Пневматический регулятор

 

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации. Цель изобретения - повышение качества переходных процессов - достигается введением новых элементов и связей, Регулятор содержит задатчик опорного давления, дроссельный сумматор, интегральный и пропорциональный блоки. Первый вход дроссельного сумматора соединен с задатчиком, второй вход - с каналом задающего воздействия, а выход - с минусовой камерой пропорционального блока. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg)g G 05 В l l/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21} 4791009/24 (22) 21.12.89 (46) 29.02.92 ° Бюл. и 8 (71) Государственный Всесоюзный центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации (72) А.И.Бирман, Э.И.Склярский и Е.О.Барский (53) 621-525(088.8) (56) Пневмоавтоматика, M. Наука, 1966, с. 96-104, рис. 8, Авторское свидетельство СССР

Ю 664154, кл. G 05 В 11/50, 1972.

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации, а имен" но к пневматическим регуляторам, ра" ботающим совместно с управляющей вычислительной машиной (УВИ) в супервизорном режиме.

Известные пневматические регуля торы, содержащие последовательно соединенные пропорционально-интегральный блок и блок обратного пред- . . варения, обладают сложной конструк-. цией.

Ближайшим техническим решением к предложенному, является пневматический регулятор, содержащий задатчик опор" ного давления, интегрирующий блок, плюсовой и минусовой входы которого связаны соответственно с каналами регулируемой переменной и задающего. воздействия; пропорциональный блок, выход которого соединен с выходным каналом регулятора, единичный вход -,,.SUÄÄ 1716481 А1

2 (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к техническим средствам автоматизации. Цель изобретения — повышение качества пе" реходных процессов - достигается вве" дением новых элементов и связей. Регулятор содержит задатчик опорного давления, дроссельный сумматор, интегральный и пропорциональный блоки.

Первый вход дроссельного сумматора соединен с задатчиком, второй входс каналом задающего воздействия, а выход — с минусовой камерой пропорционального блока. 2 ил. с выходом интегрирующего блока, а плюсовой вход — с каналом регулируемой переменной.

При значительных изменениях задания регулятор может переходить в режим насыщения (в тех случаях, когда коэффициент усиления регулятора по величине больше единицы), что приво" дит к ухудшению качества регулирования.

Далее применение известного регулятора сопровождается. увеличением интегрального квадратичного критерия при скачкообразном изменении задания.

Целью изобретения является улучшение качества переходных процессов при 3» возмущениях по заданию.

С этой целью в пневматическом регуляторе, содержащем задатчик опорного давления, интегрирующий блок и пропорциональный блок, дополнительно установлен повторитель и дроссельный

1716481 сумматор, первый вход которого соединен с задатчиком опорного давления, второй вход - с каналом задающего воздействия, а выход через повторитель связан с минусовым входом пропорционального блока, Предложенное схемотехническое решение учитывает особенности формирования пропорциональной компоненты

ПИ-алгоритма и позволяет улучшить качество переходных процессов в системах с предложенным регулятором.

Новые свойства пРедложенного регулятора, обуславливающие положитель- 15 ный эффект, появляются благодаря наличию в нем совокупности существенных признаков в их устойчивой взаимосвязи.

На фиг. приведена принципиальная схема предложенного регулятора; на фиг. 2 — графики переходных процессов в CAP с предложенным и известным регуляторами.

Регулятор содержит задатчик опор- 25 ного давления 1, дроссельный сумматор 2, повторитель 3, пропорциональный блок 4 и интегральный блок 5.

Выход задатчика 1 опорного давления Рд соединен с первым входом дрос- 30 сельного сумматора 2, второй вход ко" торого связан с минусовым входом интегрирующего блока 5 и каналом задающего воздействия Fgp,, а выход через повторитель 3 сообщен с минусовой камерой пропорционального блока 4.

Плюсовые входы интегрирующего и пропорционального блоков соединены с каналом регулируемой переменной Рпер, единичный вход (контрольная точка) 40 пропорционального блока. связан с выходом Р1, интегрирующего блока 5, а выход подключен к выходному каналу регулятора Р щ„.

