Устройство адаптивного управления процессом помола

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1470 09) Зсюв 0 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КО О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН ТЕТ СССРИ ОТНРЫТИЙ О ЕТ ЕЛЬСТ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ(71) Всесоюзный няучно-исследоФвательский и проектно-конструкторскийинститут по автоматизации предприятийпромышленности строительных материалов(53) 621.926(088,8)(56) 1. Авторское свидетельство СССРМф 265697, кл, В 02 С 25/00, 1970,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке й 2807031/33,кл. В 02 С 25/00, 1980 (прототип),(54)(57) ьстРОйство АдАптивного ьпРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОМОЛА, включающееизмельчительный агрегат, датчик расхода шихты, датчик показателя качествапродукта измельчения, задатчик показателя качества, три блока суммирования, динамическое звено, регуляторрасхода шихты, регулирующий органрасхода шихты, многоканальный коррелятор, экстремальный регулятор, уп-.равляемый переключатель, два исполнительных механизма, задатчик временисдвига, конечный выключатель, дифференциатор, первый нуль-орган, задатчик коэффициента пропорциональности,блок перемножения и запоминаеций блокпричем выход датчика показателя качества продукта измельчения подключенк прямому входу. первого блока суммирования, инвертирующий вход которогосоединен с выходом задатчика показателя качества, выход датчика расходашихты подключен к входу динамического звена, выход которого соединен с. ,инвертирующим входом второго блока суммирования, первыи выход первого блока суммирования подключен к прямрму входу второго блока суммирования, первый выход которого соединен с первым сигнальным входом многоканального коррелятора, второй выход первого блока суммирования подклочен ко второму сигнальному входу многоканаль; ного коррелятора, второй выход второго блока суммирования соединен с сиг. нальным входом регулятора расхода ком. понентов шихты, выход которого подключен ко .входу первого исполнительного механизма, выход первого исполнительного механизма подключен ко входу регулирующего органа расхода шихты, первый выход многоканального коррелятора соединен со входом экстремального регулятора, выход которого подклочен через первый нормально замкнутый контакт управляемого переклочателя к первому входу второго исполнительного механизма, выход второго исполнительного механизма соединен со входом задатчика времени сдвига, ,первый выход которого подключен че; рез второй нормально замкнутый контакт управляемого переключателя ко входу конечного выключателя, первый выход конечного выключателя соединен с параметрическим входом многоканального коррелятора, второй выход которого подключен ко входу диФферен.циатора, выход дифференциатора подклочен ко входу первого нуль-органа, выход задатчика коэффициента поопорциональности соединен с первым входом блока перемножения, выход которо го подключен к первому входу третьего блока суммирования, выход третьего блока суммирования соединен10214 УО 20 со входом запоминающего блока, пер. вый выход которого подключен к параметрическому вхбду регулятора расхода шихты, второй выход запоминающего блока соединен со вторым входом третьего блока суммирования, о т л и. ц а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления, устройство дополнительно снабжено фазочувствительным элементом, тремя релейными элементами, регулятором, тре тьим исполнительным механизмом, вторым нуль-органом, причем третий выход многоканального коррелятора через первый нормально разомкнутый контакт управляемого переключателя соединен с входом фазочувствительного элемента, плюсовый выход которого. - подключен к входу первого релейного элемента, минусовый выход фазочувствительного элемента соединен с входом второго релейного элемента, второй выход задатцика времени сдвига.подклочен к первому входу регулятора, первый выход которого соединен через нормально разомкнутый контакт первого релейного элемента сИзобретение относится к .управлениюпроцессом помола шихты в измельчительных агрегатах для получения выходногопродукта .измельчения с заданными показателями качества, например с задан.ной тонкостью помола, вязкостью,удельной поверхностью,Известно устройство управления про.цессом помола, вклочающее датчики про,межуточного сигнала, расл да шихты ипоказателя качества измельчения и исполнительные механизмыОднако в этом устройстве не учитываются все возмущения в показателе качества, что снижает точность управленияНаиболее близким по своей технической сущности является устройство адап.