Устройство управления диаметром стекловолокна Советский патент 1984 года по МПК C03B37/07 

4 ч;)

со Изобретение относится к производ ству стекловолокна, конкретнее к устройствам управления диаметром стекловолокна. Известно устройство управления д аметром стекловолокна, содержащее электропечь, датчик диаметра стекло волокна, регулятор напряжения, два сумматора, элементы сравнения и зад жки и регулятор, причем датчик диаметра стекловолокна подключен к одним входам элемента сравнения и пер вого сумматора, задатчик подключен к другому входу элемента сравнения «и через элемент задержки - к другом входу первого сумматора, выход кото рого подключен к одному входу регул тора, другой вход которого соединен с выходом элемента сравнения, выходы регулятора соединены с соответствующими входами второго сумматора, выход которого соединен с регулятором напряжения С 13 Недостатком указанного устройства является низкая динамическая точност управления диаметром.стекловолокна, обусловленная высокой инерционностью канала воздействия на диаметр волокна путем изменения температуры стекломассы , Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство управления диаметром стекловолокна, содержащее датчик диаметра стекловолокна, печь, вытягивающее пр способление с электроприводом, задатчик диаметра, преобразователь и первый элемент сравнения 21. Недостатком известного устройства является низкая точность управления диаметром волокна, обусловленная высокой инерционностью канала управления греющий ток - диаметр волокна, наличием в устройстве управления зоны нечувствительности и возник новением автоколебаний, вызванных транспортным запаздыванием, определяемым расстоянием от печи до датчика диаметра стекловолокна. Цель изобретения - повышение точности управления. Поставленная цель достигается тем что в устройство управления диаметром стекловолокна, содержащее датчик диаметра стекловолокна, печь, вытягивающее приспособление с электроприводом, задатчик диаметра, преобразователь и первый элемент сравнения, введены датчик частоты вращения регулятор, сумматор, инвертор, элемент задержки, модель объекта, усилитель и второй элемент сравнения, причем датчик диаметра стекловолокна через преобразователь соединен с одним входом первого эл емента сравнени другой вход которого соединен с задатчиком диаметра, выход элемента сравнения соединен с одним входом сумматора, другой вход которого через последовательно соединенные инвертор и элемент задержки соединен с выходом модели объекта, который соединен с соответствующим входом сумматора, выход которого через усилитель соединен с одним входом второго элемента сравнения и входом модели объекта, датчик частоты вращения соединен с другим входом Второго элемента сравнения, выход которого соединен с входом регулятора - выход которого соединен с электроприводом вытягивающего приспособления, а датчик диаметра стекловолокна выполнен в виде лазера и фотодетектора. На чертеже изображена функциональная схема устройства управления - диаметром стекловолокна. Устройство содержит регулятор 1, электропривод 2, вытягивающее приспособление 3, волокно 4, вытягиваемое из печи 5, датчик диаметра стекловолокна, включающий лазер 6 и фотодетектор 7, преобразователь 8, задатчик 9 диаметра, первый элемент 10 сравнения, сумматор 11, усилитель 12, модель 13 объекта, элемент 14 задержки, инвертор 15, второй элемент 16 сравнения и датчик 17 частоты вращения. Датчик диаметра стекловолокна через преобразователь 8 соединен с од- ним входом первого элемента 10 сравнения, другой вход которого соединен с задатчйком 9 диаметра. Выход первого элемента 10 сравнения соединен с одним входом сумматора 11, другой вход которого через последовательно соединенные инвертор 15 и элемент 14 задержки соединен с выходом модели 13 объекта, который соединен с соответствующим входом сумматора 11. Выход сумматора 11 через усилитель 12 соединен с одним входом второго элемента 16 сравнения и входом модели 13 объекта. Датчик 17 частоты вращения соединен с другим входом второго элемента 16 сравнения, выход которого соединен с входом регулятора 1, а выход послеяй его соединен с электроприводом 2. Устройство работает следующим обазом. Время транспортного запаздывания, течение которого волокно проходит т печи 5 до датчика диаметра, равно где L - расстояние от печи до датчика диаметра волокна; V - скорость вытягивания волокна. Световые импульсы, возникающие при пересечении лучом лазера 6 движущегося волокна 4, преобразуются фотс5детекторЬм 7 в электрические импульсы по которым в преобразователе 8 рассчитывается текущее значение диаметра волокна 4, В .