Система управления

/24-2445. Бюл Мф ЗО М,М.Назарян Магидова(54 ) (57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержащая,дифференциатор, по следовательно соединенные измеритель текущих значений возмущения, электропневмопреобразователь, переключатель, вычислитель среднеарифметического значения возмущения, блокформирования управляющего воздействия, второй вход которого подключенк выходу задатчнка соотношения возмущающего и управляемого параметров,а выход-к входу пневмопреобразователя, подключенного выходом к входуобъекта, последовательно соединенные переключатель, измеритель текущего значения управляемого параметра, электропневмопреобраэователь,вычислитель среднего значения управляемого параметра, первый блок сравнения, блок коррекции, выход которого подключен к третьему входу блокаформирования управляющего воздейст 801173388 А вия, соединенного вторым входом с выходом задатчика коэффициента про-порциональности, второй вход первого блока сравнения соединен с выходом эадатчика управляемого параметра, формирователь интервалов времени между измерениями текущих значений возмущения и формирователь интервалов времени между измерениями,текущих значений управляемого параметра, первые выходы которых соединены с входами соответствующих счет. чиков интервалов времени, подключенных выходами к вторым входам соответствующих вычислителей среднее О арифметических значений возмущения и управляемого параметра, а вторые выходы подключены к вторым входамС: соответствующих переключателей, третий выход формирователя интерва- д лов времени между измерениями теку" щих значений возмущения подключен к второму входу дифференциатора, первый вход которого соединен с вторым выходом вычислителя среднеарифметического значения возмущения, а выход - с четвертым входом блока форьырования управляющего воэ действия, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы, в нее введены блок задержки, последовательно соединенные второй блок сравнения и усилитель, задатчик управляемого сигнала, причем выход блока задержки подключен к первому входу вычислителя сре еарифметического значения возмущения первый вход которого соединен с вторым выходом формирователя интервалов времени между измерениями текущих значений возмущения, а второй1173388 вход - с выходом переключателя, входвторого блока сравнения соединен свыходом электропневмопреобразователя, а выход усилителя - с входомформирователя интервалов времени Изобретение относится к автомати 4.че скому "управлению технологическимипроцессами, параметры которых обладают случайными свойствами, в частности, для управления водоочистными 5установками при использовании электрокоагуляции, электрофлотации и т.п.может найти применение в машиностроительной, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности, ОДля процессов с параметрами, обладающими случайными свойствами, известны системы управления, которыеобеспечивают достижение максимального приближения реального процесса ккритерию, характеризующему его оптимальность, посредством коррекциидинамических свойств системы,Цель изобретения - повышение точности системы, 20На фиг, 1 изображена структурная схема системы; на фиг, 2 - структурная схема дифференциатора.На схемах обозначены: объект 1управления, измеритель.2 текущих зна-чений возмущения, электропневмопреобразователь 3, переключатель 4,блок 5 задержки, вычислитель 6 среднеарифметического значения возмущения, дифференциатор 7, блок 8 форми- ЗОрования управляющего воздействия,задатчик 9 соотношения возмущающегои управляемого параметров, пневмоэлектропреобраэователь 10, формирователь11 интервалов времени между измерениями текущих значений возмущения,асчетчик 12 количества интервалов,переключатель 13, измеритель 14 текущих значений управляемого параметра, электропневмопреобразователь 4 О15, вычислитель 16 среднеарифметического значения управляемого параметра, эадатчик 17 управляемого параметра, первый блок 18 сравнения,эадатчик 19 коэффициента пропорцио -нальности, блок 20 коррекции, формежду измерениями текущих значений возмущения, выход задатчика управляемого сигнала соединен с вторым входом блока сравнения. 