Пневматический регулятор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соаетскмх

Соцналнстнческнх

Республик

<п840796

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) ЗаЯвлено 211278 (2! ) 2699792/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 2З0681, Бюллетень !49 23

Дата опубликования описания 250681 (51)М. Кл.

6 05 В 11/50

Государственный комнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытнй (5З) УДК 621-525 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. Д. Гиоргадзе и A. Н. Юрин

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно- . конструкторский институт автоматизации производственным: процессов в промышленности (71) Заявитель (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к автоматическому регулированию и предназначено для применения в системах качественного автоматического регулирования параметров динамических объек5 тов, преимущественно при их взрывопожароопасности, различных отраслей промышленности.

1О

Известен пневматический регулятор, реализующий полупропорциональный закон регулирования, содержащий последовательно соединенные сумматор, клапан и усилитель, причем осуществлена положительная обратная связь через узел непрерывно дискретной задержки на такт через сумматор и усилитель, который совместно с клапаном, управляющим входом, связан с выходом блока логики, а также последовательно соединенные второй сумматор, блок предварения, третий сумматор и сигнумреле, выход которого связан с входом блока логики, причем выход второго сумматора связан с входом третьего сумматора и вторым сигнум-реле, выход которого связан с вторым входом блока логики, а.вторые входы сигнумреле связаны с входом второго сумматора (1).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пневматическое устройство для ступенчатого пропорционального регулирования, содержащее последовательно соединенные блок определения знака производной регулируемого параметра, блок логики, два клапана и сумматор, а также пневматический элемент сравнения, выход которого связан с вторым входом блока логики, эадатчик, выход которого связан с входами клапанов и пропорциональный регулятор-усилитель, выход которого связан с входом сумматора, причем блок определения знака производной сигнала содержит последовательно соединенные генератор, импульсатор, узел непрерывно дискретной задержки на такт, управляемое инерционное звено и элемент сравнения, на второй вход которого подается регулируемый параметр, вход управления инерционного звена связан с выходом импульсатора и второй вход блока логики связан с выходом второго элемента сравнения,. выдающего сигнал знака отклонения регулируемого параметра от задаваемой величины (2). . Указанное устройство сложно и не обеспечивает должного качества регу840796 ры предназначены для регулирования параметров инерционных объектов.

Цель изобретения — создание упрощенного устройства для качественного регулирования параметров динамических .объектов путем улучшения его ди-, намических характеристик.

Поставленная цель достигается тем что пневматический регулятор содержит переключающее пневмореле и интегратор с дифференциальными входами, соединенными с входным каналом задания и выходом переключающего пневмореле, входы которого подключены к входным каналам регулятора, а управляющий вход — к выходу логического блока, выход интегратора соединен со сдвигающим входом усилителя и вторым входом выключающего реле. Дополнительным отличием является также то, что блок определения знака производной содержит элемент сравнения, одна из глухих камер которого соединена с входом блока, два повторителя со сдвигом, включенные по кольцевой схе ме, один полюс которой связан с входом блока, а другой — с другой глу.хой камерой элемента сравнения.

На чертеже представлена принципиальная схема регулятора.

Пневматический усилитель 1 с дифференциальным и сдвигающим входами выходом через пневматическое выключающее реле 2 связан с выходом регулятора Pygmy а входами — с соответствующими входными каналами Рррр и

Р дц . Выключающее реле 2 вторым входом связано с выходом интегратора 3 с дифференциальным входом, а управляющим входом — с соответствующим каналом управления регулятора РВь .

Интегратор 3 с дифференциальным входом выходом также связан с сдвигающим входом усилителя 1. Дифференциальным входом один его вход непосредственно связан с одним из входных каналов устройства РЭ8 а второй вход связан с выходом переключающего пневмореле 4.

Переключающее пневмореле 4 входами связано с соответствующими входными каналами устройства и управляющим входом — с выходом логического блока 5, реализующего логическую функцию "Неравнозначность". Входы блока 5 соответственно связаны с выходами элемента б сравнения и работающего в режиме порогового преобразователя блока 7 определения знака производной.

Вход блока 7 определения знака производной и одна из камер (положительная камера) элемента б сравнения связаны с входным каналом .Pàåð на который подается регулируемый параметр, а другая — отрицательная камеt0

60 б5 лирования параметров динамических объектов, особенно при переходных процессах, так как указанные регулятора элемента б сравнения связана с входным каналом, на который подается сигнал от задающего устройства.

На входах усилителя 1 и интегратора 3 установлены механические переключатели 8, которые предназначены для установления отрицательной обратной связи в системе регулирования.

В блоке 7 одномембранные повторители со сдвигами 9 и 10 включены по диодной схеме, соединены между собой последовательно кольцом и одним полюсом связаны с одной положительной, а другим полюсом — с другой отрицательной камерами пневматического трехмембранного элемента 11 сравнения, выход которого является выходом, а положительная камера — входом блока.

Усилитель 1, интегратор 3 и блок

5 реализованы на пневматических элементах по стандартной схеме.

Указанный регулятор реализует следующий закон регулирования в системе стабилизации

kx J при x. ° x yp J= 1

kx +с jxdt при х. х(0 о где у — регулирующее воздействие, х — величина рассогласования регулируемого параметра с заданием, — коэффициент усиления;

c †коэффициент интегрирования, х — производная от х;

Jg — фиксированное значение интегральной составляющей к моменту

t — текущее время;

t — начало интегрирования.

