Устройство для программного регулирования Советский патент 1983 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к программному регулированию различных технологических процессов, в частнсй;Ти температуры при сушке -капиллярнопористых стро ительных материалов и может быть использовано в различных отраслях промыш ленности, например, в промышленности строительных материалов. По основному авт. св. № 9781О9 известно устройство для проГ-рам ного регулирования, содернащеё генератор импульсов, подключенный к входу зааатчика, выходы которого подключены к блоку памяти, элементом задержки и черед блок коррекции с переключающим элементом, датчик параметра подключен к аналого-цифровому преобразователю (АЦП), выходы АЦП, блока памяти и элемента задержки подключены к блоку сравнения, выходы которого соединены .через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) с входами исполнительного блока ;и блока коррекции, к другому входу исполнительного блока подключен выход переключающего элемента, а выход исполнительного блока соединен с нагревателем, расположенным вместе с датчиком в объекте регулирования. Работа ус.тройства основана на аппроксимации программ участками нагрева и остывания объекта регулирования и коррекции программы 1 Недостатками данного устройства явля ются недостаточно высокая точность выполнения программы, помехоустойчивость и Надежность, обусловленные воздействием возмущений на объект и АЦП, ЦАП ,и элемент сравнения. Цель изобретения - повьгшение надеж- нрсти устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для программного регулирования введены последовательно соединенные модель объекта и йополни-i тельный элемент сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика температуръ, а въхход - к третьему входу исполнительного блока, причем первый вход модели объекта соединен с выходом элемента задержки, а вторые входы с выходами блока памяти. На фиг. изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока коррекции; на фиг. 3 график регулируемого параметра (температуры) во времени.Устройство (фиг. 1) содержит гоноратор 1 импульсов, задатчик 2, распредели тель 3 импульсов, элементыИЛИ 4 - 6, блок 7 коррокаии, переключающий эпомент 8, который может быть выполнен в видеR.-триггера,.блок 9 памяти, эле-. мент 10 задержки, элемент 11 сравнения, модель 12 объекта, которая представляет собой физическую модель объекта и регулятора, датчик 13 температуры, дополнительный элемент 14 сравнения, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 15, цифроаналоговый преобразователь (АЦП) 16, исполнительный блок 17, который выполнен в виде ключа 18, сумматора 19 и источника 20 напряжения, а также нагрева тел.ь 21, расположенный вместе с дат чиком 13 в объекте 22 регулирования. Блок 7 коррекции (фиг. 2) выполнен в виде схемы, содержащей коммутатор 23, элементы ИЛИ 24,и 25, генератор 26 пилообразного напряжения (ГПН), ампли17;аный компаратор 27, триггер 28 и элемент 29 задержки. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на выходе элемента 8 нуль, ключ 18 разомкнут, т.е. нагреватель 21 отключен, элемент 11 заперт, модель 12 отключена, выходное напряжение ЦАП 16 равно нулю. Первый импульс генератора 1 устанавливает распределитель 3 в такое состояние, при котором на выходе элемента ИЛИ 4 появляется сигнал, который через коммутатрр 23 и элемент ИЛИ 25 устанавливает элемент 8 в единицу. Тем самым открывается ключ 18 и напряжение источника 20 подается на нагреватель 21. Въисодная величина возрастает во времени.-В момент -Ь, предшествующий первому узлу аппроксимации (момент времени -Ь/) появляется импульс на выходе элемента ИЛИ 6. Этим импульсом блока 9 извлекается код М , прямо пропорциональный значению параметра в точке 1. Через время, определяемое элементом 10 и необходимое для выборки кода из блока 9, разрешается сравнение кода М и кода , соответствующего действительному значению парамет ра в момент времени -Ь . Причем элемент 11 определяет не только величину разности Ь) - Цд, но и ее знак. Одновременно включается модель 12 и в элемен--. те 14 происходит сравнение действительного значения параметраЗдсо значением, выдаваемым моделью 12 .Элемент 14 также определяет величину и знак разности параметров. Рассмотрим работу устройства в режиме малых отклонений. 31023 В момент времени -t возможны три варианта. Первый. Ы,, (точка 1). В этом случае выходное напряжение ЦАП 16 и элемента 14 равно нулю и Б нагреватель j поаается прежнее напряжение источника 20,, т.е. программа идет по участку 1-2. Второй. (точка 1). В этом случае напряжение на выходе ЦАП 16 отрицательно по знаку, а по величине пропорционально разносш кодов, а значит и разности значений параметра в точках 1 и 1. Выходное.напряжение; элемента 14 также отрицательно по знаку, .