Устройство управления нагревом

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 98 А 1 91 Ц С 05 В 17 ТОРСКОМУ СВИ ЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГНЕТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРР 646308, кл, С 05 В 17/00, 1979.(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ(57) Изобретение относится к техникеавтоматического управления и можетбыть использовано в металлургическойи химической промышленности. Изобретение решает задачу определения оптимального управления для нелинейныхобъектов на каждом шаге дискретизации, что позволяет повысить точностьустройства. Устройство управления начревом содержит объект управления 1,семь блоков памяти 2, 6-9, 15, 16,блок модели объекта управления 3, генератор 4 заданного состояния объектаИзобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в системах управления нагревом объектами в металлургическойи химической промышленностиЦель изобретения - повышениее.оччности устройства,.На фиг,1 представлена структурнаясхема устройства управления нагревом; 1 Она фиг,2 - структурная схема блокафункционала качества.Устройство управления нагревом(фиг,1) содержит объект управления 1,три выходные координаты которого под-. 1,5ключены к первым трем входам первогоблока памяти 2, блок модели объектауправления 3, генератор 4 заданногосостояния объекта управления 4, блок5 функционала качества, второй 6, . 20третий 7, четвертый 8 и пятый 9 блокипамяти, первый 10 и второй 11 сумматоры, блок умножения 12, блок 13 фор-мирования обратной величины, третийсумматор 14, шестой 15 и седьмой 16 25блоки памяти, первый 17 и второй 18элементы И, первый триггер 19, третий20, четвертый 21, пятый 22, шестой2, седьмой 24, восьмой 25 и девятый26 элементы И, дешифратор 27, генератор 28 импульсов, десятый 29 элементИ, первый 30 и второй 31 счетчики,одиннадцатый 32 элемент И, второйтриггер 33, первый элемент задержки34, формирователь импульсов 35 и вто 35рой 36 элемент задержки.Блок функционала качества (фиг,2)содержит триггер 37, два блока памяти38 и 39, сумматор 40, квадратор 41 икомпаратор 42.Устройство управления нагревом работает следующим образом,Модель объекта управления описывается системой обыкновенных дифференциальных уравнений4 2х =ацх, +аха+а,х+Ъ, цФФ Фх =а,х,+а,х а,ххЗ=а,х, +а, х,.+а,х ,ф 4 + где хх,х- выходы объекта управления, определяющие егосостояние;а,; Ъ в=1,2,3; и 1,2,3 - в общем случае переменные коэффициентыуравнений;ц - управление,Модель объекта управления 3 используется для прогнозирования состояния(е)где х (С) - решение дифференциаль-ных уравнений моделиобъекта управления наинтервале времени (Сг;) при 1-той итерации поиска оптимальногоуправления;1=1,2- номер итерации при поиске оптимального управления;У (С;,). - значение функционалакачества при с" ;на 1 - итерации; йФ (е;д ) (е 1 частная производнаяот функционала качествапо управлению;шаговый множитель в градиентном методе;-(1-1)- ит рация управленияпри поиске оптимального управления для интервала времени (;, С); - итерация. управления; при поиске оптимального управления для интервала времени (г , ;.и) ц (Е,) - Ю В качестве оптимального управления для интервала времени (Т Т;+,) выби-, рается 1 итерация управления црп Й;)"Р)=ц (;) 1=1,2 , , если значение функционала качества при данном управлении ц )(С,+,) для момента времени; не превышает допустимого значения Р(ф)(с,н)Удрп, гдеРдоп - допустимое значение функционала качества, которое определяется, исходя из требований к качеству управления, пообъекта управления на момент времениПрогнозированное значение х(1 (;),полученное в результате решения модели объекта в ускоренном масштабе времени, используется для определенияфункционала качества и поиска оптимального управления,Управление определяется итерационным путем из условия минимума функционала качества578698 6объекта 3 и на выходе блока 3 устас (.навливаются значения х (С,+,),=1,2 к=1,2,3, т,е. определяетсясостояние объекта управления 1 для .5момента времени С=С;+( при управленииБлок 27 аьщает команду, в соответствии с которой в блоке 39 блока функь О ционала качества 5, записьвается значение х "(Т,). В блоке функционалакачества 5 определяется значение функо1и-х (с;)1Блок 27 вьщает команду "Запись втретий блок памяти", в соответствиис которой )-итерация функционала качества, вычисленная на предыдущем интервале времени (;Т, ) Р(С,),записывается иэ второго блока памяти6 в третий блок памяти 7.Затем блок 27 выдает команду "Запись во второй блок памяти", в соответствии с которой значение функционала качества 7(С, ( ) с выхода а блока 5 передается во второй блок памяти 6. Блок 27 вьщает команду "Запись в пятый блок памяти", в соответствии с которой управление ц 1(С;)записывается в пятый блок памяти 9иэ четвертого блока памяти 8. В четвертом блоке памяти 8 хранится управление ц(1(;) =ц(;) . С помощью35 первого сумматора 1 О блока умножения12, второго сумматора 11, блока 13,четвертого блока памяти 8, третьегосумматора 14 определяется 1-итерацияуправления для интервала времени4 О (;) . 45 грешности измерительных датчиков и т.п.