Частотно-импульсный регулятор

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах управления нагревательными печами, в системах регулирования скорости валков прокатных станов и т.д. Целью изобретения является упрощение регулятора. Цоставленная цель достигается -за счет того, что при изменении полярности сигнала рассогласования на входе в регулятор происходит формирование импульса управления на его выходе при одновре менном изменении порога срабатывания первого или второго несимметричных релейных элементов, причем устанавливается порог срабатывания, равньй О. Цри этом интегратор регулятора не обнуляется. Следующий управляющий импульс на выходе регулятора формируется в момент изменения знака напряжения на выходе интегратора. При этом восстанавливается исходный порог , срабатывания соответствующего нелинейного элемента и обнуляется интегратор . Тем самым обеспечивается фиксированный отрицательныйгистерезис в характеристике нелинейного элемента. 3 шт. а (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (б11 4 G 05 В 11/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4258965/24-24 (22) 14.04,87 (46) 15.12,88. Бюл, Ф 46 (71) Центральный научно-испытательный полигон — филиал Всесоюзного научно-исследовательского института строительных и дорожных машин (72) Н.Н.Улыбин и В.В,Макаров (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 - 1096608, кл, Л 05 В 1 1/30, 1 988.

Авторское свидетельство СССР

N - 1278806, кл. Л 05 В 11/30, 1985 (прототип). (54) ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использованб в системах управления нагревательными печами, в системах регулирования скорости валков прокатных станов и т.д. Целью изобретения явля„„SU, !444709 А 1 ется упрощение регулятора, Поставленная цель достигается за счет того, что при изменении полярности сигнала рассогласования на входе в регулятор происходит формирование импульса управления на его выходе при одновременном изменении порога срабатывания первого или второго несимметричных релейных элементов, причем устанавливается порог срабатывания, равньп1

"0". При этом интегратор регулятора не обнуляется. Следующий управляющий импульс на выходе регулятора формируется в момент изменения знака напряжения на выходе интегратора. При этом восстанавливается исходный порог срабатывания соответствующего не" линейного элемента и обнуляется Интегратор. Тем самым обеспечивается фиксированный отрицательный- гистерезис в характеристике нелинейного элемента. 3 ил.

1444709

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах управления нагревательными печами, в системах регулирования ско- 5 рости валков прокатных станов и т.д.

Целью изобретения является упрощение регулятора.

На фиг.1 представлена функцио" нальная схема регулятора; на фиг,2 эпюры выходных напряжений основных блоков регулятора; на фиг. 3 - структурная схема регулятора.

Регулятор содержит усилитель напряжения 1, интегратор 2, первый, вто- 15 рой, третий и четвертый релейные блоки с несимметричной характеристикой

3. — 6, первый, второй, третий, четвертый и пятый одновибраторы 7 — 11, первый и второй усилители мощности 20

12 и 13, элемент ИЛИ 14, ББ-триггер

15, ключевой элемент.16, первый и второй ключи 17 и 18; первый и второй источники напряжения 19,20, резисторы 21, 22, первый и второй элементы И 23, 24, релейные элементы

25,26, общую шину 27, нелинейный блок 28, формирователь прямоугольных импульсов 29, Uù — входное напряжение регулятора, равное разности ЗО между заданным к действительным значениям регулируемого параметра, U< выходное напряжение усилителя напряжения 1, U< — выходное напряжение интегратора 2, U> и U — выходные напряжения соответственно несимметричных релейных блоков 3 и 4, U —

U — выходные напряжения соответственно одновибраторов 7 — 9, U H U выходные напряжения соответственно 4О релейных блоков 5 и 6, U 0 и выходные . напряжения соответственно одновибраторов 1О и 11, выходное напряжение RS-триггера 15, и U1< — выходные напряжения 45 соответственно элементов И 23 и 24, Ь вЂ” порог срабатывания нелинейного блока 28 и первого и второго рел ейных блоков 3 и 4, с — ширина и етли характеристики нелинейного блока 28, Регулятор работает следующим образом.

На вход регулятора поступает сиг" . нал Пв„, равный разности между задан55 ным и действительным значениями регу" лируемого параметра. Напряжение V „ усиливается усилителем напряжения 1, с выхода которого напряжение U noc( тупает на вход интегратора 2 и на входы релейных блоков 5 и б. Релейные блоки 5 и 6 служат для определения знака сигнала рассогласования.

Если, например, сигнал рассогласования У „имеет положительное значение, а усилитель напряжения 1 осуществляет усиление этого сигнала без его инвертирования, то на выходе релейного блока 5 формируется постоянное напряжение положительной полярности, а на выходе релейного блока 6 напряжение равно О. Сигнал U, интегрируется и инвертируется интегратором 2.

С выхода интегратора 2 сигнал U поступает на входы релейных блоков

3 H 4. Величина зоны нечувствительности релейных блоков 3 и 4 определяется величиной напряжения на их управляющих входах и может изменяться в зависимости от сос.тояния клеей

17 и 18. Ключи 17 и 18 в приведенном примере реализации используются в исполнении, при котором размыкают цепь при подаче управляющего сигнала. Примем за исходное состояние регулятора такое, при котором сигнал рассогласования V положительной

IToJIHpHocTH H сигналы U y H Uqg oTcjjT ствуют на управляющих входах ключей

17 и 18, При этом отсутствует также сигнал U„ на прямом выходе RS-триггера 15. Таким образом, в исходном состоянии величина зоны нечувствительности релейных блоков 3 и 4 опре— деляется величиной сигнала на выходе источников напряжения 19 и 20 и равна Ь.

