Устройство для управления нагревом

На Фиг, 1 приведена блок-схема устройства для управления нагревом; на фиг 2 - зависимость параметров объекта от температуры,устройство для управления нагревом содержит эадатчик 1,соединенный с первым сумматором 2, а также последовательно соединенный первый 60 Изобретение относится к программно-управляемым средствам и можетбыть использовано в качестве системавтоматического управления по заранее заданным программам процессами,нагрева конструкций при теплопрочностных испытаниях систем автоматического управления технологическимипроцессами.По основному авт. св, Р 851386известно устройство для управления 10нагревом, содержащее последовательносоединенный эадатчик, первый сумма"тор, регулирующий блок, второй сумматор, второй регулирующий блок,инерционное звено, регулятор мощности, исполнительный блок (система нагреватель-конструкция), датчик и измерительный преобразователЬ,выход которого соединен (отрицательной обратной связью по температуре)с вторым входом первого сумматора,при этом выход регулятора мощностисоединен (отрицательной обратнойсвязью по току) с вторым входомвторого сумматора(1.Недостатками известного решенияявляются невысокая точность в свя". зи с постоянной настройкой динамических параметров контура температуры и непостоянство степени устойчивости замкнутой системы, обусловленное переменной инерционностьюобъекта управления.Целью изобретения является повышение точности устройстваПоставленная цель достигается 35тем, что в устройство для управления нагревом введены два умножителя, модель объекта и последовательно соединенные делитель иФункциональный преобразователь, а 40также в обратную связь по току вве-.ден фильтр, .причем выход первогосумматора соединен через первыйумножитель с первым входом первогорегулирующего блока, второй вход которого соединен с выходуе-второгоумножителя, входы которого соединенысоответственно с вторым выходомэадатчика и выходом делителя, первыйвход которого подключен к выходуизмерительного преобразователя и кпервому входу модели объекта, а второй вход - к выходу модели объекта,второй вход которой соединен с выходом фильтра, второй вход первого умножителя подключен к выходу функцио.нального преобразователя,регулирующий блок 3, второй сумматор 4, второй регулирующий блок 5, инерционное звено 6, регулятор мощности 7, исполнительный блок 8 (система нагреватель-конструкция (СНК), датчик 9 и измерительный преобразователь 10, выход которого соединен с вторичным прибором 11 и с вторым входом первого сумматора 2.Обратная связь по току включает датчик тока 12 и фильтр 13.В устройство введены корректирующая цепь по скорости программного изменения температуры и функцио"нальный контур 14.Корректирующая цепь выполнена в виде умножителя 15, управляемого сигналами - командой от второго ка" нала задатчика 1 и сигналом от функционального контура 14Выход умножителя 15 соединен с вторым входомпервого регулирующего блока 3.В функциональный контур 14 входятделитель 16., входом соединенный сизмерительным преобразователем 10,а выходом - с вторым входом умножителя 15, функциональный преобразователь 17, соединенный выходом с одним входом умножителя 18, второйвход и выход которого соединен соответственно с выходом первого сумматора 2 и входом первого регулирующего блока 3. Функциональный преобразователь 19 и инерционное звено20 представляют собой модель 21(инерционных параметров)объектавход Функ"ционального преобразователя 19 подключен к выходу измерительного преобраэователя 10, а выход - к управляющемувходу инерционного звена 20, входкоторого подключен к выходу Фильтра 13, а выход - к второму входу делителя 16,Устройство для управления нагревом работает следующим образом.