Устройство для формирования сигнала переключения структуры систем автоматического регулирования

ЙИ Е " .,": -ppi

@Мбймотек р д

ОПИСАН И пц 58О546

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сввз Соввтскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 04.01.76 (21) 2309144/24 с присоединением заявки Хе (51) M Кл. 6 05В 13Д)2 (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.11.77. Ьюллетень № 42 (53) УДК 62-50(088.8) (45) Дата опубликования описания 10.11.77

Государственный комитет

Совета й1инистров СССР по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

E. К. Шигин

Воронежский технологический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА

ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СТРУКТУРЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к области автоматики, а именинно к системам автоматического регулирования химико-технологическими процессами с помощью регуляторов с.переме нной структурой.

Известны регуляторы, структура которых во время переходного процесса скачком изменяется с целью улучшения качества и повышения динамической точности системы (1, 2).

Известные регуляторы не обладают высокой надежностью, так как дифференциаторы, применяющиеся в них, выдают сигнал недостаточной величины при медленном изменении регулируемой величины. При этом система автоматического регулирования оказывается нечувствительной к увеличению сигнала ошибки.

В этих регуляторах переключение структуры системы осуществляется в зависимости от соотношения з наков ошибки системы и алгебраической суммы ошибки системы, взятой с некоторым коэффициентом, и производной ошибки.

Из известных устройств для формирования сигяала переключения структуры систем автоматического,регулирования наиболее близким ло технической, сущности является устройство, содержащее выпрямитель сигнала ошибки, выход которого подключен к первому входу первого дифференциатора, связанного с первым переключателем параметра дифференцирования и к входу первого делителя сигнала ошибки, первый сумматор, к первому и второму входам которого подсоединены соответственно выходы первого дифференциатора и первого делителя сигнала ошибки, релейный усилитель, вход которого подсоединен к выходу первого сумматора (31.

10 Недостатком известного устройства является его малая надежность.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Это достигается тем, что в известное уст15 ройство для формирования сигнала управления структурой систем автоматического регулирования, дополнительно введены индикатор ошибки, второй дифференциатор, связанный с вторым переключателем параметра диффеэО ренцирования, второй делитель сигнала ошибки и второй сумматор, выход которого подключен к первому входу первого переключателя параметра дифференцирования, входы второго делителя сигнала ошибки и индика25 тора ошибки подключены к выходу выпрямителя сигнала ошибки, первый и второй входы второго сумматора соединены соответственно с выходами второго дифференциатора и второго делителя сигнала ошибки, а выход индиЗО катора ошибки подключен ко второму входу

580546 первого переключателя параметра дифференцирования и к первому входу второго переключателя параметра дифференцирования.

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

Устройство состоит из выпрямителя 1 сигнала ошибки, первого дифференциатора 2, первого сумматора 3, релейного усилителя 4, первого делителя 5 сигнала ошибки, второго дифференциатора 6, второго сумматора 7, второго делителя 8 сигнала ошибки и индикатора ошибки 9, переключателей постоянного параметра дифференцирования 10 и 11.

На фиг. 2 по оси абсцисс отложено время, а по, оси ординат: е (— модуль сигнала ошибки (кривая 1), е(— производная модуля сигнала ошибки (кривая 2), q=q (при

К.„=0) — функция переключения (кривая 3), U — выходная величина релейного усилителя (кривая 4), q,— величина порога срабатывания релейного усилителя.

В предложенном устройстве группа блоков, состоящая из выпрямителя 1 сигнала ошибки, дифференциатора 2 с переключаемым параметром дифференцирования, сумматора 3, релейного усилителя 4 (с выходной величиной

U), делителя 5 сигнала ошибки, формирует функцию переключения структуры (q<) в соответствии с алгоритмом

q, =К,)-t+ Y, T Ó,+ Y,=Т„ я)

Кр <„T„= Т„,U= 0

Кр — К; Ta=Т U: 10 npH q,(q«, где Тл, — постоянная времени дифференциатора 2; дн, — порог срабатывания релейного усилителя.

