Устройство автоматического управления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(И 1970385 И 11 М, Кл. а 06 Р 15/46 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторизобретения В.д. Рукавицын 1) Заявитель 54) УСТРОИСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ Изо автома быть и технол ческой отрасл ара кон(1)ние "вырантег 6 альное знаотки 1екущее значениеремя начала и ковленного период выработки у нца устаетение относится к областического управления и можетользовано для управленияическими процессами в хими- .нефтехимической и другихпромышленности,Управление технологическим про" цессом осуществляют путем воздействия на отдельные технологические параметры. Среди многообразия технологических параметров имеются такие, для которых известные системы управления недостаточно эффективны, Так, например, выработка (объем производства в единицу времени) является весьма важным параметром с точки зрения управления технологическим процессом. Особенностью данного параметра является то, что при управлении по заданной программе выработку контролируют по. ее интегральному значению за установленный период времениВ =) Хасгде В - и че Задачей управления таки етрами является достижени ериода заданного значения 5 В Агде А - заданное значение вырза установленный период или,учетом (1),10 ХХасА.ФаВеличина интегрального знаКпараметраХЖ зависит какуправляющих воздействий, таквозмущений, связанных с нарушфункционирования объекта (пол2 оборудования, нехватка ресурсов ит.п,). В связи с такими нарушениямивозможно образование деФицита выработки=,) а(с) ф ас - Х асО, (4)1 о огде А, - дефицит выработки;с - текущее время;а(с) - заданная программа выработ ки, причем ф а аС: А,Для выполнения условия (3) такойдефицит необходимо скомпенсироватьдо конца установленного периода с.Известные системы, как правило, направлены на поддержание заданногомгновенного, а не интегральногозначения параметра.Известно устройство для контролярежима работы промышленных объектов,включающее датчики, первый и второйинтеграторы, реле времени, выполняющее.функции генератора импульсов, атакже блоки деления, памяти.и индикации, Работает устройство путем изме"рения двух параметров, интегрирова"ния их текущих значений, вычисления 10отношения интегральных значений иконтроля режима по полученной величине отношения, Собственно управление производится оперативным персоналом на основании результатов контроля 1,Известно также устройство длясравнения плановой и фактической вы"работки продукции, содержащее датчикфактической выработки, выполняющий 20функции. задатчика, блок переключателей, генератор импульсов и счетчик, выполняющий функции интегратора, а также табло индикации, Устройство периодически вычисляет величину планового задания на данныймомент. времени и индицирует ее ивеличину фактическогО значения выработки продукции на табло Сравнение значений плановой и фактическойвыработки и управление технологическим процессом осущЮствляютсяоперативным персоналом 2Недостатками известных устройствпри использовании их для управленияявляется низкая точность и оперативность, связанная с необходимостьювключать человека-оператора в контуруправления.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является40система автоматического регулирования, содержащая датчик или измерительный элемент, задатчик, элементсравнения и собственно регулятор,включающий усилительный, корректирующий, силовой (исполнительный) ирегулирующий элементы. Система предназначена для воздействия на объектуправления с целью сохранения регулируемым параметром заданноготекущего значения или же измененияего по заданному закону (заданнойпрограмме) 3 . Недостатком известной системы является то, что при применении ее для управления такими параметрами, как напримервыработка не предусмотрена возможность автоматическойкомпенсации дефицита (4), возникающего в связи с временными наруше. 60 ниями функционирования объекта, и таким образом, не обеспечивается необходимая точность управления.Цель изобретения - повышение точности устройства. 65 Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство автоматическогоуправления, содержащее датчик технологического параметра, эадатчик,элемент сравнения и регулятор, введены детектор, сумматор, генераторимпульсон, первый и второй интеграторы, управляющие входы которых соединены с выходом генератора импульсов,вход первого интегратора соединен с выходом датчика технологического параметра, вход второго интегратора соединен с задатчиком, выходпервого интегратора соединен с минусовым входом элемента сравнения,выход второго интегратора соединенс плюсовым входом элемента сравненияныход которого соединен с входомдетектора, выход которого соединенс первым"плюсовым входом сумматора,второй йлюсоной вход которого соединен с задатчиком, а мийусовойвход " с выходом датчика технологического параметра, выход сумматорасоединен с управляющим входом регулятораНа чертеже приведена блок-схемапредлагаемого устройства.Устройство содержит датчик 1технологического параметра 2 и 2,эадатчик 3, генератор 4 импульсон,элемент 5 сравнения, детектор б,сумматор 7, регулятор 8, технологический объект 9,Устройство работает следующимобразом.Сигнал датчика 1 поступает навход интегратора 2, где вычисляется интегральное значение выходногосигнала Г Х фЖ. Аналогично сигнал+оо с выхода задатчйка 3 поступаетна вход интегратора 2, где вычисляется интегральное значение сигнала задания ) а.