[实用新型]一种适用于非线性调节器的失灵电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及过程控制系统技术领域，特别涉及一种适用于非线性调节器的失灵电路。

背景技术

在过程控制系统中，广泛采用反馈式比例、积分、微分调节器(即PID调节器)对被控变量进行偏差调节，使其实际值与生产工艺要求的设定值相一致，但随着自动化技术的发展和生产工艺过程的复杂化，对于存在滞后时间的过程或非线性过程等，PID调节器的控制性能已不能满足要求，为此，出现了具有不灵敏区的非线性调节器，该调节器是在PID调节器的基础上增加了一个失灵电路而构成的，因此失灵电路是具有不灵敏区的非线性调节器的关键电路，对实现过程最佳控制，从而达到提高控制品质目的起到至关重要的作用。

失灵电路是一个带不灵敏区的非线性放大单元，在非线性调节器控制点附近的一个区域内，失灵电路的比例增益大幅度降低，而在这个区域之外，失灵电路的比例增益恢复原值。这种适用于非线性调节器的失灵电路，目前主要采用由运算放大器、电阻及二极管构成的复杂网络实现，其原理是通过选择二极管的导通或截止来改变运算放大器增益系数，由于二极管并非理想的开关元件，其导通需要门坎电压，截止又存在漏电流，所以难以获得准确而又稳定的不灵敏区(比例增益大幅度下降的区域),同时调节系统在起停或设定值突然改变时,由于该失灵电路中存在许多二极管非线性元件,在PID控制的积分项作用下,系统的输出将产生很大的超调并振荡很多次才能稳定下来,因此,在干扰因素较多的系统应用中,不能满足对过渡过程要求较高的快速跟踪系统的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种非线性调节器的失灵电路，避免了现有方案中二极管管的使用，解决了现有方案带来的精度低、抗干扰能力差、响应差等问题。

本实用新型解决其技术问题的解决方案是：一种适用于非线性调节器的失灵电路，包括：窗口电压比较器、第一运算放大器、第一电阻、第一反馈支路、第二反馈支路、用于选通所述第一反馈支路或所述第二反馈支路的1对2路模拟开关，失灵电路的电压输入信号Vi通过所述第一电阻接到所述第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的正相输入端对地连接，所述第一运算放大器的输出端通过所述第一反馈支路或所述第二反馈支路与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述电压输入信号Vi接到所述窗口电压比较器的输入端，所述窗口电压比较器的输出端与所述1对2路模拟开关的控制端连接，所述第一反馈支路包括第二电阻，所述第二反馈支路包括第三电阻，所述第一电阻的阻值等于所述第二电阻的阻值，所述第一电阻的阻值远大于所述第三电阻的阻值，所述窗口电压比较器的电压高阈值和电压低阈值分别为不灵敏区的电压上限值和电压下限值。

进一步，所述窗口电压比较器包括：电压比较器、用于输出所述电压高阈值的分压电路、用于将所述电压输入信号Vi转换输出为其绝对值的绝对值电路，所述绝对值电路的输出端与所述电压比较器的反相输入端连接，所述分压电路的输出端与所述电压比较器的同相输入端连接，所述电压比较器的输出端与所述1对2路模拟开关的控制端连接。利用绝对值电路对电压输入信号Vi进行取绝对值，使得只需要电压比较器便能同时对正或负极性的电压输入信号Vi进行比较，优化了电路，节约了电路成本。

进一步，所述绝对值电路包括：第二运算放大器、过零比较器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、开关K及开关K的驱动控制电路，所述第二运算放大器的输出端与所述电压比较器的反相输入端连接，所述第二运算放大器的输出端通过第六电阻与其反相输入端连接，所述第二运算放大器的反相输入端和同相输入端分别通过第四电阻和第五电阻与所述过零比较器的反相输入端连接，所述第二运算放大器的同相输入端通过所述开关K对地连接，所述开关K的驱动控制电路受所述过零比较器输出的控制去控制开关K的导通或断开，所述过零比较器的反相输入端输入所述电压输入信号Vi，所述过零比较器的同相输入端对地连接，所述第四、第五、第六电阻的阻值均相等。

本实用新型的有益效果是：该结构的失灵电路利用第一运算放大器、第一、第二、第三电阻、1对2路模拟开关，构成具有两种不同比例增益系数的反相比例运算放大电路，利用窗口电压比较器对不灵敏区进行响应，并且将该响应信号通过1对2路模拟开关来选择何种比例增益系数，由于该比例增益系数的获得是利用运算放大器、电阻这些线性元件，因此不存在不灵敏区不稳定和不准确的情况，解决了现有失灵电路精度低、抗干扰能力差、响应差等问题。

附图说明