Многоканальный регулятор

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и позволяет повысить точность регулирования параметра за счет сокращения общего времени обегания каналов, уменьшить время переходного процесса и величину перерегулирования в каналах при выводе объектов регулирования на заданный режим, при больших возмущениях в объектах регулирования или при резких изменениях задаваемых значений регулируемого параметра. При включении регулятора в работу блок управления ключами последовательно в темпе, задаваемом частотой переключения первого элемента ИЛИ из "0" в "1", замыкает посредством ключей, входящих в группы, соответствующий канал регулирования. Регулирующее устройство подключается от каналов, у которых выходные сигналы аналоговых запоминающих устройств равны максимальному значению, а ошибки регулирования в этих каналах имеют такое значение и знак, что не вызывают изменения выходного сигнала регулирующего устройства. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s G 05 D 23/19

ГО СУДА

ПО ИЗО

ПРИ ГК

К АВ

1873/24-24

1.89

1.90. Бюл. М 43 ециальное конструкторско-технолоое бюро Львовского производного объединения "10велирпром" вский политехнический институт инского комсомола .Забульский, ¹M.Ковела и В,С,Шуй .555.6 (088.8) орское свидетельство СССР

31, кл. G 05 D 23/19, 1972. орсков свидетельство СССР

472, кл. G 05 D 23/19, 1984.

ОГОКАНАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР обретение относится к автоматичерегулированию и позволяет повысить ть регулирования параметра эа счет ения общего времени обегания ка »

О °

»Ф бретение относится к автоматичеегулированию и может быть испольо при автоматизации группы пных технологических объектов, в чав системах стабилизации и проого регулирования температуры на х с многозонным нагревом. ль изобретения — повышение точнолирования за счет сокращения обремени обегания каналов, чертеже представлена блок-схема ора. гулятор содержит канальные измерие преобразователи 1, канальные ики 2, группы ключей 3 — 8, регулирустройство 9, канальные аналоговые

И о ском р зова одно и стно и грам н объе та е сти р ry щего в а регу ят е тель ы зада ч юще у (21) 46 (22) 25. (46) 23. (71) С гичес ствен и Льв им. Ле (72) В. минск (53) 62 (56) Ав

М 330

А

М 109 (54) М (57) И скому точно сокра

СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

РЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

СССР

ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ налов, уменьшить время переходного про-. цесса и величину перерегулирования в каналах при выводе объектов регулирования на заданный режим, при больших возмущениях в объектах регулирования или при резких изменениях задаваел1ых значений регулируемого параметра. При включении регулятора в работу блок управления ключами последовательно в темпе, задаваемом частотой переключения первого элемента ИЛИ из "0" в "1", замыкает посредством ключей, входящих в группы, соответствующий канал регулирования. Регулирующее устройство отключается от каналов, у которых выходные сигналы аналоговых запоминающих устройств равны максимальному значению, а ошибки регулирования в этих каналах имеют такое значение и знак, что не вызывают изменения выходного сигнала регулирующего устройства, 1 ил. запоминающие элементы 10, канальные ис полнительные механизмы 11, трехпозиционный релейный элемент 12, блок 13 выделения мод)ля, первый 14, второй 15 и третий 16 пороговые элементы, первый 17 и второй 18 элементы И, первый — четвертый элементы 19 — 22 задержки, первый 23 и второй 24 элементы ИЛИ, блок 25 управления ключами, блок 26 сигнализации.

Регулирующее устройство 9 содержит сумматоры 27 и 28, интегратор 29 и дифференциатор 30. Кроме того, регулятор содержит элемент НЕ 31.

На чертеже обозначено Х„и Хз — соответственно текущее и заданное значения регулируемого параметра, подаваемые на

1608629 входной сумматор 27 регулирующего устройства 9 в момент связи последнего с i-u каналом управления; Y — выходной сигнал регулирующего устройства 9; У вЂ” выходной сигнал 1-го канального аналогового запоминающего устройства 10; К1, К2, КЗ, Кп, Кп+1— ключи, входящие в состав групп ключей; n— порядковые номера ключей.

Порядковые номера ключей соответствуют очередности их замыкания. Если замкнут ключ К1, то все остальные ключи (К2, КЗ, ..., Кп, Кп+1) разомкнуты, В дальнейшем при замыкании ключа К2 ключ К1 размыкается и т,д.

