166906. lajstromszámú szabadalom • Villamos szabályozó kapcsolási elrendezés
166906 3 4 kapcsolóelemre van szükség. Ez a szám az egyáltalán elérhető mindimumot képviseli. Ugyanez vonatkozik az összekötő vezetékek számára is, ha iá lkézi irányítóberendezést térbelileg elválasztjuk az I-tagtól. A találmány szerinti szabályozó előnyös tovább fejlesztett kiviteli alakjait a későbbiekben ismertetjük. A találmány tárgyát kiviteli példa kapcsán, rajz alapján ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra a találmány szerinti villamos szabályozó elvi felépítésének tömbvázlatát mutatja, míg a 2. ábra egy gyakorlati példakénti kiviteli alaik részletezett kapcsolási elrendezését ábrázolja. Az 1. ábra szerint a szabályozó egy PID-tagot és egy kézi irányítóberendezést tartalmaz. A PID-tag Sí összegzőt, P arányos tagot, D differenciáló tagot, I integráló tagot és egy Pr kapcsoló Sfci érintkezőjét tartalmazza. Az I integrálótag Wi műveleti erősítőből, R, ellenállásból és dinamikus csatolóelemet képező Cj kondenzátorból, továbbá S2 összegezőből áll. Az S2 összegező a 2. ábra szerint lényegileg W2 erősítőből és R/„ R5, Re és R7 ellenállásokból áll. A D differenciálótag W3 erősítőből, Cd és Co kondenzátorokból, valamint R<j ellenállásból áll, amelyek csatolóelemeket képeznek. A P arányos tag R3 ellenállásiból áll, amely az Sí összegező kimenete és a W2 erősítő bemenete közé van kötve. A kézi irányítóberendezés C integrálótagot tartalmaz, amely W4 erősítőből, ezzel párhuzamosan kötött Cc kondenzátorból és a W4 erősítő bemenete elé kötött Rc ellenállásból áll, továbbá egy kimenő áramkörből és a Pr kapcsoló Sfc2 átkapcsoló érintkezőjéből, amely a Cintegrálótag elé van kötve. Az Sfc2 átkapcsoló érintkező A és R állóérintkezői Rí ellenálláson át a PID-tag kimenetére, ill. az SR irányítókapcsolóra csatlakoznak. A C integrálótag kimenete R2 ellenálláson át az Rj ellenállást és az S^ .átkapcsolóérintkező A állóérintkezőjét összekötő vezeték „a" pontjára van kötve, valamint a kikapcsoló SH érintkező R állóórintkezőjére csatlakozik. A kikapcsoló Sfci érintkező és az S&2 átkapcsoló érintkező automatikus üzemben iaz A állóérintkezőkre csatlakozik (a kikapcsoló SM érintkező A állóérintkezője szabad), míg kézi üzemnél az R állóérintkezőre vannak kapcsolva. Az Xwe ellenőrző jelet a D differenciálótagra és az Sí összegezőre vezetjük, amelyen az XQ alapjellel hasonlítjuk össze. Az E rendelkezőjelet (szabályozó hibát), amelynek értéke E = X„,e —X 0 a P arányos tagra és az I integrálótagra vezetjük. A Wi erősítő Z kimenőjelét, amely a PID-tag arányos-, integráló- és diffarenciálótagjainak kimenő jelét képviseli, az Rí ellenálláson át, az összekötő vezeték „a" pontjára vezetjük és ugyanide vezetjük a C integrálótag kimenő jelét az R2 ellenálláson át. A Wi műveleti erősítő visszacsatoló ágában levő S2 összegezőre vezetjük a Z kimenő jelet, a P arányos tag kimenetéről a ZP jelet, valamint a D differenciálótag kimenetéről Zp jelet. 5 A 2. ábrán bemutatott kiviteli alaknál a Z, Zp és Zp jelek nem befolyásolják egymást az R2, R4, R5 ellenállásokon és Pi potenciométeren keresztül, minthogy ezek a jelek nagyon kis belső ellenállású feszüitségforrásoklból származ-10 nak. Automatikus irányításnál a C integráló tag R2 ellenálláson át van visszacsatolva, úgyhogy arányos tagként hat, amelynek időkonstansa a PID-tag integráló és differenciáló tagjainak I5 időkonstansaival szemben kicsi. A kézi irányítóberendezés C integráló tagjának V kimenő jelét, amely a Z jellel arányos, a szabályozó kimenő körében Ywy végrehaj tó jellé alakítjuk át. 20 A kézi irányítás céljára a P r kapcsoló S^i és Sfc2 érintkezőit A állásukból B állásukba kapcsoljuk át. A statikus visszacsatolás ékkor le van kapcsolva a C integrálótag kimenetéről, úgyhogy az integráló hatású lesz. 25 A kézi irányítóberendezés C integrálótagja biztosítja az automatikus irányításról kézi irányításra történő zavarmentes átmenetet, minthogy a C integrálótag a kézi irányításra történő átkapcsolás előtti utolsó értéket tárolja. A kézi irányítás SR irányítókapcsoló segítségével történik, amely a C integrálótag bemenetére +U vagy —U jelet vezet, amivel a V kimenőjelet megváltoztatja. 35 Kézi irányításról automatikus irányításra történő zavarmentes átmenet biztosítására a PID-tag Z kimenő jelének a kézi irányítás ideje alatt követnie kell a C integrálótag V kimenő jelét. Ezt azáltal biztosítjuk, hogy a Wi 40 erősítőt bekapcsoljuk az R2 ellenállást is tartalmazó visszacsatolásba. Az Ua feszültség, amely az „a" pontban van jelen, és amelyet Sja érintkezőn át a Wi erősítő bemenetére vezetünk, gerjesztett állapoti5 ban nulla értékű, úgyhogy a Z kimenőjel a V kimenő jeltől függően a Z V 50 Rí R2 egyenletnek megfelelően változik. A potenciométerek segítségével a szabályozó kapcsolási elrendezés dinamikus paraméterei 55 egymástól függetlenül beállíthatók. Ilyen módon az arányossági tartományt a Pi potenciométerrel, az integrálási időt a P2 potenciométerrel és a differenciálási időt a P3 potenciométerrel állítjuk be. Szabadalmi igénypontok: 1. Villamos szabályozó kapcsolási elrendezés 65 automatikus irányításról kézi irányításra való 2
