Регулятор

Союз СоветскикСоциалистическихРвспублнк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 121278 (21) 26 9354 3/18-24 Р 1) М л с присоединением заявки Ио(23) Приоритет С 05 В 13/00 Государственный коинтет СССР по яедае нюбретеннй н открытнй(72) Автор изобретения Е. К. Шигин Воронежский технологический институт(54 ) РЕГУЛЯТОР Изобретение относится к автоматическому регулированию технологических процессов с большим транспортным запаздыванием н может быть использовано в системах автоматического регулирования процессом помолазернопродуктов на мельничных вальцовых станках.Известны электронные пропорционально-интегральные регуляторы прерывистого действия, с помощью которых могут реализовываться системы автоматического регулирования технологическими процессами, в частности помолазерна на мельничных вальцовых станках 1.Недостатками таких регуляторов являются высокая колебательность переходных процессов и большое время переходного процесса при регулировании 20объектов с большим транспортным запаздыванием и распределенностью параметров,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является регулятор, содержащий последовательносоединенные усилитель, первый выпрямитель, первый дйскретный дифференциатор, триггер, блок обратной связи,суммирующий усилитель, ключ и фазо чувствительный усилитель, первый выход усилителя через фазочувствительный усилитель подключен ко второму входу блока обратной связи, второй выход через второй выпрямитель - со вторым входом суммирующего усилителя, а третий выход через последовательно соединенные третий выпрямитель и индикатор ошибки " с третьим входом блока обратной связи 12,Недостатком известного регулятора является его низкая функциональная надежность.Цель изобретения - уменьшение затрат ручного труда при управлении технологическими процессами и повышение функциональной надежности систем автоматического регулирования в целом.Предлагаемая цель достигается тем, что регулятор с переключаемыми параметрами содержит последовательно соединенные первое реле, второе реле и первый одновибратор и последовательно соединенные четвертый выпрямитель, второй дискретный дифференциатор, пятый выпрямитель, второй рдновибратор, аналоговый дифференциагор и третий ,одновибратор выход которого соединен с четвертым входомблока обратной связи, а второй вход блока обратной связи соединен со входом первого реле, причем второй дискретный дифференциатор содержит последовательно соединенные первый размыкающий контакт первого реле, 5 первый конденсатор, второй размыкающий контакт первого реле, первый замыкающий контакт реле первого одновибратора, второй конденсатор и пер" вый замыкающий контакт реле первого одновибратора, первЫй замыкающий контакт первого реле соединен с первым выходом второго дискретного дифференциатора, второй вход которого через последовательно соединенные первый размыкающий контакт реле первого одновибратора, второй конденсатор, второй размыкающий контакт реле первого одновибратора соединен со вторым заьаякающим контактом первого реле, причем первый размыкающий контакт 20 первого реле и второй заьикающий контакт реле первого одновибратора соеди иены с первым входом второго дискретного дифференциатора, второй вход которого соединен со вторым размыкаю щим контактом первого реле и с первым замыкающим контактом реле первого одновибратора.На фиг1 представлена блок-схема регулятора с переключаемыми парамет- Зр рами, на Фиг. 2 - оптимальное протекание переходных процессов системы.Усилитель 1 сигнала ошибки, Фазочувствительный усилитель 2 с выходными реле, 3,4 и 5 - первый 3, второй 5 4 и третий 5 выпрямители, ключ б, суммирующий усилитель 7, индикатор 8 ошибки, блок 9 обратной связи, триггер 10, первый дискретный дифферен-. циатор 11, четвертый выпрямитель 12 для выпрямления напряжения заданнцего ф воздействия, быстродействующее первое реле 13, второе реле 14 с замедлением на срабатывание, пятый выпрямитель 15, для выпрямления выходного сигна" ла второго дискретного дифференциа тора, второй одновибратор 16, аналоговый дифференциатор 17, третий одно- вибратор 18, одновибратор 19, второй дискретный дифференциатор 20, содержащий первый и второй конденсаторы 5 р 21.1 и 21.2, перекидные (замыкающий и размыкающий) контакты быстродействующего первого реле 22.1 и 22,2, пе рекидные (замыкающий и размыкаквий) контакты реле первого одновибратора 23.1 и 232 О- сигнал ошибки, О, О, О и Ое - выходные сигналы усилителя 1, О - выходной сигнал фаэочувствительного усилителя 2, Ощ О(и О- сигналы модуля ошибки системы, Ои - выходной сигнал ицдика- еб тора 8 ошибки, Ов- выходной сигналсуммирующего усилителя 7, ОЛ - выход ной сигнал ключа 6, Оос - выходной сигнал блока 9 обратной связИ, Орвыходной сигнал первого дискретного И дифференциатора 11, Оч, - выходной сигнал триггера 10, Оо - сигнал задающего воздействия, 1 ОО - сигнал модуля задающего воздействия, О сигнал приращения задающего воздействия, О - сигнал модуля приращеО ния задающего воздействия, О - выходной сигнал второго одновибратора, ИО - сигнал аналоговой проиэводной приращения задающего воздействия, О - выходной сигнал третьего одновибратора 18, Оь - выходной сигнал быстродействующего первого реле 13, О 1, - выходной сигнал второго реле 14 с замедлением на срабатывание.