Шина сигналов управления ключами со. стоит из и+1 линий связи.

Группы ключей 3 и 4 имеют. связь со всеми п+1 линиями связи. Грнппы ключей 5 и 8 имеют связь только с четными линиями связи. Группы ключей 6 и 7 имеют связь только с нечетными линиями связи. Входы второго элемента ИЛИ 24 связаны с нечетными линиями связи.

Регулятор работает следующим образом, Блок 25.управления ключами последовательно в темпе, задаваемом частотой переключения первого элемента ИЛИ 23 иэ нулевого состояния в единичное, замыкает посредством ключей, входящих в группы ключей 3, 4 и 5, соответствующий канал регулирования, состоящий из регулируемого объекта (не показаны), измерительного преобразователя 1, задатчика 2 регулируемого параметра, регулирующего устройства 9, аналогового запоминающего элемента 10 и исполнительного механизма 11. При переключении регулирующего устройства 9 с непрерывным выходным сигналом на работу с другим каналом (объектом регулирования) запоминающий элемент 10 предыдущего канала запоминает последнее. значение регулирующего. воздействия. В результате этого пропорциональный исполнительный механизм 11 остается в положении, которое было до момента переключения выходной цепи регулирующего устройства 9 на работу с исполнительным механизмом 11 другого (последующего) канала. . При этом регулирующее устройство 9 работает в двух режимах — основном и подготовительном. В основном режиме осуществляется связь регчлирующего устройства

9 с тем или иным обьектом регулирования в зависимости от положения соответствующих ключей. групп ключей 3 — 5, Подготовительный режим необходим для обеспечения . безударной коммутации канальных исполнительных механизмов 11 с регулирующим устройством 9. В основном режиме замыка15

20 подается непосредственно выходной сиг25

35

50

5

10 ются ключи с четными порядковыми номерами, а в подготовительном режиме — с нечетными. Перед началом каждого основного. режима работы регулирующего устройства

9 осуществляется предварительная его работа в подготовительном режиме.

Для организации работы регулирующего устройства 9 в подготовительном режиме многоканальный регулятор содержит группы ключей 6 и 7, а также трехпозиционный релейный элемент 12. В этом режиме все ключи группы ключей 5 разомкнуты, а в группах ключей 3 и 4 замкнуты только те ключи, у которых совпадают порядковые номера с номерами замкнутых ключей, входящих в группы ключей 6 и 7.

Если в группах ключей 3, 4, 6 и 7 замкнуты ключи К1, то на инвертирующий вход трехпозиционного релейного элемента 12 нал регулирующего устройства 9, а на неинвертирующий вход — выходкой сигнал запоминающего элемента 10 первого канала через замкнутый ключ К1 группы ключей 6. При этом выход трехпозиционного релейного элемента 12 через замкнутый ключ К1 группы ключей 7 связан с дополнительным ("скоростным") входом интегратора 29.

Совокупность технических средств, содержащая запоминающий элемент 10 первого канала, ключи К1 из группы ключей 6 и 7, трехпозиционный релейный элемент 12, интегратор 29 и сумматор 28, образуют следящую систему, в которой входным (задающим) сигналом является выходной сигнал

У1 запоминающего элемента 10 первого канала, а выходным сигналом — сигнал У, снимаемый с выхода регулирующего устройстВ подготовительном режиме на выходе сумматора 27 формируется сигнал, пропорциональный ошибке регулирования и равный по величине разности выходных сигналов задатчика 2 и измерительного ripeобразователя 1 первого канала. Этот сигнал разности подается на основной вход интегратора 29, дифференциатора 30 и сумматора 28. Если принять, что постоянная времени интегрирования по "скоростному" входу интегратора 29 по величине намного меньше постоянной времени интегрирования по основному его входу, а сумматор 28 работает в линейном режиме, то выходной сигнал Y регулирующего устройства 9 практически мгновенно прим т значение, рав-. ное по величине сигналу У1, снимаемому с выхода запоминающегр элемента 10 первого канала, Поэтому после переключения регулирующего устройства 9 на основной

1608629 ре вре дей ход

10 ход ре уда тел уст нал рой дел под ско чер

23 лив реж ние клю рой эле эад ры е лив сле тов кан ние мен осн на э а на

И1 про чен ка доп нео гово выб ход ступ эле вых логи лято щег мин мал регу лярн им работы на исполнительный меха11 первого канала в первый момент ени поступит такое регулирующее возтаке, которое по величине равно выому сигналу запоминающего элемента ервого канала, сформированному на выпоследнего еще до подготовительного има.

