Устройство для регулирования температуры Советский патент 1983 года по МПК G05D23/30 

Изобретение относится к регулиованию и может быть применено для оддержания заданной температуры животноводческих помещения.

Известно устройство для регули- ования. температуры,, содержащее задатчик и датчик температуры, подключенные к входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с управляющим входом сймистора, включенного последовательно в цепи источника переменного .

Недостатком известного устройства является низкая точность при применении- их-ДЛЯ объектов, имеющих значительную инерционность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования температуры, содержащее эддатчик и датчик температуры, усилитель постоянного тока, первый вход которого соединен с задатчиком, второй вход сдатчиком температуры, а выход с входом исполнительного элемента в качестве которого может использоваться симистор, включенный последовательно с нагревательным элементом в цепь источника питания С 23Недостатком данного устройства является невысокая точность поддержания выходного параметра особенно в случае, если объект регулирования обладает существенной инерционностью.

Целью изобретения является повышение точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, релейный элемент, исполнительный элемент, подключенный к объекту с датчиком температуры, выходом соединенным с входом измерителя рассогласования, введены интегратор с регулируемой постоянной времени, блок определения знака, одновибратор, два элемента НЕ, четыре элемента И, причем выход измерителя рассогласования соединен с первым входом одновибратора и через блок определения знака - с входом первого элемента НЕ и с первыми входами первого и второго элементов И, выход релейного элемента соединен с вторым вхо дом второго элемента И и через второй элемент НЕ - с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ и с первым входом четвер того элемента И,а выход - с вч.арым входом одновибратора, третий вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход - к вторым входам первого и четвертого элементов И и к входу сброса интегратора вход и выход которого подключены соответственно к выходу измерителя рассогласования и к второму входу . релейного элемента, третий и четвертый входы которого соединены с выходами соответственно первого и четвертого элементов И.

На фиг. 1 представлеиа струк туррная схема предлагаемого устрой0 стваг на фиг. 2 - кривые изменения входных и выходных сигналов эле- ментов устройства во времени/ поясняющие его работу.

Устройство содержит задатчик регулируемой величины 1, измеритель рассогласования 2, релейный элемент 3,исполнительный элемент 4, объект регулирования 5 инерционный, датчик температуры б, интегратор 7 с регулИQ руемой постоянной времени, ключ 8 сброса интегратора, блок определения знака 9, одновибратор 10, эле- менты нвИ и 12, элементы И 13 - 1б, нелинейный элемент 17 .

5 На фиг, 2 обозначено: Ц, задающее напряжение; U, - сигнал ошибки и - управляющий сигнал . на выходе |релейног6 элемента 3; U4 - сигнал на выходе интегратора

П 5 знака ошибки регулирования; U6 - сигнал на выходе одт новибратора 10;U7- напряжение на выходе элемента 11; Og - сигнал на. выходе элемента 12; Uj сигнал на выходе исполнительного эл емен5 та 4; и9,- сигнал внешних воздействий на объект регулирования.

Сигнал интегратора 7 дан с обратным знаком (-и) для того, чтобы нагляднее показать момент переключения релейного элемента 3, когда сигнал ошибки Uj. становится равен сигналу Интегратора.

Сущность устройства заключается в следующем.

Дополнительно к сигналу ошибки, который переключает релейный элемент 3 при переходе ошибки через нуль, вырабатывают сигнал, пропорциональный интегралу f ошибки регулирования . Сравнивают его в течение всего времени регулирования с сигналом. Пропорциональным ошибке регулирования и в момент равенства происходит внеочередное переключение

релейного элемента 3. В переключенном состоянии релейный элемент 3 может находиться разный промежуток времени. При большой ошибке с возвращением интегратора 7 в .нулевое

