Устройство для определения моментов экстремума Советский патент 1984 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов в электроизмерительной технике, а именно к системам управления режима ми процессов по экстремальному значению управляющих параметров и поддержания экстремальных режимов, а также информационно-измерительным системам, и может быть использовано в радиопромьгашенности и других отраслях. Известно устройство для определе ния моментов экстремума, содержащее дифференциатор, детектор-ограничитель, генераторы поисковых колебаНИИ, множительные устройства и инте раторы 1 . Описанное устройство отличается сложностью и недостаточные быстродействием, так как для каядого знака производной используют генератор поисковых колебаний, множительное звено для изменения коэффициента усиления и интегратор, формирующий входную координату объекта управления. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения моментов экстремума, содержащее два блока сравнения, цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчи генератор импульсов, три схемы И, схему ИЛИ и два триггера . Указанное устройство также харак теризуется сложностью и недостаточным быстродействием в связи с испол зованием генератора импульсов, реверсивного счетчика, цифроаналогово го преобразователя и блоков сравнения и процессов преобразования, сра нения и квантования, а также недостаточной точностью, так как сигнал о наступлении экстремума вьздается после прохождения экстремума. Кроме того, область применения устройства ограничена дискретными информационно-измерительными системами. I- . Цель изобретения - расширение области применения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения моментов экстремума, содержащее первый элемент И, первый элемент ИЛИ, первый триггер, а также последовательно соединенные второй триггер, второй элемент И и третий элемент И, введены анализатор изменения входного сигнала, перекшочатель режимов, кнопка управления, последовательно соединенные третий триггер, четвертый элемент И, четвертый триггер, второй элемент ИЛИ и пятый триггер, последовательно соединенные третий элемент ИЛИ и элемент НЕ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, подключенного выходом к второму входу пятого триггера, выход второго триггера подключен к второму входу четвертого элемента И, выход третьего триггера соединен с вторым входом второго элемента И, первые входы второго триггера и третьего элемента ИЛИ соединены с первым выходом переключателя режимов, второй вход третьего элемента ИЛИ и первый вход третьего триггера соединены с вторым выходом переключателя режимов, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к первым и вторым входам первого элемента ИЛИ и первого триггера, входы переключателя режимов соединены с соответствуюпрти выходами анализатора изменения входного сигнала, первый и второй входы первого элемента И соединены соответственно с выходом первого элемента ИЛИ и с выходом первого триггера, а второй вход второго элемента ИЛИ соединен с третьим входом первого, вторыми входами второго, третьего и четвертого триггеров и с контактом кнопки управления. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит первый элемент И t, первый элемент ИЛИ 2, первый триггер 3, второй триггер 4, второй элемент И 5, третий элемент И б, анализатор 7 изменения входного сигнала, переключатель 8 режимов, кнопку 9 управления, третий триггер 10, четвертый элемент И 11, четвертый триггер 12, второй элемент ИЛИ 13, пятый триггер 14, третий элемент ИЛИ 15 и элемент НЕ 16. Анализатор изменения входного сигнала состоит, например, из двух пороговых эл04ентов, выполненных на сдвоенных транзисторах различной проводимости с репейньв4 выходом. пя задержки на отпускание параллельо нагрузке ставится RC-цепочка, ля защиты транзисторов от обратого напряжения - шунтирующий диод.

3

Устройство работает -следуюкщм образом.

Производная входного сигнала подается на вход анализатора 7. Если сигнал положительный, срабатывает пороговый элемент с отрицательной проводимостью, вьщавая сигнал о том что параметр возрастает (выход Рост). При отрицательном сигнале работает канал с прямой проводимостью, выдавая сигнал о том, что параметр уменьшается (выход Спад) ; Факт наличия сигналов об изменении параметра (увеличении или уменьше ии) фиксируется соответственно в ячейках памяти - триггерах 4 и 10. Сигнал о наступлении максимума на выходе устройства для определния моментов экстремума (выход Максимум) появляется тогда, когда сигналы .об изменении параметра на быходе анализатора 7 отсутствуют, о чем свидетельствует выход с элемента НЕ 16 на схеме И 6, и один из них был зафиксирован .ранее триггером 4. При наличии сигналов с выхода триггера 4 и инверсного выхода триггера 10 включается элемент И 5, который подает сигнал на другой вход элемента И 6, выходным сигналом с которого взводится триггер 14 максимума. Сигнал о наступлении минимума параметра на выходе устройства для определения моментов экстремума (выход 6 нимyм) появляется при отсутствии сигналов об изменении параметра с анализатора 7 и при взведенных триггерах 4 и 10, зафиксировавших их ранее. Выходными сигналами с триггеров 4 и 10 включается элемент И 11, который взводит триггер 12 минимума. Через элемент ИЛИ 13 сбрасывается триггер 14 максимума. Сигналы с выходов предлагаемого устройства въщаются н соответствукщие исполнительные устройства для изменения режимов процесса. В конце процесса по команде Сброс или автономно при помощи кнопки 9 сбрасываются все триггеры, устройство приводится в исходное состояние.

