Самонастраивающаяся система управления диаметром и влажностью жил на бумагомассных машинах

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 04 С 0502 ЕНИ т.2. Поди Д.Л. Шарле,1962,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И ОЧНРЫТИПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) САМОНАСТРАИВАИЧАЯСЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДИАМЕТРОМ И ВЛАЖНОСТЫ 111 ИЛИА БУМАГОМАССпИХ 11 АП 1 ИНАХ(57) Изобретение относится к автомаИзобретение относится к автомати ческому управлению и может быть использовано для управления диаметром и влажностью жил на бумагомассных машинах.Цель изобретения - повышение точ ности и быстродействия системы.На фиг.1 приведена блок-схема системы управления; на фиг.2 - блок схема первой модели объекта управл ния; на фиг.3 - блок-схема второй модели объекта управления;на фиг.4 блок-схема третьей модели объекта управления, на фиг.5 - блок-схема блока прогнозирования; на фиг,6 - блок-схема блока регулирования мощ ности нагрева изоляции жил; на фиг.7 - блок-схема блока регулиров ния веса изоляции жил; на фиг.8 - блок-схема блока регулирования ско, ЯО 1462275 тическому управлению и может бытьиспользовано для управления диаметром и влажностью жил на бумагомассных машинах, Целью изобретения является повышение точности и быстродействия системы, Цель достигаетсятем, что в систему, содержащую канарегулирования мощности нагрева изоляции жил, канал регулирования весаизоляции, канал регулирования скорости движения жил, введены компенсатор, блок прогнозирования и регулятор соотношения, а в каждый каналрегулирования - модель объекта управления, блок деления и блок умножения. 8 з.п.ф-лы, 16 ил. рости изолирования"жил на фиг.9 "блок-схема датчика веса изоляции,на фиг.10 - датчик влажности нафиг.11 - блок-схема блока обработкиинформации датчика влажности, нафиг. 12 - зависимость влажности Иот температуры Т печи для разныхскоростей, на фиг. 13 - зависимостьвлажности И от числа и изолируемыхжил для разных температур Т; нафиг. 14 - зависимость влажности 11от скорости изолирования при разныхтемпературах Т;на фиг.15 - зависимость влажности И от диаметра 0 приразных температурах Т, на фиг,16блок-схема коммутатора,Блок-схема системы содержит блок1 регулирования мощности нагреваизоляции жил, объект 2 управления -печь сушки, датчик 3 влажности, регу. 30 ФО 50 ЮО 70 Число мие ао по юоо ьоо юо ело Теиоература зоны ле Фиг, 12при ГКНТ СС Производственно-издательский комбинат "Пате д, ул. Гагарина,10 Заказ 710/45 ВНИИПИ Государстве 11Тираж 788го комитета по изобре 5, Москва, Ж, Рауш Подписное,ениям и открытикая наб д, 4/з 146 лятор 4 влажности, датчик 5 мощности нагрева, блок 6 регулирования веса изоляции, датчик 7 диаметра и числа изолируемых жил, регулятор 8 диаметра, датчик 9 веса изоляции, блок 10 регулирования скорости изолирования, датчик 1 1 скорости изолирования, первую модель 12 объекта управления, блок 13 деления, блок 14 умножения, вторую модель 15 объекта управления, блок 16 деления, блок 17 умножения, третью модель 18 объекта управления, блок 19 деления, блок 20 умножения, блок 21 прогнозирования, регулятор , 22 соотношения и компенсатор 23 (фиг.1).Первая модель объекта управления содержит сумматор 24, апериодичес" кое звено 25, блок 26 регулируемого запаздывания и источник 27 эталонного напряжения (Фиг.2).Вторая модель объекта управления содержит блок 28 деления, сумматор 29, блок 30 извлечения квадратного корня дифференциатор 3 1, квадратор 32 и источник 33 эталонного напряжения (Фиг,3).Третья модель объекта управления содержит блок 34 деления, сумматор 35, блок 36 регулируемого запаздывания и источник 37 эталонного напряжения (фиг.4).Блок прогнозирования содержит первый квадратор 38, первый сумматор 39, блок 40 умножения, второй квадратор 41, второй сумматор 42, источник 43 эталонного напряжения (Фиг.5).Блок регулирования мощности нагрева изоляции жил содержит регулятор 44 мощности, регулятор 45 напряжения, регулятор 46 тока, тиристорный источник.47 напряжения, трансформатор 48, датчик 49 тока, датчик 50 напряжения и источник 51 эталонного напряжения (Фиг.