Адаптивная система регулирования процесса контроля

(71) Сибирский ордена ТрудовогоКрасного Знамени металлургическийинститут им. Серго Орджоникидзе(56) Авторское свидет РВ 1064271, кл. С 05 В ельство ССС 13/02,1982(54) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА КОНТРОЛЯ(57) Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию, в частности к адаптивным системам регулирования, и может быть использовано для построения системрегулирования процесса контроля производственных параметров. Изобретение позволяет повысить точность регулирования без существенного увеличения затрат на измерение. Системасодержит последовательно соединенныепервый измеритель, второй сумматор,третий масштабирующий блок, переключатель, выход которого является выходом системы, последовательно соединенные второй измеритель, третийблок сравнения, второй вход которого подключен к выходу первого измерителя, фильтр низкой частоты, диффе"ренциатор, второй блок определения ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ модуля, второй блок срав нения, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика, масштабирующий блок, второй блок памяти, блок вычитания, зкстраполятор, первый сумматор, второй вход которого подключен к входу второго блока памяти, а выход - к одному из входов третьего блока памяти, другой вход которого подключен к второму входу второго блока памяти и к выходу второго блока задержки, последовательно соединенные первый блок определения модуля, первый компаратор, таймер, второй компаратор, первый ключ, первый блок задержки, выход которого подключен к третьему входу переключате" ля, к второму входу которого подключена последовательно соединенная цепь из второго ключа и третьего измерителя, последовательно соединенные первый задатчик, первый блок сравнения, первый блок памяти и второй масштабирующий блок, выход кото-. рого подключен к входу блока вычитания, другой вход которого подключен к второму входу первого ключа. Вход . второго ключа связан с выходом перво-. го ключа, входы второго измерителя соединены и являются входами устройства. Выход второго измерителя соединен с входами сумматора и третьего блока сравнения. Выход первого ключа связан с входом первого блока задержки. 1 ил40 Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию,в частности к адаптивным системам регулирования, и может быть испольэо"вано для построения систем регулирования процесса контроля производственных параметров с помощью нескольких измерителей с различной точностью и затратами на измерение.Целью изобретения является повышение точности регулирования.На чертеже представлена блок-схема адаптивной системы регулированияпроцесса контроля.Система содержит первый 1 и второй 2 измерители, второй сумматор3, третий масштабирующий блок 4, переключатель 5, третий блок 6 сравнения, фильтр, 7 низкой частоты, первыйзадатчик 8, первый блок 9 определения модуля, первый компаратор 10,первый блок 11 сравнения, дифференциатор12, второй блок 13 определения модуля, второй блок 14 задержки, второйзадатчик 15, второй блок 16 сравнения, первый блок 17 памяти, первыймасштабирующий блок 18, третий блок19 памяти, второй масштабирующийблок 20,третий измеритель 21, второйключ 22, второй блок 23 памяти, блок24 вычитания, первый блок: 25 задержки, экстраполятор 26, первый ключ27, первый сумматор 28, второй компаратор 29 и таймер 30.Переключатель 5 содержит замыкающий и размыкающий ключи, а такжесумматор. Первый вход переключателя 5 соединен с входом раэмыкающегоключа, второй вход - с входом замыкающего ключа, третий - с управляющими входами ключей, выходы ключейсоединены с входами сумматора, выход которого подключен к выходу переключателя 5,Экстраполятором 26 может служить,например, реальное форсирующее звено.Система работает следующим образом.Выходные сигналы первого 1 и второго 2 измерителей суммируются вовтором сумматоре 3 и умножаются накоэффициент 1/2 в третьем масштабирующем блоке 4. Полученный сигнало среднем значении измеренной величины подается на первый вход переключателя 5. Если отклонение сигналов первого и и второго 2 иэмерите 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 лей не превышает заданную величину,то первый вход переключателя 5 соединен с его выходом и сигнал о среднем значении измеренной величины поступает на выход системы.В случае, когда разность показаний первого 1 и второго 2 измерителей приближается к допустимому пределу, т.е. точность измерения может превысить задание на допустимую ошибку, определяется время подключения третьего, более точного измерителя 21, Для этой цели служит специальный контур регулирования, в котором по данным предыдущего такта включения третьего измерителя 21 восстанавливается требуемое (образцовое) время его включения, затем это время прогнозируется с учетом скорости изменения сигнала о разности показаний первого 1 и второго 2 измерителей. По истечению прогнозируемого отрезка времени включается третий измеритель 21. Таким образом регулируется процесс контроля, в результате чего отрабатывается задание на точность контроля, и, в то же время, затраты на измерение поддерживаются на минимально возможном уровне.Выходной сигнал третьего блока 6 сравнения о разности показаний первого 1 и второго 2 измерителей поступает через фильтр низкой частоты,где подавляется: высокочастотная составляющая, и блок 9 определения мбдуля на первый вход первого компаратора 10, на второй вход которого идет сигнал с выхода первого задатчика 8 о заданном значении разности измерителей. При превышении величиной модуляразности измерителей ее заданногозначения на выходе первого компаратора 10 появляется сигнал, по которому включается таймер 30, замыкается первый ключ 27 и в первом блоке 25 задержки устанавливается время, соответствующее времени переходного процесса третьего измерителя 21; Сигнал с выхода Фильтра 7 низкой частоты поступает через дифференциатор 12 и второй блок 13 определения модуля где определяется скорость его изменения и берется модуль полученной скорости, из которогово втором блоке 16 сравнения вычитается поступающее с второго задатчика 15 базовое, в частности среднеезначение скорости изменения разности сигналов измерителей. Сигнал о полученном приращении пересчитывается в первом масштабирующем блоке 18 в приращении времени включения третьего измерителя 21 и подается на второй блок 23 памяти и первый сумматор 28.