Устройство для программного регулирования

(73.) Харьковский ордена Ленина по итехнический институт В. И, Ленина(56) 1. Авторское свидетельство СССЪ 979109, кл, О 05 Э 23/Х 9, 1982(прототип). 4)( ГРАММ НОГО РЕГ авт. св. Иф 97810 еся тем, что, с дежности устройст последовательно с обьекта и:дополни кения, второй вход выходу датчика тек третьему входу причем первый вхо динен с выходом э вторые входы - с л ГОСУДАРСТНЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ РОЙС ТВО ДЛЯ ПРОУЛИРОВА НИЯ по9,отличающецелью повышения нава, в него введеныоединенные модельтельный элемент сраи- которого подключен импературы, а выходисполнительного блокад модели обьекта соелемента задернии, авыходами блока памя40 1 10232Изобретение относится к программному регулированию различных технологических процессов, в частности температуры при сушке капиллярнопористых строительных материалов и может быть использовано в различных отраслях промьпнленности, например, в промышленностистроительных материалов,По основному авт. св.978109известно у:тройство для проГраммного 10регулирования, содерхашее генераторимпульсов, подключенный к входу задат-,чика, выходы которого подключены кблоку памяти, элементом задержки и через блок коррекции с переключающимэлементом, датчик параметра подключенк аналого-дифровому преобразователю(АЦП), выходы АЦП, блока памяти иэлемента задержки подключены к блокусравнения, выходы которого соединены 20через цифро-аналоговый преобразователь(ЦАП) с входами исполнительного блокаи блока коррекции, к другому входуисполнительного блока подключен выходпереключающего элемента, а выход исполнительного блока соединен с нагревателом, расположенным вместе с датчикомв объекте регулирования, Работа устройства основана на аппроксимации программы;участками нагрева и остывания обьектарегулирования и коррекции программы 1),З 0Недостатками данного устройства являются недостаточно высокая точность выполнения программы, помехоустойчивостьи надежность, обусловленные воздействием возмущений на объект и АЦП, ЦАП З 5, и элемент сравнения.Цель изобретения - повышение надежности устройства,Поставленная цель достигается тем,что в устройство для программного регулироаания введены последовательносоединенныемодель объекта и дополнительный элемент сравнения, второй входкоторого подключен к выходу датчикатемпературы, а выход - к третьему вхо 45ду исполнительного блока, причем первыйвход модели объекта соединен с выходом элемента задержки, а вторые входыс выходами блока памяти.На фиг. изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока коррекции; на фиг. 3график регулируемого параметра (температуры) во времени.Устройство (фиг. 1) содержит генератор 1 импульсов, задатчик 2, распределитель 3 импульсов, элементыИЛИ 4 6,блок 7 коррекции, переключающий злек 90 2мент 8, который может быть выполнен в виде й-триггера,.блок 9 памяти, элемент 10 задержки, элемент 11 сравнения, модель 12 объекта, которая представляет собой физическую модель объек та и регулятора, датчик 13 температуры, дополнительный элемент 3. 4 сравнения, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 15, цифроаналоговый преобразователь (АЦП) 16, исполнительный блок 17, который выполнен в виде ключа 3.8, сумматора 19 и источника 20 напряжения, а также нат- реватель 21, расположенный вместе с дат чиком 13 в объекте 22 регулирования. Блок 7 коррекции (фиг, 2) выполнен в виде схемы, содержащей коммутатор 23, элементы ИЛИ 24 и 25, генератор 26 пилообразного напряжения (ГПН), амплитудный компаратор 27,триггер 28 и элемент 29 задержки.Устройство работает следующим обра зом.В исходном состоянии на выходе элемента 8 - нуль, ключ 3.8 разомкнут, т.е, на греватель 21 отключен, элемент 11 заперт, модель 12 отключена, выходное напряжение ЦАП 3.6 равно нулю, Первый импульс генератора 1 устанавливает распределитель 3 в такое состояние, при котором на выходе элемента ИЛИ 4 появляется сигнал, который через коммутатор 23 и элемент ИЛИ 25 устанавливает элемент 8 в единицу.Тем самым открывается ключ 18 и напряжение источника 20 подается на нагреватель 21. Выходная величина возрастает во времени, В момент , предшествующий первому узлу аппроксимации (момент времени 6,2) появляется импульс на выходе элемента ИЛИ 6, Этим импульсом блока 9 извлекается код Й, прямо пропорциональный значению параметра в точке 3., Через время, определяемое элементом 10 и необходимое для выборки кода из блока 9, разрешается сравнение кода М и кода Й ,соответствующего действительному значению парамеъра в момент времениПричем эле мент 11 определяет не только величину разности Й- но и ее знак, Одновременно включается модель 12 и в элементе 14 происходит сравнение действительного значения параметраЧсо значением, вы даваемым моделью 12 Ц,Элемент 14 также определяет величину и знак разности параметров. Рассмотрим работу устройства в режиме малых отклонений.3 1023290В момент времени Ц возможны триварианта,Первый. Й-Й=О (точка 1). В этомслучае выходное йапряжеиие ЦАП 16 иэлемента 14 равно нулю и в нагреватель,поцаетсяпрежнее напряжение источника 20т.