тивного управления процессом помола,вклоцающее иэмельчительный агрегат,датчик расхода шихты, датчик показателя качества продукта измельчения,задатцик показателя качества, три блока суммирования, динамическое звено,регупятор расхода шихты, регулирующий вторым входом второго исполнительногомеханизма, второй выход регулятораподключен через нормально разомкнутый контакт второго релейного элемента к входу третьего исполнительного механизма, выход которого соединен с вторым входом регулятора, третий выход регулятора подключен через второй нормально разомкнутый контакт управляемого переключателя к входу второго нуль-органа, выход которого соединен с входом третьего релейногоэлемента, выход первого нуль-органаподключен через первый нормальнозамкнутый контакт с выдержкой на размыкание третьего релейного элементак первому входу управляемого переключателя, второй вход которого соединен через второй нормально замкнутыйконтакт с выдержкой на размыканиетретьего релейного элемента с вторым выходом конечного выключателя, а четвертый выход многоканального коррелятора подключен через нормально разомкнутый контакт третьего релейного элемента к второму входу блока перемножения. орган расхода шихты, многоканальный коррелятор, экстремальный регулятор,управляемый переключатель, два исполнительных механизма, задатчик време 5 ни сдвига, конечный выключатель, диф ференциатор, первый нуль-орган, задатчик коэффициента пропорциональности,блок перемножения и запоминающий блок,причем выход датчика показателя качества продукта измельчения подключен к прямому входу первого блока суммирования, инвертирующий вход которого со. единен .с выходом эадатцика показателя качества, выход датчика расхода шихты5 подключен ко входу динамического звена, выход которого соединен с инвертирующим входом второго блока. суммирования, первый выход первого блока суммирования подключен к прямому входу второго блока суммирования, первый выход которого соединен с первым сигнальным входом многоканального корре.лятора, второй выход первого блока суммирования подключен ко второму сигнальному входу многоканального кор21 ч 70 4 О 5 20 ЗО 35 40 45 50 3 10 релятора, второй выход второго блока суммирования соединен с сигнальным входом регулятора расхода компонентов шихты, выход которого подключен ,ко входу первого исполнительного механизма, выход первого исполнительного мехайизма подключен ко входу регулирующего органа расхода щихты, первый выход многоканального коррелятора соединен со входом экстремаль. ного регулятора, выход которого подключен через первый нормально замкнутый контакт .управляемого переключа. теля к первому входу второго исполнительного механизма, выход второго исполнительного механизма соединен . со входом задатчика времьчи сдвига, первый выход которого подключен через второй нормально .замкнутый контакт управляемого переключателя ко входу конечного выключателя, первый. выход конечного выключателя.соединен с параметрическим входом многоканаль ного коррелятора, второй выход которого подключен ко входу диференциа" тора, выход диеренциатора подкло. чен ко входу первого куль-органа; вы ход задатчика коэффициента пропорциональности соединен с первым входом блока перемножения, выход которого подключен к первому входу тре тьего блока суммирования, выход третьего блока суммирования соединен со входои запоминающего блока, первый выход. которого подключен к параметрическому входу регулятора расхода щихты, второй выход запоминающего блока соединен со вторым входом третьего блока суммирования 2 .Недостатком этого устройства явля. ется низкая точность настройки и управления. Цель изобретения - повышение точности управления,Достигается цель тем, что устройство адаптивного управления процессомпомола, включающее.измельчительный агрегат, .датчик расхода щихты, датчикпоказателя качества продукта измельчения, задатчик показателя качества,три блока суммирования, динами 4 ескоезвено, регулятор расхода шихты, регулирующий орган расхода шихты, многоканальныйкоррелятор, экстремальныйрегулятор, управляемый переключатель,два исполнительных механизма, задатчик времени сдвига, конечный выключатель,.дифференциатор, первый нульорган, задатчик коэффициента пропор" циональнасти, блок перемножения изапоминающий блок, причем выход датчика показателя качества продукта измельчения подключен кпрямому входу первого блока суммирования, инвертирующий вход которого соединен с выхо.дом задатчика показателя качества,выход датчика расхода шихты подклочен к входу динамического звена, вы"ход которого соединен с инвертирующим входом второго блока суммирования, первый выход первого блока суммирования подключен к прямому входу второго блока суммирования, первый вы-.