2мирователь 21 интервалов временимежду измерениями текущих значений управляемого параметра, счетчик22 количества интервалов, эадатчик23 управляемого сигнала, второйблок 24 сравнения, усилитель 25,В состав дифференциатора 7 входят инерционное звено 26, первыйблок 27 задержки на такт, непрерывный П-регулятор 28, второй блок29 задержки на такт и задатчик 30,Для получения качественного процесса регулирования при случайномизменении возмущающего воздействиявыходной сигнал с блока формирования управляющего воздействия наобъект должен изменяться в пределах,обеспечивающих переходной режим,имеющий экспоненциальную характеристику. Реализация этого условия возможна при согласовании характераизменения управляющего воздействияс характером изменения возмущенияи управляемого параметра,Текущее значение возмущающеговоздействия х на объект 1 измеряется непрерывно измерителем 2, сигналП =Р(х) с которого через электропневмопреобраэователь 3 подается навход переключателя 4, управляемого импульсами Б , поступающими на,1,1 Ънего с формирователя 11 интерваловвремени между измерениями текущихзначений х, который преобразуетаналоговый сигнал У в дискретныйСигнал У поступает на вход блока 5 задержки, на выходе которогозначение амплитуды предыдущего импульса сохраняется до прихода последующего импульса, С выхода блоказадержки сигнал подается на первыйвход вычислителя 6. На выходе этогоблока формируется сигнал У следующим образом,По сигналам Пс генератора через счетчик 12 количества интерва(2)40 лов 3, в вычислителе 6 эа заданный промежу ток вре мени 1=и З( и число равных интервалов ) вычисляется среднее значение непрерывно- изменяющейся величины Б по ее 5 (и) значениям, запомненным блоком 5 задержки в течение каждого интервала Ю, составляющих цикл ин- . тегрирования, В конце цикла 1 при и-м интервале по сигналу со счет- О чика 12 на выходе вычислителя 6 устанавливается сигнал У, пропорциональный средним значениям х1У,=Г( в.С ) . (1) 51 В интеграторе- осреднителе 6, оснащенном устройством задержки наи тактов 3, в течение следующего цикла вычисления хна его выходесохраняется сигнал У, который поступает на первый вход блока 8 формирования управляющего воздействия,соединенного с объектом через пнев-моэлектропреобразователь 10,Характеристикой интенсивности.изменения средних значений х служитскорость изменения их между измере"ниями, Для определения этой величины, необходимой для коррекции управ"ляющего воздействия на объект, в сис.:теме предусмотрен дифференциатор 7,В последнем (фиг, 2) дискретныйсигнал 11, поступающий на вход инер- З 5ционного звена 26, преобразуется вI11=11 тТ - аС где Т - постоянная времени звена,Нарастающий (убывающий) сигналподается через блок 27 задержки на такт на вход непрерывного П-регу" лятора 28, где преобразуется в пи-. 45йлообразные импульсы Б , нижний уровень которых определяется начальным значением 07 устанавливаемого с помощью эадатчика 30, а верхний - зависит от скорости изменения Б и ко" 50 эффициента усиления блока 28. Использование второго блока 29 задержки на такт на выходе непрерывного дифференциатора позволяет поддерживать непрерывным выходной сигнал 55 устройства У , который пропорционален скорости изменения среднего значения возмущения х подаваемый на четвертый вход формирователя 8 (фиг, 1).Требуемое количество интервалов и устанавливается таким образом, чтобы между смежньми отклонениями средних значений х соблюдалось примерное равенство (1 ) х - х- - (1,тогда и У - О. Такая устойчивостьсредних значений возмущающего фактора определяет стационарность процесса работы технологического объекта.При изменениях х относительнорегламентированной величины (х)происходит варьирование средних текущих значений х, а это в свою очередь нарушает соотношение (4 ), чтосвидетельствует о возникновении переходного режима. В этом случае длясохранения устойчивой работы объектанеобходимо вновь достичь желаемого соотношения (4 ), что возможнопутем перевода измерительной системы на большую или меньшую частоту съема показаний х, Этот переходосуществляется следуннцим образом,С выхода второго блока 24 сравнения сигнал Б, однозначно характери 1 фзующий отклонение возмущающего параметра х от его регламентированного значения х (И =Г(х , подаетояна вход усилителя 25, содержащегоапериодическое звено на входе, В зависимости от свойств последнего выходной сигнал 11с усилителя медленно изменяется, устанавливаясь науровне, примерно соответствующемсреднему отклонению текущих значений х, который, воздействуя на управляоций вход генератора 11, переводит его на более приемлемую в данный момент времени частоту Г . Вэтой связи каждому новому значениюх соответствует определенная Г . Для измерения управляемого параметра э в анализируемой среде последняя подается в измеритель 14 с помощью переключателя 13 по нулевой синхронизирующей команде от генератора 