Цифровой регулятор

(19) (11) 1) 4 С 05 В 11/О ЬСТ Зверев тельство СССР11/16, 1980.919,О,52019(54 (57 вым быт вани ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБР Н АВТОРСКОМУ СВИ(56) Авторское свидУ. 723502, кл. С 0Патент США В 4кл, С 05 П 7/03,ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОРИзобретение относится кистемам регулирования ииспользовано для регули давления в замкнутых пневмообъемах,Цель изобретения - повышение быстро-действия и улучшение качества регули"рования давления. Цифровой регуляторсодержит датчик 1 давления, аналогоцифровой преобразователь 2, вычислительный блок 3, блок 4 задания кодауставки, первый 5 и второй 6 регист-ры кодов управления, первый 7 и второй 8 цифровые клапаны и регулируетдавление в объекте регулирования 9,Цель изобретения достигается за счетвведения блока 4, регистров 5, б ивторого цифрового клапана 8. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.113359Изобретение относится к цифровымсистемам регулирования и может бытьйспользовано для цифрового регулирования давления в замкнутых пневмо 5объемах.Цель изобретения - повышение быстродействия и улучшение качества регулирования давления,На фиг, 1 приведена структурная 10схема цифрового регулятора; на фиг.2 -структурная схема вычислительного .блока; на фиг. 3 - алгоритм работыцифрового регулятора.Цифровой регулятор содержит датчик 1 давления, аналого-цифровой преобразователь 2, вычислительный блок3, блок 4 задания кода уставки, первый 5 и второй б регистры кодов управления, первый 7 и второй .8 цифровые клапаны, объект 9 регулирования,Вычислительный блок содержит тактовый генератор 10, счетчик 11 команд, постоянное запоминающее устройство 12 микрокоманд, дешифратор 13 25микрокоманд, цифровой компаратор 14,буферный регистр 15, оперативное запоминающее устройство 16, регистр 17текущего давления, регистр 18 давления уставки, сумматор 19, делитель 20. З 0 26 2рость изменения давления в объеме 14 при этом задается кодом Мр,г в соответствии с газовым закономЮкЧ= - ЬР8 Р фгде 3, Нэ - соответственно длина ирадиус эквивалентного отверстия клапана;- кинематическая вязкостьвоздуха;Ь Р - перепад давлений междувходом и выходом отверстия;Ч - объем воздуха, проходящий через отверстие за 1 с.Радиусы отверстий в каждом разряде цифровых клапанов выбраны такой величины, чтобы значение Ч изменялось вдвое при переходе с одного разряда на соседний. В этом случае значение кода прямо пропорционально объему Ч воздуха, проходящего через клапан за 1 с, а значит и скорости изменения давления в регулируемом объеме.Для определения кода И необходимо в блоке 4 выполнить вычисления по следующей формуле:Р, -Р 1КЦифровой регулятор работает сле- дующим образом.Код уставки Рг , задаваемый с блока 4, сравнивается в вычислитель 35 ном блоке 3. с кодом измеряемого (регулируемого) параметра Рф, подаваемым по шинам с выходов аналого-цифрового преобразователя 2. По результату сравнения в вычислительном блоке 3 рассчитывается и формируется код управления Брег параметром Ри, 3Который по шинам подается на информационные входы регистров 5 и б, Одновременно с кодом Ирег на в оде вы числительного блока 3 Формируется сигнал С 1 обнуления регистров 5 и 6 а затем в зависимости от знака рассогласования кодов Р и Р,т - сигнал С 2 (РнРкт ) или СЗ (Р(Ркт )50В результате в один из регистров заносится нулевой код, а в другой -код Яре ., который с информационных выходов регистра подается на электромагниты соответствующего цифрового клапана, обеспечивая соединение с объектом 9 регулирования высокого давления Ра (при С 2=0, С 3=1) или низкого давления (при С 2=1, С 3=0), Скогде Рг - давление уставки;Р - значение давления в регулируемом объеме;К - коэффициент, заданныйтаблично в вычислительномблоке 3, зависящий однозначно от перепада давлений ЬР на входе и выходе.цифрового клапана и численно равный объему воздуха, проходящего черезминимальное отверстиецифрового клапана эа единицу времени при данномперепаде.Это значение определяется по формулеВз юз ьщдР 8 ЧЕ где риин - радиус наименьшего отверстия цифрового клапана.