Ж Интегральноные значения сигналов с выходовинтеграторов 2( и 2 по командегенератора 4 импульсов поступаютна элемент 5 сравнения, где вычисляется разность между интеграломзадания и интегралом сигнала датчика (т,е. деФицит выработки н соответствии с (4). Значение разности(дефицита) с выхода элемента 5 сравнения поступает на вход детектораб. Выходной сигнал детектора б равен входному сигналу в случае, есливходной сигнал положителен. В случае отрицательного входного сигналавыходной сигнал детектора б равеннулю. Выходной сигнал детектора бпоступает на первый плюсовой входсумматора 7, на второй нлюсовойвход которого поступает выходнойсигнал задатчика 3. На минусовойвход сумматора 7 поступает сигнал свыхода датчика 1. Таким образом,алгебраическая сумма на выходе сумматора 7 представляет собой разностьмежду величиной задания 3 н Фактическим значением технологического параметра Х(т) . При этом величина задания выражается следующей зависимостьюою,если Гоыахасео;+о СоЗоЪ ФОЬ),+ ) сИ) И-хК,еслисК)й,-.хсКОСо СоУправляющее воздействие с выхода сумматора 7 поступает на управляющий вход регулятора 8. По окончании установленного периода интеграторы 2 и 21 сбрасываются на ноль, Устройство может быть реализовано на стандартных блоках пневмоавтоматики, электроники или вычислительной техники.В качестве эадатчика.может быть использовано программно-задаО- щее устройство.В качестве примера можно сопоставить результаты управления с помощью известной ипредлагаемой систем.Условия расчета: задана выработка А = 100 ед, при величине установ- ленного периода 10 ч (о = О, СК = - 10); заданная программа выработки а Ж) = 10 ед/ч; в интервале от е. 6 до 2 = 7, имело место нарушение функционирования объекта, причем текущее значение выработки было Х = О,Расчет проводится в допущении, что при нормальном функционироваййи объекта текущее значение выработки.К равно управляющему воздействию у В известной системе= Я.В известной системе в интервале от 0 доимеем1 +аХ ХМ=3 ав)И=аИ,) И- ) =1 ОСЬ)=ЬОЕД.фо оВ интервале (е. ) имеемХеЖ - ОеЕ 1В интервале (:к) - после восстановления функционирования объекта - управление продолжается по заданной программе:к ькХМ= аЩе Ю 0-1) =ЗОЕА.з.Таким образом фактическая выработка за период при известной системе управления составитФ,кХ Х.Ж = 60 + 0 + 30 = 90 ед.+ьПогрешность управления известной системы (без учета погрешности измерения)Фкао - - ее -- 1 ооф : 1 оо: оеоОА В предлагаемой системе в интервале (со ,) управление аналогично известному: С,ХИ=60+О= 60 ЕД;5в интервале (е( ) также имеемЬкс)сТаким образом, в момент восстацовлени. Функционирования т имеем 3 ОХ Ж = 60 + 0 = 60 ед 1оа (с)Ж = 10 (7-0) = 70 ед.1 оОбраэовавщийся дефицит выработки 15Ь= 70 - 60 = 10 суммируется с заданной программой, при этом управляющее воздействие у становитсяотличньм от а(с):У = а(е.) + 6= 10 + 10 = 20 ед/чТекущее значение выработки поддерживается равным У до моментаэ = 8, когда достигается соответствиеИ25 ( ХсКоуха, ) )(а у Хсй,=ьоО+гО=ВОЕА.1 оа(с.)йс =10(8-0) = 80 ед. ЗО При этом Ь = 0 и управление продолжается по заданной программе Ч =О(с)Х Ж = 10 (10-8) = 20 ед, 35 м:ьТаким образом, Фактическая выработка за период при предлагаемойсистеме управления составитХ Ж = 60+0+20+20 = 100 ед.ОПогрешность управления предлагаемойсистемы (без учета погрешностиизмерения)ф 100 - 100 (О45 100В рассмотренном примере известная система обеспечивает точностьуправления только на 90, в то вре"мя как предлагаемая система на 5 О 100. На практике используют системы управления выработкой, основанные на автоматическом контролевыработки и неавтоматизированномуправлении с помощью оперативногоперсонала. Такие системы имеютнизкое быстродействие, требуютучастия человека в контуре управления, не исключают влияния субъективных ошибок на выработку продукции.Применение предлагаемой системы О управления позволит повысить быстродействие управления, высвободитьквалифицированный персонал, занятыйконтролем и управлением, исключитьсубъективные ошибки и повысить точ ность управления эа счет автомати970385 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 8390/61 Тираж 731 Подписно в Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, ческой компенсации дефицита, возникающего в связи с временными нарушениями функционирования объектауправления. Устройство автоматического управления, содержащее датчик технологического параметра, эадатчик, элемент сравнения и регулятор, о т"л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыоения точности, в него введены детектор, сумматор, генератор импульсов, первый и второй интеграторы, управляющие входы которых соединены с выходом генератора импульсов, вход первого интегратора соединен с выходом датчика, технологического параметра, вход второго интегратора соединен с задатчнком, выход первого интегратора соединен с минусовым входом элемента сравнения, а выход второго интеграторасоединен с плюсовьм входом элемента сравнения, выход которого соединен с входом детектора, выход которого соединен с первым плюсовьввходом сумматора, второй плюсовойвход которого соединен с задатчиком,а минусовой вход - с выходом датчика технологического параметра, выход сумматора соединен с упрайляющим0 входом регулятора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР15 9 395808, кл. 0 05 В 23/00, 1971,28,08.73,2. Авторское свидетельство СССР9 580569, кл. О 07 С 3/02 1976,15.11.77.3, Яковлев В.С. и др. Техническиесредства локальных САР. Чебоксары.Чувашское книжное иэд-во. 1973,