Пропорционально-интегрально-дифференциалный регулятор

 

Изобретение относится к области электроэнергетической и теплотехнической техники, может - быть использовано для регулирования скорости вращения мощных электрогенераторов и давления пара или расхода топлива в котлоагрегатах и является усовершенствованием известного регулятора по авт.св. № 857925. Целью настоящего изобретения является повышение точности и быстродействия регулятора, Поставленная цель достигается за счет того, что входной сигнал регулятора усиливается в усилителе 8, поступает на первый вход сумматора 17, выходной сигнал которого усиливается в усилителе 9, с выхода которого поступает на информационный вход усилителя 11 и через усилитель 5 на второй вход сумматора 17. Выходной сигнал усилителя 11 дифференцируется в дифференциаторе 18 и поступает через сумматор 15 и усилитель 4 на первый вход сумматора 16, а через усилитель 7 на второй вход сумматора 16, на третий вход которого подается входной сигнал регулятора , усиленный в усилителе 6. Выходной сигнал усилителя 4 подается через инерционное звено 20 на второй вход сумматора 15. Выходной сигнал сумматора 16 подается на вход исполнительного механизма 19. Выходной сигнал усилителя 6 делится, в делителе 21 на усиленный в усилителе 10 входной сигнал регулятора, а результат деления подается на управлянщий вход усилителя 11« Входной сигнал рег улятора сравнивается в усилителях 5,6,7 с выходными сигналами источников постоянных сигналов 1,2,3. Коэффициент усиления усилителя 8 меняется в зависимости от вькодного сигнала усилителя 12, коэффициент усиления усилителя 6 меряется в зависимости от выходного сигнала усилителя 14, а коэффициенты-усиления усилителей 7,9 и 10 меняются в зависимости от выходного сигнала усилителя 13. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН. з0 «„13ЯЯЯ2 (я) 4 Г 05 В 11 01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (6 1) 857925 (21) 4147056/24 — 24 (22) 22.09.86 (46) 15.04.88. Бюл, У 14 (72) И.A. Какузин и В.И. Крысенко (53) 62-50(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 857925, кл. G 05 В 11/01, 1981. (54) ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНОДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к области электроэнергетической и теплотехнической техники,: может - быть использовано для регулирования скорости вращения мощных электрогенераторов и давления пара или расхода топлива в котлоагрегатах и является усовершенствованием известного регулятора по авт.св. Р 857925. Целью настоящего изобретения является повышение точности и быстродействия регулятора.

Поставленная цель достигается за счет того, что входной сигнал регулятора усиливается в усилителе 8, поступает на первый вход сумматора

17, выходной сигнал которого усиливается в усилителе 9, с выхода которого поступает на информационный вход усилителя 11 и через усилитель

5 на второй вход сумматора 17. Выходной сигнал усилителя l1 дифференцируется в дифференциаторе 18 и по ступает через сумматор 15 и усили- тель 4 на первый вход сумматора 16, а через усилитель 7 на второй вход сумматора 16, на третий вход которого подается входной сигнал регулятора, усиленный в усилителе 6. Выходной сигнал усилителя 4 подается через инерционное звено 20 на второй вход сумматора 15. Выходной сигнал сумматора 16 подается на вход исполнительного механизма 19. Выходной сигнал усилителя 6 делится. в делителе 2l на усиленный в усилителе 10 входной сигнал регулятора, а результат деления подается на управляющий вход усилителя 11. Входной сигнал регулятора сравнивается в усилителях

5,6,7 с выходными сигналами источников постоянных сигналов 1,2,3. Коэффициент усиления усилителя 8 меняется в зависимости от выходного сигнала усилителя 12, коэффициент усиления усилителя 6 меняется в зависимости от выходного сигнала усилителя 14, а коэффициенты усиления усилителей 7,9 и 1О меняются в зависимости от выходного сигнала усилителя 13. 1 ил.

1388824

Изобретение относится к электроэнергетической и теплоэнергетической технике и может быть применено для регулирования скорости вращения мощных электрогенераторов и давления пара или расхода топлива в котлоагрегатах.

Целью изобретения является повышение точности и бьи тродействия регулятора.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого регулятора.

Регулятор содержит первый, второй и третий источники l-3 постоянных сигналов, первый, девятый, второй„ третий, четвертый„ восьмой, десятый, одиннадцатый, пятый„ шестой и седь-. мой усилители 4-14, первый, второй и третий сумматоры i!5-17, дифференциатор 18, исполнительный механизм

19, инерционное звено 20, блок 2 1 деления, вход и выход регулятора

22 и 23, Регулятор работает следующим образом.

Иходной сигнал регулятора поступает на информационные входы четвертого, второго и десятого усилителей

8, 6 и 10 и на первые входы пятого, шестого и седьмого усилителей 12-14.

