Регулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН 1269094 А1 (50 4 С 0 5 В 1 1 / 2 6 * ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3809037/24-24 (22) 29.10.84 (46) 07.11.86. Бюл. Н 41 > (71) Харьковский ордена Трудового Красного Знамени институт радиоэлектроники им. акад. М.К.Янгеля (72) М.Г.Дубровский и А.Н.Зеленин (53) 62-50(088.8) (56) Автоматические приборы. Регуляторы и вычислительные системы./ Под ред. В.Д.Кошарского,- Л.: Машиностроение, 1976, с. 237, рис. XJ.5, (54) РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами. Цель изобретения - повышение точности режима регулирования и уменьшение энергопотребления . Регулятор содержит предварительный усилитель, блок формирования управляющего сигнала и блок цепей исполнительных механизмов. Цель изобретения достигается тем, что в блок формирования управляющего сигнала йведены цепь корректировки транспортного запаздывания и две цепи развязки. 5 з.п. ф-лы, 3 ил. 1269094 Изобретение относится к радиоэлекния U N (фиг.2), соответствующий устронике, в частности к электронным тавке "Норма". Однако фактический потехническим средствам автоматизиротенциал каждого из сигналов, присутванных систем управления технологичествующих на инвертирующих входах усискими процессами (АСУ ТП), и может лителей 15 и 16 (в отсутствии сигнала быть использовано в качестве аналона входе предварительного усилителя гового регулирующего блока в управля1), определяется как алгебраическая ющих системах,. сумма двух сигналов - сигнала U N уставки "Норма" и сигналов, сформироЦель изобретения - повышение точности режима регулирования и уменыпе- ю ванных цепями 3 и 4 формирования рение энергопотребления. жимов "Верхний предел нормы" и "НижНа фиг.1 приведена функциональная ий предел нормы" (UB ) и и н П ( ] Н сосхема регулятора', на фиг. 2 и 3 - диответственно, аграммы режимов работы регулятора. Фактический уровень сигнала U 0( Регулятор содержит предварительный 15 на инвертирующем входе первого усилиусилитель 1, элемент 2 корректировки теля 15 выше уровня "Норма" U M , так сигнала уставки "Норма", элемент 3 как, изменяя перестраиваемый потенциформирования режима "Верхний предел ометр 30 цепи 3, добавляется некотонормы' , элемент 4 формирования режима рый уровень напряжения положительного "Нижний предел нормы", блок 5 цепей 20 знака U 8 П к уже имеющемуся потенисполнительных механизмов, цепь 6 циалу U N , при этом получается фактикорректировки транспортного запаздыческий сигнал на инвертирующем входе вания и первую и вторую цепи 7 и 8 первого усилителя 15: 'развязки. Элемент 2 корректировки сигнала 25 U + и„ = U уставки /'Норма" содержит резистор 9 регулируемый потенциометром 30. защиты и перестраиваемый потенциометр Фактический уровень сигнала U 0 7 10. на инвертирующем входе второго усилиПервая (вторая) цепь 7 (8) развязтеля 16 ниже уровня "Норма" Uy, так ки содержит первый 11 (12) и второй зо как при изменении перестраиваемого 13 (14) развязывающие резисторы, опепотенциометра 27 элемента 4 на этот рационный усилитель 15 (16), диод 17 вход добавляется некоторый уровень напряжения отрицательного знака UH(,N (18) и оптрон 19 (20). к уже имеющемуся потенциалу U w t при Цепь 6 корректировки транспортного запаздывания содержит нормально зам-' этом получается фактический сигнал кнутый контакт 21, нормально раэомк- 5 на инвертирующем входе второго усилинутый контакт 22, резистор 23 и перетеля 16: страиваемый потенциометр 24. Элемент 4 формирования режима 02 "Нижний предел нормы" содержит норрегулируемый потенциометром 27. мально замкнутый контакт 25, резис- 40 тор 26 и перестраиваемый потенциометр Из-за наличия на входе устройства 27. Элемент 3 формирования режима (входе предварительного усилителя 1, "Верхний предел нормы" содержит норвыполненного на базе инвертирующего мально замкнутый контакт 28, резисвключения операционного усилителя) 45 тор 29 и перестраиваемый потенциовходного сигнала, соответствующего метр 30. .