Регулятор работает следующим образом.На вход усилителя 1 поступает сигнал ошибки ООЕ = ОТ " Огде О - сигнал регулируемой величитны (переменное напряжение),снимаемый с датчика регулируемого технологическогопараметра,"О, - сигнал задающего воздействия (переменное напряжение,снимаемое с задатчика величины регулируемого технологического параметра), . с.Сигнал ошибки О усиливается на усилителе 1 и поступает в виде переменных напряжений О, О, О и ОЕ на фазочувствительнйй усилитель 2, выпрямители 3, 4 и 5 соответственно, Сигнал О усиливается фазочувствительным усилителем 2, выходные реле которого выдают немодулированное напряжение О на магнитный пускатель системы автоматического регулирования, а также на быстродействующее первое реле 13.Выпрямленное напряжение О(й) поступает на дискретный дифференциатор 11, в котором сравнивается с напряжением Оц(й-Т), запомненным в момент срабатывания регулятора, где Т - период повторения импульсного сигнала О,умноженным на некоторый коэфФициент 8. При этом сигнал О имеет видй О(С) - 8 О (-Т) (1)Так как В1,0lОч ОН(с) - Ощс "Т) + Кл О(с-Т)(2,Первые два члена правой части (2) являются прибчиженным сигналом производной сигнала Ощ, а третий член сигнал модуля ошибки.,умноженный на коэффициент КП наклона линии переключения на фаэовой плоскости системы, определяемый такКп 1 8 (3)При этом переключение параметров регулятора будет осуществляться в четных квадрантах фаэовой плоскост системы, Если требуется переключение параметров регулятора в нечетных квадрантах фаэовой плоскости системы то в дискретном дифференциаторе осуществляется запоминание полного значения сигнала Ое (с-Т), а сигнал текущего значения ОЕИ(й) ослабляет" ся с коэффициентом В, тогда сигнал О имеет вндО,- ВОИ - ОН(Е-Т) (4) Выражение (4) преобраэовывается аналогично (1), что даетОср= Оц 1(С) " О/ц(В "Т) + (8-1) Ощй) (5 и так как В Ъ 1,0, то Кпй -1О, что и соответствует переключении параметров регулятора в нечетных , квадрантах фазовой плоскости системз.1В зависимости от знака сигнала ОЧ триггер 10 принимает одно иэ устойчивых состояний и его выходной сиг 1нал О переключает параметры блока 9 обратной связи в состояние Форсированного или умеренного управления, в соответствии с которым последний выдает сигнал обратной связи О той или иной интенсивности.На суммирующем усилителе 7 сравниваются сигналы модуля ошибки Оц и сигнала обратной связи О о При инвертировании знака выходного сигнала О усилителя 7 ключ 6 размыкает цепь питания усилителя 2 (сигнал Оп) и прерывает импульс О 1 В зависимости от величины сигнала Ои состояния триггера 10 ("умеренное" или "форсированное" управление) длительность импульса О соответствует пропорционально-интегральному алгоритму управления системой автоматического регулирования.Для уменьшения колебательности переходных процессов в режиме слежения эа изменением задающего воздействия О на блок обратной связи осуществляется воздействие с целью дополнительного изменения параметров алгоритма регулирования, обеспечивающего близкое к оптимальнОму протекание. переходных процессов системы следующим образом (фиг. 2). Пусть задание О изменилось в мо мент времени ср(фиг. 2 а). Так как раэмыкающие пары контактов 22.1 и 22,2 быстродействующего реле 13 в интервалах между срабатываниями регулятора подключают конденсатор 21.1 к выходу четвертого выпрямителя 12, то на нем всегда наблюдается модуль напряжения (О 0 текущего значения сигнала задания. При срабатывании регулятора выходное напряжение О (в момент времени с ,фиг.2 б) поступает на реле 13, которое срабатывает с замыкающими парами контактов 22.1 и 22.2 подключает конденсатор 21.1 последовательно с конденсатором 21.2 ко входу выпрямителя 15, На конденсаторе 21.2 хранитО ) 5 Ю 2 ЗО И 45 50 5 ся напряжение (О о (с-Т), запомненное в момент предыдущего срабатывания регулятора. Заряд этого конденсатора осуществляется следующим образом. Срабатывание реле 13 вызыва(ет подачу напряжения О на реле 14с замедлением на срабатывание (момент времени с, фиг. 2 б), последнее срабатывает в момент времени с 4Интервал времени с -необходимдля полного разряда конденсаторов21,1 и 21.2 через выпрямитель 15 навходной цепи одновибратора 16. Срабатывание реле 14 вызывает появлеИние сигнала О в момент времени с 4,которое вызывает срабатывание одновнбратора 19,размыкающие пары контактов которого 23.1 и 23.2 отключаютконденсатор 21.2 от цепи сравнениянапряжений /Оц ( с )( и О 1 ц ( с -Т )и подключают замыкающими парамиконтактов 23.1 и 2.2 к выходу выпрямителя 12. В течение интервала времени - т+ (фиг. 2 и), необходимогодля полного заряда конденсатора 21.2,одновибратор 19 находится в неустойчивом состоянии и замыкающие парыконтактов 23.1 и 23,2 замкнуты. Поистечении этого китрвала времениодновибратор 19 переходит в устойчивое состояние и конденсатор 21.2 контактами 23.1 и 23.2 отключается отвыхода выпрямителя 12.