ход которого соединен. с первым сиг"нальным входом многоканального. кор"релятора, второй выход первого блокасуммирования подключен ко второму сигнальному входу многоканального корре- . лятора, второй выход второго блока суммирования соединен с сигнальнымвходом регулятора расхода компонентов шихты, выход которого подключен ковходу первого исполнительного механизтма, выход первого исполнительного механизма подключен ко входу регулирующего органа расхода щихты, первыйвыход многоканального коррелятора со"единен со входом экстремального регу"лятора, выход которого подключен через первый нормально замкнутый контактуправляемого переключателя к первомувходу второго исполнительного механизма, выход второго исполнительногомеханизма .соединен со входом задатчи"ка времени, сдвига, первый выход которого подключен через второй нормаль.но замкнутый контакт управляемогопереключателя ко входу конечного выключателя, первый выход конечного вы- .ключателя соединен с параметрическимвходом многоканального коррелятора,.второй выход которого подключен ковходу диФференциатора, выход диферен.циатора подключен ко входу первогонуль-органа, выход задатчика коэффици. ента пропорциональности соединен спервым входом блока перемножения,выход которого подключен к первояувходу третьего блока суммирования,выход третьего блока суммированиясоединен со входом запоминающего блока, первый выход которого подключен к параметрическому входу регулятора расхода шихты, второй выход запоминающего блока соединен со вторым вхо" дом третьего блока суммирования,снаб" жено фазочувствительным элементом, тремя релейными элементами, регуля1021470 ля 14, второй нормально замкнутыйконтакт управляемого переключателя 15,первый нормально разомкнутый контактуправляемого переключателя 16 второй нормально разомкнутый контакт управляемого переключателя 17, второйисполнительный механизм 18, задатчик времени сдвига 19, конечный выключатель 20, дифференциатор 21, пер 10 вый нуль-орган 22, задатчик коэффициента пропорциональности 23, блокперемножения 24, третий блок суммирования 25, запоминающий блок 26 регулятор 27, второй нуль-орган 28, фа 15 зочувствительный элемент 29, первыйрелейный элемент 30, второй релейныйэлемент 31, третий релейный элемент 32,нормально разомкнутый контакт первого релейного элемента 33, нормально20 разомкнутый контакт второго релейного элемента 34, третий исполнительныймеханизм 35, первый нормально замкнутый контакт с,выдержкой на размыкание третьего релейного элемента 36,р 5 второй нормально замкнутый контакт свыдержкой на размыкание третьего релейного элемента 37, нормально разомкнутый контакт третьего релейного элемента 38,З 0 В соответствии с блок-схемой устройства выход датчика показателя качества продукта измельчения 3, установленного на выходе измельчительногоагрегата 1, соединен с прямым входомпервого блока суммирования 5, к инвер35тирующему входу которого подключен выход задатчика показателя качества 4.Выход датчика расхода шихты 2, установленного на входе в измельчительныйагрегат 1, соединен со входом динамического звена 6, выход которогоподключен к инвертирующему входу второго блска суммирования 7. Первый выход первого блока суммирования 5 со 45единен с прямым входом второго блокасуммирования 7, первый выход которого подключен к первому сигнальномувходу многоканального коррелятора 11,Второй выход первого блока суммирования 5 соединен со вторым сигнальнымвходом многоканального коррелятора 11. Второй выход второго блока сумиирования 7. подключен к сигнальномувходу регулятора расхода шихты 8, выход которого соединен со входом перво 55 тором, третьим исполнительным меха.низмом, вторым нуль-органом, причемтретий выход многоканального коррелятора через первый нормально разомкнутый контакт управляемого переключателя соединен со входом фазочувствительного элемента, плюсовый выходкоторого подключен ко входу первого ,релейного элемента; минусовый выходфазочувствительного элемента соединен с входом второго релейного элемента, второй выход задатчика времени сдвига подключен к первому входурегулятора, первый выход которогосоединен через нормально разомкнутыйконтакт первого релейного элемента свторым входом второго исполнительного механизма, второй выход регулятора подключен через нормально разомкнутый контакт второго релейного элемента к входу третьего исполнительно"го механизма, выход которого соединенс вторым входом регулятора, третийвыход регулятора подключен через второй нормально разомкнутый контакт управляемого переключателя к входу второго нуль-органа, выход которого соединен с входом .третьего релейногоэлемента, выход первого нуль-органаподключен через первый нормально замкнутый контакт с выдержкой на размыкание третьего релейного элемента к первому входу управляемого переключателя, второй вход которого соединенчерез второй нормально замкнутый контакт с выдержкой на размыкание третьего релейного элемента с вторым выходом конечного выключателя, а четвертый выход многоканального коррелятора подключен через нормально разомкнутый контакт третьего релейного элемента к второму входу блока перемножения.