Система автоматического регулирования

(р)у С 05 В 13/02 ТВЕННЫЙ КОМИТЕТЕТЕНИЯМ И ОТНРЬйИЯМСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНОРСКОМУ СВИДПЕЛЬСТВУ СУД ЮфС ПО ИЗОБР ОРИ ГННТ О(46) 07.06.90,71 К зне кий еский комибирскийим. СерКиселев,в,о. СССР1980 ЕГУЛ 1 ав томаров анию Бюл. М 21( ) у ц металлургич бинат им. В, И. Ленина и . металлургический институт го Орджоникидзе (72) А, Е. Кошелев, С, Ф. Л. П, Мьвляев, В. П. Авде В, И. Котухов и Г. Я, Ани (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельс Р 855607, кл. С 05,В 13/О(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСК РОВАНИЯ(57) Изобретение относитс тическому управлению и регможет быть енин систем уп объектами, со запаздывания,влиянию неконтр типа импульсов тов может служи лью изобретения точности систем введением двух 8 и 10 и блока Результаты ими ния показали, д ность предлага ческого регули нии для объект паздываниями, 1 ил. спользовано при постр равления техническим.; ержащими значительные Объект также подверж: олируемых возмущен;:Примером таких обь:-:.- ть доменная печь, 1 еявляется повышение ы, Цель достигается масштабирующих блок".г 7.элементов задерън, тационного моделироваостаточную эфбективемой системы автоматирования при использова ов с существенными затипа доменной печи.Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано при построении систем управления техническими объ 5 ектами, содержащими. значительные заи аз дыва нияДинамика объекта описывается моделью видаО где Ь(Р) иИ(Р) - полиномы от Р, причем степень полинома Ь(Р) не превышает степени полинома 11(Р);л- запаздываниеОбъект подвержен влиянию неконтроли Оруемых возмущений типа импульсов. Основная задача управления заключаетсяМв отслеживании изменений задания у (г.)на нерегулируемую выходную переменнуюу(С), изменяя регулирующее воздейст"вие Ц(С).,Цель изобретения - повышение точности регулирования,"На чертеже приведена блок-схемасистемы автоматического регулирова- ЗОния,Система содержит исполнительныйблок 1, объект 2 управления, первый3 и второй 4 датчики, первый 5 и второй 6 Фильтры низкой частоты, блок 7 З 5элементов задержки с первым. 7-1,вторым 7-2 3-м 7- и-м 7-иэлементами задержки, первый масштабирующий блок 8, блок 9 масштабирующих элементов, содержащий первый 9-1, 4 Овторой 9-2 3-й 9-1и-й 9-имасштабирующие элементы, второй масштабирующий блок 10, сумматор,11, пропорционально-интегральный регулятор2, блок 13 сравнения и задатчик 4, 4На схеме системы обозначено: урегулируемый выход объекта управления,у(1) - сигнал задания на величинурегулируемого выхода объекта; Брегулирующее воздействие на входеобъекта управления; и - сигналрегулирующего воздействия, подаваемыйна вход исполнительного блока;.Чприведенное к управляющему входу объекта неконтролируемое возмущение;б (Т+) и "(+С) - значения выходаобъекта, прогнозируемые на моментвремени (С +), соответственно впредлагаемой и известной системах; у(с + С) - действительные изменениявыхода объекта, представленные с упреждением на время запаздывания;у и у,1 К) - составляющие изменений выхода объекта, обусловленные .влиянием соответственно изменений регулирующего воздействия Б и неконтролируемого возмущения Ч(с);Объект 2 управления представляетсобой, например, доменную .печь. Регулируемой выходной переменной у(С) вэтом случае является, например, показатель теплового состояния печи.Регулирующим входным воздействиемБ(С) служит, например, расход природного газа в дутье. Импульсный характер неконтролируемых возмущений Ч(1)здесь обусловлен, в. частности, соответствующими изменениями показателейкачества шихтовых материалов,Исполнительный блок 1 представляет собой, например, систему автоматического регулирования расхода природного газа в дутье доменной печи, навход которой подается регулирующеевоздействие И(1), представляющее со-,бой задание на абсолютную величинурасхода природного газа или на егодолевое содержание в объеме дутья,подаваемого в печь,Первый датчик 3 представляет собой, например, дифманометр мембранныйбесшкальный с электрическим выходом,а второй датчик 4 - систем контролятеплового состояния доменной печи потемпературе Фурменных зон,Система регулирования работаетследующим образом.Сигнал о прогнозируемой величиневыхода объекта у (С + 1. ), поступающийс выхода сумматора 11, н блоке 13сравнения вычитается иэ сигнала уо текущем задании на регулируемыйвыход объекта, поступающего с выходазадатчика 14. Сигнал о полученной ошибке поступает на вход пропорционально-интегрального регулятора 12. На выходе регулятора Формируется скгЯал М(1), преобразуемый исполнительным блоком в регулирующее воздействие У(1) объекта управления. Если передаточная Функция исполнительного блока близка к единице, то 11(1) 1 И(1). Сигнал у. о текущем значении выхода объекта поступает с выхода второго датчика 4 через последовательно соединенные второй Фильтр 6 низкой частоты, предназначенный для подавления5 1высокочастотной измерительной помехи,и второй масштабирующий блок 1 О наодин из входов сумматора 1,В масштабирующем блоке 10. этотсигнал умножается на постоянный коэфФициент С , величина которого показывает, в какой мере значение выхода вмомент времени (С +) определяетсяего текущим значением у(й), т.