Цифровой комбинированный регулятор

 

1. ЦИФРОВОЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий аналого-цифровой преобразователь, узел сравнения, сумматор, :цифроаналоговый преобразователь и узел управления исполнительньм элементом, соединенные последовательно, а также первый дифференцирующий узел, узел сигнализации аварийного отклонения параметра и узел задания эталонного параметра ., выход которого подключен к второму входу узла сравнения, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу первого дифференцирующего узла, выход которого соединен с первым входом узла сигнализации аварийного отклонения пардметра, причем выход последнего подключен к второму входу узла управления исполнительным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования с одновременным осуществлением защиI ты от отказа системы регулирования в переходных режимах, в него введен (Л второй дифференцирующий узел вход с которого подключен к выходу сумматора , а выход соединен с вторым входом узла сигнализации аварийного отклонения параметра и входом сумматора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ()9) (1!) . (51)4 С 05 F 1 40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3309484/24-07 (22) 06.07.8 1 (46) 15.09.85. Бюл. Ф 34 (72) В.Н.Земеров (71) Московский институт инженеров гражданской авиации (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1(- 540261, кл. G 05 F 1/40, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

9 890380, кл. G 05 F 1/40, 31. 10.80. . (54)(57) 1. ЦИФРОВОЙ КОМБИНИРОВАННЬЙ

РЕГУЛЯТОР, содержащий аналого-цифровой преобразователь, узел сравнения, сумматор,:цифроаналоговый . преобразователь и узел управления исполнительным элементом, соединенные последовательно, а также первый дифференцирующий узел, узел сигнализации аварийного отклонения параметра и узел задания эталонного параметра, выход которого подключен к второму входу узла сравнения, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу первого дифференцирующего узла, выход которого соединен с первым входом узла сигнализации аварийного отклонения параметра, причем выход последнего подключен к второму входу узла управления исполнительным элементом, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повьппения качества регулирования с одновременным осуществлением защиты от отказа системы регулирования в переходных режимах, в него введен второй дифференцирующий узел вход которого подключен к выходу сумматора, а выход соединен с вторым входом узла сигнализации аварийного отклонения параметра и входом сумматора.

1179298

2, Регулятор по п. 1 о т л и ч аю шийся тем, что, с целью его упрощения, дифференцирующие узлы выполнены в виде последовательно соединенных регистра и блока сравнения, причем вход регистра и второй вход блока сравнения соединены и образуют вход дифференцирующего узла, а выход блока сравнения образует его выход, при этом управляющие входы

Изобретение относится к автоматическим управляющим устройствам, в частности к устройствам стабилизации и защиты от аварийного .отклонения параметров (напряжения, тока часто- 5 ты и т.д.).

Известен цифровой регулятор напряжения, сос.тоящий иэ аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выполненного в виде датчика и преобразователя напряжения в интервал времени, узла сравнения, входами которого являются выходы АЦП и устройства задания эталонного интервала, а выход подключен на вход схемы ячеек управ- 15 ления (цифроаналоговый преобразователь ЦАП), выход которой соединен с входом вентильного преобразователя (устройства управления исполнительным элементом) (1 ), 20

0< новными недостатками данного регулятора являются низкое качество регулирования в статических и динамических режимах, а также отсутствие сигнализации об отказе системы регу- 25 лирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор содержащий АЦП, .узел сравнения, сумматор, ЦАП и узел управ- yg ления исполнительным элементом, соединенные последовательно, а также узел задания эталонного параметра и дифференцирующий узел, причем узел задания эталонного параметра подключен на второй вход узла сравнения, а дифференцирующий узел на выход АЦП, выход дифференцирующего узла. является управляющим

ВхОдОм усчройстВя сигнялизяции явя 4р рийного напряжения, второй вход регистров подключены к выходу генератора,тактовьм импульсов.

3. Регулятор по пп 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью осуществления защиты путем определения соответственно знаков приращения регулируемого и регулирующего параметров, узел сигнализации аварийного отклонения параметра выполнен в Виде блока логической обработки. которого соединен с выходом АЦП через два последовательно соединенных счетчика (2 ).

К недостаткам этого регулятора следует отнести низкое качество регулирования в статических и динамических режимах (наличие статической ошибки и колебательность переходных процессов), а также невозможность осуществления защиты от отказа системы регулирования в переходных режимах.

Цель изобретения — повышение качества регулирования с одновременным осуществлением защиты от отказа системы регулирования в переходных режимах.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой регулятор, содержащий аналого-цифровой преобразователь, узел сравнения, сумматор, (цийроаналоговый преобразователь и узел управления исполнительным элементом, соединенные последователь. но, а также первый дифференцирующий узел, узел сигнализации аварийного отклонения параметра и узел задания эталонного паарметра, выход которого подключен к второму входу узла сравнения, выход, аналого-цифрового преобразователя подключен к входу первого дифференцирующего узла, выход которого соединен с первым входом. узла сигнализации аварийного отклонения параметра, причем выход последнего подключен к второму в оду узла управления исполнительным элементом, введен второй дифференцирующий узел, вход которого подключен к выходу сумматора, а выход соединен с входом сумматора и вторым входом узла сигнализации аварийного отклонения параметра, который выполнен в ниде блока логической обработки а дифференцирующие узлы выполнены в виде последовательно соединенных регистра и блока сравнения.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг.2 — вариант построения узла логической обработки.

