Цифровой регулятор для гидромелиоративных систем

Союз СоветскмкСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 2109.79 (21) 2820904/18-24 1 М. КП. с присоединением заявки МВ -(23) Приоритет -6 05 В 11/26 Государственный комите г СССР по делам изобретений и открытий(54) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯСИСТЕМ ИДРОМЕЛИОРАТИВНЫХ Изобретение относится к технике автоматического регулирования объектов с запаздыванием и может быть использовано для автоматического регулирования уровня воды с помощью электроупранляемых затворов гидротехнических сооружений на гидромелиоративных системах.По основному ант. св. гг 761983 известен цифровой авторегулятор, содержащий датчик уровня верхнего бьефа и последовательно соединенные датчик уровня нижнего бьефа, блок рассогласования, к вычитающим входам которого подключен датчик уровня, реверсивный счетчик и элемент совпадения, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, триггера, перного элеменва ИЛИ и блока управления, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсон, а первый и второй выходы - соответственно к второму входу первого элемента ИЛИ и к разрешающему входу реверсивного счетчика, вторые входы первого и нторого элементов И соединены с выходом триггера, третьи входы - с знаковыми выходами блока рассогласования, выход второго элемента И подведен к йервому входу исполнительного механизма, входы блока вычисления разности подключены к соответствующимдатчикам уровня, а выходы - к вычитающим входам первого сумматора,суммирующие входы которого подключены к соответствующим разрядам первого регистра памяти, а выходы - кпервым входам элемента сравнения,вторые входы которого соединены ссоответстнующими разрядами счетчика,а выход - с счетным входом реверсивного счетчика и через элемент задержки и второй элемент ИЛИ - с обнуляющим входом счетчика, счетный входкоторого подключен к второму входутриггера и к выходу третьего элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выхо-.дом генератора импульсов и третьимвыходом блока управления, четвертыйвыход которого соединен с входомвторого элемента ИЛИ (1,Недостаток известного регуляторасостоит в том, что он имеет ограниченную область применения, так какне обеспечивает безаварийную работусистемы автоматического регулирования при случайных возникновенияхЗО паводков на гидротехнических соору 900259жениях, не оборудованных сбросом,например на сооружениях горных рек,Цель изобретения - расширение области применения цифрового регулятора.Указаннаяцель достигается тем,что в него введены элемент НЕ, датчик положения затворов, второй регистр памяти, второй сумматор и последовательно соединенные третий сумматор, четвертый элемент И и третийэлемент ИЛИ, выход которого подключен к второму входу исполнительного механизма, а втсрой вход - к выходу первого элемента И, четвертыйвход которого соединен с выходомтретьего сумматора, выходы датчикауровня верхнего бьефа подключеныпоразрядно к суммирующим входам второго и третьего сумматоров, вычитающие входы которых соединены поразрядно соответственно с выходами второгорегистра памяти и выходами датчикаположения затворов, причем выход второго сумматора подключен к второмувходу четвертого элемента И и черезэлемент НЕ - к четвертому входу второго элемента И,На чертеже представлена блок-схема циФрового регулятора для гидромелиоративных систем.Регулятор содержит генератор импульсов 1, блок управления 2, датчикуровня нижнего бьефа 3, за тчикуровня 4, блок рассогласования 5,реверсивный счетчик 6, элемент совпадения 7 первый элемент ИЛИ 8, первый элемент И 9, второй элемент И 10,исполнительный механизм 11, триггер12, первый регистр памяти 13, первыйсумматор 14, блок вычисления разности 15,датчик уровня верхнего бьефа 16,блок сравнения 17,счетчик импульсов 18,элемент задержки 19, второй элементИЛИ 20, третий элемент И 1, датчикположения затворов гидротехнического сооружения 22, второй регистр памяти 23, четвертый элемент И 24,третий элемент ИЛИ 25, элемент НЕ 26,второй и третий сумматоры 27 и 28.Цифровой регулятор работает следующим образом.В отсутствие паводка, т.е. когдауровень верхнего бьефа Н меньше допустимого Н хранимого в Формечисла в регистре памяти 23, и высотыподнятия затворов сооружения а Н(НСНои ), регулятор работает в режиме регулирования с наличием или отсутствием рассогласования, т.е. могут иметь место все три случая:й - й =О, Ь - Ьз 0; й - Ьз 0, где Ьуровейь нижнего бьефа, а й - уставкаПри этом со знакового вйхода сумматора 27, определяющего знак разности Н"а, на первый вход элемента И 24и на четвертый вход элемента И 9 поступает сигнал единица, а со знакового выхода сумматора 28, определяющего знак разности Н-Ноои , поступает сигнал нуль параллельно на второй вход элемента И 24 и на вход элемента НЕ 26, где инвертируется в единицу и поступает на четвертый, добавочный, вход элемента И 10. При наличии рассогласования, в зависимости от его знака, сигнал поступает для отработки величины рассогласования на разные входы исполнительного механизма 11 либо через элементы И 9 и ИЛИ 25, либо непосредственно от )элемента И 10.