Ч аким образом, обеспечивается безная коммутация канальных исполниных механизмов 11 с регулирующим ойством 9 независимо от величины сигошибки регулирования.

Время нахождения регулирующего усттва 9 в подготовительном режиме опреется элементом 21 задержки, тэк как в отовительном режиме сигнал логиче"1".с выхода второго элемента ИЛИ 24 з элемент 21 задержки, элемент ИЛИ блок. 25 управления ключами устанэвет группы ключей с подготовительного ма в основной (т.е. вызывает размыканечетных ключей и замыкание четных ей в соответствующих группах). ремя нахождения регулирующего усттва 9 в основном режиме определяется ентом 19 задержки или элементом.20 ржки или элементом 22 задержки, коточереэ первый элемент ИЛИ 23 устэнавют блок 25 управления ключами в ующее положение, обеспечивая подготельный режим работы для следующего ла. Разрешающий сигнал на управлелоком 25 управления ключами от элеов 19 и 22 задержек поступает в вном режиме с выхода элемента HE 31 емент 19 задержки непосредственно, элемент задержки 22 через элемент правление от элемента 22 задержки сходит в случае, когда после переклюя регуляторг на основной режим ошибегулирования в канале находится в стимых пределах (зэдается установкой ходимого порога срабатывания пороо элемента 14). ремя задержки элемента 22 задержки рается таким, чтобы обеспечить необмую паузу между логическими "1", поющими на входы элемента ИЛИ 23 с ентов 21 и 22 задержки, для перехода ного сигнала элемента ИЛИ 23 через еский "0", что обеспечит переход регу а на подготовительный режим следуюкэ нала. случаях, xorp3 выходной сигнал запоющих элементов 10 равен максиному значению, э сигнал ошибки ировэния имеет такие значение и пость, которые не вызывают изменения выходного сигнала регулирующего устройства 9, то в подготовительном режиме срабатывают пороговые элементы 15 и 16, с выхода которых сигналы поступают на вхо5 ды элемента И 17, выходной сигнал которого поступает через элемент 20 задержки на один из входов элемента ИЛИ 23. Так как время задержки элемента 20 выбирается больше времени задержки элемента 21, то

10 сигнал логической "1" на выходе. элемента

20 задержки появится уже в основном режиме этого канала и переключит блок 25 управления ключами в следующее положение, обеспечивая подготовительный режим сле15 дующего канала.

Элемент 19 задержки выдает на своем выходе сигнал только при наличии на его входе сигнала с длительностью времени, равной или большей его времени задержки, 20 При наличии на входе элемента 19 задержки сигнала U >< с длительностью t Т на выходе элемента 19 задержки появляется сигнал логической "1", В случае, если длительность входного сигнала меньше вре25 мени Тз, то элемент 19 сигнала логической

"1" не выдает.

Время задержки элемента 19 выбирается таким, что обеспечить необходимую точность поддержания регулируемого пара30 метра в объектах регулирования. Срабатывание элемента 19 задержки означает, что регулирующее устройство 9 не cseno ошибку регулирования в этом канале к допустимому пределу за время Т . Поэтому

35 выходной сигнал элемента 19 задержки, кроме элемента ИЛИ 23, подается через группу ключей 8 на блок 26 сигнализации, в котором срабатывает предупредительная сигнализация этого канала.

40 Элемент 20 задержки выдает сигнал на своем выходе и после подачи на его вход кратковременного сигнала с длительностью времени меньшей, чем его время задержки (в нашем случае длительность сигнала логи45 ческой "1" нэ входе элемента 20 равна длительности подготовительного режима, так кэк в основном режиме на входе поротового элемента 16 нулевой сигнал).

Время задержки элемента.20 равно т1, 50 Элементы 21 и 22 задержки могут быть построены как элемент 19 задержки или как элемент 20 задержки, Постоянная времени интегратора определяется выражениями: по основному

55 входу — То = Ro С; по "скоростному" входу — Тс = Rc С.

