Zapojení regulačního obvodu s jednovstupovým prediktorem

Číslo patentu: 259350

Dátum: 17.10.1988

Autor: Neumann Petr

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

vynález se týká zapojení regulačního obvodu s jednovstupovým prediktorem regulované veličiny.Klasický regulační obvod bez prediktoru udržuje automaticky hodnotu regulované veličiny v předem zadaných podmínkách, většinou na zadané žádané hodnotě konatantní nebo proměnné podle předem určeného programu. Skutečná naměřená hodnota regulované veličiny se průběžnä porovnáva ae zadanou žédanou hodnotou. jejich rozdíl, nazývaný regulační odchýlka, je zpracováván V regulátoru. Regulátor působí na regulovanou soustavu se zpožděním prostřednictvím akční veličiny tak, aby vznikající regulační odchýlka se zmenšovala.Regulační obvod musí tedy mít zápornou zpětnou vazbu. Takový regulátor začne reagovat na regulační odchylku až v okamžiku jejího vzniku na výstupu regulované soustavy, který je určen jejím dopravním zpožděním. většinu reálných regulovaných soustav je možno z hlediska regulačního aproximovat přanoeem nižšího, zejména druhého řádu s dopravním zpožděnim nebo přenosem vyššího řádu bez doprnvního zpoždění. Vzhledem k dynamice regulátoru a soustavy,zejména vlivem dopravního zpoždění, dochází ke zhoršení regulačních vlastností uzavřeného regulačního obvodu tzv. ke zhoršení kvality regulace.Tuto nevýhodu podstatné zmírňuje zapojení regulačního obvodu s jednovstupovým prediktorem obsahující přizpůsobovací člen zapojení na vstup do regulované soustavy a snímací člen zapojený na výstupu regulované aoustavy v uzavřeném regulačním obvodě s regulátorem s vnitřní servosmyčkou podle vynálezu.Jeho podstata spočíva v tom, že k výstupu snímacího členu je připojen vstup jednovstupového prediktoru regulované veličiny, jehož výstup je připojen na první vstup regulátoru s vnitřní servosmyčkou. Jednovstupový prediktor regulované veličiny může být realízován regresním modelem regulované soustavy, který predikuje regulovanou veličinu na základě hodnot výstupní veličiny regulované soustavy. Druhý vstup regulátoru s vnitřní servoamyčkou je pro.připojení žádsné hodnoty regulované veličiny.Třetí vstup regulátoru je pro připojení nastavené hodnoty akční veličiny ruční regulace,čtvrtý vstup regulátoru je pro připojení přepínací veličiny režimu ruční/automatická regulace a pátý vstup regulátoru je pro připojení přepínací veličiny pro beznárazové přepínání z režimu ruční do automatické regulace. Výstup regulátoru s vnitřní servosmyčkou je pŕipojen na vstup přizpůsobovacího členu.Výhodou zapojení regulačního obvodu 5 jednovstupovým prediktorem podle vynálezu je,že explicitně získaná hodnota predikce regulované veličiny pro daný časový úsek do budoucnosti eliminuje nepříznivý vlív dopravního zpoždění regulované souatavy. Přínos prediktoru lze posuzovat ve frekvenční oblasti podle dynamického činitele regulace, který vyjadruje poměr amplitud odchylek regulované veličiny soustavy s regulátorem a soustavy bez regulátoru. vlivem dopravního zpoždění je hodnota dynamického činitele v určitém rozsahu frekvencí poruch větší než jedna tzv., že zapojením regulátoru do obvodu s regulovanou souetavou dojde ke zvýšení amplitudy kmitů výstupu regulované soustavy.Lze dokázat, že tento nepříznivý jev nelze odstranit žádným seřízením konvenčního regulátoru Pl nebo PID. Zovedením prediktoru dojde ke změně průběhu dynamického činitele regulace tak, že v celém frekvenčním rozsahu je jeho hodnota menší než jedna nebo vzhledem k vlastní dynamice regulátoru dojdo přinejmenším k podstatnému rozšíření pásma pozitivního působení regulátoru.Výhodou zapojení regulátoru s vnitřní servosmyčkou je, že odstraňuje přeregulování v malé smyčce kaskádního xapojení s další vnitřní servosmyčkou. Při řízení reálne regulované soustavy často dochází