а по величине пропорционально разности значений Q в точках 1 и 1. Результирующее напря,жение йа выходе сумматора 19 уменьшается и программа идет по участку 1 2. Поскольку напряжение, подаваемое на нагреватель 21, пропорционально разности температур в точках 1 и l, а интервал-Ьо -t фиксирован, то в момент -t/ v регулируемый napiaMeTp придет в узел аппроксимации 2. Третий. NJ-NJA O (точка 1). В этом случае напряжение на выходе ЦАП 16 и элемента 14 положительных по знаку, а . по величине пропорциональны разности значений температур в точках 1 и 1. По причинам, изложенным выше, в момент-t 2. регулируемый параметр окажется в точке 2. В этот же момент времени (-tj) появляется импульс на выходе элеменТО ИЛИ 5, который устанавливает триг гер 28 в , а элемент 8 в нуль. прекращая тем самым подачу напряжения на нагреватель 21, т.е. программа идет по линии остывания. В момент времени4 предществующий второму узлу аппроксимации (момент времени) появляется импульс на выходе элемента ИЛИ 6, который из блока 8 извлекает ,, прямо пропорциональный значению регулируемого параметра в точке 3. Одновременно через схему И 24 этот импульс поступает на коммутатор 23. .Через время, определиемое элементом 10, необходимое для выборки.кода из блока .9, разрешается сравнение кода М и кодаЫ д, соответ. ствующего значению параметра в момент времени -tj. Одновременно включается мо; цель 12 и в элементе 14 происходит .Сравнение Оди Q/W. . .. В этом случае возможны три варианта. Первый. Ма,-Ы,(точка 3). В этом случае выходное напряжение ЦАП 16 и элемента .14 равно нулю, коммутатор 23 04 замыкает цепь: элемент ИЛИ 4 - элеменг ИЛИ 25 - элемент 8. Программа :йдет по участку 2-4, Второй.) (точка З). В этом случае напряжение на выхоце ЦАП 16 и элемента 14 отрицательны по знгису, а по величине пропорционашьны разности значений параметра в точках 3 и 3. Коммутатор 23 замыкает цепь: эле мент ИЛИ 6 - элемент И 24 - генера Тор 26. Импульсом с элемента ИЛИ 6 запускается генератор 26. Через время задержки, прямо пропорциональное вепйчи-; не разности значений параметра в точ- ках 3 и 3 и равное разности tj-i, на Ъыходе компаратора 27 появляетсй ймпульс, который через элемент ИЛИ 25 устанавливает элемент 8 в единицу, .т.е. нагреватель 21 включается на номинальную мощность не в точке 4, а в точке 5. Сигналом компаратора 27 прекратается формирование пилообразного нап-ряжения генератора 26. Третий.Мг,-Ма..0 (точка 3). В этом случае напряжение на выходе ЦАП 16 и элемента 14 положительны по знаку, а по величине пропорциональны разности значений температур в точках 3 и З. Коммутатор замыкает цепь: ИЛИ 6 - элемент ИЛИ 24 - элемент ИЛИ 25. Импульсом элемента ИЛИ6; элемент 8 устанавливается в единицу. По причинам, изложенным выше (точка 1 ) в момент времени регулируемый пара-. оказывается в точке 4. Рассмотрим работу устройства в критических режимах - режим больших от- . клонений, который может быть вызван неисправностью ЦАП АЦП, эпёмен также возмущениями, выводящ ми регулятор из нормального режима рабо fbi. В режиме больших отклонений - режим отсечки (на выхоце ЦАП 16 напряже ние равно нулю), режимнасыщения (на выхоае ЦАП 16 напряжение достигает максимального значения). Эти режимы возможны при .возникновении- больших возмущений и неисправности одного из блоков 11, 15. и 16. В этом случае процесс регулирования ведется только по каналу: датчик 13 элемент 14 - модель 12 до подавления .критических возмущений. . В этот же момент времени (-Ьд ) появ„яется импульс на выходе элемента ИЛИ 4, который устанавливает элемент .8 в единицу, т.е. программа идет по линии нагч. ревания.

Временные интервалы ii.-), (|;;ф-Ч.з)| равно .как и anHTenbHoctb ап проксимирующих участков :(2.-to). (tA-te), определяются инерционностью объекта и максимальным значением энер-i ,гии, которая может быть подана на наг реватель, а также требуемой точностью апироксймадии.

Предлагаемое устройство, обладая повышенной помехоустойчивостью, дозволяет

значительно повысить точность выполнения программ и надежность работы устройства. Последнее обстоятельство в целом ряде процессов (процессы сушки капиллярнопористых строительных материалов, диффузионнью процессы, процессы выращивания микрокристаллов} является чрезвы- 1чайно важным и положительно сказывается на качестве (проценте выхода годных изделий.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГPAM 5HOГО РЕГУЛИРОВАНИЯ по . авт. св. hfe 978109, о тл и ч а ю щ в - е с я тем, что, с целью повышения не цежности устройства, в него введены последовательно соединенные модель объекта и допслиительный элемент с{Ши нения, второй вход которого пошшючен к выходу датчика температуры, а выход к третьему входу исполнительного блока,, причем первый вход модели объекта сое динен с выходом элемента зааерокки, а вторые входы с выходами памяти.

il izis tt 5

A/2.J