Тэк как сопротивление резистора Re выбирается намного ме ьше сопротивления резистора Rp, то и соответственно постоян1608629

35

55 ная времени интегратора по "скоростному" входу Тс намного меньше постоянной Bp8= мени по основному входу То.

Пороговый элемент 14 срабатывает при наличии. на его входе нулевого или допустимого, наперед выбранного, значения модуля ошибки, снимаемого с выхода блока 13 выделения модуля.

Для этого блока при 0вх - Еоп живых "О, при Оех < Eon Овых - "1", Блок 13 выделения модуля на входе порогового элемента 14 необходим для выделения сигнала ошибки с одной полярностью, так как сигнал ошибки на выходе сумматора 27 имеет различную полярность, а на вход порогового элемента необходимо подавать сигнал одной полярности, Пороговые элементы 15 и 16 срабатывают.при наличии на их входе напряжений выше Ео .

В тех случаях, когда выходные сигналы запоминающих элементов 10 равны максимальному значению, а сигналы ошибок регулирования в каналах имеют такие значение и знак, что не вызывают изменения выходного сигнала регулирующего устройства 9, то оно не задерживается подключенным к этим каналам. Установка уровня срабатывания порогового элемента

15, дающего сигнал на переключение блока

25 с основного режима, пропускаемого канала на подготовительный режим следующего канала, зависит от конкретных объектов регулирования и йэходится в таких пределах — больше уровня срабатывания порогового элемента 14 и меньше максимального выходного сигнала сумматора 27.

За счет этого сокращается общее время обегания каналов, что повышает точность регулирования, Кроме того, уменьшается время переходного процесса и перерегулирование при автоматическом выходе на режим при больших возмущениях в объектах регулирования или при резких изменениях задающих параметров.

Выбором задержек времени элементами 19 — 22 задержки можно установить требуемое время подготовительного режима (элемент 21 задержки) и оптимальные времена основного режима для трех описанных случаев (элементы 19 — 22 задержки). Все это сокращает общее время обегания каналов, что повышает точность поддержания . регулируемого параметра в объектах регулирования.

Формула изобретения

Многоканальный регулятор, содержащий канальные измерительные преобразователи, выходы которых соединены с входами первой группы ключей, подключенной своим выходом к одному из входов первого сумматора, к другому входу которого подсоединен выход второй группы ключей, связанной своими входами с выходами канальных задатчиков, выход первого сумматора подключен к основному входу интегратора, к первому входу второго сумматора и входу блока выделения модуля, последовательно соединенного с первым пороговым элементом, выход второго сумматора связан с инвертирующим входом трехпозиционного релейного элемента и входом третьей группы ключей, связанной своими выходами через канальные аналоговые запоминающие эл менты с входами соответствующих канальных исполнительных механизмов.и входами четвертой группы ключей, выход которой подключен к неинвертирующему входу трехпоэиционного релейного элемента, связанного своим выходом через пятую группу ключей с дополнительным входом интегратора, связанного своим выходом с вторым входом второго сумматора, первый элемент ИЛИ, выход которого связан с блоком управления ключами, подключенным своими выходами к шине сигналов управления ключами, первый элемент задержки, выход которого подключен к первому входу первого элемента

ИЛИ и входу шестой группы ключей, выходы которой соединены с блоком сигнализации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, регулятор дополнительно содержит второй и третий пороговые элементы, первый и второй элементы И, второй, третий и четвертый элементы задержки, второй элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем вхбц второго пороговоr0 элемента соединен с выходом первого сумматора, вход третьего порогового элемента соединен с неинвертирующим входом трехпазицион ного релейного элемента, выходы второго и третьего пороговых элементов соединены с соответствующими входами первого элемента И; выход которого через второй элемент задержки подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, входы второ о элемента ИЛИ соединены с шиной сигналов управления ключами, а его выход через третий элемент задержки подключен к третьему входу первого элемента

ИЛИ и через элемент НЕ соединен с одним из входов второго элемента И и входом первого элемента задержки, другой вход второго элемента И соединен с выходом первого порогового элемента, а выход через четвертый элемент задержки — с четвертым входом первого элемента ИЛИ, 1608629