С помощью дифференциатора 6, делителя 8 и сумматора 7 формируется дополнительная функция переключения

Ч.=К.,(-l+ У.

Т„,У,+ У,=Т„ :. где T л, — постоянная времени дифференциатора 6.

В соответствии с функцией переключения ц структура дифференциатора 2 переключается так, что

Т„= со при q «q„„>„

T>>> = T> при q> (q«> где « — порог срабатывания переключателя

11 диференциатора 2;

Т, — оптимальное значение постоянной времени дифференциатора.

Индикатор ошибки 9 переключает структуру первого 2 и второго 6 дифференциаторов в соответствии с алгоритмом

Т,,= Т,,=, при I=-I (q«,— q«„

5

Т, — согласно(7,8) Т, = Т при Ц) qÄ =- у« где q«, †пор срабатывания,переключателя

10 дифференциатора G.

Такое переключение структуры дифференциаторов позволяет удовлетворить требованиям, предъявляемым к устройству, что иллюстрируется графиками величин е, е, У, U, показанными на фиг. 2, при нарастании ошибки системы постоянная времени дифференциатора 2 бесконечна, поэтому Y= (e j, это обеспечивает наивысшую возможную чувствительность блоков устройства и срабатывание в соответствии с (3), (4) осуществляется в момент времени 1 (т, «>) при выполнении условий (6), (8), в момент времени t (определяемый величиной коэффициента Кл ) происходит переключение структуры дифференциатора 2 и Т„,= То величина У изменяется подобно изменению в при идеальном дифференцировании, что позволяет осуществить переключение структуры системы в соответствии с (3), (5) с наивысшим эффектом.

При К,,=О переход системы в состояние (3), (5) осуществляется раньше, чем у известного устройства (фиг. 2), в момент времени и ри этом т, (тр.

При К>, 0 момент переключения структуры согласно (3), (5) также осуществляется с меньшими фазовыми искажениями.

При переходе ошибки через нуль в момент времени 4 выполняется условие (9) и Y=O, что вызывает повышение чувствительности устройства к новому нарастанию ошибки.

Использование изобретения позволит получить экономический эффект в размере 600—

700 руб. в год.

Формула изобретения

Устройство для формирования сигнала переключения структуры систем автоматического регулирования, содержащее выпрямитель сигнала ошибки, выход которого подключен к первому входу первого дифференциатора, связанного с первым переключателем параметра дифференцирования и к входу первого делителя сигнала ошибки, первый сумматор, к первому и второму входам которого подсоединены соответственно выходы первого дифференциатора и первого делителя сигнала ошибки, релейный усилитель, вход которого подсоединен,к выходу первого сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения. надежности устройства, оно содержит индикатор ошибки,,второй дифференциатор, связанный с вторым переключателем параметра дифференцирования, второй делитель сигнала ошибки и второй сумматор, выход которого подключен к первому входу первого переключателя параметра дифференцирования, входы второго делителя сигнала ошибки и индикатора ошибки подключены к выходу

580546 Рцг. 1

Уыг. 2

Составитель А. Лащев

Техред Н. Рыбкина

Редактор Н. Хлудова

Корректор Л. Денискина

Заказ 2469/13 Изд. Ко 910 Тираж 1109

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

1ипотрафия, пр. Сапунова, 2 выпрямителя сигнала ошибки, первый и второй входы второго сумматора соединены соответственно с выходами второго дифференциатора и второго делителя сигнала ошибки, а выход индикатора ошибки подключен ко второму входу первого переключателя параметра дифференцирования и к первому входу второго переключателя параметра дифференцирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. «Известия высших учебных заведений», 5 Нефть и газ, 1969, № 7, с. 77 — 81.

2. «Автоматика и телемеханика», 1973, № 10, с. 61 — 70.

3. Авторское свидетельство СССР №260572, кл. С 12F, 09.08.68.