б).Блок регулирования веса изоляции содержит регулятор 52 веса изоляции, регулятор 53 концентрации, регулятор54 расхода, релейный электропривод 55, многооборотную задвижку 56,сетчатый барабан 57, мокрые сукна 58, гладильное устройство 59, датчик 60 положения задвижки, датчик 61 расхода массы, датчик 62 концентрации и источник 63 эталонного напряжения (фиг.7).Блок регулирования скорости изолирования жил содержит регулятор 64 22754скорости, регулятор 65 тока, тиристорный источник 66, электродвигатель67, механизм 68 протяжки, датчик 69тока якоря и источник 70 эталонногонапряжения (фиг.8).Датчик веса изоляции содержитпервый блок 71 умножения, второйблок 72 умножения, блок 73 деленияи источник 74 эталонного напряжения(фиг.9) .Датчик влажности содержит сумматор 75, коммутатор 76, блок 77 обработки информации, генератор 78 сиг налов (фиг.10).Блок обработки информации содержит первый усилитель 79, первый аналого-циФровой преобразователь 80,первый цифровой сумматор 81, цифро аналоговый делитель 82 напряжения,элемент 83 памяти, второй усилитель84, второй аналого-цифровой преобразователь 85, второй цифровой сумматор 86 и элемент И 87 (фиг.11).25 Чувствительные элементы 88-88датчика влажности представлены наФиг.10.Коммутатор содержит блок 89 управления ключевыми элементами, первый 30 блок 90 ключевых элементов, второйблок 91 ключевых элементов, третийблок 92 ключевых элементов и четвертый блок 93 ключевых элементов(фиг16).На фиг.2 приведен масштабирующий 35усилитель 94, а на фиг.3 представлен блок регулируемого запаздывания 95.Система работает следующим обра зом еВначале через объект 2 управленияжилы не пропускаются, т.е, на выходе блока 10 скорость движения жил/равна О. При этом включается в рабо Б ту блок 1, в котором с,помощью блока51 устанавливается максймальная мощность эа счет отсутствия сигнала,пропорционального скорости движенияжил от датчика 11 . Происходит быстрый разогрев печи объекта 2 до максимальной температуры. Затем блок 6регулирования веса изоляции настраивается на величину максимального веса изоляции с помощью блока 63,которым устанавливаются угол открытиязадвижки 56 и величина веса изоляциипри движущихся зилах. Это происходит за счет отсутствия сигнала отдатчика 11 на входе датчика 9 весаизоляции. По трубам в сетчатый барабан 58 блока 6 поступает с,определенным расходом масса определенной концентрации.Затем запускают блок 10 регулирования скорости движения жил. При этом сигналом датчика 11 устанавливаются требуемые мощность печи в блоке 1 и вес изоляции в блоке 6. На выходе объекта 2 появляются жилы, изолированные целлюлозно-бумажной массой с диаметром поизоляции и влажностью, близкими к требуемым. Точная установка и стабилизация заданных диаметров изоляции и ее влажности производятся с помощью трех контуров, включающих регуляторы 4 влажности, диаметра 8 и соотношения 22 диаметра и влажности, датчики влажности 3, диаметра 7 и блок 21 прогнозирования.При изменении влажности изоляции жил относительно заданной на выходе регулятора 4 влажности возникает сигнал рассогласования, который через блок 14 умножения воздействует на блок 1. Если еще меняются характеристики объекта 2 по этому каналу управления, а сигналы на входе модели 12 и на втором входе объекта 2 не меняются, то производится дополнительная отработка с помощью блока 13 деления, в котором сравниваются неизменный в этом случае сигнал с выхода модели 12 и изменяющийся сигнал с выхода датчика 3 влажности. Блок 13 деления фактически меняет коэффициент передачи блока 14, корректируя выход блока 1 таким образом чтобы компенсировать изменение характеристик объекта 2 по этому каналу управления.