При подаче команды Пуск" импульс с генератора импульсов 28 поступает на второй счетчик (интервалов времени) 31, который вырабатывает сигналЦикл , Этот сигнал устанавливает триггер 3 1 в единичное состояние и дает разрешение на прохождение импул са через блок 32 и 29, и производить запись данных х.;,), 1=1,2,,К=1,2,3 с объекта улравления в первы блок памяти 2, сброс триггера 37 бло ка функционала качества 5, запуск ге нератора 4, запись заданного состояния объекта управлешя в блок памяти 38, перезапись ц(,) из шестого блока. памяти 15 в седьмой блок памят 16 и в четвертый блок памяти 8, Дешифратор 27 вьщает команду "Пуск модели , го которой запускается модель объекта 3. Модель объекта 3 решается при начальных условиях, определяемых состоянием объекта управления 1 в мо мент времени Т= ; хч=х(С, , .К=1,3,3, 1=1,2 подаваемых на входы блока 3 с выходов первого блок памяти 2 и управления ц( й; )=цп .; ) подаваемого с выхода шестого блока памяти 15. Решение уравнений модели объекта 3 определяет состояние объекта управления 1 хк .; ) для момента времени С=1. Через1 - время: решения уравнений модели объекта 3 дешифратор команд 27 подает команду Останов, в соответствии с которой прекращается решение уравнений. модели объекта и на выходе блока 3 устанавливаются знаЧения х (е,). Лешифратор команд 27 вьщает команду "Запись в первый блок памяти", по которой данные с выхода блока 3 поступают в блок 2, С выхода дешифратора 27 поступает команда "Исходной положение", в соответствии с которой модель объекта управления 3 возвращается в ис.ходное положение. С выхода дешифратора 27 поступает команда "Пуск модели", по которой начинается решение уравнений модели объекта 3 для интервала времени (СС;+, ). В качестве начальных условий модели объекта 3 используются результаты решения модели х ц(С; ) на интервале времени (С;С;) и управление ц)(С,) =ц,ц. (с;) . Черезвыдается команда "Останов" с выхода блока 27, в соответствии с которой прекращается решение уравнений модели Это управление ц (Т;,) подаетсяна вход блока модели объекта управления 3. Затем блок 27 подает командуи сеПуск модели , в соответствии с кото, рой решаются уравнения модели объектауправления 3 при начальных условиях хкмка(, хкм( и упРавлении ц =ц(С;+,),Через Д С блок 27 выдает командуфв 1Останов , в соответствии с которойпрекращается решение уравнений моделиобъекта 3 и на выходе блока 3 устанавливаются значения хк);з ,) 1 ю 2 ьй К=1,2,3, т.е, определяется состояние1578698 10 оставитель В.Пеехред М,Дидык ктор И.Сегляник орректор И Муска аказ 1917 Тираж 657 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 гарина, 10 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгоро блока модели объекта управления, выход пятого блока памяти соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого подключен к входу блока5 формирования обратной величины, выход седьмого блока памяти соединен с входом объекта управления, выходы первого и второго элементов И подключены к управляющим входам шестого блор ка памяти, первые три выхода дешифратора подключены к управляющим входам блока модели объекта управления, выходы с четвертого по десятый дешифратора соединены с первыми входами с третьего по девятый элементов И соответственно выходы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И подключены соответственно к управляющим входам второго, четвертогг 1, третьего и пятого блоков памяти, выход седьмого элемента И подключен к первым входам первого и второго элементов И и к первому входу первого триггера, выходы разрядов первого 25 счетчика соединены с входами дешифратора, третий выход которого подключен к первому входу второго триггера, выход генератора импульсов подключен к входу второго счетчика, а также к 30 . первым входам десятого и одиннадцатого элементов И, вторые входы которых соединены с первым выходом второго счетчика, второй выход которого подключен к входу генератора заданногосостояния объекта управления, к первому и второму управляющим входамблока функционала качества, к входуформирователя импульсов, к входу первого элемента задержки, к первому управляющему входу первого блока памятии к устайовочному входу первого счетчика, третий выход второго счетчикасоединен с вторым входом первого триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход.формирователя импульсов подключен квходу второго элемента задержки и квторому входу девятого элемента И,выход второго элемента задержки подключен к вторым входам с третьего повосьмой элементов И, выход восьмогоэлемента И соединен с третьим управляющим входом блока функционала качества, выход. девятого элемента И соединен с вторым управляющим входом второго блока памяти, управляющий выходблока функционала качества соединенс вторым входом второго элемента Ии с третьим входом одиннадцатого элемента И, выход которого подключен квторому входу второго триггера, выход которого подключен к третьемувходу десятого элемента И, выход которого соединен с входом первого счет-.чика, а выход первого элемента задержки подключен к управляюшему входуседьмого блока памяти,