Функции управляющих сигналов С 1 С 15 приведены в таблице.Вычислительньй;блок 3 работает следующим образом,Тактовый генератор 10 обеспечива" ет формирование тактирующих импуль,3 133592 бсов Т 1 и Т 2, сдвинутых ил иолпериодачастоты генератора. Счетчик 11 содержит адрес подлежащей выполнению микрокоманды, после ее выполнения содер 5жимое счетчика увеличивается на единицу. В постоянном запоминающем устройстве 12 хранятся микрокоманды работы вычислительного блока 3, кон-станты и шаг ветвления при выполнении 10оператором условного и безусловногопереходов. На первой группе выходовпостоянного запоминающего устройства 12 выставляется код управляющегосигнала. Эта группа выходов соединена с входами дешифратора 13. На второй группе выходов выставляются коды коэффициента К и код шага ветвления, причем коэффициент К подается по шинам на вторую группу входовделителя 20, а код шага ветвлениязаносится в регистр 15 по сигналу С 5.Дешифратор 13 преобразует микрокоманды в управляющие сигналы С 1 - С 14,Компаратор 14 запрещает увеличение 25состояния счетчика 11 на единицу (повходу счетчика), если код Р,г больше кода Р . В этом случае в счетчик 11из постоянного запоминающего устройства 12. заносится новый адрес мик- ЗОрокоманды, соответствующий шагу ветвления программы,Предлагаемый цифровой регулятор по сравнению с известным обеспечивает двустороннее цифровое управление давлением в объекте регулирования с высоким быстродействием за счет наличия цифровых клапанов 9 и 10 откачки и наполнения, оперативно задает давление уставки, а также обеспечивает высокие динамические характеристики регулирования и малую динамическую погрешность при подходе к давлению уставки за счет выбора коэффициента К:, определяющего постоянную времени регулирования. Оперативное запоминающее устройство 16 используется для хранения промежуточных результатов. Перед запус 35 ком вычислительного блока 3 в регистр 18 с блока 4 задания кода уставки заносится код уставки Рт по сигналу готовности. Работа вычислитель ного блока начинается с подачи сигнала запуска с блока, по которому запускается тактовый генератор 10, а счетчик 11 обнуляется.По тактовой последовательности Т 145 изменяет свое состояние счетчик 11, а по сигналам Т 2 и по коду адреса на выходе счетчика 11 извлекается соответствующая микрокоманда из постоянного запоминающего устройства 12. Алгоритм работы вычислительного блока приведен на фиг, 3. Но сигналу запуска вычислительный блок выдает нулевые коды на регистры цифровых клапанов 5 и 7, переводя систему в исходное состояние, заносит в регистры 17 и 18 значения давления в регулируемом объеме и давления уставки соответственно. В зависимости от знака разницы Р-Рт Р - Р, иии Р с Р, )вычисляется код И. Если Р-,Р, токод И подается на цифровой клапан 7и значение К определяется по разности Р - Р, , Если Р с Р, код подается на цифровой клапан 8 и значение Копределяется по разности Р -Р . Коэффициент К соответствует опре 3деленной зоне давления, задаваемойтаблично, Зона давления определяетсяпо разнице давленийЛ Р=Р, -Р, при Р- ) Ри,При равенстве Р и Р,7. вычислительный блок выдает нулевые коды на регистры цифровых клапанов 5 и 6 и переходит в режим ожидания сигнала запуска или сигнала неравенства кодов Р,и Рт Формула изобретения 1Цифровой регулятор, содержащий датчик давления, аналого-цифровой преобразователь, вычислительный блок и первый цифровой клапан, пневмовход которого подключен к источнику высокого давления, вход датчика давления и выход первого цифрового клапана подсоединены к объекту регулирования, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродейстЬия и качества регулирования давления вве-., дены блок задания кода уставки, первый и второй регистры кодов управления и второй цифровой клапан, пневмовход которого подключен к источнику низкого давления, а выход - к, объекту регулирования, выход датчика давления соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, подключенного соответственно1.33 5926 Функциональное назначение Очистка регистров 7 и 8 (фиг, 1) Запись кода в