е. осу"ществляется прогнозирование свободнойсоставляющей изменений выхода:у (1 + ь ) С у (Е) еВеличина коэффициента С определя 2ется динамическими характеристиками объекта, В частности, если объект управления может быть представлен моделью в ниде последовательно соединенных звена запаздывания и апериодического звена с передаточной функцией вида:лЫ(Р) = е 1где 1 и Т - соответственно коэффициент усиления и постояннаявремени инерции,569802 б11(1) последовательно проходит все иэлементов задержки блока 7 элементовзадержки, задерживаясь в каждом изэлементов на интервал времени Ь,лТаким образом, на выходе любого1-го элемента 7-у задержки формируется сигнал Б(С - 1 6), подаваемый напоследующий элемент задержки и на со ответствующий элемент 9- масштабирования. С выхода элемента 7-и задержки сигнал подается только на вход элемента 9-и масштабирования. В первоммасштабирующем блоке 8 сигнал Б(В 15 умножается на масштабнрующий кс.:Ьб:.циент С а в масштабирующих элем-.;гтах 9-1, 9-2,9-19-и соответствующие сигналы У(С - Ьь, ), У(Е2 д,) ,11(е - 1 ас);,У(Е - пао) 2 О умножаются соответственно на весовыекоэффициенты С ц, С С ц, в, СрВеличины коэффициентов С н, СС,1 С, определяются в соответствии с весовой Фущсцией управления, в 25 частности для объекта в виде последовательно соединенных апериодическогои запаздывающего звеньев:1 С = - й Т ЭО1 тС = е Сигнал, 11о фактически реализованном регулирующем воздействии поступает с выхода первого датчика 3 через первый Фильтр 5 низкой частоты, где усредняется на интервале времени аь, на вход первого масштабирующего лблока 8 и на вход первого элемента 7-1 задержки блока 7 элементов задержки. Постоянная времени Т, инерции этого звена может быть выбрайа из условия Л 1, хЗТрВ первом элементе 7-1 задержки сигнал задерживается на время Ь с . Сигнал Б(й - Ль) с выхода, элемента 7-1 задержки поступает на вход первого элемента 9-1 масштабирования блока 9 элементов масштабирования и на вход второго элемента 7-2 задержки, где задерживается еще на интервал времени Ьс. Сигнал 11( " 2 Ь ) с выхода второго элемента 7-2 задержки поступает на вход второго масштабирующего элемента 9-2 и на вход третьего элемента 7-3 задержки и так далее. Т.е. сигнал К, -.юа/тС= - бееЧ ТВ результате суммирования сигналовс выходов первого масштабирующего .блока 8 и масштабирующих элементов 9-1, 9-29-и, выполняемого в сумматоре 11, Формируется прогнозируемое значение вынужденной составляющей 40л,изменений уа(й +) под влиянием регулирующих воздействий, реализованаьх на интервале запаздыванияйу (с + ) - СУ(г) +6 -; а ),1Величина интервала Ь = о/и. Выбор . числа п дискретных интервалов при аппроксимации интервала запаздывания Й, можно осуществлять по рекомендациям.Формула изобретения 55Система автоматического регулирования, содержащая первый и второй датчики, первый и второй фильтры низкой частоты, последовательно соединенные1569802 Составитель А. ЛащевРедактор И. Дербак Техред И,Дндык Корректор Л.Бескид П 1 ва Е 1Тираж б 67 Подписное Заказ 1449 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., Д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул, Гагарина,10 задатчик, блок сравнения, пропорционально-интегральный регулятор, испол-, нительный блок и объект управления, сумматор, причем входы первого и вто.рого датчиков подключены соответственно к входу и выходу объекта управления, а выходы первого и второго датчиков подключены к вхоцам соответственно первого и второго фильтров низкойО частоты, выход сумматора соединен с вторим входом блока сравнения, о т,л и ч.а ю щ а я с я тем, что,. с целью повышения точности системы, в нее - введены первый и второй масштабирую" 1 щие блоки, и последовательно соединенных элементов задержки и и масштабирующих элементов, причем вход каждогоиз: масштабирующих элементов подключенк выходу соответствующего.,по номеруэлемента задержки, вход первого изкоторых соединен с входом первогомасштабирующего блока и подключеи квыходу первого фильтра низкой частоты, вход второго масштабирующего блока подключен к выходу второго Фильтра низкой частоты, выходы первого ивторого масштабирующих блоков, а также выходы масштабируюших элементовподключены к соответствующим входамсумматора,