Устройство для формирования управляющего воздействия

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11750429 (6! ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 130278 (21) 2578269/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2gp780. Бюллетень № 27 5 < К„з

G 05 В 11/01

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5З) Ю 62-50 (088. 8) Дата опубликования описания 250780 (72) Автор изобретения

Е . К. Шигин (71) Заявитель

Воронежский технологический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЮЩЕГО

ВОЗ ДЕ ЙСТ ВИ Я

Изобретение относится к области автоматики, а именно к системам автоматического регулирования химикотехнологическими процессами с помощью регуляторов с переменной структурой .

Известен регулятор, структура которого во время переходного процесса скачком изменяеся с целью улучшения качества и повышения динамической точности системы (1) .

Известный регулятор не обладает высокой надежностью, так как дифференциатор, применяющийся в нем, вы- 35 дает сигнал недостаточной величины при медленном изменении регулируемой величины. При этом система автоматического регулирования оказывается нечувствительной к увеличению сигна- 20 ла ошибки.

В этом регуляторе переключение структуры системы осуществляется в зависимости от знака сумзы производной модуля сигнала сшибки системы и 25 модуля ошибки системы, взятого с некоторым коэффициентом.

Из известных устройств для формирования управляющего воздействия, осуществляющего переключение структу-30 сйстеьы, автоматичес кого регулирования, наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее последовательно соединенные выпрямитель сигнала сшибки, первый дифференциатор, первый сумматор и релейный усилитель, выход выпрямителя через первый масштабирующий блок соединен со вторым входом первого суммат ора, через последовательно соединенные второй дифференциатор и второй сумматор — со вторым входом первого дифференциатора, . через второй масштабирующий блоксо вторым входом второго сумматора, а через пороговый блок — со вторым входом второго дифференциатора и третьим входом первого дифференциатора (2).

Недостатком известного устройства являются недостаточная точность, надежность устройства. Кроме тогО, для формирования пропорционально-интегрально-дифференциального алгоритма регулирования необходимо в регуляторе иметь еще один дифференциатор сигнала ошибки системы, который, выдает дифференциальную составляющую регулирующего воздействия с большой динамическ ой оши бк ой .

750429

Цель изобретения — повышения точности, надежности и расширение функ.циональных возможностей устройства.

Это достигается тем, что в известное устройство для формиронания управляющего ноздействия дополнительно введены третий дифференциатор, последовательно соединенные третий масштабирующий блок, третий сумматор и элеьмвт И и последовательно соединенные усилитель и переключатель, второй вход которого соединен с первым входом первого сумматора и через элемент И вЂ” c четвертым входом первого дифференциатора, пятый вход которого соединен с ныходом третьего сумматора, а первый — со входом третьего масштабирующего блока и через третий дифференциатор — со вторым входом третьего сумматора, нход выпрямителя соединен со входом усилителя, а второй вход третьего дифференциатора — c выходом порогового блока °

На фиг. 1 представлена структурНая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — графики, иллюстрирующие его работу.

Устройс тво сост ои т и э ныпр ямит еля 1 сигнала ошибки, первого дифференциатора 2, первого сумматора 3, релейного усилителя 4, первого масштабирующего блока 5, второго дифференциатора б, второго сумматора 7, второго масштабирующего блока 8, порогового блока 9, третьего дифференциатора 10, третьего сумматора 11, третьего масштабирующего блока 12, усилителя 13, элемента 14 Н, переключателя 15

На фиг. 2 по оси обсцисс отложено время, а по оси ординат: E — сигнал ошибки система (кривая 1); (6! — модуль снгнала сшибки (кривая 2); Х1, У, Х вЂ” выходные сигналы первого, второго и третьего дифференциаторов соответственно (криные 3, 4, 5);

U4 выходной си гн ал порогового бл О ка (кривая б); Ug — выходной сигнал усилителя 13 (кривая 7); Ug — выходной сигнал элемента 14 И (кривая 8);

q — выходные сигналы второго и третьего сумматоров (кривые 9 и 10); выходной сигнал релейного усилителя 4 (кривая 11); Z8 — дифференциальная составляющая регулирующего воздействия (кривая 12); 6 — идеальная производная сигнала сшибки (кривая 13) .

Устройство работает следующим образ ом.

На сумматорах 3, 7, 11 реализуются следующие функции переключения с1г с 3 с11= Кп !Е! + Yl;

q,= К„г)g(q> K„> (! + Y ; где К q К„г t Kn — коэффициенты усилени я масшт абирующих блоков 5, 8 и 12.

Вчфференциаторы 2, б и 10 форми5 руют сигналы Yl Y Y в соответствии с уравнениями

Ти У1+ У = ТЧЛ)1

Tpz Yz + Yz = T

Т э УЗ + Уэ — — ТАз(с) > !

О где Г6 =с)) 1/ 1, Th1 Thz к Тлъ пос тоянные времени днфференциаторон, Которые сигналом порогового блока 9 переключаются в соответствии с алгоритмом

15 Тм — — Т г = Тм — при )Е! Чн (1)

Тлг — — Тг! Тдэ — — Тд при !Я! Чн1 (2) где q

Н порог срабатывания порогового блок а;

Тг, T> — конечные э н ачени я постоянных времени второго и третьего дифференциаторон, При !С! > оц параметр первого днфференциатора Т„, переключается сигналами g< q и У1 н соответствии с ал

25 гори тмом

Т с=рс при Qz QH Чэ> QH y (3)

„, = Т при с!,„с-с)„, с!» с н (4)

Тл = "а прис(с-q„)атэс-с(н т„, = э при с)г q„;pic ;v)c qн(30 где Т, Т(г Т1Э вЂ” ечйые эначениЯ постоянной времени перв oro дифференциатора, Выходные сигналы устройства U

35 и Z8 формируются под действием сигналон g1 и E в соответствии с алгоритмом (1 = 1,0 при g g„ (7)

U = 0 при g c g (8)

4О 28 — — У при Е Чн (9.)

Z8 = Yi при Е = — qH (10)

К, = 0 при Ч„ - g„(ll)

Такое переключение структуры дифференциаторов позволяет удовлетворитьь требованиям, предъявляемым к устройству, что иллюстрируется графиками, показанными на фиг. 2 в частном случае, когда k>< — — 0 и с1 — Y<, При нарастании ошибки система параметры всех дифференциаторон, согласно (1), бесконечно большие величины, поэтому Yl — — Y = Y ††(6!, что обеспечивает наивысшую чувствительность блоков устройства. В момент времени

t1 сигнал lE.! достигает порогового

55 значения q <, при этом срабатывает

Релейный усилитель 4 и пороговый блок

9, их выходные сигналы 0р (согласно (7)) н 04 принимают постоянные значения (кривые 11 и 5 соответственно).

g() Сигнал U4 согласно (2), вызывает переключение. второго и третьего диффереициаторов на конечные постоянные времени Т и Т .

В момент времени ty условие (3) д сменяется условием (4) и параметр

750429 дифференцирования „ переключается на значение Тп, а в момент времени

t> функция переключения:удовлетворяет условию (5) и.параметр дифференцирования Т„ переключается на значение Т, (Т < Т«), что обеспечивает 5 более точное дифференциров ание сигнала Е(, В момент вермени 1 выполняется условие (8) и сигнал U o6paraaется в нуль, что точно совпадает с моментом t+ инвертирования знака идеальной .производной f (кривая 13) .

В момент времени выполняется условие (6), элемент 14 И выдает сигнал Ug, к оторый переключает параметр дифференцирования тджх на конечное значение Т,q (Т,z > Т «), что обеспечив ает более точное дифференцирование сигнала модуля ошибки lE,L в интервале времени t а t a t . В момент времени

1 пороговый блок 9 реагирует на уменьшение сигнала)6) ниже порога срабатывания, при этом U4 = 0 и, согласно (1), параметры всех дифференциаторов снов а принимают бесконечно большие 3 н ачен ия, они подготавлив аютс я к новому циклу дифференцирования, ко- 25 торый начинается в момент времени при новом увеличении сигнала)С .

Сигнал дифференциальной составляющей регулирующего в оздействия Z8 формируется следующим образом. В интервале времени t< «с 4t < t6 он совпадает с сигналом У< согласно (9), а в интервале времени ь(t с t8 равен нулю сОгласно (11) ° В момент времени усилитель 13 выдает сигнал U 35 под влиянием к оторого переключатель

15 инвертирует знак сигнала У1 на выходе согласно (10) ° Таким образом сигнал Z8 воспроизв одит сигнал идеальной произв одной (= более точно, 4О чем это выполняет пассивный дифференциатор.

Использов ание изобретения позволяет получить экономический эффект в размере 500 руб. в год. 45

Формула изобретения

Устройство для формирования управляющего воздействия, содержащее последовательно соединенные выпрямитель, первый дифференциатор, первый сумматор и релейный усилитель, выход выпрямителя через первый масштабирующий блок соединен со вторым входом первого сумматора, через последовательно соединенные второй дифференциатор и второй сумматор — co вторым входом первого дифференциатора, через второй масш та бирующий блок — со вторым входом второго сумматора, а через пороговый блок — со вторым входом второго дифференциатора и третьим входом первого дифференциатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью повышения точности, надежности и расширения функциональных воэможностей,устройства оно содержит третий дифференциатор,последовательно соединенные третий масштабирующий блок, третий сумматор и элемент И и последовательно соединенные усилитель и переключатель, второй вход которого соединен с первым входом первого сумматора и через элемент И вЂ” с четвертым входом первого дифференциатора, пятый вход кторого соединен с выходом третьего сумматора, а первый со входом третьего масштабирующего блока и через третий дифференциаторсо вторым входом третьего сумматора, вход выпрямителя соединен со входом усилителя,а второй вход третьего дифференциатора — с выходом порогового блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Авторское св идетельс тв о СССР

9 429413, кл. G 05 В 11/14, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 580546, кл. G 05 В 13/02, 1977 (прототип) .