Таким образом, модель, блок деления и блок умножения обеспечивают в каждом канале эффект самонастройки. Аналогичные явления возникают и во втором канале регулирования, содержащем блок 6, объект 2, датчик 7 диаметра и числа изолируемых жил, регулятор 8 диаметра, вторую модель 15, блок 16 деления и блок 17 умножения. Компенсация контура регулирования диаметра на контур регулирования влажности осуществляется компенсатором 23, так как это влияние значительное и описывается квадратичной зависимостью. В третьем канале регулирования блок 21 прогно 40 1. Самонастраивающаяся система управления диаметром и. влажностью жил на бумагомассных машинах, содержащая канал регулирования мощности нагрева изоляции жил, включающий последовательно соединенные блок регулирования мощности нагрева, объект управления, датчик влажности и регулятор влажности, второй вход которого связан с выходом задатчика, а также датчик мощности нагрева, первый вход которого соединен с вторым выходом блока регулирования мощностинагрева, второй вход - с третьим выходом блока регулирования мощности нагрева, а выход - с первым входом блока регулирования мощности нагрева, канал регулирования массы 45 50 55 5 10 15 20 25 30 35 зирования определяет фактически по соотношению диаметра изоляции и влажности скорость, необходимую для изолирования в данньп момент времени, Эта скорость определяется в модели 18.При неравенстве напряжения на выходе блока 21 прогнозирования напряжению на выходе модели 18 коэффициент передачи йлока 19 деления становится отличным от единицы, что приводит к изменению сигнала регулятора 22 соотношения, прошедшего через блок 20 умножения и воздействующего на блок 10Это позволяет менять "мягко", "жестко" или "нормально линейную скорость изолировапия, обеспечивая эффективную работу всей системы путем изменения коэффициента передачи третьего канала регулирования на разных диапазонах скорости изолирования жил.При этом на малых скоростях изолирования коэффициент передачи блока 19 деления становится больше единицы. При средней скорости изолирования он равен единице, При уменьшении скорости изолирования вьппе средней коэффициент передачи блока 19 уменьшается. Одновременно с изменением скорости изолирования постоян ные времени моделей 5 и 18 меняются что обеспечивает подстройку постоянных времени запаздывания моделей поц реальные величины времени запаздывания объекта 2 по каждому каналу регулирования. Формула изобретения50 изоляции, включающий блок регулирования массы изоляции, первый выход которого соединен с вторым входом объекта управления, последовательно5 соединенные датчик диаметра и числа изолируемых жил и регулятор диаметра, второй вход которого связан с выходом задатчика, и датчик массы .изоляции, первый вход которого соединен 10 с вторым выходом блока. регулирования Массы изоляции, второй вход - с третьим выходом блока регулирования ассы изоляции, а выход - с первым Ьходом блока регулирования массы 15 изоляции, и канал регулирования скорости двщкения жил, включающий блок регулирования скорости движения жил, Первыйвыход которого соединен с третьим входом объекта управления, 20 Й датчик скорости изолирования, вход которого подключен к второму выходу блока регулирования скорости движения жил, а вькод - к первому входу блока регулирования скорости движе ния жил, о т л и ч а ю щ а я с я .тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, она содержит компенсатор, последовательно соединенные блок прогнозирования и регу лятор соотношения, а в каждом канале регулирования - последовательно соединенные модель объекта управления, блок деления и блок умножения, причем в канале регулирования мощности нагрева изоляции жил первый вход первой модели объекта управления подключен к выходу датчика мощности нагрева, второй вход соединен с выходом датчика скорости изолирования, с вторым входом датчика влажности и вторым входом блока регулирования мощности нагрева, второй вход блока деления подключен к выходу датчика влажности и к первому входу блока прогнозирования, второй вход блока умножения подключен к выходу регулятора влажности, а выход " к третьему входу блока регулирования мощности нагрева, в канале регулирования