Экстремальный регулятор с широтно-импульсным модулирующим воздействием

 

ОП НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 21 V1I1.1968 (.% 1264172/18-24) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 09.III.1970. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 1 VII.1970

Кл. 21с, 46/50

МПК G 051

УДК 621.3.078(088.8) Комитет по делам изобретвиий и открытий при Совете й1ииистрав

СССР

Авторы изобретения

Б. А. Левинсон, А. У. Ялышев и В. И. Короленко

Заявитель Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения

ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ

МОДУЛИРУ1ОЩИМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

Данное предложение относится к автоматике, а именно — к технике автоматического регулирования различных технологических процессов, может быть использовано при создании систем оптимизации объектов теплоэнергетики, химии, черной и цветной металлургии и др.

Известны экстремальные регуляторы с широтно-импульсным модулирующим воздействием, содержащие развязывающий усилитель со входной дифференцирующей цепью и исполнительное устройство.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что в нем между выходом развязывающего усилителя и входом исполнительного устройства установлены два параллельно включенных пиковых детектора, диоды которых включены разнополярно.

Это позволяег упростить регулятор и повысить точность поддержания экстремума, На фиг. 1 изображена структурная схема экстремальной системы; на фиг. 2 — схема экстремального регулятора; на фиг. 3 поясняется принцип действия регулятора.

Экстремальная система содержит источник

1 модулирующего сигнала Х„„„исполнительное устройство 2, обеспечивающее воздействие Х„„; объект регулирования 8 и устройство 4, выделяющее среднюю составляющую сигнала реакции объекта на модулирующее воздействие.

Модулирующий сигнал источника 1 с постоянной скважностью, не равной 0,5, сложенный с основным управляющим сигналом исполнительного устройства 2, воздействует на управляемый вход объекта регулирования 8, имеющего экстремальную характеристику.

10 Объект, реагируя на модулирующее воздействие, дает на выходе соответствующий сигнал реакции Хр в виде переменной составляющей, амплитуда которой определяется крутизной статической характеристики в данной точке, а

15 скважность — знаком крутизны статической характеристики объекта. Величина средней составляющей Х,р, выделенной устройством 4 из сигнала реакции, определяется выбранными начальными параметрами модулирующего

20 сигнала — амплитудой и скважностью, а также крутизной статической характеристики объекта в д"".ííîé точке. Знак средней составляющей соответствует знаку крутизны статической харакгеристики. Таким образом, сиг25 нал средней составляющей несет информацию о величине и направлении отклонения от экстремума. Сигнал основного управляющего воздействия формируется исполнительным устройством 2 по интегральному закону, причем

30 знак и скорость этого воздействия определя265224

10

60 ются знаком и величиной средней составляющей.

Если регулируемый параметр соответствуег уровню экстремальной точки, сигнал на выходе устройства 4 отсутствует, а скоропе управляющего действия равна, нулю.

При отклонении регулируемого параметра в любую сторону от указанного равновесного состояния (начальные условия или возмущения) на выходе устройства 4 появляется сигнал, знак которого соответствует направлению отклонения, а амплитуда пропорциональна крутизне статической характеристики, т. е. величине отклонения. На выходе устройства 2 при этом вырабатывается сигнал основного управляющего воздействия, скорость изменения которого пропорциональна величине средней составляющей, а знак соответствует направлению движения к равновесной точке. В результате этого регулируемый параметр вновь стремится к уровню, соответствующему экстремальной точке, причем скорость основного управляющего воздействия уменьшается до нуля по мере приближения к экстремуму.

Схема, с помощью которой из выходного сигнала объекта выделяется импульсный сигнал реакции на модулирующее воздействие, представляет собой дифференцирующую RCцепь, включенную на входе развязывающего усилителя Ä5, как это показано на фиг. 2. Поскольку частота следования импульсов сигнала реакции объекта на модулирующее воздействие значительно превышает скорость изменения сигнала реакции объекта на основное управляющее воздействие, выбором постоянной времени дифференцирующей цепи сравнительно просто обеспечивается выделение импульсного сигнала реакции объекта на модулирующее воздействие при отфильтровывании постоянной составляющей реакции объекта на основное управляющее воздействие.

Поскольку в качестве модулирующего воздействия используется периодическая последовательность импульсов (положительных или отрицательных или их комбинации) с постоянными амплитудой, длительностью и периодом следования, причем длительность импульсов не равна половине периода их следования, то, независимо от вида выбранного модулирующего сигнала и крутизны статической характеристики объекта регулирования в любой точке (кроме экстремум а, где крутизна равна нулю), сигнал реакции на модулирующее воздействие представляет собой периодический разнополярный импульсный сигнал с равными площадями положительных и отрицательных импульсов, т. е. такой сигнал, в котором не содержится средней составляющей, а отношение амплитуд импульсов различной полярности обратно пропорционально их дли15

45 тельности. Таким образом, в разности ам плитуд положительных и отрицательных импульсов сигнала реакции заключена информация о состоянии объекта регулирования, а именно: модуль разности амплитуд соответствуег величине отклонения оегулируемого параметра от экстремального значения, а знак разности — направлению отклонения от экстремума.

Аналоговый сигнал, пропорциональный разности амплитуд импульсов сигнала реакции, формируется с помощью работающих раздельно на каждую полярность импульсов пиковых детекторов, ссстоящих из диодов Д1 и

Д и соответствующих фильтрующих цепочек

RiC>, R C (фиг. 2). Разностный сигнал, снимаемый с резисторов R> и R4, является выходным сигналом экстремального регулятора и может быть непосредственно использован в качестве основного управляющего воздействия. В регуляторе это воздействие подается на исполнительное устройство о — интегрирующий усилитель,— который обеспечивает астатический режим регулирования и более высокую точность установления экстремума регулируемого пар а метр а.

Следует отметить, что используемый для удобства рассмотрения работы системы широтно-импульсный модулирующий (ШИМ) сигнал является частным видом модулирующего воздействия. В этом частном случае разность амплитуд импульсов сигнала реакции может рассматриваться как величина, пропорциональная средней составляющей ШИМ сигнала, которая используется в качестве информации о состоянии объекта регулирования.

Б этом регуляторе информации об отклонении регулируемого параметра от экстремального значения содержится в разности амплитуд разнополярных импульсов сигнала реакции на модулирующее воздействие, что не требует синхронного детектирования результата выходной реакции объекта на модулирующее воздействие.

Предмет изобретения

Экстремальный регулятор с широтно-импульсным мод лирующим воздействием, сОдержащий развязывающий усилитель со входной дифференцирующей цепью и исполнительное устройство, отличающийся тем, что, с целью упрощения схемы регулятора и повышения точности поддержания экстремума, в нем между выходом развязывающего усилителя и входом исполнительного устройства установлены два параллельно включенных пиковых детектора, причем диоды детекторов включены разнополярно.

265224

Фиг.3

Составитель И. Н. Шувалова

Редактор Б. Б. Федотов Техред А. А. Камышникова Корректор Л. С. Веденеева

Заказ 1743!2 Тираж 480 Подписное

ЦЕИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2