идеальному состоянию контролируемого Блок 5 цепей исполнительных меха^ процесса U B S на выходе предварительнизмов содержит первый 31 и второй 32 ного усилителя 1, появляется усилентриоды, первое 33 и второе 34 реле, ; ный и инвертированный по фазе выход-в третий 35 и четвертый 36 диоды. ной сигнал -U* . Пройдя через цепь 6 (в данном случае масштабирующий реУстройство работает следующим обзистор 23), этот сигнал -U* на выразом, ходе цепи 6 должен быть компенсирован по величине равным ему, но противопоС помощью цепи 2 при перестройке 55 ложным по знаку сигналом уставки потенциометра 10 на инвертирующие "Норма", сформированным в цепи 2, так входы операционных усилителей 15 и 16 как из этого условия и выбирается через развязывающие резисторы 11 и 12 уровень сигнала "Норма" (положение подается измеряемый уровень напряже " "W н = U , 1269094 4 контакты 28 этого реле размыкаются, движка потенциометра 10), т.е. отключая от инвертирующего входа пер• И*|. вого усилителя 15 цепь 3 формирования Входной сигнал U B X на входе предрежима "Верхний предел нормы" контроварительного усилителя 1, компенсируя лируемого параметра, нормально замкна выходе цепи 6 сигнал уставки "Норнутые контакты 2 размыкаются, увелима", приводит к смещению уровней вхочивая резистивность цепи 6, уменьшая дных сигналов на инвертирующих входах тем самым коэффициент передачи цепи 6 первого 15 и второго 16 операционных для входного сигнала, группы нормальусилителей на величину U M в область 10 но разомкнутых контактов первого реотрицательных значений (фиг.З). В ле 33 могут быть использованы для этом случае потенциал инвертирующего включения силовых цепей блока 5 исвхода первого усилителя 15 положитеполнительных механизмов, причем ис4 лен и равен и В П ы , а потенциал инверполнительные механизмы так воздейсттирующего входа второго усилителя вуют на параметры контролируемого 16 отрицателен и равен -U H n . Эти по- 15 процесса, чтобы добиться вновь запитенциалы приводят к тому, что диоды рания первого усилителя 15. Этот уси17 и 18 оказываются открытыми и имеюлитель закрывается в том случае, когщими малую величину внутреннего сопда открывается диод 17, т.е. когда ротивления. Указанные диоды образуют сигнал на инвертирующем входе первоцепи отрицательных обратных связей, 20 го усилителя 15 станет чуть положикоторыми охвачены первый 15 и второй тельным. В процессе регулирования 16 усилители, которые включены по уменьшается уровень сигнала U e x t принципам инвертирующих усилителей, причем этот сигнал будучи приведенным что обеспечивает малый коэффициент передачи таких усилителей. В выходных25 к инвертирующему входу первого усилицепях первого 15 и второго 16 усилителя 15 сравнивается только с напрятелей протекают малые величины выходжением уровня уставки "Норма" элеменного тока, не вызывающие срабатывание та 2, так как элемент 3 формирования оптронов 19 и 20. Таким образом регурежима "Верхний предел нормы" контролятор отключен от блока 5 цепей ис- зо лируемого параметра в этом режиме отполнительных механизмов. ключен от инвертирующего входа первого усилителя 15 разомкнутой парой Описанное положение сохранится и" контактов 28 первого реле 33. во всех^других случаях, пока входной сигнал U e x , приведенный к инвертируюЭтим обеспечивается высокая точщим входам первого 15 и второго 16 ность регулирования, так как управля35 усилителей, не превысит по абсолютной ющий сигнал выводит контролируемый величине уровней U В П [ ч верхнего и параметр на уровень, соответствующий уровней и идеальному состоянию системы "Норма", •ИТ1 нижнего пределов нормы, т.е. не а не просто в зону нормы, как таизменится знак фактического сигнала на входе одного из усилителей 15 или 40 ковую. 16. Учитывая то, что регулирование Предположим, что на входе устройосуществляется в реальном масштабе ства сигнал U flx настолько возрос, времени, причем на формирование упчто будучи приведенным к инвертирующему входу первого ОУ (при приведении45 равляющего сигнала требуется опредезнак этого сигнала меняется за счет ленный отрезок времени, а также учипредварительного усилителя 1), он изтывая определенную инерционность исменит знак фактического сигнала на полнительных механизмов в системе, ртом входе на отрицательный (второй получается, что управляющее воздейОУ при таком изменении входного сиг50 ствие несколько отстает по времени -нала только еще сильней подзапрется) от того состояния, анализируя которое и вырабатывается этот управляющий В этом случае закрывается диод 17, сигнал. Это запаздывание называют резко возрастает коэффициент передачи