Основным назначением устройства является управление температурой исполнительного блока 8, причем необходимое изменение температуры по времени представляет из себя определенную функциональную зависимость, которую в дальнейшем удоб. нее рассматривать как программное управляющее воздействия, В структурной схеме устройства функцию формирования программного сигнала выполняет задатчик 1, который формирует две функциональные зависимости в виде сигналов напряжения постоянного тока, приведенных к стандартной шкале 0-10 В. Одна из них представляет зависимость температуры по времени, другая - зависимость скорости измерения температуры по времени,С выхода эадатчика 1 сигнал Х,) , пропорциональный изменению температуры по времени, поступает1029153 на вход сумматора 2 где происходит его алгебраическое суммирование с сигналом отрицательной обратной свя зи, пропорциональным текущему значению температуры, а с другого выхода задатчика 1 поступает сигнал Х . 5Выходной сигнал Х сумматора 2, проф порциональный рассогласованию (ошюб ке) между программным,и текущим значениями температуры, поступает на вход умножителя 18, где происходит 10 его умножение на сигнал,уз , связанный заданной нелинейной функцией, реализуемой Функциональным преобразователем 17 с сигналом У . Выходной сигнал У 4 умножителя.18 поступает Ъа первый вход регулирующего блока 3, на второй вход которого поступает сигнал У . Регулирующий блок 3 обеспечивает преобразование суммы Э и У в выходной сигнал Х 4. о в соответствии с законом управления.Цепь элементов. сумматор 4, регулирующий блок 5, инерционное звено б, регулятор 7 мощности, датчик 12 тока и Фильто 13, замкнутый отрицательной обратной связью на вход сумма ,тора 4, образует следящую систему по координате Ха , Физическим аналогом которого является ток в нагревательной панели. Конкретное значение температуры определяется стати- ЗО ческим коэффициентом исполнительного блока, который является нелинейной зависимостью в Функции испытываемой конструкции.Изменение выходного параметра У 8135 (температуры) осуществляется датчиком 9 обратной связи ( тЕрмопарой). Измерительный преобразователь 10 приводит выходной сигнал датчика 9к стандартной шкале 0-10 В (Х)40Функциональный преобразователь 19 характеризует изменение инерционных свойств исполнительного. блока 8 (объекта) в зависимости. от температуры нагреваемой конструкции и описы 45 ваемой графически нелинейной зависимостью (фиг. 2 а), Конкретная информация об инерционных свойствах объекта получается из сравнительного. анализа переходных характеристик сис темы 1 нагреватель-конструкция, снятых на экспериментальных образцах различных типов конструкций в днапазоне 50-1200 С и переходных характеристик, определенных аналитическимирасчетами,С выхода нелинейного преобраэоевателя 19 сигнал поступает на инер- .ционное звено первого порядка 20 спостоянной времени, изменяющейсяпропорционально сигналу Х 1 с учетом инерционности объекта. На входзвена 20 в качестве основного сигнала поступает сигнал, пропорциональный току в нагревательной панели. Посуществу преобразователь 19 и звено20 являются моделью, характеризующейизменение инерционных параметровобъекта в зависимости от изменениявыходного параметра У 8 (температуры),С выхода звена 20 сигнал поступаетна второй вход делителя 16, на выхо"де которого - сигнал, пропорциональ"ный 11(ещ(где Кц, - статический коэффи%циент системй нагреватель-конструкция) . С, выхода делителя 16 сигналпоступает на первый вход умножителя15, на второй вход которого поступает сигнал с задатчика 1, пропорциощнальный скорости программного изменения температуры. Умножитель 15 вводит В контуруправления температурой корректирую-.щий сигнал по производной программыс Коэффициентом 4 Ккк. Наличие этой цепи обеспечивает независимость (инвариантность) скоростной ошибки контура управления температурой от выходного параметра (температуры).Нелинейное изменение коэффициента разомкнутой системы в зависимости отвыходного параметра (температуры),определяющее постоянную степень устойчивости замкнутого контура управления температурой во всем диапазоне изменения воспроизводимых температур, реализуется функциональнымпреобразователем 17 и умножителем18. Конкретный вид нелинейной зависимости преобразователя 17 (фиг.2 б)определяется из расчетов на устойчивость замкнутого контура управления температурой, проведенных дляконкретных видов испытываемых конструкций,:В качестве 1 функциональныхпреобразователей используются блокиВНП-П системы АКЭСР, которые допускают перестройкуреализуемых наних нелинейных зависимостей,ВЙИИПИ Заказ 4978/4 Тираж 874 Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектна