Система экстремального регулирования электронно-лучевым вентилем

) (И) 13/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ссадина сесоюз- ститута ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(71) Истринское отделение Вного электротехнического инве. В. И. Ленина(56) Авторское свидетельство СССРУ 938257, кл, С 05 В 13/02, 1982,Авторское свидетельство СССРУ 843151, кл. 0 02 Р 13/16, 1981.(54) (57) СИСТЕМА ЭЕСТРЕИАЛЬЙОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКГРОННО-ЛУЧЕВЫМ ВЕНТИЛЕМ по авт. св. У 938257о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повыщения быстродействия, в нее введен блок сравнения, а генератор импульсов выполнен управляемюм по частоте импульсов, причем первый и второй входы блока сравнения соединены соответственно с , вторым и третьим выходами датчика экстремума, а выход блока сравнения соединен с управляюцим входом генератора импульсов.Изобретение относится к самонастраивающимся системам автоматического регулирования и может бытьиспользовано для оптимизации работы различных технологических систем, имеющих экстремальные статические характеристики при одном управляющем воздействии, в частностидля управления электронно-лучевымвентилем (ЭЛВ).Цель изобретения - повышениебыстродействия.На фиг, 1 приведена функциональная схема предлагаемой системыэкстремального регулирования; нафиг, 2 - временные диаграммы ее работы, на фиг, 3 - регулировочныехарактеристики ЭЛВ.Как видно из кривых (фиг. 3)суммарные потеримощности в ЭЛВ,равные сумме потерь мощности на аноде и управляющем электроде, увеличиваются с увеличением анодного тока Л. Однако для каждого значения .тока Зц существует определенноезначение напряжения управления0, при котором указанные потериминимальны. Экстремальный регулятор осуществляет выход в точку"минимум" потерь для любого значения тока анода.Система содержит счетчик импульсов 1, цифроаналоговый преобразователь 2, регулируемый источникпитания 3, ключ 4, электронно-лучевой вентиль 5, датчик экстремума б,запоминающее устройство 7, первыйи второй компараторы 8 и 9, генератор.импульсов 10, элемент И 11, первый элемент ИЛИ 12, формировательодиночных импульсов 13, второй элемент ИЛИ 14, блок 15 управляющихсигналов, третий элемент ИЛИ 16,блок 12 начальной установки счетчика импульсов и блок 18 сравнения.Датчик экстремума 6 содержит датчик напряжения управляющего электрода вентиля 19, датчик напряжения нааноде вентиля 20, датчики токе управляющего электрода и анода вентиля 21 и 22, первый 23 и второй. 24блоки умножения, выходы которых соединены с входами устройства суммирования потерь мощности 25, выход которого соединен с входом запоминающего устройства,Запоминающее устройство У включает в себя ключи 26 и 27 и конден5 10 1 саторы 28 и 29. Блок 17 начальной установки содержит вентили 30 записи. Счетчик 1 импульсов состоит кз счетного триггера 31, триггеров 32 типа КЯ и схем И 33. Число разрядов счетчика импульсов выбирается исходя из обеспечения режима работы ЭЛВ в точке экстремума. Выходы Я триггеров 32 управляют ключами 34 цифроаналогового преобразователя 2. С помощью данных ключей резисторы 35, имеющие одинаковые "веса", подключаются к эталонному напряжению Е.