транспортным. Поэтому для избежания первого усилителя 15 и его выходной перерегулирования в системе целесообток обеспечивает срабатывание оптро- 55 разно прекратить выработку управляюна 19, который открывает триод 31, щего сигнала регулятором несколько включив, тем самым, цепи первого рераньше того времени, когда сравняются ле 33. При этом нормально замкнутые сигналы уставки "Норма" и сигнал на и 5 1269094 выходе цепи 6 корректировки транспорного сигнала: другие группы нормальтного запаздывания. Это небольшое но разомкнутых контактов второго реопережение и достигается тем, что ле 34 мог т быть использованы для уменьшая коэффициент передачи цепи 6 включения силовых цепей блока 5 испутем размыкания контактов 21 пары, полнительных механизмов, причем испринадлежащей группе нормально замкполнительные механизмы так воздействуют на параметры контролируемого нутых контактов первого 33 реле блока процесса, чтобы добиться вновь запи5 исполнительных механизмов, как бы рания второго усилителя 16. Этот усиуменьшают абсолютное значение выходного сигнала цепи 6, приближая его к ю литель закрывается, когда открывается Значению U w напряжения уставки "Нордиод 18, т.е. когда сигнал на инверма", уменьшая время достижения выходтирующем входе второго усилителя 16 ным сигналом цепи 6 уровня напряжения становится чуть отрицательным. В процессе регулирования сигнал U M уставки "Норма" и вызывая тем саu мым некоторое опережение в отключении is B K i будучи приведенным к инвертирующему входу второго усилителя 16, срасиловых цепей блока 5 исполнительных внивается только с напряжением уставмеханизмов. ки "Норма", так как элемент 4 формиВ момент пересечения выходным сигрования режима "Нижний предел нормы" налом цепи 6 уровня напряжения U» уставки "Норма" происходит отпирание 20 контролируемого параметра в этом режиме отключен от инвертирующего входа диода 17, фактическое запирание первторого усилителя 16 разомкнутой павого усилителя 15, размыкание цепи рой контактов 25 второго реле 34, первого оптрона 19, запирание триода Действие цепи 6 корректировки 31 и приведение первого реле 33 в нормальное состояние, характеризуемое 25 транспортного запаздывания в этом режиме направлено на то,, чтобы, как и замыканием пар контактов 21 и 28 и в предыдущем режиме, несколько приобесточиваниемі силовых цепей блока 5 близить абсолютную величину выходного исполнительных механизмов. сигнала цепи 6 к уровню уставки "НорПредположим, что регулируемый про- , п ма". Так как в этом режиме входной цесс характеризуется таким уровнем сигнал цепи 6 находится в зоне более сигнала и 8 ї на входе предварительнонизкой, чем "Нижний предел нормы", то го усилителя, что будучи приведенным для приближения его по абсолютной век инвертирующему входу второго усилиличине к уровню уставки "Норма" эту теля 16 (при приведении знак этого абсолютную величину необходимо нес35 колько увеличить. Это и достигается сигнала меняется за счет предварительного усилителя 1 ) , он изменяет тем, что при срабатывании второго резнак фактического сигнала на этом ле 34 одна из его пар 22 нормально входе на положительный (первый усилиразомкнутых контактов замыкаясь обестель 15 при этом только еще сильней печивает уменьшение сопротивления цеподзапрется). Б этом случае запираетпи 6 коррекции транспортного запаздыся второй диод 18, резко возрастает вания за спет того, что часть резискоэффициент передачи второго усилитетивности корректирующего потенциометля 16 и его выходной ток обеспечивара 24 включается параллельно масштает срабатывание второго оптрона 20. бирующему резистору 23, обеспечивая Фототранзистор этого оптрона открыва 45 увеличение коэффициента передачи звеет триод 32, включив цепи второго на 6 корректировки транспортного зареле 34. паздывания. Время, когда абсолютная величина выходного сигнала цепи 6 При этом нормально замкнутые конкорректировки транспортного запаздытакты 25 этого реле размыкаются, от- 50 вания достигнет уровня U N , уставки ключая от инвертирующего входа второ"Норма" несколько уменьшается, вызыго усилителя 16 и цепь элемента 4 вая и некоторое опережение в отключеформирования режима "Нижний предел нии силовых цепей блока 5 исполнинормы" контролируемого параметра, тельных механизмов. нормально разомкнутые контакты 22 за- 5 5 мыкаются, увеличивая тем самым коэфПри запирании второго усилителя фициент передачи (за счет уменьшения 16 и разрыве цепи оптрона 20 реле 34 его сопротивления) звена 6 для входприходит в состояние, когда нормаль 1269094 но разомкнутые пары контактов выклю3.Регулятор по п.1, о т л и ч а чают силовые цепи блока 5 исполнию щ и й с я тем, что цепь развязки тельных механизмов, пара нормально содержит два развязывающих резистора, разомкнутых контактов 22 отключает операционный усилитель, диод и опкорректирующий потенциометр 24 в цепи трон, подключенный входом через пер6 корректировки транспортного запазвый развязывающий резистор к выходу дывания, а нормально замкнутые коноперационного усилителя, инвертируютакты 25 подключают к инвертирующещий вход которого через второй развяму входу второго усилителя 16 цепь 4 зывающий резистор подключен к входу формирования режима "Нижний предел 10 цепи развязки и через прямосмещенный нормы" контролируемого параметра. диод - к выходу рперационного усилителя, а выход оптрона подключен к выФ о р м у л а и з о б р е т е н и я ходу цепи развя'зки. 4. Регулятор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что цепь корректировки транспортного запаздывания содержит нормально замкнутый контакт и нормально разомкнутый контакт, резистор и перестраиваемый потенциометр, причем первая клемма нормально разомкнутого контакта соединена с входом цепи корректировки транспортного запаздывания и через резистор со скользящим контактом перестраиваемого потенциометра и первой клеммой нормально замкнутого контакта, вторая клемма которого подключена к выходу цепи корректировки транспортного запаздывания и через потенциометр к второй клемме нормально размокнутого контакта. 5. Регулятор по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что элемент формирования режима "Нижний предел нормы" содержит последовательно соединенные нормально замкнутый контакт, резистор и перестраиваемый потенциометр, причем вторая клемма нормально замкнутого контакта подключена к выходу эле2. Регулятор по п.1, о т л и ч амента формирования режима "Нижний 40 ю щ и й с я тем, что элемент коррекпредел нормы". тировки сигнала уставки "Норма" со6. Регулятор по п.1, о т л и ч а держит резистор защиты и перестраиваю щ и й с я тем, что блок цепей исемый потенциометр, скользящий контакт полнительных механизмов содержит две которого соединен с выходом резистора цепи, каждая из которых содержит тризащиты, а другие два контакта соедиод, в коллекторную цепь которого нены соответственно с источником пивключено реле, зашунтированное диотания и общей шиной, а вход резистора дом, а база триода подключена к входу защиты подключен к входу элемента блока цепей исполнительных механизкорректировки сигнала уставки "Норма1.1 мов . 1. Р е г у л я т о р , содержащий п р е д в а р и 15 тельный усилитель, элемент корректи ровки сигнала уставки "Норма", элемент формирования режима "Верхний предел нормы", элемент формирования режима "Нижний предел нормы" и блок цепей исполнительных механизмов, о т- 20 л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения энергопотребления, в него введены цепь корректировки транспортного запаздывания и две цепи развязки, пер— 25 выми входами соединенные с выходом цепи корректировки транспортного запаздывания и входом элемента корректировки сигнала уставки "Норма", вторые входы цепей развязки соединены 30 соответственно с выходами элементов формирования режима "Верхний предел нормы" и "Нижний предел нормы", выходы - с соответствующими входами блока цепей исполнительных механизмов, а 35 выход предварительного усилителя соединен с входом цепи корректировки транспортного запаздывания. Ї269О94 UOt Зона „Норма" \ Верхний предел нормы "з U0Z Установка Норма Митний предел нормы Фиг. 2 а\ Верхний предел нормы у///77777/////////////////77і У///77У/ ' '• Идеальное состояние - системы / f / S / S / / / / / / / / / / / У / / / it** Зона нормы •/ / / / / / / / / f . Нижний предел нормы ~и Редактор Н.Бобкова Фиг. 3 Составитель П.Кудрявцев Техред И.Попович КорректорМ.Самборская Заказ 6034/49 Тираж 836 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская н а б . , д . 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г . Ужгород, у л . Проектная, 4