Система регулирования

 

Изобретение относится к системам ав томатического регулирования и может быть использовано в системах электропривод в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности Цель изобретения - повышение точности системы за счет улучшения качества регулирования на зсех участках переходного процесса путем переключения обратной связи по скорости выходной величины в зависимости от состояния системы регулирования для уменьше ния динамического отклонения выходной величины, ускорения переходного процесс и исключения перерегулирования во всех режимах работы системы Цель достигается тем что в систему автоматического регули рования введены первый компаратор и последовательно соединенные второй компаратор первый усилитель с управляемой полярностью ключ третий компаратор и второй усилитель с управляемой полярностью выход которого соединен вторым входом первого суммттор а инФирмяцион НУЙ вход - с выходом диффег°ици эра выход блока сравнения соединенi дом второго компаратора вы од умножи i сля ч рез первый компаоатор сочинен с вх дом управления ключа а ЕЙ ход второго сумм-ъ орг. соединен с информационным вводом перього ус лигеля с управляемои полярностью L ил In С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 05 В 11/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4610145/24 (22) 28.11,88 (46) 07.06.91. Бюл, ¹ 21 (71) Сумской филиал Харьковского политехнического института им. В. И. Ленина (72) Ю. Ф. Самедов (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1413596, кл. G 05 В 11/01, 1988. (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к системам asтоматического регулирования и может быть использовано в системах электропривода в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение точности системы за счет улучшения качества регулирования на всех участках переходного процесса путем переключения обратной связи по скорости выходной величины в зависимости от состоИзобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано в системах электропривода в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение точности системы за счет улучшения качества регулирования на всех участках переходного процесса путем переключения обратной связи по скорости выходной величины в зависимости от состояния системы регулирования для уменьшения динамического отклонения выходной величины, ускорения переходного процесса и исключения перерегулирования во всех режимах работы системы.

„„ „„1654777 А1 яния системы регулирования для уменьшения динамического отклонения выходной величины, ускорения переходного процесса и исключения перерегулирования во всех режимах работы системы, Цель достигается тем, что в систему автоматического регулирования введены первый компаратор и последовательно соединенные второй компаратор, первый усилитель с управляемой полярностью, ключ, третий компаратор и второй усилитель с управляемой полярностью, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, а информационный вход — с выходом дифференциатора, выход блока сравнения соединен с входом второго компаратора, выход умножителя через первый компаратор соединен с входом управления ключа, а выход второго сумматора соединен с информационным входом первого усилителя с управляемой полярностью. 2 ил.

На фиг. 1 показана функциональная схема системы регулирования; на фиг, 2 — схема усилителя с управляемой полярностью.

Система регулирования (фиг. 1) содержит блок 1 сравнения, первый сумматор 2, регулятор 3, объект 4 регулирования, дифференциатор 5, умножитель 6, первый 7 и второй 8 компараторы, ключ 9, первый усилитель 10 с управляемой полярностью, второй сумматор 11, третий компаратор 12 и второй усилитель 13 с упр-вляемой полярностью. На схеме обозначены сигнал е ошибки рассогласования, корректирующее воздействие Ок возмущение i, выходная величина у, ее производная у, выходной сигнал второго сумматора 11 Бг Первый

1654777 ны еще не велико, производная у уже имеет большое значение, что свидетельствует о 50 последующем отклонении выходной величины. Поэтому формирование корректирующего сигнала с полярностью, обратной производной у, способствует выработке регулятором упреждающего управляющего воздействия. В результате динамическое падение выходной величины уменьшается.

На следующем участке выходная величина восстанавливается, возвращаясь к вход блока 1 сравнения соединен с входом системы, второй вход — с выходом системы, а выход — с входом второго компараторра 8 и с первыми входами первого сумматора 2, умножителя 6 и второго сумматора 11, выход сумматора 2 через регулятор 3 соединен с входом обьекта 4 регулирования, его выход через дифференциатор 5 соединен с информационным входом второго усилителя t3 с управляемой полярностью и с вторыми входами второго сумматора 11 и умножителя 6, выход последнего через первый компаратор 7 соединен с управляющим входом ключа 9, информационный вход которого соединен с выходом первого усилителя 10 с управляемой полярностью, его управляющий вход соединен с выходом второго компаратора 8, а информаионный вход — с выходом второго сумматора 11, выход ключа 9 через третий компаратор 12 соединен с управляющим входом второго усилителя 13 с управляемой полярностью, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 2, Усилитель с управляемой полярностью (фиг. 2) содержит инвертор 14, первый 15 и второй 16 ключи и инвертирующие усилители 17 и 18. Информационные входы ключей

15 и 16 соединены с информационным входом усилителя с управляемой полярностью, его управляющий вход непосредственно соединен с управляющим входом ключа 15 и через инвертор 14 с управляющим входом ключа 16, выход последнего — с первым входом инвертирующего усилителя 17, с вторым входом которого через инвертирующий усилитель 18 соединен выход ключа 15.

