласования в зону нечувствительности трехпозиционного релейного блока 3, Однако запаздывание в системе сказывается и при выходе сигнала рассогласования за пределы зоны нечувствительности, из-за чего включение регулятора происходит с задержкой на время запаздывания. В предложенной конструкции регулятора обеспечивается частичная компенсация задержки включениярегулятора за счет перевода регулятора в режим двухпозиционного регулирования с опережающим гистерезисом на начальном этапе отработки управляющего или возмущающего воздействия.35 Анализ графиков переходных процессов в системе регулирования при 45 работе предложенного регулятора и регулятора-прототипа (фиг,2), а также соответствующих Фазовых портретов системы (Фиг.З) показывает, что применение предложенного регулятора поз Момент перехода с режима двухпозиционного регулирования на режим трехпозиционного регулирования с импульсной коррекцией определяется двухпозиционным релейным блоком 8 следующим образом. Если во время действия корректирующего импульса при входе сигнала рассогласования в зону нечувствительности сигнал рассогласования меняет знак, то регулятор про должает работать как двухпозиционный. Если изменения знака сигнала рассогласования не происходит, то по окон - чании импульса коррекции регулятор работает как трехпозиционный. В слу чае, если объект управления в совокупности с исполнительным механизмом 9 описывается передаточной функцией вида (1), трехпозиционный и двухпозиционный релейные блоки 3, 9 не имеют 20 гистерезиса в своей характеристике, а длительность корректирующего импульса равна времени запаздывания в системе, при этом обеспечивается улучшение качества регулирования с гарантированным устранением возможности автоколебательных режимов на границах зоны нечувствительности, Для объектов с иной характеристикой, а так" же в случае гистерезиса в характери стике трехпозиционного релейного блока 3 длительность корректирующего импульса и характеристика двухпозиционного релейного блока 9 определяются расчетным или опытным путем. Описанный алгоритм работы регулятора позволяет повысить характеристики качества работы - уменьшить перерегулирование и время регулирования при сохранении точностных характеристик 40 трехпозиционного регулятора в установившемся режиме. воляет существенно повысить качество регулирования - уменьшить перерегулирование и повысить быстродействие по сравнению с регулятором-прототипом, Построения выполнены для системы, передаточная функция которой соответствует (1) при К=1,0, Т=20, с=2,0 амплитуда сигнала на выходе трехпозиционного релейного блока ЗЬ=1,0, с= Зс, при отсутствии гистерезиса в характеристике трехпозиционного релейного блока 3 и при длительности корректирующего импульса Зс.Формула изобретенияПозиционный регулятор для систем с запаздыванием по авт.св.9 1200238, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества регулирования регулятора, в нем дополнительно установлены первое и второе промежуточные реле и двухпозиционный релейный блок, подключенный входом через последовательно соединенные вторые размыкающие контакты первого и второго реле времени к выходу элемента сравнения, прямым выходом через параллельно включенные третьи замыкающие контакты второго реле времени и первые замыкающие контакты первого промежуточного реле - к первому выводу обмотки управления первого промежуточного реле, а инверсным выходом через параллельно включенные третьи замыкающие контакты первого реле времени и первые замыкающие контакты второго промежуточного реле - к первому выводу обмотки управления второго промежуточного реле, вторые выводы обмоток управления первого и второго промежуточных реле соединены с общей шиной регулятора, вторые замыкающие контакты первого промежуточ - ного реле включены параллельно первым замыкающим контактам первого реле времени, а вторые замыкающие контакты второго промежуточного реле включены параллельно первым замыкающим контактам второго реле времени.1287099 ялараиаа агЗ Составитель Ю.ГладковРедактор К,Волощук Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга аказ 7 Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4 3/49 Тираж 86 ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, ЖПодписноеого комитета СССРий и открытийРаушская наб д.4/5