В режиме экстремального регулирования переключатель 8 устанавливается в такое положение, что сигналы с выхода анализатора 7 поступают на соответствующие входы триггера 3 реверса и элемента ИЛИ 2.

16504

При отклонении парпметра от экстремума образуется сигнал, полярности которого соответствует сигнал с анализатора 7. При наличии сигнала с 5 элемента ИЛИ 2 триггер 3 через элемент И 1 изменяет направление движения процесса к экстремуму, вьщавая сигнал на соответствующее исполнительное устройство (выход Ре10 вере).

При использовании устройства для определения моментов экстремума в дискретных системах логического управления сигналы подаются на входы

15 триггеров 4 и 10 соответственно, минуя анализатор 7 и переключатель 8 режимов, при этом работа устройства аналогична его работе с непрерьшным сигналом, а экстремумам соот20 ветствуют определенные логические функции входных сигналов.

Пример 1. Применение предг лагаемой аналоговой системы с устройством для определения моментов экст5 ремума для управления технологическим процессом прессования многослойных печатных плат (МПП).

В качестве управляющего параметра используется проводимость связую0 щего материала. После включения питания Системы к загруженному в пресс пакету заготовок, оснащенному датчиком проводимости, подключенным к системе, прикладывается первая ступень

давления и осуществляется непрерывный анализ изменения проводимости смолы, которая вначале возрастает, о чем с анализатора 7 вь цается сигнал в блок индикации (не показан). При приближении к максимальному значению сигнал датчика уменьшается и в момент экстремума проводимости (максимума гелеобразования) устройство для формирования экстремума

вьщает сигналы на исполнительное

устройство о приложении второй ступени (высокого) давления и в блок индикации об изменении режима техпроцесса.

В режиме высокого давления проводимость смолы начинает уменьшаться, изменяется знак производной и с анализатора 7 в блок индикации вьздается сигнал об уменьшении проводимости. При выходе на минимум проводимости (максимум полимеризации) устройство вьщает сигналы на исполнительное устройство о включении ох-,

лаждения и в блок индикации об изме нении режима техпроцесса.

После окончания процесса прессоЬания система выключается и МПП откг лючаются от системы.

Пример 2. Применение предлагаемого устройства для определения экстремума в качестве устройства логического управления.

В дискретных системах управления часто необходимо реализовать логические функции при определенной последовательности поступления двух сигналов. Предлагаемое устройство реализует функции

У, - и 2

X.J Х„- Х ч У

при отсутствии входных сигналов () и поступлении одного из них. ( или обоих (х{хр ранее.

В качестве базового объекта системы экстремального управления с устройством для определения момента экстремума выбрана система управления технологическим процессом-прессования МПП. По сравнению с базовым объектом, в котором для контроля изменения про водимости (сопротивления) смолы ;и

определения максимума гелеобразования (минимума сопротивления) используются генератор, аналого-цифровой преобразователь, блоки памяти и

сравнения, счетчик, а время (максимум) полимеризации определяется экспериментально-расчетным путем и задается при помощи таймера, система с предлагаемым устройством для

определения моментов экстремума проще и позволяет повысить быстродействие и точность за счет непрерывного анализа изменения параметра без дополнительных операций по обработке сигналов, расширить об- ласть применения за счет автоматиза:ции процесса определения момента второго экстремума в изменении параметра и определения отклонений параметра от экстремума, а также обеспечивает снижение капитальных затрат на внедрение, трудоемкости техпр.оцесса и повышение качества изделий.

Снижение капитальных затрат на внедрение составляет около 6000 руб., трудоемкость техпроцесса - около 2700 н/ч, а годовой экономический эффект - около 15 тыс руб. для

обеема использования 100 тыс. плат в год.

Режин Uex

Сигнал 1 Сигнал 2 Сброс

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТОВ ЭКСТРЕМУМА, содержащее первый элемент И, первый элемент ИЛИ, первый триггер, a также последовательно соединенные второй триггер, второй элемент И и третий элемент И, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения в него введены анализатор изменения входного сигнала, переключатель режимов, кнопка управления, последовательно соединенные третий триггер, четвертый элемент И, четвертый триггер, второй элемент ИЛИ и пятый триггер, последовательно соединенные третий элемент ИЛИ и элемент НЕ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, подключенного выходом к второму входу пятого триггера, выход второго триггера подключен к второму входу четвертого элемента И, выход третьего триггера соединен с вторьм входом второго элемента И, первые входы второго триггера и третьего элемента ИЛИ соединены с первь14 выходом переключателя режимов, второй вход третьего элемента ИЛИ и первый вход третьего тригг(ера соединены с вторьм выходом переключателя режимов« третий и четвертый выходы которого подключены соответстS венно к первьн и вторым входам первого элемента ИЛИ и первого триггера, входы переключателя режимов соединены с соответствующими выходами анализатора изменения входного § сигнала, первый и второй входы первого элемента И соединены соответственно с выходом первого элемента ИЛИ и с выходом первого триггера, a второй вход второго элемента ИЛИ to соединен с третьим входом первого, вторьни входами второго, третьего О) и четвертого триггеров и с контакел том кнопки управления. .

ftocm Редерс Спод Максинун

минипуп