На.вторые входы пятого, шестого и. седьмого усилителей 12-14 поступают сигналы с выходов первого„ второго и третьего источников 1-3 постоянных сигналов, которые определяют рациональные значения параметров регулятора. С выходов первого, второго и .третьего усилителей 12-14 сигналы (.подаются на управляющие входы четвертого, второго, третьего, восьмого и десятого усилителей 6„7,8,9 и 10„ которые и устанавливают целесообразные параметры регулятора, а именно коэффициент усиления и постоянные времени интегрирования и дифференцирования регулятора„ С выхода четвертого усилителя 8 сигнал через третий сумматор 17 подается на информационный вход восьмого усилителя 9, охваченного отрицательной обратной связью через девятый усилитель 5. С выхода десятого усилителя

10 сигнал подается на вход "Делимое" блока 2 1 деления, на вход "Делитель" которого подается сигнал с выхода второго усилителя 6. С выхода восьмо

ro усилителя 9 сигнал подается на информационный выход одиннадцатого усилителя 11, на управляющий вход которого сигнал подается с выхода блока 21 деления. С выхода одиннадцатого усилителя 11 сигнал подается на дифференциатор 18, с выхода которого сигнал через первый сумматор

15 поступает на вход первого усилителя 4, охваченного обратной связью через инерционное звено 20. За счет большого коэффициента усиления первого усилителя 4 в регуляторе формируется форсирующее звено. С выхода. форсирующего звена, т.е, с выхода первого усилителя 4 сигнал поступает на первый вход второго сумматора

16, на второй и третий входы которого одновременно поступают сигналы . с выходов второго и третьего усилителей 6 и 7, Таким образом, сигнал на выходе второго сумматора 16 пропорционален входному сигналу регулятора, его первой и второй производной. С выхода сумматора 16 сигнал подается на вход исполнительного ме-. ханизма 19.

Коэффициент усиления усилителя 8 меняется пропорционально выходному

3р сигналу усилителя 12, коэффициент усиления усилителя 6 меняется пропорционально выходному сигналу усилителя 14, коэффициент усилителей 7,9 и 10 изменяются пропорционально выходному сигналу усилителя 13, а ко35

4 эффициент усиления усилителя 11 меняется пропорционально выходному сигналу блока 21 деления.

Известно, что передаточная функ40 ция ПИД-регулятора имеет виц

W(p) =К(1+т Р+- — - (1)

Р Р % Т.Р где К вЂ” коэффициент усиления pery45 лятора;

Т вЂ” постоянная времени интегриМ рования регулятора, Т вЂ” постоянная времени дифференцирования регулятора, р — оператор Лапласа,, или при переменных параметрах имеет вид:

2

1+Т (х) р+Т,4(х) Тц,(х) р

w (р) = К (х), --- — -- — -"- ——

Ф

Р Т (х). р

И (2) !

Передаточные функции элементов регулятора имеют вид

1388824

W<(p) — Кц(х), Wù (р) = T„>p; W (p) о

„ (p) = K . „ (p) = М „ (p)

4»20Tp+1 19

2о

5(р) 5 1о (р) 1о (x); % (p) Кя (х) Wg (p) К ву(х) 1

Т„9 р

W,(р) = К,(xx), К (х) (р) = - — ->

2! K 7(Х) (3) K (x) следующей, В дальнейшем будем использовать представление об эквивалентной передаточной функции и аргумент х параметров К,К,К,К и т.д.

В 6 1 i1 будем опускать, Т р{К (4) (5) Т

К Т (6)

2о !

Формула изобретения

Пропор..;ионально-интегрально-дифференциальный регулятор по авт.св. = 857925, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия регулятора, в нем дополнительно установлены с четвертого по одиннадцатый усилители, блок деления, третий сумматор и первый, второй и третий ис-.. точники постоянных сигналов, причем вход регулятора соединен с входом дифференциатора через последовательно соединенные четвертый усилитель, первый вход-выход третьего сумматора, восьмой и одиннадцатый усилители, и кроме того, вход регулятора подключен к информационному входу десятого усщ ителя и к первым входам пятого, шестого и седьмого усилителей; соединенных вторыми входами с выходами соответственно первого, второго и третьего источников постоянных сигналов, выходы пятого и седьмого усилителей подключены к управляющим входам соответственно четвертого и второго усилителей, выход шестого усилителя соединен с управляющими входами третьего, восьмого и десятого усилителей, вход и выход девятого усилителя подключены соответственно, к выходу восьмого усилителя и к вхогде W;(p), К;(х) и Т.; — соответственно передаточная функция, коэффициент усиления и постоянная времени i-ro 1О блока регулятора.

Передаточная функция регулятора, исходя из составляющих (3), будет

w (р) = — - =(к +к

Z() К х (р) б 2 1+К„К

w (p) к, (1 +

5 7 5

Поскольку передаточные функции (2) и (5) равны, то

Т„Т = т т = — — Т

К Т1 Т 2

18 (1+Ê К ) и

7 20

Отсюда определяем Т

19 т, Т = Т

1+К., К, ЗО

Вследствие этого независимое параметрическое изменение параметров регулятора осуществляется с помощью второго усилителя 6, усилителя 8 и третьего усилителя 7.

Благодаря дополнительному введе1 нию в регулятор восьми усилителей, трех источников постоянных сигналов и блока деления достигается возможность независимого изменения значений трех основных параметров регулятора, коэффициента 9силения и постоянных времени дифференцирования и интегрирования, что позволит осуществлять поднастройку параметров регулятора к параметрам объекта регули рования с переменными динамическими характеристиками и не выпускать в промьшытенности целый типоразмерный ряд свыше 20 !ИД-регуляторов с разными параметрами, а ограничиться их минимальным числом примерно 3-5, кроме того повысить точность и быстродействие регулятора, т.е. повысить качество процессов регулирования, а также уменьшить капитальные затраты 55 на проектирование и расширить область применения регулятора на другие области техники, Я

«.й- .Ы .---Г -» — — 1 ° ---— - е

К. Т т„р -,«1

1388824

Составитель Ю. Гладков

Техред Л. Сердюкова

Корректор В.Гирняк

Редактор И.Середа

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская иаб.; д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ду третьего сумматора, входы "Делимое" и "Делитель" и выход блока деления соединены соответственно, с выМ

Заказ 1579/48 Тираж 866 ходами четвертого и второго усилителей и управляющим входом одиннадцатого усилителя.