Презентация на тему: Устройство и принцип работы релейно-импульсного регулятора

Устройство и принцип работы релейно-импульсного регулятора
Устройство и принцип работы релейно-импульсного регулятора
Устройство и принцип работы релейно-импульсного регулятора
Узел суммирования и кондуктивного разделения
Устройство и принцип работы релейно-импульсного регулятора
Устройство и принцип работы релейно-импульсного регулятора
Узел триггеров
Устройство и принцип работы релейно-импульсного регулятора
Устройство и принцип работы релейно-импульсного регулятора
Реакция релейно-импульсного регулятора на ступенчатое входное рассогласование
Устройство и принцип работы релейно-импульсного регулятора
Устройство и принцип работы релейно-импульсного регулятора
1/12
Средняя оценка: 4.9/5 (всего оценок: 28)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (116 Кб)
1

Первый слайд презентации: Устройство и принцип работы релейно-импульсного регулятора

Типовой релейно-импульсный регулятор реализует импульсный принцип управления исполнительным устройством и преобразует входное рассогласование в скважность управляющих импульсов по пропорционально-дифференциальному алгоритму. Структуру и принцип работы регулятора рассмотрим на примере устройства РП-4, входящего в агрегатный комплекс АКЭСР-2. Данный регулятор выпускается в трех модификациях – РП-4У, РП-4Т и РП-4П. Первая предназначена для работы с датчиками, формирующими унифицированный токовый сигнал, вторая – для работы с датчиками температуры (термопарами и термометрами сопротивления) и третья – для работы с индуктивными датчиками. Перечисленные модификации работают по одному принципу и отличаются только устройством входной измерительной схемы. На рис.2.8 приведена структура регулятора РП-4У. Регулятор включает в себя следующие узлы: УСКР – суммирования и кондуктивного разделения; УД – демпфирования; УТР – триггеров; УВУ – выходных усилителей; УОС – обратной связи.

Изображение слайда
2

Слайд 2

Узел суммирования и кондуктивного разделения УСКР осуществляет суммирование с гальваническим разделением четырех унифицированных токовых сигналов и преобразует результат суммирования в постоянное напряжение. Три входа из четырех являются масштабируемыми с возможностью настройки коэффициента передачи 0≤α i ≤1. Четвертый немасштабируемый вход предназначен для подключения 100 % токового задатчика. Узел демпфирования УД фильтрует выходной сигнал УСКР от высокочастотных составляющих, появляющихся в результате действия внешних и внутренних источников помех. В итоге на выходе узла демпфирования формируется отфильтрованный сигнал напряжения, пропорциональный величине входного рассогласования.

Изображение слайда
3

Слайд 3

Узел триггеров УТР определяет величину и знак входного рассогласования и формирует управляющие сигналы «БОЛЬШЕ» и «МЕНЬШЕ» в соответствии со статической характеристикой, приведенной на рис. 2.4. Узел обратной связи УОС выполняет функции апериодического звена первого порядка с настраиваемыми значениями коэффициента передачи и постоянной времени. Данный узел организует функциональную обратную связь (рис. 2.1, а), формирующую закон регулирования (2.7). Узел выходных усилителей УВУ предназначен для согласования выхода регулятора с различными исполнительными устройствами. Узел представляет собой двухканальную ключевую схему, работающую в двух режимах – активном и пассивном. В активном режиме узел формирует дискретные управляющие сигналы с логическими уровнями 0; 24В. Данный режим используется для управления релейными исполнительными устройствами, магнитными усилителями и т.п. Пассивный режим является параметрическим. В данном режиме используются выходные ключи, которые могут находиться в замкнутом или разомкнутом состоянии. Логической единице в этом случае будет соответствовать замкнутое состояние ключа, а логическому нулю – разомкнутое. Пассивный режим используется для управления электродвигателями исполнительных механизмов с помощью реверсивных пускателей или тиристорных усилителей.

Изображение слайда
4

Слайд 4: Узел суммирования и кондуктивного разделения

Упрощенная схема узла суммирования и кондуктивного разделения приведена на рис. 2.9. Основным элементом узла является магнитный усилитель, включающий четыре обмотки управления L 1 ÷ L 4, две обмотки возбуждения L 7, L 8 и две обмотки обратной связи L 5, L 6. На обмотки управления L 1 ÷ L 4 поступают токовые сигналы от датчиков технологических переменных. Масштабирование тока в обмотках L 2 ÷ L 4 осуществляется с помощью резисторов R 3, R 5 и R 7. Обмотки возбуждения L 7, L 8 подключены к широтно-импульсному модулятору ШИМ, работающему в автоколебательном режиме и формирующему на выходе прямоугольные колебания напряжения с постоянной амплитудой и постоянным периодом.

Изображение слайда
5

Слайд 5

Соотношение длительностей положительной и отрицательной полуволн определяется величиной и знаком суммарного тока, протекающего через обмотки управления. Если величина суммарного тока находится в пределах зоны нечувствительности, то длительности положительной и отрицательной полуволн будут одинаковы (участок I на рис. 2.10), и среднее значение U ШИМ будет близко к нулю. При выходе суммарного тока за пределы зоны нечувствительности в отрицательную или положительную сторону на диаграмме будет преобладать длительность соответственно отрицательной или положительной полуволны (участки II и III на рис. 2.10). Активный фильтр АФ, работающий по принципу интегратора, выделяет из выходного сигнала ШИМ постоянную составляющую U 1 (рис. 2.10). Это напряжение подается на выход узла и на обмотки обратной связи L 5, L 6.