На чертежа приведена блок-схемаустройства,Блок-схема устройства содержит измельчительный агрегат 1, датчик расхода шихты 2, датчик показателя качества продукта измельчения 3., задатчик показателя качества 4 первыйблок суммирования 5, динамическое звено б, второй блок суммирования 7, регулятор расхода шихты 8, первый исполнительный механизм 9, регулирующий орган расхода шихты 10, многоканальный коррелятор 11,экстремальныйрегулятор 12, управляемый переключатель 13, первый нормально замкнутыйконтакт управляемого переключатего исполнительного механизмл 9. Выход первого исполнительного механизма 9 подключен ко входу регулирующегооргана расхода шихты 10. Первый выход. многоканального коррелятора 11 со- ход задатцика коэФФициента пропорединен со входом экстремального регу- циональности 23 соединен с первымлятора 12, выход которого подключен входом блока перемножения 24, кочерез первый нормально замкнутый кон- второму входу которого подключентакт 14 управляемого переключателя 13 5 церез нормально разомкнутый конвк первому входу второго исполнитель- такт 38 третьего релеиного элеменного механизма 1"8. Выход второго ис- та 32 четвертый выход многоканально-.полнительного механизма 18 соединен, го коррелятора 11. Выход блока песо входом задатчика времени сдвига 19, ремножения 24 соединен с первым вхопервый выход которого подключен че дом третьего блока суммирования 25рез второй нермально замкнутый кон" выход которого подключен ко входутакт 15 управляемого переключателя 13 запоминающего блока 26, Первый выко входу конечного выключателя 20. ход запоминающего блока 26 соедиПервый выход конечного выключателя 20 нен спараметрическимвходомрегулято.соединен с параметрическим входом мнора расхода шихты 8, а второй выход "гоканального коррелятора 11, второй . со вторым входом третьего блока сумвыход которого подключен ко входу диФ- мирования 25.Ференциатора 21. Выход диФФеренциа- Для иллюстрации работы.устройсттора 21 соединен со входом первого ва предположим, что шихты измельнуль-органа 22, выход которого через 20 чается в агрегате 1. Датчиком 2 изпервый нормально замкнутый контакт меряется расход шихты на входе в агс выдержкой на размыкание 36 тре- регат, датчиком 3 - показатель качест.тьего релейного элемента 32 подклю- ва продукта измельчения на выходе агчен к первому входу управляемого пе- регата, например вязкость, влажность;реключателя 13. Второй выход конечно тонкость помола, Первый блок суммирого выключателя 20 соединен через вто- вания 5 Формирует выходной сигнал,рой нормально замкнутый контакт с вы- равный отклонению измеренного знацедержкой на размыкание 37 третьего ре- ния показателя качества от требуемоголейного элемента 32 со вто- уровня, определяемого задатчиком 4рым входом управляемого переклюцате- Зо Динамическое звено 6, предназначенноеля 13. для оценки влияния управления расхоТретий выход многоканального кор- дом шихты на показатель качества ирелятора 11 соединен через первый нор. представляющее собой модель каналамально разомкнутый контцюст 16 управ- объекта "расход. компонентов шихтыляемого переключателя 13 со входом показатель качества", например, в виФазочувствительного элемента 29, плю де последовательного соединения низ-35совый выход которого подключен ко . кочастотного Фильтра и звена запаздывавходу .первого релейного элемента 30 ния, Формирует на выходе оценку сов минусовый выход - ко входу второго ставляющей показателя качества, обусрелейного элемента 31. Второй выход ловленной прохождением через объект40задатчика времени сдвига 19 соеди- управляющего воздеиствия. Оценка друнен с первым входом регулятора 27, гой составляющей показателя качества -первый выход которого подключен че- контролируемого возмущения определя:рез иормально разомкнутый контакт 33 . ется вторым блоком суммирования 7 какпервого релейного элемента 30 ко вто разность выходных сигналов блоков 5.рому входу второго исполнительного и 6, Регулятор расхода шихты 8 в45.механизма 18, второй.выход регулято- зависимости от оценки возмущенияра 27 соединен через нормально разомк и статического коэФФициента Формируетнутый контакт 34 второго релейного на своем выходе управляющее воздейстэлемента 31 со входом третьего ис- вие в соответствии с требуемым закополнительного механизма 35 выход ко ном регулирования, которое реализуторого подключен ко второму входу ется первым исполнительным м"ханизрегулятора 27. Третий выход регуля- .