Схема устройства содержит АЦП 1, узел сравнения 2, сумматор 3, ЦАП 4, узел управления исполнительным элементом 5, соединенные последовательно, а также дифференцирующие узлы

6,7 состоящие из последовательно соединенных регистров 8,9 и блоков сравнения 10, 11, узел сигнализации аварийного отклонения параметра 12, выполненный в виде узла логической обработки, генератор тактовых им": пульсов 13 и узел задания эталонного параметра 14. Второй вход узла сравнения 2 подключен к узлу задания эталонного параметра 14. На выходы ,АЦП 1 и сумматра 3 подключены дифференцирующие узлы 6 и 7, каждый из которых состоит из регистра 8 и блока сравнения 10, соединенных последовательно (соответственно 9 и 11 для узла 7), причем вход регистра является также вторым входом блока сравнения. Выходы блоков сравнения

10 и .11 подключены на входы узла логической обработки 12, который соединен с устройством управления исполнительным элементом 5. На управляющие входы регистров 8 и 9 подключен выход генератора тактовых импульсов 13. Выход дифференцирующего устройства 7 является вторым входом сумматора 3.

Устройвтво работает следующим образом.

Регулируемый параметр (например, напряжение синхронного генератора с электромагнитным возбуждением) поступает на вход АЦП 1 и в виде цифрового кода передается на входы узла 2 и дифференцирующего узла 7. После сравнения с эталоном 14 величина яли знак сигнала ошибки (в зависимости от тина астатического регулятора — интегральный, пропорционально — интегральный или шаговый) поступает на вход сумматора. Если используется шаговый закон регулирования, то на счетный вход суммато179298 4 ра 3 должен быть подключен генератор тактовых импульсов, например 13.

Код с выхода сумматора 3 подается на вход ЦАП 4, в соответствии с выходным сигналом которого изменяется сигнал на выходе узла управления исполнительным элементом 5 (усилителя мощности), т.е. регулирующее воздействие, и на вход дифференцируtO ющего узла 7. Дифференцирующие узлы 6 и 7 работают по принципу сравнения предыдущего и последующего значений с помощью блоков сравнения 10 и 11. Причем последующие значения получают путем непосредственной подачи кода с выходов преобразователя 1 и сумматора 3 на входы блоков 10 и

11, а предыдущие — за счет запоминания кода и передачи его на выход ре2р гистров 8 и 9 по сигналу тактового генератрра 13. Результаты сравнения с выходов блока 13,. 10 и 11 поступают на узел логической обработки 12, кото. рая реализуется в соответствии с ло25 гическими уравнениями, описывающими соотношение, например, знаков приращений, производных (регулируемого и регулирующего параметров). Для синхронного генератора с электромагнитным возбуждением логическое соотношение, описывающее аварийную работу системы регулиррования имеет вид

g = V„P(sip;n aN ) A(s ign йИ >> ))= (+ Л+) q (Л ) U(0 A+) Ч(0Л ) где — логическая единица на выходе устройства 12, свидетельствующая о наличии отказа в системе регулирования

sign ЬИ

Ф 1- f+f

+, N„

1+1

aN — приращение кода регулируемого

45 параметра (напряжения генератора); дИ вЂ” приращение кода регулирующег0 параметра (напряжения возбуждения возбудителя).

На фиг. 2 показана принципиальная

50 . схема, реализующая получение g c применением тепловых логических элементов. Данный сигнал поступает с выхода узла 12 на вход узла управления исполнительным элементом, и по нему вводит55 ся запрет на работу системы регулирования при возникновении отказа.

Одновременно с выдачей информации с выхода дифференцирующего узла на

1179298

Оп770 +

Составитель И.Никитина

Редактор О.Колесникова Техред Л.Мартяшова Корректор А.Тяско

Заказ 5674/49 Тираж 8б3 ПоДписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 узел логической обработки 12 эта информация поступает на сумматор 3, где суммируется со знаком минус с содержимым сумматора, т.е. осуществляется гибкая отрицательная обратная связь.

В регуляторе шагового. типа для демпфирования может использоваться информация только о знаке приращения (производной).

Введение в регулятор второго дифференцирующего узла и использование его как для осуществления защиты в переходных режимах от аварийного отклонения параметров совместно с первым дифференцирующим узлом, так и для повышения качества регулирования отличает предлагаемое устройство от прототипа.

Использование элементов регулятора в качестве измерительных органов защиты, что особенно важно при цифровой реализации устройства ввиду необходимости преобразований вида аналогкод, а также использование элементов защиты в качестве демпферного контура для регулятора позволяет значительно снизить массу и габариты устройств управления.

Применение предлагаемого устройства возможно в различных системах управления, где необходима стабилизация и защита от аварийного отклонения параметров, но наиболее целесообраз1 ным является использование в автоновных электроэнергетических системах атмосферных и космических летательных аппаратов, так как здесь предъявляются особенно высокие требования

2б к массо- габаритным характеристикам систем управления.