Система экстремального регулирования работает следующим образом. При отсутствии. управляющего сигнала 0 (интервал О-С, фиг. 2) с блока 15 управляющих сигналов ключ 4 и электронный вентиль 5 закрыты,через элемент ИЛИ 16 на входы вентилей 30 записи поступает сигнал, разреещающкй запись единкцы во все триггеры 32, которые принимают одинаковые состояния. Единицы на выходах Я триггеров открывают ключи 34цифроаналогового преобразователя 2которые подключают резисторы 35 кэталонному источнику Е. На выходепреобразователя устанавливается 30максимальное напряжение БанкЭтонапряженке поступает на вход регулируемого источника 3 питания, навыходе которого устанавливаетсямаксимально заданное напряжение Э 5 управления 01 = 0 вентилем. В момент 1 сигнал управления с блока15 отпирает ключ 4 к соответственноэлектронный вентиль 5, с помощьювентилей 30 записи запрещает запись 40 единицы на входы триггеров 32 счетчика 1 импульсов, запускает генератор 1 О импульсов н формирует в мо"мент й на выходе формирователя13 одиночный импульс. Повьпаенное 45 начальное напряжение, прккладЫваемое к управляющему электроду венти.ля, Форсированно перезаряжает входнуо емкость вентиля, уменьвая темсамым длительность переднего фрон- М та. Напряжение 0 с датчика экстремума, пропорциональное суммарнмчпотерям мощности в вентиле (точка1, фиг. 3) поступает на входы компараторов 8 и 9, выполняющкх роль И устройств сравнения и на входэлектронного ключа 26. Первый импульс 0 с генератора 10 кратковременно открывает ключ 26, и начальное значение Ур запоминается на конденсаторе 28. Ключи 26 и 27 работают в противофазе. При отсутствии импульса с генератора 10 ключ 26 закрыт, а ключ 27 открыт, Поэтому после окончания первого импульса напряжение с конденсатора 28 перезаписывается на конденсатор 29. На входы блока сравнения подаются. сигналы с датчиков 20 и 21 тока . У = К Эи У = КЭ, пропорциональ 5ные соответственно точкам управления и анода ЭЛВ. Известно, что точке экстремума, т.е. минимальным суммарным потерям мощности на аноде и ускоряющем электроде вентиля, соответствуют вполне определенные отношения токов Э /Ла = К. Если выбрать значения коэффициентов К и К таким образом, чтобы в точке экстремума выполня- . лось равенство О, " 0 , то имеем К- . При отклонении от точкиКэкстремума (работа на ветви параболы) равенство О, = 0 нарушается эа счет перераспределения токов анода и управляющего электрода и с блока сравнения 25 появляется разность напряженийЬЩ " Ц - 0 величина которой увеличивается по мере удаления от точки экстремума. Эта разность напряжений используется для управления частотой генератора импульсов. Частота с выхода генератора меняется пропорционально сигналу рассогласования,. поступающего с блока 18 сравнения: чем больше сигнал рассогласования, тем выше частота генератора импульсов. В начальный момент й после. отпирания вентиля 5 (точка 1, фиг. 3) разность напряжений, поступающих с датчиков токов 19 и 22 на блок 18 сравнения велика, поэтому на выходе генератора 10 устанавливается соответственно большая частота. В области экстремума частота уменьшается, таким образом время на "рысканье" экстремума уменьшается. Но минимальная частота в области экстремума выбирается оптимальной для данной системы регулирования. В момент й импульс с формирователя 13 через элемент ИЛИ 14 поступает на вход счетчика 1 импульсов и вызывает появление на выходе Я счетного триггера 31 логической единицы, что 5 0 15 20 2 30 33 45 приводит к срабатыванию первого триггера счетчика, Логический нуль с выхода 9 первого триггера подается на ключ 34, который отключает от источника Е резистор 35 первого триггера. Напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя уменьшается, что приводит к уменьшению напряжения на выходе источника до значения У и соответственно к уменьшению потерь мощности и напряжения БР на входах компараторов 8 и 9. Компараторы выполнены таким образом, что при положительной разности нап.