Прч достижении сигналом U на вы— ходе интегратора 2 величины, превы.шающей зону нечувствительности соответствующего релейного блока (в рассматриваемом случае блока 4), последний срабатывает, и на его выходе возникает сигнал U< поступающий на соответствующие входы одновибраторов

8 и 9. В примере реализации одновибраторы 7 — 9 используются в исполнении, при котором имеют по два независимых входа. Одновибратор 9 формирует короткий импульс, вызывающий срабатывание ключевого элемента 16 и обнуление интегратора 2, а одновибратор 8 формирует импульс управления заданной длительности, поступающий в виде напряжения U< на вход усили09

14447 теля мощности 13, с выхода которого сигнал поступает ня одну из управляющих обмоток исполнительного устройства (ня фиг.! не показано). При сох5 ранении полярности сигнала рассогласования U „ дальнейший процесс повторяется, и на выходе регулятора формируется последовательность модулированных по частоте импульсов уп- 10 равления, При изменении полярности сигнала рассогласования U происходит уменьшение до О сигнала U на выходе релейного блока 5 и нозникнове- 15 ние сигнала U ня выходе блока 6.Происходит запуск одновибрятора 11.Сигнал U < на его выходе вызывает срабатывание одновибрятора 7, на выходе которого формируется управляю- 20 щий импульс длительностью g поступающий через усилитель мощности 12 на вторую улранляищуи обмотку исполнительного устройства. Одновременно сигнал U и с выхода однонибратора

11 через элемент ИЛИ 14 вызывает переключение RH-триггера 15, на прямом выходе которого формируется сигнал U, который при наличии сигнала U> ня первом входе элемента 30

И 24 вызывает формирование сигнала на его выходе, этот сигнал вызывает переключение клича 17, что приводит к изменении порога срабатывания релейного блока 3. При этом устанавливается его порог срабатывания, равный О, Благодаря тому,что интегратор 2 регулятора не обнуляется в момент изменения полярности сигнала рассогласования и устанавливает- 40 ся новый порог срабатывания соответствующего релейного элемента, равный

О, последующее срабатывание регулятора с формированием импульса управления на его выходе происходит при изменении сигнала рассогласования на входе н регулятор на величину,пропорциональнуи неличине сигнала на выходе интегратора 2 в момент изменения знака U „ . Тем самым обеспечива- 50 ется фиксированный отрицательный гистерезис в характеристике нелинейного блока ?8 частотно-импульсного регулятора, Описанный алгоритм работы предложенного частотно-импульсного регулятора позволяет рассматривать его структурнуи схему в виде последовательного соединения интегратора ? с передаточной функцией

W„(p) = ---, нелинейного блока 28 р вида "квянтователь приращений" с отрицательным гистерезисом и формирователя прямоугольных импульсон 29 с передаточной функцией W<„(p)

-Р ! - е, где — длительность упранляищих импульсов (фиг.3). Последний квант характеристики нелинейного блока 28 обладает петлей переменной ширины С, определяемой начальными условиями процесса. В остальных петлях гистерезис фиксирован и равен величине 11, т,е. величине эоны нечувствительности релейных блоков 3 и 4, определяемой при подключении к их управляющим входам источников напряжения 19 и 20. После первого срабатывания регулятора при измененном пороге срабатывания релейных элементов происходит восстановление регулятора в исходное состояние благодаря переключению триггера 15. Дальнейший процесс повторяется,при работе соответствующих блоков до установления в системе автоматического регулирования устойчивого явтоколебятельного режима.

Таким образом, в динамическом отношении предложенная конструкция регулятора полностьи идентична регулятору-прототипу, однако реализуется при большей простоте конструкции, что позволяет повысить надежность работы регулятора.

Формула изобретения

Частотно-импульсный регулятор, содержащий последовательно соединенные первый релейный блок с несимметричной характеристикой, первый одновибратор и, первый усилитель мощности, последовательно соединенные второй релейный блок с несимметричной характеристикой, второй однонибратор и-второй усилитель мощности, третий одновибратор, соединенный первым и вторым входами с выходами соответственно первого и второго релейных блоков с несимметричной характеристикой, а выходом — с R-входом RH-триггера и входом обнуления интегратора, усилителн напряжения, подключенный выходом через интегратор к входам первого и второго релейных блокон с несимметричной характеристикой, через третий

5 14447 релейный блок с несимметричной характеристикой — к входу четвертого одновибратора, а через четвертый релейньгй блок с несимметричной характерис5 тикой — к входу пятого одновибратора, и элемент ИЛИ, соединенный первым входом с выходом четвертого одновибратора и с вторым входом второго одновибратора, вторым входом — с выходом пятого,одновибратора и с вторым входом первого одновибратора, а выходом — с S-входом RS-триггера, первый и второй источники напряжения, подключенные соответственно через 15

09 6 первый и второй ключи к входам задания порога срабатывания первого и второго несимметричных релейных блоков, о т л и ч я ю шийся тем, что, с целью упрощения регулятора, в нем установлены первый и второй элементы И, подключенные первыми входами к выходам, соответственно треть его и четвертого релейных блоков с несимметричной характеристикой, вторыми входами — к выходу RSтриггера, а выходами — к управляющим входам соответственно второго и первого ключей, )444709

Уц

Aa?

ВНИИПИ Заказ 6505/45 Тираж 866 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4