Изображение слайда
6

Слайд 6

Последние стабилизируют коэффициент передачи узла на уровне К вх. В целом, статическая характеристика узла приближенно описывается уравнением: (2.12) где α 2,α 3 и α 4 – масштабные коэффициенты по соответствующим входам, устанавливаемые резисторами R 3, R 5 и R 7. Узел демпфирования Упрощенная схема узла демпфирования приведена на рис. 2.11. Узел построен на операционном усилителе А1 с инерционным звеном R 1 C на входе. Усилитель охвачен отрицательной обратной связью совместно с узлом триггеров. Наличие на входе усилителя инерционного звена с постоянной времени Т ф = R 1 C придает узлу фильтрующие свойства, но, вместе с тем, в закон регулирования принудительно вводится динамическая погрешность в виде инерционности с постоянной времени Т ф.

Изображение слайда
7

Слайд 7: Узел триггеров

Упрощенная схема узла триггеров приведена на рис. 2.12. Узел включает в себя входной делитель R 1 ÷ R 8, два операционных усилителя А1, А2 и выходной делитель R 9, R 10, VD 1, VD 2. Оба операционных усилителя охвачены положительной обратной связью и работают в триггерном режиме. Во входном делителе определяются величина и знак сигнала рассогласования, поступающего от узла демпфирования. С помощью резистора R 7 настраивается ширина зоны нечувствительности Δ н. Если рассогласование не превышает половины зоны нечувствительности, то оба триггера находятся в состоянии «логического нуля», и управляющие сигналы «Б» и «М» отсутствуют.

Изображение слайда
8

Слайд 8

Если рассогласование выходит за пределы зоны нечувствительности, то в зависимости от знака рассогласования один из триггеров устанавливается в состояние «логической единицы», и формируется один из управляющих сигналов «Б» или «М». Управляющие сигналы передаются на узел выходных усилителей и через выходной делитель R 9, R 10, VD 1, VD 2 – на вход узла обратной связи. Выходной делитель включает в себя нелинейные элементы – полупроводниковые диоды VD 1 и VD 2. За счет некоторой нелинейности в канале обратной связи на статической характеристике регулятора формируются зоны возврата Δ в (рис. 2.4). Эти зоны имеют фиксированную ширину. Узел выходных усилителей Упрощенная схема узла выходных усилителей приведена на рис. 2.13. Схема включает в себя два независимых двухкаскадных канала К1, К3 и К2, К4. Ключи К1 и К2 играют роль вспомогательных.

Изображение слайда
9

Слайд 9

Логические уровни активного выхода определяются параметрами дополнительного источника питания ИП. При поступлении управляющего сигнала «Б» замыкаются ключи К1 и К3. На активный выход «Б» подается напряжение 24В. Пассивный выход «Б» замыкается на нулевой провод. При поступлении управляющего сигнала «М» замыкаются ключи К2 и К4. Напряжение 24В подается на активный выход «М», а пассивный выход «М» замыкается на нулевой провод. Узел обратной связи Согласно (2.8), узел обратной связи (рис. 2.14) представляет собой инерционное звено, построенное на операционном усилителе, с регулируемыми коэффициентом передачи и постоянной времени. Коэффициент передачи узла обратной связи настраивается резистором R 1, а постоянная времени – резистором R 4.

Изображение слайда
10

Слайд 10: Реакция релейно-импульсного регулятора на ступенчатое входное рассогласование

Временная диаграмма реакции регулятора на ступенчатое входное рассогласование приведена на рис. 2.15. В момент времени t 1 на вход регулятора поступает положительное ступенчатое рассогласование, превышающее по амплитуде половину зоны нечувствительности Δ н /2. Возмущение идентифицируется узлом триггеров, который формирует управляющий сигнал «БОЛЬШЕ». Этот сигнал через узел выходных усилителей подается на исполнительный механизм и приводит его в движение (верхний график на рис. 2.15).

Изображение слайда
11

Слайд 11

Одновременно с этим, управляющий сигнал через выходной делитель узла триггеров подается на вход узла обратной связи, выходное напряжение которого U 3 начинает изменяться по экспоненциальному закону. В момент времени t 2 сигнал обратной связи U 3 компенсирует входное рассогласование, управляющий сигнал «БОЛЬШЕ» снимается, и исполнительный механизм останавливается. Начиная с этого момента, выходное напряжение узла обратной связи U 3 будет падать по экспоненциальному закону, и в момент времени t 3 разность рассогласования и сигнала обратной связи снова выходит за пределы зоны нечувствительности. Далее цикл повторяется, и на выходе регулятора формируется последовательность управляющих импульсов со скважностью, определяемой соотношением (2.7). Из рис. 2.15 видно, что регулятор в комплекте с исполнительным механизмом постоянной скорости реализует ПИ-закон приближенно (реакция идеального непрерывного регулятора обозначена пунктиром). Время компенсации Δ t в входного рассогласования сигналом обратной связи определяет настройку пропорциональной составляющей закона регулирования, называемую «скоростью связи»: (2.13) При этом, коэффициент передачи в соотношении (2.1) можно определить из выражения: (2.14)

Изображение слайда
12

Последний слайд презентации: Устройство и принцип работы релейно-импульсного регулятора

Схема подключения регулятора РП-4У приведена на рис. 2.16.

Изображение слайда