Система регулирования параметров микроклимата Советский патент 1985 года по МПК G05D27/02 

второй сумматор, второй регистр записи, третий сумматор, широтно- импульсный модулятор и усилитель, последовательно соединенные распределитель импульсов и третий регистр записи, а также два элемента задержки и четвертый регистр записи, первы вход которого подключен к второму входу формирователя и через первый элемент задержки - к второму входу третьего сумматора и к входу второго эле мента задержки, связанного выходом с вторым входом широтно-импульсного модулятора, вход распределителя импульсов соединен с третьим входом фор шрователя, второй выход - с вторым входом второго сумматора, третий вы8999

ход - с вторым входом первого сумматора, а четвертый выход - с первым входом первого регистра записи, второй вход которого подключен к первому входу формирователя, к второму входу регистра записи и к второму входу четвертого регистра записи, связанного выходом с третьим входом третьего сумматора, второй входусилителя соединен с вторым выходом, третьего сумматора, а

выход - с первым выходом формирователя, выход второго регистра записи подключен к второму выходу формирователя ик третьему входу второго сумматора выход третьего регистра записи связан с третьим входом первого сумматора.

1. СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА по авт. св. № 439793, отличающаяся тем, что, с целью повышения качествг регулирования, она содержит последовательно соединенные задатчик цикл.ов контроля, логический блок, блок памяти и формирователь корректирующих сигналов, а также первый сч.етчик импульсов и корректирующие устройства, входы которых подключены к соответствующим BTopbiM выходам второго коммутатора, а выходы - к в-торым входам соответствующих расширителей импульсов, причем выход первого счетчика соединен с вторым входом логического блока, связанного третьим входом с первым вьпсодом генератора тактовых и тульсов и с вторым входом блока памяти, вторым вьжодом - с вторым входом формирователя корректирукяцих сигналов, а третьим выходом - с первым входом первого счетчика импульсов, второй вход которого подключен к третьему выходу генератора тактовых импульсов третий вход формирователя корректирующих сигналов соединен с первым выходом логического блока, первый выход -, с третьим входом второго коммутатора, а второй выход - с третьим входом блок§ памяти, четвертый вход которого подключен квторому выходу цифрового преобразователя, а пятый вход - к второму выходу первого коммутатора. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что логический блок содержит последовательно соединённые первый элемент И, генератор импульсов, второй счетчик импульсов и второй элемент И, последовательно сбединенные третий счетчик импульсов и третий элемент И, а также задатчик (Л количества точек контроля, подклюг ченный выходом к второму входу третьего элемента И, выход которого связан с первым входом Tpetbero счетчика импульсов и с третьим выходом блока, второй вход второго счет- . чика импульсов подключен к выходу второго элемента И, к второму выходу СЛ1 блока и к второму входу генератора 00 импульсов, выход которого соединен с первым выходо 4 блока, второй вход со со второго элемента И подключен к первому входу первого элемента И и к QD первому входу блока второй вход третьего счетчика импульсов связан с третьим входом блока и с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с вторым входом блока. 3. Система по п. 1,отличаю щ а я с я тем, что формирователь корректирующих сигналов содержит последовательно соединенные первый регистр записи, первый сумматор,

