Число-импульсное устройство для решения задач автоматического дозирования Советский патент 1984 года по МПК G06F7/64 

Изобретение .относится к вычислительной технике и может быть использовано в приборостроении в системах и приборах при выполнении ма тематических операций, например, для синтеза сложных математических функций в системах автоматического дозирования шихтовых материалов в черной металлургии. Известно число-импульсное решающее устройство, реализующее интегрирование по формуле прямоугольников, содержащее У-регистр, являющийся счетчиком приращений jay(t) линейку вентилей переноса, управляе мых импульсами лХ(1), и R-рёгистр, работающий в режиме параллельного суммирования. Группа выходов У-регистра соеди нена с группой входов линейки венти лей переноса, группа выходов которо подключена к группе входов Р-регист ра. На вход У-регистра поступает поток приращений (t) , на вход линейки вентилей переноса подается поток переноса 4X(t). Импульсы переполнения R-регистра формируют выходной поток приращений /iZ(t), ко торые, поступая в счетчик прираще.ний dZ(t), формируют функцию Z(t) $ v(1)dX( СП«ИНедостатком известного устройств является ограниченность его области применения при решении блока сложных задач, включающих, кроме операции интезтрирования, арифметические оцерации. Такая задача возникает при регулировании технологических процессов, например при автоматическом дозировании шихтовых материалов в черной металлургии для получения управляющего сигнала, который обеспечивает заданное значение расхода материала, необходимо вьщелить рассогласование между заданным и действительным значением расхода компонента и сложить это рассогласование с величиной, пропорциональной интегралу от него, причем должна быть предусмотрена возиожность изменять коэф циенты при слагаемых и учитьюать знак рассогласования. В данном случае использование известного устройства в можно только в комплексе с другими устройствами, что значительно услож няет систему автоматического дозиро вания и тем самым снижает надежность и повышает ее стоимость. Известно число-импульсное решающее устройство для получения цифрового кода, пропорционального интегралу от сложной функции, содержащее два счетчика, триггер, два элемента И, элемент ИЛИ, группу элементов И, регистр сдвига, причем выход первого элемента И соединен со входом первого счетчика, выход элемента ИЛИ подключен к одному из входов триггера, единичный выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого является первым входом устройства, выход второго элемента И подключен ко входу второго счетчика, группа входов которого подключена к выходам группы элементов И, группы входов которого являются группами входов устройства, а группы выходов первого счетчика являются группами выходов устройства, выходы второго и третьего разрядов регистра сдвига соответственно подключены ко второму входу второго счетчика и входу группы элементов И, выход четвертого разряда регистра подключен ко второму выходу триггера, единичный выход которого подключен ко второму входу второго элемента И, один вход элемента ИЛИ и второй вход первого счетчика подключены к третьему входу устройства, второй вход элемента ИЛИ подключен к выходу второго счетчика, вход первого разряда регистра и его тактирующий вход являются соответственно четвертым и пятым входами устройства f 2. Устройство работает следующим образом. Сигналом, поступающим на третий вход устройства, сбрасывается в О первый счетчик и одновременно этот сигнал поступает на вход элемента ИЛИ и устанавливает триггер в нулевое состояние. Нулевой уровень с выхода триггера закрывает элементы И для прохождения импульсных последовательностей и fj , поступающих соответственно на первый и второй входы устройства, на счетные входы счетчиков. С приходом импульса частоты -, , период которой задает шаг интегрирования, на четвертый вход устройства на выходе первого. разряда регистра сдвига появляется единичный уровень, который сдвигается вправо частотой

f , поступающей на пятый вход устройства. Сигналами с выходов регистра сдвига производится последовательность следующих операций:сброс второго счетчика; запись кода N во второй счетчик; установка триггера в единичное состояние.