При нулевом значении рассогласования пропорциональная составляющая отсутствует и управляющее воздействие определяется интегральной составляющей, которая также не меняется. Поэтому в указанном .случае пригоден любой из законов, составляющих закон регулирования. Исходя из этого нулевые значения рассогласования и его производной отождествлены с их отрицательными или положительными значениями и в законе регулирования отсутствуют, что позволяет реализовать его с применением двухпозиционных элементов в качестве пороговых преобразователей.

Регулятор работает следующим образом.

Допустим, регулируемый параметр меняется синусоидально. При положительности рассогласования и его производной на выходах элемента б сравнения и блока 7 формируются единичные сигналы, а на выходе блока 5— нулевой сигнал. Следовательно, уп840796 равляющий сигнал пневмореле 4 отсутствует и через него проходит сигнал задания, подаваемь1й на вход интегратора 3. На второй вход интегратора.3 также поступает сигнал задания и его выход во времени не изменяется.

Таким образом, на выходе усилителя 1 формируется регулирующее воздействие согласно ПИ-закону

J= kx+3t, (о где 3 — не меняющийся выходной сигнал интегратора 3.

После изменения знака производной рассогласования меняется выходной сигнал блока 7 на нулевой, с выхода блока 5 на пневмореле 4 поступает еди- 15 ничный управляющий сигнал и через него на вход интегратора 3 подают регулируемый параметр.

Так как на втором входе интегратора 3 поступает сигнал задания, его 20 выход меняется во времени по величине рассогласования и на выходе усилителя 1 формируется регулирующее воздействие согласно ПИ-закону:

t у = kx + c Jxdt о

Указанный закон обеспечивает полную воспроизводимость задающего воздействия.

Далее изменяется знак рассогласования и на выходах элемента 6 и блока 5 формируются нулевые сигналы, в результате чего прекращено интегрирование и реализован ПИ-закон регулирования, а после изменения знака производной рассогласования на выходах блока 7 и блока 5 формируются единичные сигналы, на вход интегратора 3 через пневмореле 4 подают ре- 40 гулируемый параметр и на выходе регулятора формируется регулирующее воздействие согласно ПИ-закону.

Прекращение интегрирования при удалении регулируемого параметра от 45 задания позволяет уменьшить перерегулирование и повысить качество переходного процесса, а продолжение интегрированйя при сближении регулируемого параметра к заданию способствует повышению качества регулирования как при переходном, так и при установившемся процессе, что выражается в уменьшении времени переходного процесса и сведения статической ошибки к нулю.

Блок 7 определения знака производной функционирует следующим образом.

При увеличении сигнала на его вхо- ф) де повторитель со сдвигом 10 заперт, а повторитель со сдвигом 9 начинает пропускать сигнал после превышения им установленного на нем порога. В результате этого на его выходе сиг- $5 нал отстает в изменении от входного сигнала на величину Д, которая соответствует порогу чувствительности элемента 11 сравнения, так как в его плюсовую камеру подается тот же входной сигнал, íà его выходе сформируется единичный сигнал.

При уменьшении входного сигнала повторитель со сдвигом 9 заперт, а повторитель со сдвигом 10 начинает пропускать сигнал после снижения входного сигнала на величину д . Таким образом, в отрицательной камере элемента 11 сравнения сигнал отстает от входного сигнала в изменении на величину а и на его выходе формируется нулевой сигнал.

Экономический эффект от внедрения предложенного устройства достигается за счет удешевления устройства и уменьшения его эксплуатационных издержек, а также улучшения качества продукции за счет качественного ведения технологического режима путем качественного регулирования технологических параметров, что (по предварительным расчетам) составляет

1 тыс. руб. в год на один регулятор.

Формула изобретения

1. Пневматический регулятор, содержащий усилитель с дифференциальными подключенными к входным каналам регулятора входами и сдвигающим входом, выход . силителя через выключающее реле соединен с выходом регулятора, управляющий вход выключающего реле связан с каналом управления регулятора, входные .каналы регулятора подключены к управляющим камерам элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом логического блока, второй вход которого подключен к выходу блока определения знака производной, вход которого соединен с входным каналом переменной, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик регулятора, он содержит переключающее пневмореле и интегратор с дифференциальными входами, соединенными с входным каналом задания и выходом переключающего пневмореле, входы которого подключены к входным каналам регулятора, а управляющий вход — к выходу логического блока, выход интегратора соединен с сдвигающим входом усилителя и вторым входом выключающего реле.

2. Регулятор по п. 1, о .т л и ч а ю шийся тем, что блок определения знака производной содержит элемент сравнения, одна из глухих камер которого соединена с входом блока, два повторителя со сдвигом, включенные по кольцевой схеме, один полюс которой связан с входом блока,;

840796

Составитель О. Гудкова

Редактор А. Мотыль Техред Т.Маточка Корректор М. Пожо

Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наф., д. 4j5

Заказ 4761/67

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 а другой — с другой глухой камерой элемента сравнения..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Берендс Т.К. и др. Элементы и схемы пневмоавтоматики. М., "Машиностроение", 1976, с. 144-1462. Авторское свидетельство СССР

Р 402857, кл. G 05 В 11/50, 1971.