Изобретение относится к области контроля и регулирования различных параметров с помощью средств центро техники и является дополнительным к основному авт. св. № 439793. Цель изобретения - повьшение качества регулирования путем оптимизации настройки параметров регулято ра. На фиг. I приведена структурная схема предлагаемой системы регулиро вания параметров микроклимата; на фиг. 2 - то же, логического блока; на фиг. 3 - то же, формирователя корректирующих сигналов; на фиг. 4 то же, генератора тактовых импульсо на фиг. 5 - принципиальная схема ра ширителей импульсов; на фиг. 6 временные диаграммы (1-V1) функционирования системы регулирования пар метров микроклимата, где Г соответствует первому выходу генератора та товых импульсов; П - третьему выходу генератора тактовых импульсов; Ш - второму выходу генератора такто вых импульсов; IV - первому выходу цифрового преобразователя; V - первому выходу логического блока; VI первому выходу формирователя коррек тирующих сигналов. Система содержит датчики Ц-Ц измеряемых и регулируемых параметро первый коммутатор 2 сигиалов датчиков, элемент 3 сравнения, задатчик 4 установок, цифровой преобразователь 5, устройство 6 регистрации, генератор 7 тактовых импульсов, второй коммутатор 8 исполнительных механизмов, расширители ) Hvtпульсов, исполнительные механизмы lOf-lOn, задатчик 11 циклов контроля, первый счетчик 12 импульсов, логический блок 13, блок 14 памяти, формирователь 15 корректирующих сигналов и корректирукмцие устройства 16, (фиг. I). Датчики измеряемых параметров через коммутатор 2 сигналов датчиков подключены к элементу 3 сравнения, к другому входу которого подключен задатчик 4 уставок. Выход элемента 3 сравнения через цифровой преобразователь 5 связан с устройством 6 регистрации и блоком 14 памяти. Цифровой преобразователь 5 через коммутатор 8 исполнительных механизмов связан с расширителями 94-9(i импульсов, каляый из которых соединен со своим исполнительным еханизмом 10,(-10п. К другим входам распшрителей импульсов подключены корректирующие устройства 16j(-i6n, Кроме того, устройство 6 регистрации связано с ком гутатором 2 сигналов датчиков, задатчиком 4 уставок и блоком i4 памяти.

3 /

Генератор 7 тактовых импульсов связан с коммутатором 2, блоком 14 памяти, коммутатором 8, первым счетчиком 12 импульсов, с цифровым преобразователем 5, задатчиком 4 уставок и логическим блоком 13.

Логический блок 13 связан с первым счетчиком 12 импульсов,, блоком 14, памяти, формирова:телем 15 корректирующих сигналов и задатчиком 11 циклов контроля.

Кроме -того, формирователь 15 корректирующих сигналов Связан с блоком 14 памяти и через коммутатор 8 с кощзектирукяцими устройствами 1б 16„.

Датчики - Iri представляют собой серийно выпускаемые подогревные хлористо-литиевые датчики температуры и влажности воздуха.

Коммутаторы 2 и 8 представляют собой магистральные релейные распределители сигналов, собранные по трехтактной схеме.

Элемент 3 сравнения представляет собой электронное устройство, которое производит сравнение сигнала, поступающего от одного из датчиков 1 и сигнала уставки, поступающего из задатчика 4 уставок. На выходе элемента сравнения формируется разност.ный сигнал, который в аналоговой форме поступает на вхоЬ цифрового преобразователя 5.

Задатчик 4 уставок.представляет собой постоянное перепрог раммируемое запоминающее устройство, в котором хранятся аначения уставок для всех точек контроля.

Цифровой преобразователь 5 представляет собой электронное устройство, которое преобразует аналоговый сигнал рассогласования, поступающий с выхода элемента 3 сравнения, в дискретный сигнал отклонения параметра от уставки, поступающий на входы блока 14 памяти и устройства 6 регистрации. Цифровой преобразов«атель 5.содержит также широтно-импульсный модулятор, с выхода которо сигнал в виде длительности импульса пропорциональной сигналу рассогласования, поступает череэ коммутатор 8 на вход соответствуадего расширите ля импульсов 9л-9п.

Устройство 6 регистрации представляет собой серийно выпускаемую цифропечатакщую машинку АПМ-ЗМ, на бумажном бланке которой произ89994

водится распечатка значений уставок, номеров точек контроля и величин отклонений параметров от уставок.

Логический блок 13 представляет собой электронное устройство дискретного типа, которое при совпадении кода, набранного на задатчике 11 циклов контроля и кода, поступакицёго

О с выхода первого счетчика 12 импульсов, формирует команду считьшания информации из блока 14 памяти в формирователь 15 корректирующих сигналов и команду на вычисление

5 значения критерия 3j -на вьщачу сигналов коррекции, поступающих соответственно на третий и второй входы 1 формирователя 15 корректирующих сигналов.