Последовательности импульсов { и проходят через открытые единичным уровнем с выхода триггера элемента И на счетные входы счетчиков. Первый счетчик работает в режиме сложения импульсов, второй счетчик в режиме вычитания импульсов. Сигнал переноса второго счетчика .через элемент ИЛИ устанавливает триггер в нулевое состояние, закрывая тем самым элементы- для прохождения импульсных последовательностей f и f . Таким образом, выходной код после выполнения циклов работы устройства будет

-ZN,

lli

6МХ

2

1 1

Недостатком этого устройства является ограниченность его области применения, например, при решении задач, связанных с выработкой управляющих воздействий в системах регулирования, i В этом случае данное устройство хотя и может входить составной частью в систему регулирования, вьшолняя функции интегратора с перестраиваемой постоянной времени (в качестве постоянной времени можно принять отношение ,.„ ) , однако для построения, например, пропорционально-интегрального регулятора данное устройство необходимо дополнить устройством вычитания, сумматором, умножителем и, кроме того, предусмотреть возможность интегрирования с учетом знака рассогласования между заданным и действительным значением регулируемой величины. Для системы дозирования шихтовых материалов, например,в агломерационном производстве требуется вводить коррекцию по физико-химическому составу (для кокса необходима коррекция по влажности и зольности). Ввести коррекцию по физико-химическому составу можно разделив заданное значение расхода определенных составляющих компонента на относительное содержание этих составляющих в компоненте (для кокса этой составляющей является углерод, для рудных компонентов железо и т.д.), таким образом, в указанном случае необходимо иметь, дополнительно устройство деления, что усложняет устройство.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый элемент И, выход которого подключен к счетному входу счетчика, входы разрядов которого подключены к выходам соответствующих элементов И первой группы, первые входы которого являются группой информационных входов устройства, второй элемент И, первый реверсивный счетчик, выходы разрядов которого являются группой информационных выходов устройства, причем первый вход первого элемента И является первым тактовым входом устройства, содержит форм1фователь импульсов, вторую группу элементов И, второй реверсивный счетчик, третий, четвертый и пятый элементы И, первый и второй элементы НЕ, первый, второй, третий и четвертый делители частоты и дешифратор нуля, вькод которого подключен ко второму входу первого элемента И, входу первого элемента НЕ и первому входу третьего элемента И, . выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен со входом первого делителя частоты, выход которого подключен ко входу второго делителя частоты и суммирующему входу первого

