Дискретный авторегулятор для мелиоративных систем

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Своз СоеетскнкСоцналнстнческниРвслублнн(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 02.06,81 (21) 3312789/18-24 31) М. Ка. с присоединением заявки ЙоС 05 В 11 Д 8С 05 0 7/06 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 15.02.83(54) ДИСКРЕТНЫЙ АВТОРЕГУЛЯТОР ДЛЯ МЕЛИОРАТИВНЫХ СИСТЕМ Изобретение относится к техникеавтоматического регулирования и пред.назначено для регулирования уровняводы в ирригационных каналах мелиоративных систем при помощи многопоэиционных электроуправляемых затворов перегораживающих гидротехнических сооружений..Известны дискретные широтно-импульсные авторегуляторы для мелиоративных систем, содержащие суммирующий усилитель, интегрирующий усилитель и релейный блок, в которых выходсуммирующего усилителя подключен квходу релейного блока, а выход интегрирующего усилителя подключен к второму входу суммирующего усилителя,причем для организации дискретногоширотно-импульсного закона регулирования они содержат также блок стабилизации, представляющий собой НСреле времени 111 и 21,Однако известные устройства характеризуются невысокой точностью и надежностью работы и значительным временем регулирования.Наиболее близким по техническойсущности к предложенному авторегулятору является дискретный широтноимпульсный авторегулятор для мелиоративных систем, содержащий суммирующий усилитель, инвертирующий уси"литель, выход которого подключен квХоду интегрирующего усилители сконденсатором и разрядной цепью, рвлейный блок с зоной нечувствительнос.ти и релейный усилитель, а такжесхему выделения модуля и КС-релевремени3.Однако данный авторегулятор такжеобладает невысокой точностью и надежностью работы и значительным временем регулирования.Низкая точность и нацежность работы известного авторегулятора объясняются тем, что уровень воды вирригационных каналах подвергаетсядействию волновыхколебаний, пульса циям и всплескам с периодом, достигающим десятков секунд, и амплитудойдо десятков сантиметров. В такихусловиях в известном авторегуляторевынуждены устанавливать величину зоны нечувствительности больше максимальной величины амплитуды пульсаций,т,е, значительно снижать точностьработы устройства, однако, посколькуна первый вход суммирующего усилителя подается пульсирующий сигнал,а яа второй по входу - линейно воз 996992растающее напряжение от интегрирующего усилителя, в суммирующем усилителе этот сигнал компенсируетсяне при действительном значении величины рассогласования, а при его минимальном значении в периоде колебаний уровня, т,е. сразу после включения "импульса". Таким образом, известный авторегулятор не может обеспечить точность и надежность работы,требуемые для автоматизации мелиоративных систем, в условиях колебанийи пульсаций уровня воды в ирригацион.ных каналах.Значительное время регулированияизвестного устройства объясняетсятем, что время "паузы" имеет фиксированную величину независимо от величины рассогласования, однако установленное время "паузы" являЕтся оптимальным только при минимальных значениях величины рассогласования, а 20при значительных величинах рассогласования, т.е. при значительных управляющих воздействиях. авторегуляторана объект регулирования, изменениеуровня происходит быстрее, установлен ное время "паузы" оказывается слишком велико и поэтому время переходного процесса объекта значительновозрастает, что может привести к перерегулированию и возникновению ава Орийных ситуаций, для предотвращениякоторых вынуждены на объектах вводитьвнешние связи, обеспечивающие непрерывный (релейный) режим регулирования при превышении заданного для 35конкретного объекта значения допустимой величины рассогласования, что,значительно усложняя систему автоматического регулирования в целом,не дает снижение времени регулирова Ония.Целью изобретения является повышение точности и надежности работы устройства и снижение времени регулирования,Цель достигается тем, что в дискретный авторегулятор, содержащийпоследовательно соединенные задатчик,измеритель рассогласования, инвертор, переключатель, интегратор сразрядной цепью, первое реле, подключенное выходом к интегратору с разрядной цепью, а также второе и третьереле, выходы которых подключены соответственно к входу объекта управления и к управляемомму входу переключателя, соединенного вторым информационным входом с выходом измерителярассогласования, введены сдвигающийрегистр и блок задания коэффициентов,входы которого соединены с выходами Яадвигающего регистра, а один из входов - с входами второго и третьегореле, а выход - с вторым входом первого реле, выход которого подключенк входу сдвигающего регистра. 65 На чертеже изображена структурная схема предлагаемого авторегулятора.