мом 9 совместно с регулирующим оргатора 27 подключен через второй нор- ном расхода шихты 10,мально разомкнутый контакт 17 управ.- Элементы 2-10 входят в состав кон ляемого переклюцателя 13 ко входу 55 тура управления расходом шихты, навторого нуль-органа 28. Выход второго стройка которого в предлагаемом устнуль-органа 28 соединен со входом рйстве производится посредством итетретьего релейного элемента 32. Вы- тивной процедуры в соответствии30 9 10214 со знаком и велйчиной минимального значения взаимной корреляционной Функ ции между оценкой. возмущения и отклонением показателя качества от задания, вычисляемой коррелятором 11 при времени сдвига, определяемом задатчиком 19, Величина заданного времени сдвига изменяется в пределах, уста" навливаемых при помощи конечного вы" ключателя 20.Цикл настройки статического коэф" фициента регулятора 8 осуществляется следующим образом.Исходное состояние контактов управляемого переключателя 13 и релейных элементов 29-32 соответствует указанному на чертеже. Экстремальный регулятор 12 посредством второго йсполнительного механизма 18 выводит задатчик 19 в область сдвигов, соответствующих окрестности минимального значения взаимной корреляционной Функции. При этом цепочка дифференциатор 21 - первый нуль-орган 22, предназначенная для точной Фиксации минимального значения рассматриваемой Функции, в момент равенства нулю производной данной Функции переводит управляемый переключатель 13 в положение, противоположное указанному на чертеже, Другим сигналом окончания поиска минимума Функции для управля" емого переключателя 13 - в случае монотонного уменьшения Функции на всем интервале поиска - служит Фиксация конечным выключателем 20 момента вы хода задатчика времени сдвига 19 в предельное положение.После изменения положения управляемого переключателя 13 одним из описанных способов, фазочувствительный 40 элемент 29; на вход которого постуйа. ет найденное минимальное значение вза. имной корреляционной Функции, в случае, если это значение положительно, Формирует на плюсовом выходе сигнал, 45 включающий первый релейный элемент 30, а если это значение отрицательно, Формирует на минусовом выходе сигнал, включающий второй релейный элемент 31. В случае, если 50 найденное минимальное значение отрицательно, регулятор 27 осуществляет балансировку входных сигналов посредством перемещения третьего исполнительного механизма 35 в положение 55 совпадающее с положением второго исполнительного механизма 18; Таким об 70разом, в устройстве реализуется запоминание величины времени сдвига,соответствующего отрицательному минимуму Функции. Если найденное мини"мальное значение Функции положительно, регулятор 27 Формирует на выходесилнал, устанавливающий второй исполнительный механизм 18 в положение,аналогичное положению третьего исполнительного механизма 35, В результате коррелятор 11 вычисляет значениевзаимной корреляционной Функции привремени сдвига, соответствующем последнему из найденных ранее отрицательных минимумов функции. Контакты 33 и 34 задают схему внешних соединений регулятора 27. По окончании процесса балансировки входныхсигналов регулятора 27 второй нульорган 28 выдает на выходе сигнап,включающий третий релейный элемент 32,который замыкает нормально разомкнутый контакт 38. При этом блок перемножения 24 Формирует выходной сигнал, равный произведению вычисленного значения взаимной корреляционной функции на коэффициент пропорцйональности, величина которого устанавливается при помощи задатчика 23,Полученный сигнал на выходе блока перемножения 24 представляет собой приращение настраиваемого статическогокоэффициента регулятора расхода шихты 8.на рассматриваемом шаге итеративнойпроцедуры. Текущее значение статического коэффициента регулятора расходашихты 8 формируется на выходе треть"его блока суммирования 25 в виде суммыпредыдущего значения коэффициента, зафиксированного запоминающим блоком 26,и расчетного приращения, Сигнал, равный вновь полученному статическому коэффициенту, воспроизводится на выходезапоминающего блока 26 и поступаетна параметрический вход регуляторарасхода шихты 8. Спустя некоторое время после включения первого релейногоэлемента 29 размыкаются нормальнозамкнутые контакты 36 и 37, имеющиевыдержку на размыкание порядка нескольких секунд. При этом происходитотключение управляемого переключателя 13 релейных элементов 30-32. Устройство возвращается в исходное состояние и начинается следующими циклнастройки.Данное устройство позволяет повысить точность управления,евактор Т; Парфенааказ 3953/7ф . ВНИИПИ Гпо де1130 Д Ио Составитель В. Алекперовва Техреду Т.фанта КорректоТираж 622 Подписноосударственного комитета СССРлам изобретений и открытийсква, Ж -35, Раушская на 6. д. 1/лиал ППП "Патентф, г, Ужгород, ул. Проектная,