Пневматический регулятор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ТЕЛЬСТВУ

Союз Советсник

Социалистическик

Ресаубпик ()849140 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (я)м. к„.з

G 05 В 11/50 (22) Заявлено 20,12.79 (21) 2855902/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 230781, Бюллетень No 27 (53) УДК 621. 525 (088.8) Дата опубликования описания 2 307,81 (72) Автор изобретения

Л.Д. Гиоргадзе

Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт автоматизации производственных процессов в промышленности (71) Заявитель (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР

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

Известно пневматическое устройство 1О 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 со вторым входом блока логики, задатчик, выход которого связан со входами каналов и пропорциональный регулятор-усилитель, выход которого 2ч связан со 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 импульсато- ЗЦ ра и второй вход блока логики связан с выходом второго элемента сравнения, выдающего сигнал знака отклонения регулируемого параметра от задаваемой величины 11.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пневматический регулятор, содержащий усилитель с дифференциальным, подключенным к входным каналам регулятора, и сдвигающим входами, выключающее реле, выход которого соединен с выходом регулятора, управлякщий вход связан с каналом управления регулятора, а выход соединен с выходом усилителя, элемент сравнения, входы которого подключены к выходным каналам регулятора, блок определения знака производной, вход блока соединен с .входным каналом переменной, блок логики, входы которого связаны с выходами элемента сравнения и блока определения знака производной, переключатель, входы которого подключены к входным каналам регулятора, а управляющий вход — к выходу блока логики, интегратор с дифференциальным входом, выход которого связан со сдвигающим входом усилителя и вторым входом выключающего реле, а вход соединен с

849140

40 каналом задания регулятора и выходом переключателя P2g .

Однако известные устройства не обеспечивают должного качества регулирования параметров объекта в системах программного и следящего регули рования, так как не учитывают скорость изменения задающего воздействия.

Цель изобретения — расширение области применения регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что пневматический регулятор, содержащий усилитель с дифференциальным, подключенным к входным каналам регулятора, и сдвигающим входами, выключающее реле, выход которого соединен с выходом регулятора, управляющий вход — с каналом управления регулятора, а один вход — с выходом усилителя, элемент сравнения, входы которого подключены к входным каналам регулятора, блок определения знака производной, блок логики, входы которого связаны с выходом элемента сравнения и первым выходом блока определения знака производной, элемент

НЕ, управляющий вход которого соединен со вторым выходом блока определения знака производной, а сопловая камера связана с выходом блока логики, переключатель, входы которого подключены к входным каналам регулятора, а управляющий вход связан с выходом элемента НЕ, интегратор с дийференциальным входом, выход которого снязан с сдвигающим нходом усилителя и другим входом выключалцего реле, а вход соединен с каналом задания регулятора и выходом переключателя, содержит сумматор с дифференциальным входом, выход которо .о связан со входом блока определения знака производной, а вход — с входными каналами регулятора.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого регулятора

Усилитель 1 с дифференциальным и сдвигающим входами выходами через выключающее реле 2 связан с выходом регулятора, а входами — с входными каналами регулятора Р р и Р . Выключающее реле 2 вторым входом связано с выходом интегратора 3 с дифференциальным входом, а управляющим вхо дом — с каналом управления регулятора P . Интегратор 3 выходом связан

»ых с сдвигающим входом усилителя 1, один его вход связан с выходным канало>> задания устройстна Р с, а вторЬй — с выходом переключателя 4

Р . Переключатель 4 входами связан с входными каналами устройства, а бых управляющим входом — с выходом элемента НЕ 5.

Элемент НЕ 5 управляющим входом связан с выходом элемента б сравнения блока 7 определения производной, а сопловой камерой — с выходом блока

8 логики, реализующий логическую функ цию "Неравнозначность". Блок 7 определения знака производной входом связан с выходом сумматора 9, разнозначные входы которого соединены с входными каналами регулятора, а его эле-. мент 10 сравнения входами связан со входами противоположного знака эле мента б сравнения. На положительный вход сумматора 9 подается давление сдвига Р . Блок 8 логики входами

0,6

)0 связан с выходами элементов 10 и 11 сравнения. Элемент сравнения 11 входами связан с входными каналами регулятора Р и Рзо . Элементы б, 10 и пер

11 сравнения включены н режиме порогового преобразователя.

На входах усилителя 1 и интегратора 3 установлены механические переключатели 12 и 13, которые предназначены для установления отрицательной обратной связи в системе регулирова20 ния. В блоке 7 одномембранные повторители 14 и 15 со сдвигом включены по диодной схеме, соединены между собой последовательно кольцом и одним полюсом связаны с положительным входом, а другим — с отрицательным входом элемента 10 сравнения, причем

era положительный вход является входом блока. Усилитель 1, интегратор 3, блок 8 и сумматор 9 выполнены на пневматических элементах по стандартной схеме.

Регулятор реализует следующий закон регулирования:

kx+c > zd t, о

35 z=x при xxz0, z = 0 при xx)0 где у — регулирующее воздействие, коэффициент усиления;

x — величина рассогласбвания регулируемого параметра с заданием; с — коэффициент интегрирования, текущее время начало интегрирования

0 интегрируемый параметр, 45

x — производная от х.