регистр 8Запись кода в регистр 7 С 2 ф информационными выходами к первым информационным входам, а выходом готовности - к первому входу готовности вычислительного блока, у которого вход запуска, второй вход готовности и вторые информационные входы соединены соответственно с первым, вторым и информационными выходами блока задания кода уставки, а первый, второй, 10 третий, четвертый и информационные выходы подключены соответственно к входам установки нуля первого и второго регистров, входу разрешения записи второго регистра, входу разре шения записи первого регистра, входу запуска аналого-цифрового преобразователя и к информационным входам первого и второго регистров, соединенных информационными выходами с 20 входами управления соответственно первого и второго цифровых клапанов,2. Регулятор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что вычислительный блок содержит тактовый гене ратор, счетчик команд, постоянное запоминающее устройство микрокоманд, дешифратор микрокоманд, цифровой компаратор, буферный регистр, оперативное запоминающее устройство, регистр текущего давления, регистр давления уставки, сумматор и делитель, вход запуска вычислительного блока соединен с входом обнуления счетчика команд и входом запуска тактового гене 35 ратора, первык и второй выходы которого подключены соответственно к счетному входу счетчика команд и входу разрешения считывания постоянного запоминающего устройства микрокоманд, 40 соединенного адресными входами с информационными выходами счетчика команд, первыми информационными выхода,ми с информационными входами дешифратора микрокоманд, а вторыми информаци 45 онными выходами с информационными входами счетчика команд, буферного регистра, первыми адресными входами цифрового компаратора, первыми информационными входами сумматора и делителя, информационными выходами регистра давления уставки, иформационныевыходы буферного регистра подключенык адресным входам оперативного запоминающего устройства, соединенного информационными выходами с вторыми адресными входами цифрового компаратора,информационными выходами регистра текущего давления и вторыми информациЬонными входами сумматора и делителя,информационные выходы которого соединены с информационными выходамисумматора, информационными входамиоперативного запоминающего устройства и информационными выходами вычислительного блока, первый, второй,третий и четвертый выходы дешифратора микрокоманд соединены с соответствующими выходами вычислительного блока, пятый выход дешифраторамикрокоманд подключен к входу запуска оперативного запоминающего устройства, шестой - к входу разрешения записи буферного регистра, седьмой - квходу считывания регистра давленияуставки, восьмой - к входу считывания оперативного запоминающего устройства, девятый - к входу считывания регистра текущего давления, десятый - к входу выборки цифровогокомпаратора, одиннадцатый и двенадцатый - соответственно к входу разрешения суммирования и входу выборкисумматора, тринадцатый и четырнадцатый - соответственно к входу разрешения деления и входу выборки делителя,выход цифрового компаратора соединенс входом предустановки счетчика команд, первый и второй входы готовности вычислительного блока подключенык входам разрешения записи соответственно регистра текущего давления ирегистра давления уставки, соединенных информационными входами соответственно с первыми и вторыми информационными входами вычислительногоблока.133592 Ь Продол:кение таблицы С 4 Разрешение записи кода Р в регистр 22и блок 2 Запись информации в ОЗУ 21Запись информации в регистр 20Подключение выходов регистра 22 к шинам 2 бЧтение информации из ОЗУ 21Чтение кода Р, из регистра 23 Сб С 8 С 9 С 10 Разрешение сравнения Р,т и РС 11Разрешение вычитания в элементе 24 С 14 Подключение выходов блока 25 к шинам 13 см С 12 Подключение выходов сумматора 24 к шинам 13С 13 Разрешение деления в элементе 25/5 изводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Тираж 863ИИПИ Государственного делам изобретений35, Москва, Ж; комии оушс Подпие тета С крытий ая наб.