в. программа ицет по участку 1 - 2.Второй. й-И (О (точка 1), В этомслучае напряжение на выхоце ЦАП 16отрицательно по знаку, а по величине про-.0порционально разности кодов, а значит иразности значений параметра в точках 1и 1. Выходное напряжение: элемента 14также отрицательно по знаку, а по величине пропорционально разности значений Я 15в точках 1 и 1". Результирующее напряжение на выходе сумматора 19 уменьшается и программа идет по участку 12. Поскольку напряжение, поцаваемое на1 вагреватель 21, пропорционально разности температур в точках 1 и 1, а интервалК 2"Ь, фиксирован, то в момент 6регулируемый параметр прицет в узелаппроксимации 2,Третий, й,-й 70 (точка 1"). В этом 25случае напряжение на выходе ЦАП 16 иэлемента 14 положительных по знаку, а .по величине пропорциональны разностизначений температур в точках 1 и 1.По причинам, изложенным выше, в мо.мент т,регулируемый параметр окажется в точке 2,В этот же момент времени И) появляется импульс на выходе элементов ИЛИ 5, который устанавливает тригмр 28 в единицу, а элемент 8 в нуль,прекращая тем самым поцачу напряженияна нагреватель 21, т,е. программа ицетпо линии остывания. В момент времениВ3предшествующий второму узлу аппроксимации (момент времени 1,) появляется импульс на выходе элемента ИЛИ 6; которыйиз блока 8 извлекает код й, прямо пропорциональный значению регулируемого .параметра в точке 3. Одновременно через схему И 24 этот импульс поступаетна коммутатор 23. Через время, опрецелявмов элементом 10, необхоцимое длявыборки кода из блока 9, разрешаетсясравнение кода й и кода йд, соответ 50ствуюшего значению параметра в моментвремени 4. Оцновременно включается модель 12 и в элементе 14 происходит,сравнение ЯАи Цм В этом случае в змо ны три мрианта, 55Первый.М-МХА=О (точка 3). В этомслучае выхоцное напряжение ЦАП 16 иэлемента 14 равно нулю, коммутатор 23 замыкает цепь: элемент ИЛИ 4 - элемент ИЛИ 25 - элемент 8. Программаидет по участку 2 - 4,Второй.й-йат 0 (точка 3). В этомслучае напряжение на выхоце ЦАП 16 иэлемента 14 отрицательны по знаку, апо величине пропорциональны разностизначений параметра в точках 3 и 3.Коммутатор 23 замыкает цепь: элвмент ИЛИ 6 - элемент И 24 - генератор 26. Импульсом с элемента ИЛИ 6запускается генератор 26. Через времязадержки, прямо пропорциональное ввлйчи,не разности значений параметра в точках 3 и 3 и равное разности 1-Ь, навыходе компаратора 27 появляется ймпульс, который через элемент ИЛИ 25устанавливает элемент 8 в единицу,т.е. нагреватель 21 включается на номинальную мощность не в точке 4, а в точке 5. Сигналом компаратора 27 првкрашается формирование пилообразного напряжения генератора 26.Третий.й-й )О (точка 3 л). В этомслучае напряженйе на выхоце ЦАП 16и элемента 14 положительны по знаку,а по величине пропорциональны разностизначений температур в точках 3 и Зд.Коммутатор замыкает цепь; элемент ИЛИ 6 - элемент ИЛИ 24 - элемент ИЛИ 25, Импульсом элемента ИЛИ 6элемент 8 устанавливается в единицу.иПо причинам, изложенным выше (точка 1 )в момент времени Ф 4. регулируемый пара- .метр оказывается в точке 4,Рассмотрим работу устройства в критических режимах - режим больших оъ.клонений, который может быть вызваннеисправностью ЦАП; ЛЦП, элемента 11, а также возмущениями, выводящими регулятор из нормального режима работы.В режиме больших отклонений режимотсечки (на выхоце ЦАП 16 напряжениеравно нулю), режимнасыщения (на выходе ЦАП 16 напряжение цостигает максимального значения), Эти режимы возможны при возникновении больших возмущенийи неисправности оцного из блоков 11, 15и 16. В этом случае процесс регулирования ведется только по каналу: датчик 13элемент 14 - моцель 12 цо подавлениякритических возмущений,В этот же момент времени (г 4 ) появляется импульс на выходе элемента ИЛИ 4, который устанавливает элемент 8 в единицу, т,е. программа ицет по линии нагревания./ 1023290 бВременнью интервалы (- ), значительно повысить точность выполнения (К) равно как и длительность ап- программ и надежность работы устройства, проксимирующих участков,("6 я, ), Последнее обстоятельство в целом ряце И -1), определяются инерционностью процессов (процессы. сушки капиллярно обьекта и максимальным эначением енер 5 пористых строительных материалов, диф,гни, которая может быть подана на наг фузионные процессы, процессы выраширеватель, а также требуемой точностью вания микрокристаллов) является чрезвы апироксИЪИции. чайио важным и положительно скаэыааПредлагаемое устройство, облацая по- ется на качестве (пропенте выхода гоцных) вишенной помехоустойчиаостио, п,оэвоще 1 О иэцелий.юФ ф 5 2 Составитель И. КолокольиовТехред М,Гергель Корректор. Бмовик Ога 11/32ВНИИПИ Заказ Т.ираж 87 Государственно елам изобретен сква, Ж 88, Ра Подписнкомитета СССРи открытийкая наб., ц. 4/5 л ППП "Патент, г. У д, ул. Про