Состояние системы определяется произведением ошибки рассогласования а на производную выходную величину У, При на. бросе возмущения (выходная величина резко отклоняется от заданного значения — на этом участке произведение я у < О. При этом для уменьшения динамического отклонения выходной величины корректирующий сигнал от производной у подается как отрицательная обратная связь. В начале этого участка, когда отклонение выходной величи5

45 заданному значению. Ошибка рассогласования я не меняет своей полярности, и роизводная же у меняет. Поэтому теперь произведение я у > О. Для ускорения возвращения выходной величины к заданному значению корректирующий сигнал от производной у теперь меняет знак и подается как положительная обратная связь, Выходная величина быстрее восстанавливается, однако это угрожает перерегулированием, Поэтому на этом участке состояние системы контролируется вторым сумматором, выходной сигнал которого определяется выражением U = c — Ку, где К вЂ” постоянный коэффициент. B начале данного участка производная у мала по величине и знак U-„ определяется полярностью рассогласования е, По мере восстановления выходной величины рассогласование е уменьшается, производная у возрастает по величине и наступае момент, когда U< меняет свой знак. Изменение знака U вызывает изменение полярности корректирующего сигнала, т,е. обратную связь от производной у преобразуют в отрицательную, Это приводит к тому, что корректирующее воздействие из ускоряющего превращается в тормозящее, Следует подчеркнуть, что момент изменения знака происходит перед достижением выходной величиной заданного значения.

Поэтому торможение в этот момент является своевременным и гораздо эффективнее приводит систему автоматического регулирования в новое установившееся состояние, Такой характер формирования корректирующего воздействия в предлагаемой системе автоматического регулирования позволяет полностью использовать упреждающие свойства производной выходной величины для улучшения ее динамических показателей (уменьшения динамического отклонения, повышения быстродействия, исключения перерегулированиф

При отработке наброса задающего сигнала в начале процесса разгона произведение 8 у> О. Для ускорения разгона корректирующее воздействие от производной у подается как положительная обратная связь. Это способствует резкому нарастанию выходной величины, однако угрожает перерегулированием, Данное состояние системы напоминает участок восстановления выходной величины при набросе возмущения, поэтому состояние системы контролируется вторым сумматором. Его выходной сигнал вновь определяется выражением

О =8 — К у, В начале -азгона величина рассогласования велика, а значение производной у еще мало, поэтому знак О, 1654777 определяется полярностью рассогласования. По мере нарастания выходной величины ошибки рассогласования уменьшается, производная у возрастает, и перед достижением выходной величиной нового заданного значения выходной сигнал второго сумматора U< меняет свой знак. Изменение знака Uc вызывает изменение полярности корректирующего воздействия, т,е. обратную связь от производной у из положительной преобразуют в отрицательную. Это приводит к тому, что корректирующее воздействие из ускоряющего превращается в тормозящее. Такое своевременное торможение эффективно приводит систему автоматического регулирования к новому заданному значению. Следует отметить, что чем больше скорость изменения выходной величины, т,е, значение у, тем раньше, до момента достижения выходной величиной заданного значения, происходит переключение ускоряющего корректирующего воздействия на тормозящее, что необходимо для быстрейшего перевода системы из одного состояния в другое без перерегулирования.

Система работает следующим образом.

Последовательно соединенные блок 1 сравнения, первый сумматор 2, регулятор 3 и обьект 4 регулирования, охваченные главной обратной связью с выхода на вход, образуют типовую систему автоматического регулирования по отклонению (фиг. 1), Цепь дифференциатор 5 — второй усилитель 13 с управляемой полярностью служит для формироаания корректирующего воздействия

Up, пропорционального производной у выходной величины. Остальные элементы системы контролируют ее состояние и определяют знак UK, Произведение =. у с выхода умножителя 6 поступает на вход первого компаратора 7, выходной сигнал которого равен логической единице при

E "у> 0 и логическому нулю при E у< О. Аналогично работают второй 8 и третий 12 компараторы, Сигнал с выхода первого компаратора 7 поступает на управляющий вход ключа 9, При сигнале логического нуля ключ 9 находится в закрытом состоянии, а при сигнале логической единицы он открывается и пропускает выходной сигнал первого усилителя 10 с управляемой полярностью на вход третьего компаратора