k případu, že vypočítanou nebo nastavenou akční veličinu pro blok vnitřní servosmyčky neni možné realizovat vzhledem k amplítudovému nebo rychostnímu omezení akční veličiny vnitřní servosmyčky. Ve většiněpřípadů je hodnota vypočítaná nebo nastavenéakční veličiny v absolutní hodnotě větší než hodnota realizované akční veličiny na výstupu bloku vnitřní servosmyčky. V těchto případech jsou větší rovněž vnitřní.stavové hodnoty regulačního bloku a v regulačním pochodu dochází k přeregulování. Tomuto pŕaregulování zabraňuje zapojení korekčního obvodu v regulátoru s vnitřní servosmyčkou, který korigujsomezení akční veličiny na výstupu vnitřní servosmyěky korekcí regulační odchylky na vstupuregulačního bloku tak, aby vnitřní stavové veličiny byly v souladu s okamžitou hodnotou omezené akční veličiny.Na obr. 1 je znázorněn příklad zapojení regulačního obvodu s jednovstupovým prediktorem podle vynálezu. Na obr. 2 je znázorněn príklad-zapojení regulatoru s vnitřní servosmyčkou podle vynálezu.Regulační obvod s jednovstupovým prediktorem podle obr. 1 má vstup 53 snímacího členuA připojen na vstup gł jednovstupového prediktoru g regulované veličiny, jehož výstup ggje připojen nawprvní vstup 3 regulátoru Q s vnitřní servosmyčkou, na jehož druhý vstupgg je připojena žádaná hodnota regulované veličiny, na třetí vstup 3 je připojena nastavená hodnota akční veličiny ruční regulace, na čtvrtý vstup gi je připojena přepínací veličina ruční/automatická regulace a na pátý vstup g je připojena přepínací veličina pro beznárazování. Výstup gg tegulétoru 3 s vnitřní servosmyčkou je zapojen na vstup âl přizpusobovacího členu 5.Jednovstupový prediktor g regulované veličiny generuje budoucí predikovanou hodnotu regulované veličiny s využitím časového průběhu hodnot regulované tj. výstupní veličiny soustavy l, která je do jednovstupového prediktoru 3 přiváděna přes snímací člen 5.Realizace jednovstupového prediktoru 3 regulované veličiny souvisí s autorským osvědče ním so 241 171 uděleným na vynález Číslicový prediktor. Tento vynález může být pro popisovanézapojení regulačního obvodu s jednovstupovým prediktorem použit tak, že na vstup druhého akumulačního registru je trvale připojena nulová hodnota a na vstup prvního akumulačního registru je připojena okamžitá hodnota výstupní tzn. regulované veličiny z výstupu snímacího členu 5. Predlkovaná hodnota regulované veličiny je na výstupu osmé násobičky číslicového predíktoru, který je zároveň i výstupom jednovstupového prediktoru 3 regulované veličiny.Tento výstup je připojen an regulátor Q s vnitřní servosmyčkou a současně je na regulátor 1 pripojene žádaná hodnota regulované veličiny, nastavená hodnota akční veličiny ruční regulace, přepínací veličina ruční/automatická regulace a přepínací veličina pro beznárazování. Z regulátoru g s vnitřní servosmyčkou vystupuje akční veličina. která je přes přizpůsobovací člen § připojen na regulovanou soustavou L.Regulátor s vnitřní servosmyčkou podle obr. 2 má první vstup jl spojen s prvním vstupomngl součtového bloku Q řádané hodnoty, který je dále opatřen druhým vstupem gg na který jepřipojen druhý vstup gg regulâtoru s vnitřní servosmyčkou s žádanou hodnotou regulované veličiny. Výstup gg součtového bloku Q žádané hodnoty je připojen na první vstup ll korekčního součtového bloku 1 jehož výstup 1 je připojen na vstup gł regulačního bloku § jehož výstup gg je připojen jednak na první vstup łłł přepínacího bloku ll a jednak na první vstup 3 přepínacího koncového bloku 2, který je rovněž opatřen druhým vstupem gg připojeným na třetí vstup 3 regulátoru 1 s vnitřní servosmyčkou s nastavenou hodnotou akční veličinypro režim ruční regulace.Na třetí vstup gg přepínacího koncového bloku g je připojen čtvrtý vstup gg regulátoru Q s vnitřní servosmyčkou, na němä je přepínací veličina přepínající