положение релейный элемент тоже переключается в прежнее состояние, т,е, не удержйва:ется в переключенном состоянии. С уменьшением ошибки регулирования релейный, элемент в переклк)ченном интегратором состоянии удерживается в течение времени, определяемого величиной ошибки регулирования . Постоянные времени интегрирован и интервала устанавливают в соответствии с соотнсяиениями Г.-. .25ГИ1П Ы)Ъ и т J, п qQrcswi-i-K) П HovLV t -Ir ,гдё К - коэффициент, равный отнсяие йию текущего значения ошиб ки к максимальной ошибке регулирований (величина меньшая или равная единице Т - начёШьное значение постоян вой времени интегрирования находится в пределах {0,10,2)Т, где Т-период автоко лебаний объекта, замкнутого через релейный элемент; начальное значение интервала времени, в .котором ре лейный элемент включен в состояние,противоположное определяемому знаком ошибк регулирования, находится в пределах (0,01-0,02)Т. Рассмотрим работу устройства при подаче на него питания. На выходе задачика 1 постоянный задающий сигнал, на выходе измерителя рассогласования 2 - сигнал, соответствующий максимальной ошибке, на выходе релейного элемента 3 положительный сигнал, сигнал исполнительного элемента 4 воз действует на объект регулирования таким образом, чтобы ошибка регулирования уменьшилась/Датчик температуры 6 выдает сигнал, соответствующий начальному значению. Инте ратор 7 имеет на выходе нулевой си нал (1)) j ключ 8 разомкнут, блок определения знака 9 ошибки регули. рования выдает сигнал, равный- нулю (ошибка регулирования отрицательная ) . Элемент НЕ 11 имеет выходной сигнал, равный единице. Одновибратор 10, элементы НЕ 12 и 13 - 16 имеют нулевые сигналы на выходе. После подачи питания (фиг. интегратор 7 начинает интегрировать етиибку регулирования. Выходной сигнал интегратора (фиг. 2) дан с обратным знаком (-судля того, чтоб нагляднее показать момент переключения релейного элемента 3, когда сигнал ошибки U. становится сигнгшу интегратора -U . Переключение релейного интегратора элемента 3 при большой сшиб регулирования (первое и второе переключение сигнала из фиг. 2) прои ходит лишь на короткое время, соот ветствующее собственному времени включения элемента НЕ 12 и одновиб ратора 10. При большой (хиибке поданный при пвреключении релейный элемент, дополнительно удерживающий в новом положении сигнал со стороны элемента 14 (ф,недостаточен для удержания и релейный элемент при зануливании ключом 8 интегратсфа 7 возвращается в исходное состояние, Интегратор по прошествии выдержки времени одновибратора 10, управляющего ключом 8, начинает второй цикл интегрирования, который также кон- ; чается кратковременным срабатыванием релейного элемента 3. Ошибка регулирования продолжает уменьшаться. Лишь кйгда ошибка регулирования станввится достаточно малой, дополнитапьньй сигнал, подаваемый на релейный элемент 3 с элемента И 14, в состоянии удержать после переключения релейного элемента 3 на время длительности им- пульса одновибратора 10. С этого момента скорость изменения температуры уменьшается и начинает приближаться к заданному состоянию более плавно, чем обеспечивается уменьшение амплитуды колебаний ошибки. Чем ближе сигнал ошибки к нулевому значению, тем чаще переключается релейный элемент 3 и тем меньше отношение времени, включенного к времени выключенного состояния релейного элемента. С изменением знака ошибки на положительный появляется сигнал Единица на блоке определения знака 9 (фиг. 1), напряжение Uj (фиг. 2) и Нуль на элементе НЕ li (фиг. 1). При этом исключаются из работы элементы И 14 и 16 и начинают функционировать эле- менты И 13 и 15. Запуск одновибратора в этом случае происходит при переключении релейного элемента 3 с минусового сигнала на плюсовой и на релейный элемент 3 подается удерживающий сигнал не на инверстный, как в предыдущем случае, а на прямой вход. Таким образом схема функционирует аналогично описанному случаю для отрицательного знака сшибки. Благодаря поданному на релейный элемент :сигналу интегратора 7 переключение релейного происходит с упреждением до момента смены энака сшибки. Интегратор позволяет выполнить упреждение даже при очень медленных изменениях регулируемой величины, поскольку обнуление интегратора происходит многократно в течение каждого цикла колебаний регулируемой величины и при этом многократно прощупывается текущее значение сшибки. При приближении к заданному значению плавность регулирования возрастает за счет увеличения частоты, переключений и изменения скважности управляющих импульсов.

Применение предлагаемого устройства позволяет увеличить точность ре-, гулировйния для различных процессов,

улучшить качество выпускаемой npofli ции.

Экономический эффект от внедрения устройства рассчитан для одного вида применения - нагреватели жизотноводческЦх помещений.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, релейный элемент, исполнительный элемент, подключенный к объекту с датчиком температуры, выходом соединенным с входом измерителя рассогласования, отлич аюшееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введены интегjpaTop с регулируемой постоянной времени, блок определения знака, одновибратор, два элемента НЕ, четыре элемента И, причем выход измерителя рассогласования соединен с первым входом одновибратора и через блок определения знака - с входом первого элемента НЕ и с первьгми входами пер вого и второго элементов И, выход релейного элемента соединен с вторым входом второго элемента И и через второй элемент НЕ - с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ и с первым входом четвертого элемента И, а выход с вторым входом одновибратора, тре тий вход которого подключен к выхоО) ду второго элемейта И, а выход к вторым входам первого и четвертого элементов И и к входу сброса интегратора, вход и выход которого подключены соответственно к выходу измерителя рассогласования и к второму входу релейного элемента, третий и четвертый входы которого соединены с выходами соответственно первого и четвертого элементов И,