ряжений на входах а и Ь ( Ь Бр = 0 а - БЕ 0) компаратор 8 на выходе выдает единицу, с компаратор 9 - нуль, при отрицательной разности ( Ь 0 ( 0) наоборот. Если разность будет равна нулю, с выхоДов компараторов на элемент ИЛИ 12 поступает нуль. Начиная с момента СФ6 УрО, единица с выхода компаратора 8 разрешит прохождение имнульса с генератора 10 и на вход счетчика. С приходом второго импульса с генератора 10 (момент С ) ключ 26 снова кратковременно замыкается, а ключ 27 размыкается, напряжение 0 на конденсаторе 28 принимает новое значение напряжения с датчика 1 экстремума, равное Бр . Состояние компаратора 8 не изменяется, так как разность Ь О, остается по-. ложительной. Поэтому второй импульс с генератора 1 О, поступая через элементы И 11 и ИЛИ 14 на вход счетчика 1, изменяет состояние триггера второго разряда, напряжение на выходе блоков 2 и 3 уменьшается, далее процессы повторяются, После каждого переключения очередного триггера счетчика напряжение управления вентилем 5 уменьшается. При этом уиеньшается и величина 8 Юр, стремясь к нулевому значению. В момент С, когда ЬБр О и напряжение источника 3 достигает значения 0 потери мощности будут минималь- ными Р = Рп, (точка 2, фиг. 3), компаратор 8 переходит в другое состояние, запрещая через элемент И 11 прохождение импульсов на вход счетчика. В системе регулирования наступает установившийся режим, характеризующийся минимальными потерями на вентиле для тока Зд .При сбросе нагрузки (ЛЛ момент с,) потери мощности на венти"ле снижаются (точка 3, фиг. 3),напряжение на входе компараторовуменьшается до величины Цр , чтовновь приводит к появлению положительной разности Л Бр. Импульсы сгенератора 1 О, поступая в счетчик,приводят к уменьшению напряженияна выходе регулируемого источника3 питания до тех пор, пока суммарные потери мощности не достигнутминимального значения Р для тока Ла (точка 4). При набросе нагрузки (ЛдЗд момент) потери мощности увеличиваются (точки 5 н 6), разность Ь Ур становится отрицательной, так как напряжение на запоминающем конденсаторе 29 становится меньше напряжения Ур , пропорционального возникшим потерям мощности. Срабатывает компаратор 9 и его положительный перепад напряжения О через элемент 16 и блок 17 записывает единицу во все триггеры счетчика. Напряжение управления электронным вентллем скачком увеличивается, формирум переходный процесс, С приходом тактового импульса (момент р ) происходит запись напряжения Б, на конденсатор 28 и сброс счет-. чика, напряжения 1)у и Ур уменьшаются. Так как напряжение Йа конденсаторе 29 меньше 1)р то величина 60 р по-прежнему остается отрицательной. В моментвновь происходит записьна конденсатор 29, сброс регистраи дальнейшее уменьшение напряженияУ . В момент Т после окончания 5 тактового импульса происходит перезапись напряжения на конденсатор29, разность напряжения становитсяположительной, компараторы 8 и 9меняют свое состояние, Далее устрой 1 ф ство регулирования начинает работать как и при включении вентиля,но по другой диаграмме перемещениянапряжения управления (по кривой6 и 7, нг. 3). Частота формирова З теля 13 одиночных импульсов выбирается значительно меньше минимальной частоты генератора 10 импульсов. Формирователь 13 служит дляначального запуска системы зкстре мального регулирования и для последующего опроса ее состояния, чтоповышает надежность устройства. Например, при потере инФормации в запоминающем устройстве 7 очередной ЙЗ одиночный импульс позволяет системе вновь выйти на режим и достичьточки экстремума. Увеличение час-оты генератора импульсов благодарявыполнению его управляемым на отрез-ке регулировочной характеристикиудаленной от области экстремума,позволяет уменьшить время выходасистемы в оптимальный режим регулирования, повышая тем самым быстродействие.115 б 002 актор И. Тиран 863 Поднискеедарственного комитета СССРизобретений и открытий, Ж, Раущская наб., д, 4/5 иал НПП ПатентУ д ул. Проектная, 4 Заюсае 3 М 2/42ВИИПИ Госно делан13035, Иоск Составитель Н. КудрявцевТехред Л.Иикеш. Корректор. Вутяйа3