элементе 10 сравнения сравниваются заданное значение диаметра . с задатчика 9 и текущее значение диаметра U с преобразователя 8. Разностный сигнал U д подается на один вход сумматора 11, В связи с тем, что информация о значении диаметра поступает с треобразователя 8 с задержкой на время fj, непосредственное управление диаметром стекловолокна по сигналу U - имеет ограниченную точность. Усилитель 12 осуществляет пропорционального регулятора, на егчэ выходе формируется управлякйчее возявй ствие - задание на частоту вращени электропривода 2 согласно выражейию МА -. где К., - коэффициент К ления усилителя 12. Модель 13 объекта представляет со бой электронную схему, в которой зависимость между входным и выходным эпектрическиьда сигналами соответству jET зависимости между фйзическиш па-, раметрами реального объекта управ ления. В данном случае объектом управле ния является установка по выработке стекловолокна, входным параметром является частота вращения электропривода 2, а выходным параметром да1аметр (d) волокна. На выход модели 13 объекта поступ ет сигнал , пропорциональный требуемой в данный момент частоте вращения электропривода 2. На выходе модели 13 объекта сигнал U, изменяется точно.так же, как диаметр ispлойна 4 на выходе из печи 5. Сигнал с модели 13 объекта задерживается в элементе 14 задержки на время транс119 портного запаздывания fj и, изменив знак в инверторе 15, поступает на другой вход сумматора 11. Этот сигнал изменяется аналогично сигнсшу и с преобразователя 8, но противоположен ему по знаку. Эти два сигнала компенсируют один другого в сумматоре 11, так что выходной сигнал сумматора равен и d iQA Учитывая, что сигнал U с модели 13 объекта изменяется аналогично изменению диаметра волокна на выходе из печи, можно устранить неблагоприятное влияйие транспортного запаздывания между печью 5 и датчиком диаметра волокна и осуществлять регулирование диаметра волокна по его отклонению от з.аданного значения непосредственно в месте формирования волокна. В блоке 16 сравнения сигнал заданной частоты вргицения электропривода Унзд. сравнивается с сигналом текущего значения частоты вращения и, с датчика 17 частоты вращения, сигнал рассогласования поступает на вход регулятора 1, выходной сигнал которого Up изменяет частоту вращения / электропривода 2 и вытягивающего приспособления 3 таким образом, чтобы уменьшить отклонение диаметра волокна от заданного значения. Предлагаемое устройство позволяет уменьшить инерционность электропривода 2, уменыаить влияние транспортного запаздывания и тем самым повысить динамическую точность управления диаметром стекловолокна. Экономический эффект от использования изобретения определяется сниже нием разнотолщинности стекловолокна.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДИАМЕТРСМ СТЕКЛОВОЛОКНА, содержащее датчик диаметра стекловолокна, печь, вытягивающее приспособление с электроприводом, .эадатчик диаметра, преобразователь и первый .элемент сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности управления, в него введены датчик частоты вращения, регулятор, сумматор, инвертор, элемент задержки, модель объекта, усилитель и второй элемент срав нения, причем датчик диаметра стекловолокна через преобразователь соединен с одним входом первого элемента сравнения, другой вход которого соединен с задатчиком диаметра, выход элемента сравнения соединен с одним входом сумматора, другой входкоторого через последовательно соединенные инвертор и элемент задержки соединен с выходом модели объекта, который соединен с соответствующим вхрдом сумматора, выход которого через усилитель соединен с одним входом второго J элемента сравнения и входом модели W объекта,датчик частоты вращения соединен с другим входом второго элемента сравнения,выход которого соединен с входом регулятора, выход которого соединен с электроприводом вытягивающего приспособления, а датчик диаметра стекловолокна выполнен в виде лазера и фотодетектора.