[實(shí)用新型]位式狀態(tài)調(diào)節(jié)器

無效

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• 申請日: 1992-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN2134677Y
• 公開（公告）日: 1993-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘固平
• 申請（專利權(quán)）人: 潘固平
• 主分類號(hào): G05B7/02
• 分類號(hào): G05B7/02;G05B6/02
• 代理公司: 華西醫(yī)科大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 岳英

本實(shí)用新型涉及一般的控制或調(diào)節(jié)系統(tǒng)，特別屬于過程控制系統(tǒng)中的位式狀態(tài)調(diào)節(jié)器。

在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中，由于非線性位式控制具有組成簡單，調(diào)節(jié)方便，成本低，而廣泛地使用。但因其輸出受二位元件一繼電器的影響，只有開、閉兩個(gè)狀態(tài)，開啟和閉合程度不能調(diào)節(jié)，使控制精度受到影響，多用于對精度要求不高的場合，不能直接用于被控量的中間狀態(tài)控制，使其應(yīng)用受到限制。例如，在溫度控制中，都希望盡快升到預(yù)定溫度，就要求加熱器的功率盡可能大；但達(dá)到預(yù)定溫度后，又希望控溫精度要高，這就要求加熱器的功率要小些，這一矛盾用二位式控制器是無法解決的。另外，在散熱較大的場合，需要有一定維持加熱功率，用以補(bǔ)償散熱的影響，對這一要求，二位式控制器也是無法解決。目前采用的方法是“時(shí)間比例調(diào)節(jié)”。其特點(diǎn)是：通過改變振蕩周期中繼電器觸點(diǎn)的閉合和斷開時(shí)間的比值，來達(dá)到目的。這種方式需動(dòng)圈式指針，而振蕩的存在又使觸點(diǎn)頻繁動(dòng)作，因此，影響了使用可靠性和工作壽命，且調(diào)節(jié)方式固定，無法根據(jù)對象的需要而改變，調(diào)節(jié)范圍有限，控制精度低。另外，也有直接使用繼電器改變被控對象的電氣連接方式來達(dá)到調(diào)節(jié)控制的目的。這要求被控對象的電氣連接方式必須是能改變的，對大多數(shù)被控對象來說都是不可能的，而且控制方式固定，不能改變。

另外，廣泛使用的還有PID調(diào)節(jié)器。這類調(diào)節(jié)器具有靜態(tài)控制精度高（在調(diào)節(jié)好參數(shù)的前提下）的特點(diǎn)。但存在構(gòu)成復(fù)雜、制作工藝要求高、價(jià)格貴、動(dòng)態(tài)性能還不盡人意、參數(shù)整定困難等缺點(diǎn)。圍繞參數(shù)自整定已有如下專利：CN1036086A－自設(shè)定PID常數(shù)的方法和儀器、CN1036278A－比例微分積分控制器系統(tǒng)、CN1036845A－高級(jí)比例加積分加微分控制器。為提高動(dòng)態(tài)特性也有“階躍調(diào)節(jié)器”《化工自動(dòng)化及儀表》，1989年第二期42頁，其結(jié)果、性能都有很大的提高，但構(gòu)成更加復(fù)雜，成本更高。而且它們都屬于線性調(diào)節(jié)器（線性控制），其輸入信號(hào)都要求必須是模擬信號(hào)。

本實(shí)用新型的目的正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種開態(tài)、閉態(tài)都能獨(dú)立調(diào)節(jié)的用于非線性控制系統(tǒng)的位式狀態(tài)調(diào)節(jié)器。使位式控制既要達(dá)到調(diào)節(jié)方便、調(diào)節(jié)范圍大，進(jìn)而大大提高控制精度和擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，又要使調(diào)節(jié)器制作工藝要求不高、成本低的目的。

本設(shè)計(jì)的任務(wù)是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的：開關(guān)信號(hào)V₁從輸入端進(jìn)入由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的邏輯控制電路后分為三路，一路連接由可控硅構(gòu)成的記憶保持電路，再連接微分放大輸出電路給出控制信號(hào)V₀去控制執(zhí)行單元；第二路連接由電位器構(gòu)成的開態(tài)調(diào)節(jié)電路，連接微分放大輸出電路給出控制信號(hào)（開態(tài)）V₀去控制執(zhí)行單元；第三路連接由電位器構(gòu)成的閉態(tài)調(diào)節(jié)電路，再連接微分放大輸出電路給出控制信號(hào)（閉態(tài)）V₀去控制執(zhí)行單元。

上述各電路工作原理分述如下：

邏輯控制電路：在開關(guān)信號(hào)V₁的作用下，（1）為記憶保持電路提供輸入狀態(tài)變化記憶信號(hào)；（2）為開、閉態(tài)調(diào)節(jié)電路提供分時(shí)控制信號(hào)。

記憶保持電路：在邏輯控制電路提供的記憶信號(hào)的作用下，可控硅觸發(fā)導(dǎo)通。以電平轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)對此信號(hào)的記憶，并保持到關(guān)機(jī)。該記憶信號(hào)提供給微分放大輸出電路，通過改變其電路的輸入基準(zhǔn)電壓，來保持電路從全開方式進(jìn)入調(diào)節(jié)方式。

開、閉態(tài)調(diào)節(jié)電路：通過電位器調(diào)節(jié)微分放大器的輸入電位，達(dá)到開、閉態(tài)輸出信號(hào)的調(diào)節(jié)。它們在邏輯控制電路的控制下分時(shí)交替工作。另外在開態(tài)調(diào)節(jié)電路上還可設(shè)一個(gè)開態(tài)外調(diào)輸入端V_1開、一個(gè)外調(diào)、內(nèi)調(diào)選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)K1以及MOS電路構(gòu)成的外部開態(tài)調(diào)節(jié)電路；在閉態(tài)調(diào)節(jié)電路上還可設(shè)一個(gè)閉態(tài)外調(diào)輸入端V_1閉、一個(gè)外調(diào)、內(nèi)調(diào)選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)K2以及MOS電路構(gòu)成的外部閉態(tài)調(diào)節(jié)電路。由于開啟、閉合程度與輸入開關(guān)信號(hào)的狀態(tài)完全無關(guān)，參數(shù)的內(nèi)調(diào)設(shè)定由人工手動(dòng)進(jìn)行；外調(diào)可由過程控制中的擾動(dòng)、誤差等信號(hào)進(jìn)行整定。使調(diào)節(jié)器更具有靈活性、適應(yīng)性。

微分放大輸出電路：將全開方式或調(diào)節(jié)方式下的輸入信號(hào)經(jīng)微分放大后輸出。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.調(diào)節(jié)器將輸入的開關(guān)信號(hào)模擬化，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)開啟、閉合程度的調(diào)節(jié)，且參數(shù)調(diào)節(jié)相互獨(dú)立，互不影響，調(diào)節(jié)范圍各為全程的0～100％，通過調(diào)節(jié)還能實(shí)現(xiàn)開關(guān)的常開－常閉轉(zhuǎn)換，其輸出為具有開關(guān)特性的模擬信號(hào)，擴(kuò)大了位式控制的適用領(lǐng)域。

2.考慮到過程的普遍滯后性質(zhì)，引入了微分電路，因而克服了過程滯后所帶來的影響；