režimy ruční a automatickéregu 1 ace.Výstup 25 přepínacího koncového bloku g je připojen jednak na vstup lg blokulg vnitřní servosmyčky a jednak na druhý vstup ll přepínacího bloku ll, který je dále opatřen třetím vstupem ll připojeným na pátý vstup 3 regulátoru 3 s vnitřní servosmyčkou na němžje přepínací veličina pfepínající na výstup přepínacího bloku ll jednu ze dvou veličin vstupních v závislosti na režimu ve kterém regulátor s vnitřní servosmyčkou pracuje a v závislosti na tom má~li dojít k přepnutí z ručního režimu na automatický.Výstup lll přepínacího bloku ll je připojen na druhý vstup lg součtového bloku lg na jehož první vstup lgł je ptipojen výstup ggg bloku lg vnitřní servosmyčky, který je zároveň připojen na výstup gg regulátoru 3 s vnitřní servosmyčkou. Výstup lg součtového bloku lg je připojen na vstup lg zesilovacího bloku lg v korekčním obvodě jehož výstup lg je připojen na druhý vstup 13 korekčního součtového bloku 1. Regulátor s vnitřní servosmyčkou realizuje malou smyčkou dvoukaskádního regulačního zapojení s další vnitřní servosmyčkou vybavenou navíc korekčním obvodem pro korekci vlivu amplitudového nebo rychlostního omezení veličiny vnitřní servosmyčky.V případě, že hodnota na výstupu regulačního bloku Q v režimu automatické regulace, která je vypočítanou žádanou hodnotou akční veličiny pro vnitřní servosmyčkup nebo žádaná hodnota akční veličiny nastavené v režimu ruční regulace na vstupu gg regulátoru g s vnitřní servosmyčkou není shodná s výstupem bloku lg vnitřní servosmyčky zafunguje korekční obvodtak, že dojde ke korekci velikosti regulační odchýlky pro regulační blok 3) ktera se objavuje nekorigovaná na výstupy součtového bloku §. Výstup součtového bloku É je v korekčním součtovém bloku 1 korigován signálem ze zesilovacího bloku lg a korigovaná regulační odchýlka navýstupu bloku 1 je připojena na vstup regulačního bloku Q jehož výstup je korigovanou vypočítanou žádanou hodnotou akční veličiny pro vnitřní servosmyčku.Je-li výstup bloku lg vnitřní servosmyčky menší než hodnota na výstupu přepínacího koncového bloku g dojde působením součtového bloku lg a zesilovącího bloku 3 přes korekční součtový bloku 1 ke zmenšení hodnoty korigované regulační odchylky na výstupu bloku 1, je-li výstup bloku lg větší dojde ke zvětšení hodnoty korigované regulační odchylky. V obou uvedených případech dojde ke změně hodnoty korígované regulační odchýlky v takovém smyslu, že rozdíl mezi žádanou hodnotou akční veličiny na vstupu bloku lg vnitřní servosmyčky a realizovanou hodnotou akční veličiny na jeho výstupu konverguje půsohením integrační složky regulačního bloku g k nulová hodnotě. K popsaným případům, kdy hodnota akční veličiny na výstupu bloku vnitřní servosmyčky lg není shodná s žádnou hodnotou akční veličiny na vstupu tohoto bloku může dojít vlivem nelinearit v bloku vnitřní servosmyčky, v případě kdy výstup vnitřní servo~ smyčky realizované servopohonem je na doraze neho v případě, kdy nějaký signál ve vnitřní servosmyčce dosáhne saturaoe.Při přepnutí přepínacího bloku ll do stavu kdy na jeho výstupu je výstup přepínacího koncového bloku 3 zajiščuje sice korekční obvod po dobu režimu ruční regulace soulad vnitřních stavových hodnot regulačního bloku 3 jednak s hodnotou na vstupu bloku lg vnitřní servosmyčky a jednak s hodnotou na výstupu bloku gg. Dojde-li však v tomto stavu k přepnutí z režimu ruční regulace do režimu automatické regulace, může dojít k nepříznivým přechodovým jevům,které způsobí výrazné zhoršení kvality regulace. Naopak při pžepnutí přepínacího bloku ll do stavu kdy na jeho výstupu je výstup regulačního bloku 5 zajiščuje korekční obvod po dobu režimu ruční regulace rovněž soulad vnitřních stavových hodnot regulačního bloku § jednak je vypočítanou žádanou hodnotou akční veličiny pro blok lg vnitřní