Схема содержит измеритель рассог,ласования 1, эадатчик 2, инвертор 3, интегратор 4 с разрядной цепью, конденсатор 5, контакт 6, управляемое реле 7 с зоной нечувствительности, кольцевой сдвигающий регистр 8, блок задания коэффициентов 9 и поляризованное реле 10 с переключающей группой контактов 11 с нейтральным положением, реле 12 с переключающей группой контактов 13, объект управления 14Блок задания коэффициентов 9 содержит в общем случае не менее трех органов настройки К 1, К 2, КЗ, например переключателей или переменных резисторов, входы которых подключены, например, к источнику опорного напряжения, а выходы - через элементы, коммутируемые сигналами с выходов кольцевого сдвигающего регистра 8, подключены к входу установки зоны нечувствительности реле 7 с зоной нечувствительности,Выходом авторегулятора является переключающая группа контактов 11 с нейтральным положением, к нормальноразомкнутым контактам которой подключены соответствующие пускатели реверсивного электропривода затвора.Устройство работает следующим образом.На первый вход измерителя рассогласования 1 поступает сигнал о величине уровня Воды в канале Н; а на второй вход - значение величины задания А от задатчика 2, Сигнал, пропорциональный величине .рассогласования между заданным и фактическим значением уровня воды в канале ДН, поступает через нормально замкнутый контакт в переключающей группе контактов 13 на вход интегратора 4, на выходе которого формируется линейно возрастающее напряжение, полярность и скорость нарастания которого пропорциональны величине рассогласования ЬН. В исходном состоянии, в коль.цевом сдвигающем регистре 8 сигнал поступает на его первый выход и, следовательно, на второй вход реле 7 с зоной нечувствительности поступает опорный сигнал К 1 с блока задания коэффициента 9, который определяет начальную зону нечувствительности реле 7 с зоной нечувствительности, При превышении напряжения на выходе интегратора 4 зоны нечувствительности реле 7 с зоной нечувствительности, величины, установленной опорным сигналом К 1 от блока задания коэффициентов 9, реле 7 включается и включает разрядную цепь конденсатора 5, Конденсатор 5 быстро разряжается, ре. ле 7 с зоной нечувствительности отпускает, и поэтому на его выходеформируется короткий импульс, который, поступая на вход кольцевого сдвигающего регистра 8, вызывает сдвиг выходного сигнала с выхода пер. вого на выход второй, Этот сигнал. поступает на реле 12 и поляризованное реле 10. Подвижный контакт в переключающей группе контактов 11 поляризованного реле 10 замыкает левый или правый (по схеме) нормально разомкнутые контакты, подавая сигнал на соответствующий пускатель электро- привода затвора, в.зависимости от полярности сигнала рассогласования, на подъем или опускание затвора. Под. вижный контакт в переключающей группе контактов 13 реле 12 также переключается и подключает вход интегратора 4 к выходу инвертора 3, а на второй вход реле 7 с зоной нечувствительности поступает опорный сигнал К 2 с блока задания коэффициентов 9. На этом заканчивается формирование фзадержки" и начинается формирование "импульса" в цикле регулирования,Инвертор 3 обеспечивает переворот фазы входного сигнала таким образом, что большему значению величины рассогласования ДН соответствует меньшее значение сигнала на выходе инвертора 3. Этот сигнал, поступая на вход интегратора 4, вызывает формирование на его выходе линейно возрастающего напряжения, скорость нарастания которого, таким образом, обратно пропорциональна величине рассогласования ЬН. При превышении напряжения на выходе интегратора 4 зоны нечувствительности реле 7 величины, установленной опорным сигналом К 2 от блока задания коэффициентов. 9, реле 7 с зоной нечувствительности включается и включает разрядную цепь ключом б, конденсатор 5 быстро разряжается, реле 7 с зоной нечувствительности отпускает и на его выходе Формируется второй короткий импульс, который, поступая на вход кольцевого сдвигающего регистра 8, вызывает сдвиг выходного сигнала с выхода вто. рого на выход третий. Поляризованное реле 10 и реле 12 возвращают свои контакты в переключающих группах контактов 11 и 13 в исходное состояние, перемещение затвора прекращается, а на вход реле 7 с зоной нечувствительности поступает опорный сигнал КЗ с блока задания коэффициентов 9, На этом заканчивается формирование "импульса" и начинается формирование "паузыф в цикле регулировании.На вход интегратора 4 вновь посту. пает сигнал непосредственно с выхода измерителя рассогласования 1 и на выходе интегратора 4 Формируется линейно нарастающее напряжение, скорость нарастания которого прямопропорциональна величине рассогласования Н, При превышении напряженияна выходе интегратора 4 зоны нечувствительности реле 7 с зоной нечувствительности величины, установленной опорным сигналом КЗ от блока задания коэффициентов 9, реле 7 сзонойнечувствительности вновь включаетсяи включает разрядную цепь ключом б,конденсатор 5 быстро разряжается,реле 7 с зоной нечувствительности отпускает и на.