Регулятор работает следующим образом.

Если величина рассогласования меняется синусоидально, при поло>кительности рассогласования и его производительной на выходах элемента 10 и 11 сравнения формируются единичные сигналы, а на выходе блока 8 — нулеS5 ной сигнал. Следовательно, управляющий сигнал переключателя 4, поступающий от элемента НЕ 5,отсутствует и через него проходит сигнал задания, подаваемый на вход интегратора щ 3, на второй вход которого также поступает сигнал задания, а его выход во времени не изменяется.

Таким образом, на выходе усилителя 1 сформируется регулиру849140 ющее кону!

15

30

50 воздействие согласно П-зау= kx+у где у — не меняющийся выходной сигнал. интегратора 3.

После изменения знака производной рассогласования изменяется выходной сигнал элемента 10 сравнения на нулевбй и с выхода блока 8 — на переключатель 4, через НЕ 5 поступает единичный управляющий сигнал и че:рез него на вход интегратора 3 подается регулируемый параметр.

Так как на второй вход интегратора

3 поступает сигнал задания, его выход меняется во времени по величине рассогласования, а на выходе усилителя 1 сформируется регулирующее воздействие согласно ПИ-закону у = kx+c Pxdt

Указанный закон обеспечивает пол о ную воспроизводимость задающего воздействия.

Далее изменяется знак рассогласования, и .на выходах элемента 11 сравнения и блока 8 сформируются нулевые сигналы, в результате чего прекращается интегрирование и реализован П-закон регулирования, а после изменения знака производной рассогласования на выходах элемента 10 и блока 8 сформируются единичные сигналы, интегратором 3 продолжается интегрирование и на выходе регулятора сфОрглируется регулирующее воздействие согласно ПИ-закону.

Благодаря сдвигам, установленных на одномембранных повторителях 14 и 15 со сдвигом, их выходной сигнал отстает в изменении от входного сигнала на заданную величину сдвига. Поэтому элементы б или 10 сравнения, если скорость изменения рассогласования х отличается от нуля, выдают единичные сигналы и подаваемая на управляющий вход элемента НЕ 5 логическая сумма указанных сигналов становится равной единичному значению. Следовательно, выходной сигнал элемента НЕ

5 определяется сигналом от блока 8.

При установившихся значениях рассогласования и экстремумах рассогласования регулируемого параметра от задающего воздействия (точнее в зоне экстремума) на выходах элементов б и 10 сравнения сформируются нулевые сигналы, и подаваемая логическая сумма выходных сигналов указанных элементов на управляющий выход элемента НЕ 5 становится равной нулю. В результате этого с выхода элемента НЕ

5 на управляющий вход переключателя

4 поступает единичный сигнал, и на выходе усилителя 1 сформируется pery- N лирующее воздействие согласно ПИ-за- кону.

Прекращение интегрирования при удалении регулируемого параметра от задания позволяет уменьшить перерегу- 65 лирование и повышение качества переходного процесса, а продолжение интегрирования при сближении регулируемого параметра к заданию или установившейся статической ошибке способствует повышению качества регулирова ния как при переходном, так и при установившемся процессе, что выража- . ется в уменьшении времени переходного процесса и сведении статической ошиб,ки к нулю.

Это остается в силе для систем программного и следящего регулирования, так как при формировании регулирующего воздействия учитывается знак скорости рассогласования регулируемого параметра от задающего воздействия.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства достигается за счет улучшения качества продукции в результате качественного ведения технологического режима путем качественного регулирования технологических параметров.

Формула изобретения

Пневматический регулятор, содержащий усилитель с дифференциальным, подключенным к входным каналам регулятора, и сдвигающим входами, выключающее реле, выход которого соединен с выходом регулятора, управляющий вход — с каналом управления регулятора, а один вход — с выходом усилителя, элемент сравнения, входы которого подключены к входным каналам регулятора, блок определения знака производной, блок логики, входы которого связаны с выходом элемента сравнения и первым выходом блока определения знака производной, элемент НЕ, управляющий вход которого соединен со вторым выходом блока определения знака производной, а сопловая камера связана с выходом блока логики, переключатель, входы которого подключены к входным каналам регулятора, а управляющий вход связан с выходом элемента НЕ, интегратор с дифференциальныМ входом, выход которого связан с сдвигающим входом усилителя и другим входом выключающего реле, а вход соединен с каналом задания регулятора и выходом переключателя, о т л и ч а . ю шийся тем, что, с целью улучшения качества регулирования, îí содержит сумматор с дифференциальным входом, выход которого связан со входом блока определения знака производной, а вход — с входными каналами регулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 402857, кл. G 05 В 11/50, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2699792/18-24, дд, G 05 В 11/50, 1978 (прототип) 849140

Составитель О. Гудкова

Редактор С. Родикова Техред З.фанта Корректор О. Билак

Заказ 6090/б0 Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5, филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4