0 о реверсивного счетчика, вычитaюшJ й вход которого объединен со входом третьего делителя частоты и подключен к выходу четвертого делителя частоты, вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с выходом пятого элемента И, первый вход которого объединен со входом второго элемента НЕ, входом формирователя импульсов и является вторым тактовым входом устройства, вторые входы второго и четвертого элементов И объединены и являются третьим тактовым входом устройства, выходы первого и второго элементов НЕ соединены со вторыми входами соответственно третьег,о и пятого элементов И, выходы второго и третьего делителей частоты соединемы соответственно с суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика выходы разрядов которого соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, выходы KOTopbix подключены соответственно ко входам разрядов первого реверсивного счетчика, выход формирователя импульсов подключен ко вторым входам элементов И первой и второй групп. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 функциональная схема и таблица состояний блока вычитания длительностей импульсов. Устройство содержит блок вычитания длительностей импульсов 1, элементы И 2-4, формирователь импульсов 5, делители частоты (импульсных последовательностей) 6 и 7, реверсивный счетчик 8, группы элементов И 9, реверсивньш счетчик 10, дешифратор нуля 11, счетчик 12, группу элементов И 13, делители частоты 1Д и 1, элементы НЕ 16 и 17,элементы И 18 и 19. Устройство работает следующим образом. Широтно-модулированный импульсный сигнал с частотой следования импульcoia f- и длительностью импульсов fj поступает на вход формирователя импульсов 5, который по переднему фрон ту формирует короткий импульс, открывающий группы элементов И 9 и 13 для записи выходного кода счетчика импульсов 10 в счетчик импульсов 8 и кодаNg в счетчик импульсов 12. Код с выхода счетчика 12 поступает на вход дешифратора нулевого состояния 11, логический уровень на выходе которого соответствует логической единице при любом входном коде, кроме нулевого, и логическому нулю при нулевом коде на входе. На один вход элемента И 2 подается частота f. , второй вход соедииен с выходом дешифратора 11. Таким образом, частота с выхода элемента И 2 поступает на счетный вход счетчика 12, который работает в режиме обратного счета до тех пор, пока код на выходе этого счетчика не станет равным нулю. Частота следования импульсов на выходе дешифратора 1t рав на {., передний фронт импульсов по времени совпадает с передним фронтом широтно-модулированного импульсного сигнала, а длительность определяется следукмцим образом. Входной широтно-модулированный импульсный сигнал и сигнал с выхода дешифратора 11 поступают на вход блока вычитания длительностей импульсов 1. В основе работы блока вычитания длительностей импульсов лежит тот факт, что если начало двух импульсных сигналов совпадает по времени, то разность длительностей этих сигналов равна длительности состояния 1, О или О 1 в зависимости от того, который из сигналов имеет большую длительность. Таким образом, комбинационная схема, представленная на фиг. 2, обеспечивает вычитание длительностей импульсов, причем в зависимости от знака разности сигнал появляется на одном или другом выходе. С выходов блока вычитания длительностей импульсов сигналы поступают на входы элементов И 3 и 4, на другие входы которых поступает частота f . На выходе элементов И количество импульсов за один период входного широтно-модулированного импульсного сигнала , определяется следующим обэразом: , Л()1 , - з если . где п - количество импульсов на выходе элемента ИЗ; Uj - количество импульсов на выходе элемента И 4. С выходов элементов И 3 и 4 сигналы через делители частоты 6 и 7, 14 и 15 поступают на входы реверсивного счетчика 10 и через делители частоты 6 и 7 на входь7 реверсивного счетчика 8. Счетчик 10 работает непрерывно. Код на выходе этого счетчика определяется следующим образом. MilVirr5: f(i;-,(iij о К,к,, „, ,|. где Ng - код на выходе счетчика 10 к началу первого цикла; i,j - номера циклов; k.Kj - коэффициенты деления дели телей частоты 6,7 и 14,15 соответственно. Запись кода из счетчика 10 в сче чик 8 происходит в начале каждого цикла. Код на выходе счетчика 8 после ркончания j-ro числа равен f. 4,.() N,((,tj(j| ИЛИ I j-r -Miil-r(;) F-S N... ) J ui 1 с I (Г (i 1 техническим преимуществом данног устройства по отношению к известны является возможность синтезировать достаточно сложную функцию, соответ ствующую, например, управляющему во действию в пропорционально-интеграл ных регуляторах, причем появляется возможность вводить информацию о физико-химическом составе компонентов в задающее воздействие, что необходимо при дозировании сыпучих материалов, например, в черной металлургии (информация об относительном содержании углерода в коксе или железа в рудных компонентах должна вводиться в частотном виде). В этом случае отношение и k равно коэфVJ фициенту пропорциональности, задающее воздействие, fjCj) пропорциональна относительному содержанию , . например, углерода в коксе, СаСр Ропорционально действительному значению расхода компонента. К - постоянная времени интегрирования. Данное устройство может быть также использовано в цветной металлургии, в цементной промышленности, пищевой промыпшенности и т.д., где используются процессы непрерывного дозирования сыпучих материалов с коррекцией по физико-химическим свойствам. Использование предлагаемого устройства упрощает реализацию закона регулирования и ввода коррекции и задакицее воздействие и тем самым повышает надежность и снижает стоимость реализации.

ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ АВТОМАТИЧЕСКОГО ДОЗИРОВАНИЯ, содержащее первый элемент И, выход которого подключен к счетному входу счетчика, входы разрядов которого подключены к выходам соответствующих элементов И первой группы, первые входы которых являются группой информационных входов устройства, второй элемент И, первый реверсивный счетчик, выходы-разрядов которого являются группой информационных выходов устройства, причем первый вход первого элемента И является первым тактовым входом устройства, отличающеес я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит формирователь импульсов, вторую группу элементов И, второй реверсивный счетчик, третий, четвертый и пятый элементы И, первый и второй элементы НЕ, первый, второй, третий и четвертый делители частоты и дешифратор нуля. выход которого подключен ко второму входу первого элемента И, входу первого элемента НЕ и первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен со входом первого делителя частоты, выход которого подключен ко входу второго делителя частоты и суммирующему входу первого реверсивного счетчика, вычитаюп№1й вход которого объединен со входом третьего делителя частоты и подключен к выходу четвертого делителя частоты, вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которо8 го соединен с выходом пятого элемента И первый вход которого объединен со входом второго элемента НЕ, входом формирователя импульсов и является вторым тактовым входом устройства, вторые входы второго и четвертого элементов И объединены и являются третьим тактовым входом СО устройства, выходы первого и второ00 го элементов НЕ соединены со вторыми входами соответственно третьего и пятого элементов И, выходы второго и третьего делителей частоты соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика, выходы разрядов которого соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, выходы кот9рых подключены соответственно ко входам разрядов первого реверсивного счетчика, выход формирователя импульсов подключен ко вторым входам элементов И первой и второй групп.