Регулятор работает следующим об- 45 разом.

В соответствии со схемой включения динамика регулятора описывается уравнением

Pù =IIKà(рпер 3д)+(" ) п(пер о)+

+ (1пер Р3д) 1 1

«у„пер где К„ - коэффициент усиления регулятора (первый параметр наI стройки);

Т - время интегрирования (второй

И параметр настройки);

0((C1 - коэффициент сглаживания, определяемый соотношением проводимостей дросселей сумматора 2 (третий параметр настройки).

Как видим из уравнения, регулятор обладает различными динамическими характеристиками в зависимости от точки приложения возмущения: при изменениях переменной Рпер регулятор осуществляет

ПИ-закон с коэффициентом усиления

Кп, при изменениях задания коэффициент усиления уменьшается до величины п

Кд, При =1 предложенный регулятор реализует стандартный ПИ-закон, при

$--0 обеспечивается совпадение свойств предложенного и известного супервизорного регуляторов.

Как следует из теории линейных систем автоматического регулирования, такие свойства регулятора должны обеспечить более высокое качество регулирования при возмуще) иях по заданию по сравнению и со стандартным регулятором (=1) и с супервизорным регулятором-прототипом ($--0).

Как видно из графика на фиг. 2, в системах с предложенным регулятором обеспечивается значительное (в 23 раза) уменьшение первого выбега (по сравнению со стандартным регулятором); при этом при оптимальном выборе параметра имеет место существенное улучшение качества регулирования по интегральному квадратичному критерию (примерно на 40-504).

2 а= ) (пЕР 3Д) dtДополнительным йреимуществом предложенного регулятора является расширение линейных режимов (ОЛР) и обусловленное этим увеличение быстродей-. ствия системы регулирования.

Действительно, границы ОЛР регулятора в целом определяются из условий работы пропорцйональной части регулятора в стандартном диапазоне давлений 0,2-1,0 кгс/см2.

0,2< 3Кп(Рпер.P3+)+(1 g)Кп(щ Pî)+

+P q 1,0

Так как в установившемся состоянии Рпер=Р3д, то предельно допустимые изменения задания Р3 относительно базового значения Р определяются соотношениями

О 2-Р» 0-Ри

->--- - а Р -р g -

К„ 1-i) - 33A и К„(1-g) 3 736481

Так как оптимальные значения па " раметра (в смысле минимума I ) ло" кализованы в интервале 0,5-0,7, то имеет место по крайней мере двухкратное увеличение ОЛР в сторону больших значений (Р. -Р ) - по сравнению с регулятором-прототипом.

Мо сравнению с базовым объектом,, в качестве которого принят серийный. 10 регулятор з-да ТИЗПРИБОР ПР3.31И,. предложенный регулятор обладает аналогичными преимуществами.

Предложенный регулятор целесообразно использовать в комбинированных 15 пневмоэлектронных АСУ ТП, в которых

УВИ реализует функции расчета и вывода задающего воздействия, а стабилизация переменных на оптимальных значениях осуществляется пневматически- 20 ми регуляторами.

Изобретение реализовано на серийных элементах и подготовлено к промышленному использованию. ! 25.

Формула изооретения

Пневматический регулятор, содержащий эадатчик опорного давления, интегрирующий блок, плюсовой и минусовой входы которого связаны соответственно с каналами регулируемой переменной и задающего воздействия, про-. порциональный блок,. выходной канал которого соединен с выходным каналом регулятора, первый плюсовой входс каналом регулируемой переменной, а второй плюсовой вход - с выходом ин" тегрирующего блока, о.т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения качества переходных процессов, в нем установлен повторитель и дроссельный сумматор, первый вход которого соединен с задатчиком опорного давления, второй вход — с каналом задающего воздействия, а выход через повторитель связан с минусовым входом пропорционального блока.

1716481

ФЪ ««:» - . « С.. «,в .. - Ca ж

ci Cf Ct : <. р <у

Составитель A.Áèðìàí

Техред A.Kðàâ÷óê . Корректор M,Ñàìáoðñêàÿ

Редактор Н.Коляда

Заказ .612 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательски1« комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101