Запомненное в третьем блоке 19 памяти значение времени включения 10 третьего измерителя 21, под которым понимается время от момента срабатывания первого компаратора 10 до момента подачи сигнала на переключатель 5 для подключения выхода треть его измерителя 21 к выходу системы, поступает на вход блока 24 вычитания, где определяется приведенное образ,вцовое время включения Т третьего измерителя 21 при предшествующем его 20 включении по выражениюТ (1.-1) = Т(1-1) - Йх(ь.-1) -8 Т (-1), в /вгде Т (1-1) - приведенное образцовое 25время включения третьего измерителя 21 припредшествующем (-1)-мего включении,Т(-1) - фактическое время ЗОвключения третьего измерителя 21;- коэффициент пересчетаотклонения Ех измеренной первым 1 и вто- З 5рым 2 измерителями величины от заданногозначения,чо Т - приращения временивключения третьего измерителя 21 в зависимости от скорости изменения сигнала (отразности показаний первого 1 и второго 2 из- д 5мерителей).Сигнал о значении Т (1-1) экстравполируется экстраполятором 26 на текущий момент времени и в первом сумматоре 28 алгебраически суммируется с выходным сигналом первого масштабирующего блока 18. В результате на выходе первого сумматора 28 получается сигнал о времени предстоящего включения третьего измерителя 21. 55 Значение этого сигнала запоминается в третьем блоке 19 памяти по сигналу с выхода второго блока 14 задержки, время задержки которого соответствует времени проведения расчетов. в блоке 24 вычитания, экстраполяторе 26 и сумматоре 28. Выходной сигнал третьего блока 19 памяти сравни" вается во втором компараторе 29 с сигналом о текущем времени, поступающим с выхода таймера 30. При пре" вышении значением текущего времени значения времени включения третьего измерителя 21 на выходе второго компаратора проявляется сигнал, который, проходя через замкнутый первый ключ 27, поступает на вход второго ключа 22, При этом последний замыкается и подключает питающее напряжение к третьему измерителю 21. Тем самым он включается. Выходной сигнал второго компаратора 29 поступает также на вход первого блока задержк,где задерживается на время переходного процесса в третьем измерителе 21. По истечении этого времени сигнал идет на третий вход переключателя 5, и тогда последний соединяет выход со своим вторым входом. На выход системы поступает выходной сигнал третьего измерителя 21.В момент времени, когда выходной сигнал первого блока 9 определения модуля становится меньше сигнала первого задатчи а 8 выходной сигнал первого компаратора 10 становится равным нулю. Тогда размыкается первый ключ 27 и в первом блоке 25 задержки устанавливается время задержки, равное кулю.В результате этого размыкается второй ключ 22 и отключается питающее напряжение на третий измеритель 21, переключатель 5 соединяет свой выход с первым входом, и на выход системы поступает сигнал с третьего масштабирующега блока 4. В адаптивной системе регулирования процесса контроля подключение измерителя, более точного, но не требующего больших затрат на измерение, лроизводится только в те моменты времеци, когда предполагается большое отклонение между менее точными измерителями, т,е, когда предполагаются недостоверные измерения. Поэтому в предлагаемой адаптивной системе существенно повышается точность контроля прп незначительном повышении затрат на измерение.Формула из обретения Адаптивная система регулирования процесса контроля, содержащая два задатчика, два сумматора, три масштабирующих блока, три блока памяти, два блока задержки, три блока сравнения, таймер, фильтр низкой частоты, дифференциатор и переключатель, выход которого соединен с выходом системы, выход первого эадатчика соединен с первым входом первого блока сравнения, выход второго задатчика - с первым входом второго блока сравнения, выход первого масштабирующего блока - с первым входом пер" ного сумматора, выход первого блока памяти - с входом второго масштабирующего блока, выход третьего блока сравнения - с входом фильтра низкой частоты, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности, в нее введены три измерителя, экстраполятор, блок вычитания, два ключа, два блока определения модуля и два компаратора, выход первого измерителя соединен с первым входом третьего блока сравнения и через последовательно включенные второй сумматор и третий масштабирующий блок с первым входом переключателя, выход второго измерителя соединен с вторыми входами второго сумматора и третьего блока сравнения, выход фильтра низкой частоты соединен с вторым входом первого блока сравнения, через первый блок определения модуля - с первым входом первого компаратора и через поспедовательно включенные дифференциатор, второй блок определения модуля, второй блок сравнения, 10 первый масштабирующий блок, второйблок памяти, блок вычитания, экстраполятор, первый сумматор, третий блок памяти, второй компаратор,первый ключ, второй ключ и третий изме ритель - с вторым входом переключателя, выход первого компаратора соединен через таймер с вторым входом второго компаратора,черезпервый ключ - с первым входом первого блока эадерж ки, через первый блок задержки - стретьим входом переключателя и первым входом первого блока памяти, через второй блок задержки - с первым входом третьего блока памяти и вто" 25 рым входом второго блока памяти,выход первого задатчика подключен к второму входу первого компаратора, выход первого блока сравнения - к второму входу первого блока памяти, 30 выход второго масштабирующего блока - к третьему входу блока вычитания, вход системы соединен с вторыми входами первого и зторого измерителей и второго ключа.1278808 ставитель А. Л хред И.Ходаиич ворректор С дакто овецка кмар Заказ 6835 45 аж 836 Подписное ственного комитета СССР обретений и открытии -35, Раушская наб д. Тир ВНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москва,