Реле 13 и 14 отпускают по окончании импульса О в момент времени у(фиг. 2 б) и 16 .(Фиг. 2 в).Если заданйе Оо в интервале времени между импульсами О не изменяется,тонапряжения на конденсаторах 21.1и 21,2 почти равны между собой иО - О. При изменении задания О 0 напряжеййя на. конденсаторах 21.1 и 21.2существенно не равны и напряжениеО оказывается достаточным для срабатывания одновибратора 16, которыйивыдает сигнал Оу в момент времени с(фиг. 2 д) на аналоговый дифференциатор 17. Последний дифференцируетипередний фронт импульса О , приэтом полярность сигнала О такова(фиг, 2 е), что не вызывает срабаты"вания одновибратора 18. По окончании импульса Оу его задний фронт вмомент времени й )(фиг. 2 г) вызывает появление сигнала О такой полярности (фиг. 2 е), от которой одновибратор 18 срабатывает и его выходной сигнал Ор (Фиг. 2 ж) производитдополнительное переключение параметров блока 9 обратной связи на времяТ, большее, чем время переходногопроцесса системы Тп,Если до окончания переходного про. цесса в режиме слежения эа изменением О произойдет новое изменение задания, то при очередном срабатывании регулятора величина О снова будет отлична от нуля, одновибратор16 снова сработает и выдаст импульсный сигнал Оу , под влиянием его переднего фронта аналоговый дифференциатор 17 выдаст сигнал О, переводящий одновибратор 18 в устойчивое состояние, а под влиянием заднего5 Фронта - в неустойчивое состояние и дополнительное переключение параметров блока 9 обратной связи будет еще продолжено на время переключения параметров Т .Применение предлагаемого регулятора позволит снизить затраты ручного труда на управление системой автоматической стабилизации вальцовых станков этапа крупообразования наа 0,5 ставки оператора в смену и умень шить среднее количество функциональных отказов системы автоматизации на 25, что дает следующий экономический эффект на мельнице производительностью 240 т/сут: 26от уменьшения затрат ручного труда 2100 руб/г;от уменьшения среднего количества функциональных отказов 6500 руб,/г общий экономический эффект составит 8600 руб/г.Экономический потенциал для мукомольной проьюшленности РСФСР составит .875,0 тыс.руб/г.Формула изобретения1. Регулятор, содержащий последовательно соединенные усилитель, первый выпрямитель, первый дискретный З дифференциатор, триггер, блок обратной связи, суммирующий усилитель, ключ и фазочувствительный усилитель, первый выход усилителя через Фаэочувствительный усилитель подключен ко второму входу блока обратной связи, ф второй выход через второй выпрямитель - со вторым входом суммирующего усилителя, а третий выход через последовательно соединенные третий выпрямитель и индикатор ошибки - с 45 третьим входом блока обратной связи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения функциональной надежности регулятора, он содержит последовательно соединенные первое реле, второе реле и первый одновибратор и последовательно соединенные четвертый выпрямитель, второй дискретный дифференциатор,.пятый выпрямитель, второй одновибратор, аналоговый дифференциатор и третий одно- вибратор, выход которого соединен с четвертым входом блока обратной связи, а второй вход блока обратной связи соединен со входом первого реле.2. Регулятор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что второй дискретный дифференциатор содержит после. довательно соединенные первый размыкающий контакт первого реле, первый конденсатор, второй размыкающий контакт первого реле, первый замыкающий контакт реле первого одновибратора, второй конденсатор и первый замыкающий контакт реле .первого одновибратора, первый замыкающий контакт первого реле соединен с первым выходом второго дискретного дифференциатора, второй вход которого через последовательно соединенные первый размыкающий контакт реле первого одновибратора, второй конденсатор, второй размыкакщий контакт реле первого одновибратора соединен со вторым замыкакщим контактом первого реле, причем первый размыкающий контакт первого реле и второй замыкающий кон- такт реле первого одновибратора соединены с первым входом второго дискретногодифференциатора, второй вход которого соединен со вторым Ьаэмыкакщим контактом первого реле и с первым замыкающим контактом реле первого одновибратора.Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе1. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные систеьы. Под ред. В.Д. Кошарского. Л., "Машиностроение", 1976. с. 21-2 Э. 2. Авторское свидетельство СССР9 429413, кл. С 05 В 11/14, 1974798700 Составитель А,ЛащеТехред Т. Маточка Шекмар Коррект Рогули дакто каз 100 Подписное/5 ктная, 4 филиал ППП "Патентф, г, Уагоро 60 Тирам 951 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб.,