21. Выходной сигнал Ц, =Р(У;) с измерителя по единичной синхроиизирующей команде через электропневмопреобразователь 15 подается мвход интегратора-осреднителя 16, Формирование выходного сигналао=( -1 й 1в этом блоке происходит аналогично совместной работе блоков 6, 11 и 12,В связи с тем, что колебания у,т относительно номинального значения 1 О у для большинства технологических процессов небольшие, то при однажды выбранной частоте Г съема показа 2ний у настройка генератора 21 сохраняется, обеспечивая получение 15 устойчивой зависимости смежных средних%дифференциальная составляющая кото ррых равна нулю,В блоке 18 сравнения сигнал Цсравнивается с заданным значениемЦ, формируемого задатчиком 17, аобразующийся сигнал рассогласования 2подается на вход блока 20 формирования корректирующего воздействия Уо,подключенного выходом к третьемувходу формирователя 8 управляющеговоздействия Сигнал управления Б вблоке 8 формируется в зависимостиот вычисляемых хйх/6 С, у, с которыми функционально связаны 13, П,Соотношение между этими величинами задается сигналом Б с.задат 35чика 9.В установившемся режиме (х, у .)9 Й 1 2 о(7)При нарушении равенства (,7 ) возникает переходной процесс.Если коэффициент усиления усилителя 25 при регламентированном значении х выбрать таким чтобыпри переходном режиме во всем допустимом диапазоне значений х 1 частотасъема показаний Г поддерживаладопустимую разность между смежнымиизмерениями х, то сумма отклонений составляющих Б, 11.1 от устано 50вившегося состояния находится в заданных пределах, обеспечивая точность адаптивной системы с плавнымпереходным процессом.Система работает следующим об разом.Возмущающее воздействие, поступающее на объект 1, измеряется изме рителем 2 текущих значений и через электропневмопреобраэователь 3 подается на вход переключателя 4, эле менты коммутации которого с определенной частотой соединяют выход электропневмопреобраэователя 3 с входом блока 5 задержки, На выходе блока задержки в паузах между управляющими импульсами амплитуда сигнала сохраняется, В вычислителе 6 и дифференциаторе 7 вычисляются среднеарифметическое текущих значений возмущения и скорость изменения этих средних значений, В блоке формирования управлявшего воздействияпо сигналам с задатчика 9 соотношения возмущающего и управляемого параметров, вычислителя 6 и дифференциатора 7 формируется сигнал, который через пневмоэлектропреобраэователь 10 воздействует на объект 1. Интервалы времени между измерениями текущих значений возмущения формируются генератором 11, импульсы с которого управляют работой переключателя 4, блока задержки 5, дифференциатора 7 и через счетчик 12 - вычислителя 6, Управляемый параметр в объекте 1 через переключатель 13 измеряется измерителем 14, сигнал с которого через электропневмопреобразователь 15 поступает на вход вычислителя среднеарифметического значения текущих значений управляемого параметра 16, В зависимости от сигналов с вычислителя 16 и эадатчика 17. управляемого параметра в первом блоке сравнения 18 формируется сигнал рассогласования, который совместно с сигналом с задатчика 19 коэффициента пропорциональности подается на входы блока коррекции 20, с выхода которого на блок 8 формирования управляющего воздействия, где суммируется с сигналами, функционально зависимыми с возмущающим воздействием.Интервалы времени между измерениями текущих значений управляемого параметра формируются управляющими импульсами в формирователе 21, которые поступают на переключатель 13 и через счетчик 22 количества интервалов - на вычислитель 16,Непрерывный сигнал с электропневмопреобраэователя 3 совместно с сигналом с эадатчика 23 управляемого сигнала подается на второй блок сравнения 24, сигнал рассогла1173388 и оставитель С, Есауловехред О.Неце тейк Л.Пилипен едак оррек каз 5052/47 Тираж 863 ПодписиВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сования с которого усиливается усилителем 25 и поступает на вход формирователя 11 интервалов времени,в качестве которого используетсягенератор с переменной инерционностью Сигнал с усилителя управляет частотой следования импульсов,определяющих интервалы времени между измерениями текущих значений возмущения,Работа предлагаемой системы позволяет повысить качество управления объектов при стохастических интенсивных отклонениях возмущающегопараметра от его номинапьного зна-.чения путем автоматического изменениячастоты съема показаний возмущения,не вызывая колебания в системе при 1 О возникновении переходных процессов.