его выходе Формируетсятретий короткий импульс, который,поступая на вход кольцевого сдвигающего регистра 8, вызывает сдвиг выходного сигнала с выхода третьеговновь на выход первый и определяет.15 возврат всей схемы в исходное состояние,На этом заканчивается Формирование "паузы" и всего цикла регулирова.Щ ния, При наличии сигнала рассогласования ЬН на выходе измерителя рассогласования 1 цикл регулированияповторяется в том же порядке, а приотсутствии сигнала рассогласованиясхема авторегулятора находится в дежурном режиме,При наличии колебаний и пульсацийуровня воды в канале, но при фактическом отсутствии рассогласования,амплитуды положительной и отрицательной полуволн равны между собой, напряжение на выходе интегратора 4 завремя полупериода колебаний не успевает достигнуть величины зоны нечувствительности реле 7 с зоной нечувствительности, установленной опорнымсигналом К 1 в блоке задания коэффициентов 9, и поэтому колебания ипульсации уровня воды в канале невызывают ложных срабатываний авторе 40 гулятора и не оказывают влияние наработу авторегулятора. Во время действия "импульса" и "паузы" в циклерегулирования скорость нарастаниявыходного напряжения интегратора 4меняется в такт с колебаниями и пульсациями уровня воды в канале, однако это так же не оказывает влияниена точность и надежность работы авторегулятора, поскольку средняяскоо рость нарастания выходного напряже-ния интегратора 4 за период строгопропорциональна фактическому значению величины рассогласования. 1 аким:образом, даже при наличии колебанийи пульсаций уровня воды в канале,55 значит, ьно прев ,а жх зону нечувствителЬности авторегулятора, обеспечивается практически неограниченная точность работы устройства, причем случайные всплески уровня воды60 в канале также не оказывает влияниена надежность формирования цикла регулирования.Цикл регулирования,. Формируемыйавторегулятором, образуется из трех,65 временных интервалов "задержка", 996992"импульс" и "пауза" таким образом, что длительность "импульса" прямо пропорциональна, а длительности "задержки" и "паузы" обратно пропорционапьны величине рассогласования Н и при максимальной величине,рассогласования в зоне регулирования длительность "импульса" имеет максималь" ную,.а длительность "задержки" и "паузы" минимальные величины, определяемые установленными значениями коэфФициентов К 1-КЗ в блоке задания коэфФициетов 9. Такой режим работы авторегулятора является наиболее оптимальным для регулирования уровня воды в каналах мелиоративных систем, обеспечивает значительное снижение вре мени регулирования при повышении качества процесса регулирования и позволяет значительно повысить надежность функционирования всей системы автоматического регулирования в целом.29При наличии несоответствия между параметрами настроек авторегулятора в цикле "задержка", "импульс" и "пауза" при положительных и отрицательных значениях величины рассогласования, что может иметь место на некоторых гидротехнических объектах, количество переменных коэффициентов в блоке задания коэффициентов 9 можно увеличить до шести, т.е, устанавливать различные значения параметров настроек авторегулятора в зависимости от полярности величины рассогласования.Экономическая эффективность пред 35 лагаемого дискретного широтно-импуль- сного авторегулятора для мелиоративных систем складывается из экономии оросительной воды, достигаемой за счет повышения точности и надежнос О ти работы устройства и за счет снижения времени регулирования переходных процессов в ирригационных кана лах, а также.из экономии затрат на изготовление, монтаж и обслуживание авторегулятора, благодаря исключению элементов и связей, повышения надежности и упрощения регулировки и настройки устрЬйства при его изготовлении и эксплуатации.Формула изобретенияДискретный авторегулятор для мелиоративных систем, содержаший после -довательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, инвертор,переключатель, интегратор с разрядной цепью, первое реле, подключенноевыходом к интегратору с разряднойцепью, а также второе и третье реле,выходы которых подключены соответственно к входу объекта управленияи к управляемому входу переключателя,соединенного вторым информационнымвходом с выходом измерителя рассогласования, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностии надежности устройства, в него введены сдвигающий регистр и блок задания коэффициентов, входы которогосоединены с выходами сдвигаюшего регистра, а один из входов - с входамивторого и третьего реле, а выходс вторым входом первого реле, выходкоторого подключен к входу сдвигающего регистра,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 346711, кл, С 05 О 7,/06, 1972,2, Авторское свидетельство СССРР 368586, кл. О 05 В 11/01, 1972,3. Авторское свидетельство СССРР 4343 lб, кл. 6 05 В 11/28, 1974Эака илиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 932/65 Тира ВНИИПИ Государствпо делам изобре 13035, Москва, ЖПодпиомитета СССРоткрытийкая на 5., д. 4/5 872ногонийРауш