При дос-ижении или превышении допустимого уровня верхнего бьефа за счет начавшегося паводка (Н)Но, и а Н), независимо от состояния регулятора, начнется подъем затворов гидротехнического сооружения для пропуска паводковых вод. При этом на знаковом выходе сумматора 28 сигнал нуль сменится на сигнал едиНица, а на знаковом выходе сумматора 27 по- прежнему будет сигнал единица и оба этих сигнала поступят на входы элемента И 24, с выхода которого через элемент ИЛИ 25 сигнал единица посту- пит на вход исполнительного механизма 11, осуществляя подъем затворов гидротехнического сооружения, после чего уровень воды в нижнем бьефе станет превышать заданное значение Ь ) Ьз и на выходе блока рассогласования 5 возникнет сигнал, разрешающий опускание затворов, который поступает на третий вход элемента И 10. Но с выхода элемента НЕ 26 на четвертый, дополнительный вход элемента И 10 поступает сигнал нуль, поэтому на выходе элемента И 10 также будет куль и опускания затворов не произойдет, Таким образом, в этом случае подьем затворов производится только сигналом с выхода элемента И 24 через элемент ИЛИ 25 и паводковые воды проходят через сооружение.Подъем затворов сооружения будет осуществляться до тех пор, пока затворы не достигнут высоты, превышающей уровень верхнего бьефа (а ) Н) на один уровень квантования. Это обусловлено тем, что при а = Н знак на выходе сумматора 27 будет сохраняться прежним (он сменится лишь тогда, когда Н станет меньше а), Если уровень паводковых вод будет сохраняться постоянным, то затворы сооружения также перестайут перемещаться, остановившись выше уровня паводковых вод на высоте одного уровня квантованияЕсли же уровень паводковых вод вновь начнет нарастать, то затворы сооружения опять начнут подниматься выше до тех пор, пока не станет выполняться а ) Н, при котором на знаковом выходе суьатора 27, определяющего знак разницы Н-а возникнет сигнал нуль, который, приходя на,четвертый, дополнительный вход элемента И 9,900259 Формула изобретения приведет к появлению сигнала нуль на выходе элемента И 9. Аналогично сигнал единица со знакового выхода сумматора 28, инвертируясь элементом НЕ 26, поступает как нуль на четвертый вход элемента И 10. В этот момент уровень воды в нижнем бьефе будет превышать заданное значение Ь и , паводковые воды будут пропускаться через сооружение вместе с плывущим мусором до тех пор пока паводок не спадет до уровня НН оо . При выполнении этого условия на знаковом выходе сумматора 28 возникнет нулевой сигнал, что при сохранении в этот момент сигнала нуль на выходе элемента И 9 ведет к появлению на 5 выходе элемента И 10 сигнала единица, приводящего к опусканию затвора гидротехнического сооружения для выполнения условия Ь = Ь . При этом в некоторый момент времейи начнет вы полняться условие Н а и регулятор начнет работать в режиме ре;улироваиия.Таким образом, введение в состав цифрового регулятора дополнительных 25 элементов позволяет рисшири:ь область его применения за счет обеспечения безаварийной работы системы автоматического регулирования при -.яучайных возникновениях паводков на гидротехнических сооружениях не оборудованных специальным сбросом, например на сооружениях горных рек.При возникновении условия й = 0 затворы сооружения поднимутся только на высоту а ) Н и поломки че произойдет.Экономический эффект от применения предлагаемого регулятора можно кодсчитать по ущербу, наносимому Гидротехническому сооружению, не 4 О оборудованному специальным сбросомв период возникновения паводка.Средняя стоимость гидротехническогосооружения составляет примерно1 млн. руб. Ущерб от паводка при разрушении сооружения составляет от 200до 300 тыс руб. что позволяет судить об экономическом эффекте от применения предлагаемого регулятора. ЦиФровой регулятор для гидромелиоративных систем по авт,св. У 761983заявка Р 2661292, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения области его применения, в него введеныэлемент НЕ, датчик положения затворов, второй регистр памяти, второйсумматор и последовательно соединенные третий сумматор, четвертый элемент И и третий элемент ИЛИ, выходкоторого подключен к второму входуисполнительного механизма, а второйвход - к выходу первого элемента И,четвертый вход которого соединен свыходом третьего сумматора, выходыдатчика уровня верхнего бьефа подключены поразрядно к суммирующим входамвторого и третьего сувматоров, вычитающие входы которых соединены поразрядно соответственно с выходамивторого регистра памяти и выходамидатчика положения затворов, причемвыход второго сумматора подключен к,второму входу четвертого элемента Ии через элемент НЕ - к четвертомувходу второго элемента.Источники информации,принятые во вчимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 761983, кл. 6 05 В 11/26, 1978. ВНИИПИ Заказ 12181/65Тйраж 907 Подписное филиал ППП "Патент",г.ужгород, ул. Проект