servosmyčky na výstupu regulačního bloku g a jednak s hodnotou na výstupu bloku lg vnitřní servosmyčky. Tento stav umožňuje beznárazové přepnutí z režimu ruční regulace do režimu automatické regulace.Podmínka pro přepnutí z režimu automatické do ruční regulace je nastavení správné hodnoty akční veličiny na vstupu gg regulátoru Ä s vnitřní servosmyčkou. V režimu ruční regulace je nutné přepnout na výstup přepínacího bloku łł výstup přepínacího koncového bloku g. Má-li dojít k přepnutí zpět do režimu automatické regulace je nutné přepnout na výstup přepínacího bloku ll výstup regulačního bloku 5 a to v takovém časovém předstihu. aby došlo k popsanému žádoucímu vyrovnání vnitřních stavových hodnot regulačního bloku g. V režimu automatické regulace může být přepínaąí blok ll v obou možných přepínacích stavech.Využití vynálezu se předpokládá v enargetice pro regulaci tepe 1 ně~technických procesů,například pro regulaci rgalování, tlaku a teploty páry, zejména přehřáté. Jednovstupový prediktor regulované vtlíčiny a regulátor s vnitřní uarvosmyčkou zaručuje lepší kvalitu regulace než dosud standartně používaný proporcionálně-integrační regulátor, zejména při průběžně se měnicích provozních podmínkách.1. zapojení regulačniho obvodu s jednovstupovým prediktorem obsahující přizpůsobovací člen zapojený na vstupu do regulované soustavy, snimací členy zapojený na výstupu z regulované soustavy vyznačujici se tim, že výstup (42) snimsciho členu (4) je připojen na vstup (21) jednovstupového prediktoru (2) regulované veličiny, jehož výstup (22) je připojen na prvni vstup (31) regulátoru (3) s vnitřní aervosmyčkou opatřeneho druhým vstupem (32) pre připojení žádané hodnoty regulované veličiny, třetím vstupom (33) pro připojení nastavené hodnoty akčnĺ veličiny ruční regulace, štvrtým vstupem (34) pro připojení přepínacĺ veličiny režimu ruční/automatická regulace a pátým vstupem (35) pro připojení přepínací veličiny pro beznârazovani, přičemž výstup (36) łegulátoru (3) s vnitřní servosmyčkou je připojen na vstup (51) přizpúsobovaciho členu (5).2. zapojení regulačniho obvodu s jednovstupovým prediktorem podle bodu 1 vyznačenétím, že prvni vstup (31) regulátoru (3) s vnitřní servosmyčkou je spojen s prvním vstupem(61) součtového bloku (6) žádaně hodnoty, jehož druhý vstup (62) je spojen s druhým vstupem(32) regulátoru (3) s vnitřní servosmyčkou a jehož výstup (63) je připojen na prvni vstup(71) korekčního součtového bloku (7) jehož výstup (73) je připojen na vstup (81) regulačniho bloku (8) jehož výstup (82) je připojen jednak na první vstup (111) přepinaciho bloku (11) a jednak na první vstup (91) přepínaciho bloku (9), který je opatřen jednak druhým vstupem (92) spojenýms třetím (33) regulátoru (3) s vnitřní servosmyčkou a jednak třetím vstupom (93) spojeným sečtvrtým vstupem (34) regulátoru (3) s vnitřní servosmyčkou, výstupu (94) přepínaciho koncového b 1 oku(9) je připojen jednak na vstup (101) bloku (10) vnitřní servosmyčky a jednak na druhý vstup (112) přepínaciho bloku (ll) jehož třetí vstup (113) je spojený s pátým vstupem (35) regulátoru (3) s vnitřní servosmyčkou a jehož výstup (114) je připojen na druhý vstup (122) součtového bloku (12) jehož výstup (123) je připojen na vstup (131) zesilovacího bloku (13) jehož výstup (132) je přípojen nà druhý vstup (72) korekčniho součtového bloku (7), výstup (102) bloku (10) vnitřní servo~ smyčky je jednak připojen na první vstup (121) součtového bloku (12) a jednak je spojen

MPK / Značky

MPK: G05B 13/02

Značky: zapojení, prediktorem, regulačního, obvodů, jednovstupovým

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/7-259350-zapojeni-regulacniho-obvodu-s-jednovstupovym-prediktorem.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zapojení regulačního obvodu s jednovstupovým prediktorem</a>

Podobne patenty