12, Выходной сигнал второго сумматора 11 определяется выражением UC=E — К у, где К— постоянный коэффициент. Выходной сигнал второго компаратора 8 поступает на управляющий вход первого усилителя 10 с управляемой полярностью и определяет полярность его выходного сигнала, а выходной сигнал третьего компаратора 12 поступает на управляющий вход второго усилителя 13 с управляемой полярностью и определяет в

5 конечном счете знак корректирующего воэдействия Ug

Если на управляющем входе усилителя с управляемой полярностью (фиг, 2) сигнал равен логическому нулю. то на выходе инвертора 14 сигнал равен логической единице. Поэтому ключ 15 закрыт, а ключ 16 открыт, и сигнал с информационного входа через него поступает на первый вход инвер10 тирующего усилителя 17, При этом полярность сигнала на выходе усилителя управляемой полярности противоположна

15 полярности сигнала на его информационном входе. Если на управляющем входе сигнал равен логической единице, то ключ 16 нал с информационного входа через него поступает на вход инвертирующего усилителя 18, меняет свою полярность и затем посгупает на второй вход инвертирующего усилителя 17, где еще раз меняет знак, В

25 результате полярности сигналов на информационном входе и на выходе совпадают.

Коэффициент передачи усилителя с управ-. ляемой полярностью устанавливается соотношением резистооов R> и Rz.

Контрол.- состояния системы ав;пматического регулирования производится по произведению г у и сигналу Uc= е -К у. Если произведение к у «< О. то вне зависимости от сигнала U имеет место отклонение выходной величины от заданного значения в результате наброса возмущения f. При этом

35 для уменьшения динамического отклонения выходной величины корректирующее воздеис гие осуществляется как отрицательH35I обратная cBqsb QT Rp003BQQHQЙ j. Когда же произведение у > О, то выходная величина начинает возвращаться к заданному значению — это состояние имеет место и при набросе -.àäàþùåãî сигнала. На этом участке для ускорения возвращения выходной величины к заданному значению корректирующее воздействие осуществляется как положительная обратная связь от производ50 ной у, - î это угрожает перерегулированием, поэтому перед возвращением выходнои величины к заданному значению производится торможение системы путем переключения по",ñæèòåëüíoé обратной связи от производной у s отрицательную. Это переключение осуществляется по знаку сигнала

Uc, В начале этого участка ошибка рассогласования E имеет большое значение, а производная у — малое. Поэтому знак сигнала

20 .закрывается, а ключ 15 открывается, и сиг1654777

Uc определяется знаком г, который и устанавливает положительную обратную связь по у, По мере приближения выходной величины к заданному значению г уменьшается, а производная у возрастает по величине.

Наступает момент, когда Uc меняет знак, что и служит сигналом к переключению положительной обратной связи от производной у в отрицательную, благодаря чему начинается своевременное торможение и исключается перерегулироввние.

Таким обрезом, в предлагаемой системе автоматического регулирования полностью используется корректирующее действие йроизводной выходной величины .для повышения качества регулирования (уменьшения динамического отклонения, повышения быстродействия, исключения перерегулирования). Если регулятор в системе автоматического регулирования построен иа основе микропроцессора или микро ЗВМ, m реализация предлагаемого способа коррекции не вызывает сложностей, так как в алгоритм работы регулятора добавляется несколько строк программы.

Формула изобретения

Система регулирования, содержащая последовательно соединенные блок сравнения, первый сумматор, регулятор, обьект ðå5 гулирования и дифференциатор, вход которого соединен- с вычитающим входом блока сравнения, а выход — с первыми входами второго сумматора и умножителя, вторые входы которых соединены с выходом

36 блока сравнения, о т л и ч а ю ща я с я тем, что, с целью повышения точности, она содержит первый компаратор и последовательно соединенные второй компаратор, первый усилитель с управляемой полярно15 стью, ключ, третий компаратор и второй усилитель с управляемой полярностью, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, а информационный вход — c выходом дифференциатора, выход блока срав20 нения соединен с входом второго компаратора, выход умножителя через первый компаратор — с входом управления ключа, а выход второго сумматора — с входом управления первого усилителя с управляе26 мой полярностью.

1654777

Миф

НЫ

A Ьг Г

Составитель А. Лащев

Редактор О. Юрковецкая Техред M.Ìoðlåíòàë Корректор М. Демчик

Заказ 1950 Тираж 477 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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