массы изолйции первый вход второй модели объекта управления подключен к выходу датчика массы изоляции, второй вход второй модели объекта управления соединен с выходом датчика ско 55 рости изолирования и с третьим входом датчика массы изоляции, второй вход блока деления подключен к выхо. ду датчика диаметра и числа изолируемых жил и второму входу блока прогнозирования, второй вход блоКа умножения соединен с выходом регулятора диаметра и входом компенсатора, а выход блока умножения подключен к второму входу блока регулирования массы изоляции, в канале регулирования скорости движения жил вход третьей модели объекта управления подключен к выходу датчика скорости изолирования, второй вход блока деления связан с выходом блока прогнозирования, выход блока умножения соединен с вторым входом блока регулирования скорости движения жил, а, второй вход - с выходом регулятора соотношения, второй и третий входы которого подключены к вторым входам соответственно регулятора влажности и регулятора диаметра, второй выход датчика диаметра и числа изолируемых жил соединен с третьим входом блока регулирования массы изоляции, а выход компенсатора подключен к третьему входу регулятора влажности.2. Система управлений по п.1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что первая модель объекта управления содержит источник эталонного напряжения и последовательно соединенные масштабирующий усилитель, сумматор, апериодическое звено и блок регулируемого запаздывания, выход которого подключен к выходу модели, а второй входк второму входу модели, первый вход которой соединен с входом масштабирующего усилителя, причем второй вход сумматора связан с выходом источника эталонного напряжения.3. Система управления по п,1,о тл и ч а ю щ а я с я тем, что вторая модель объекта управления содержит последовательно соединенные источник эталонного напряжения и квадратор и последовательно соединенные блок деления, сумматорблок извлечения квадратного корня, ди 44 еренциатор и блок регулируемого запаздывания,вто-, рой вход которого подключен к второму входу модели, а выход - к выходу модели, первый вход блока деления соединен с первыч входом модели,второй выход источника эталонного напряжения подключен к второму входу бло" ка деления, а выход квадратора подключен к второму входу сумматора.4. Система управления по п.1 о т л и ч а ю щ а я с я тем, что третьяра подключен к второму входу датчика, а второй вход - к источнику задающего сигнала,7, Система управления по п.б,о тл и ч а ю щ а я с я тем, что блокобработки информации содержит элемент И, последовательно соединенныепервый усилитель, первЫ аналогоцифровой преобразователь, первый цифровой сумматор, цифроаналоговый делитель напряжения и элемент памяти,а также последовательно соединенныевторой усилитель, второй аналогоцифровой преобразователь и второйцифровой сумматор, первый выход которого подключен к второму входуцифроаналогового делителя напряжения,входы элемента И соединены с вторыми выходами соответственно первогои второго цифровых сумматоров, а выход подключен к второму входу элемента памяти, причем входы первогои второго усилителей подключены соответственно к первому и второму входам блока, выход которого соединенс выходом элемента памяти.8. Система управления по п.1,о т 1л и ч а ю щ а я с я тем, что датчикмассы изоляции содержит источникэталонного напряжения. и последовательно соединенные первый блок умножения, второй блок умножения иблок деления, второй вход которогоподключен к третьему входу датчика,а выход - к выходу датчика, выходисточника эталонного напряженияподключен к первому входу первогоблока умножения, второй вход которого соединен с первым входом датчика, подключенного вторым входом квторому входу второго блока умножения.9. Система управления по п.1,о т л и ч а ю щ а я с я тем, чтокомпенсатор содержит последовательно соединенные усилитель и квадратор, выход которого подключен к выходу койпенсатора, соединенного вхоцом с входом усилителя, 1462275