0 Логический блок 13 (фиг. 2) содержит первый элемент И 17, второй элемент И .18, генератор 19 импульсов, второй и третий счетчики 20 и 21 импульсов, задатчик 22 количества

5 точек контроля и третий элемент И 23.

Входы первого элемента И 17 подключены к соответствукяцим выходам первого счетчика 12 импульсов, задатчика I1 циклов контроля и ГенераQ тора 7 тактовых импульсов. Выход первого элемента И 17 подключен к первому входу генератора 19 импульсов. Выход последнего подключен к входам блока 14 памяти, формирователя 15 корректирующих сигналов и первому входу второго счетчика 20 импульсов. Выход второго счетчика 20 импульсов подключен к первому входу второго элемента И 18, второй вход

которого подключен к выходу задатчика 1I циклов контроля. Выход второго элемента И 18 подключен к входу формирователя 15 корректирующих сигналов, к второму в.ходу генератора 19

- импульсов и к второму входу второго счетчика 20. Второй вход третьего счетчика .21 подключен к выходу генератора 7. Выход задатчика 22 подключен к второму входу третьего элемента И 23, первый вход которого связан с выходом третьего счетчика 21. Выход третьего элемента И 23 подключен к первому входу счетчика 21 и третьему входу счетчика 12.

Блок 14 памяти представляет собой

5 набор серийных интегральных элементов дискретного типа серии К155. В блоке 14 памяти хранится информация об отклонении значений параметров

от соответствующих уставок по всем точкам контроля для п реализаций, где п - число, набранное на задатчике 1 циклов контроля.

Формирователь 15 корректирукяцих сигналов представляет собой арифметко-логическое устройство дискретног типа, собранное из серийных -элементов,- которое на основании информации, поступающей из блока 14 памяти, вычисляет для каждой точ.ки контроля значение критерия j и вырабатывает пропорциональную ему команду коррекции, поступающую .через коммутатор 8 на ход соответствующего устройства 16 -1 6и .

Формирователь 15 корректирующих сигналов (фиг. 3) содержит первый входной регистр 24 записи отклонений, первый сумматор 25 вычисления разности, второй сумматор 26 вычисления значения критерия, второй промежуточный регистр 27 записи, третий сумматор 28 вычисления значения разности, широтно-импульсный модуля тор 29, усилитель 30, распределител

31импульсов, третий входной регистр 32 записи, первый и второй элементы 33 и 34 задержки и четвертый регистр 35 записи предыдущего

значения критерия.

I ,

Вторые входы регистров 24, 32 и

35 подключены к выходу блока 14 памяти. Первые входы регистров 24 и

32подключены соответственно к четвертому и первому вь1ходам распределителя 31 импульсов., Выходы регисров 23 и 32 подключены соответствен

к первому и третьему входам первого сумматора 25. Второй вход первого сумматора 25 подключен к третьему выходу распределителя 31. Выход первого сумматора 25 подключен к первому входу второго сумматора 26. Третий вход второго сумматора 26 связан с выходом второго регистра 27, который соединен также с первым входом третьего сумматора 28 и вход блока, 14 памяти. Второй вход сумматора 26 подключен к второму выходу распределителя 31. Вход распределителя 31 связан с выходом генератора 19. Выход сумматора 26 связан с входом второго регистра 27. Третий вход сумматора 28 подключен к выходу четвертого генератора 35. Первый выход третьего сумматора 28 связан с первым входом широтно-импульсного модулятора 29. Выход модулятора 29 подключен к первому входу усилителя 30. Второй вход усилителя 30 связан с вторым выходом третьего сумматора 28. Выход усилителя 30 через коммутатор 8 связан с входом соответствукицего данной точке контроля корректирующим устройством 16. Второй вход сумматора 28 связан с вькодом первого элемента 33 задержки и- входом второго элемента 34 задержки. Вход первого элемента 33 задержки связан с выходом логического блока 13. Выход второго элемента 34 задержки подключен к второму входу широтно-импульсного модулятора 29.

Генератор 7 тактовых импульсов представляет собой электронное устройство, формирующее дискретные.сигналы управления и синхронизации работы таких узлов системы, как коммутаторы 2 и 8, задатчик уставок 4, цифгровой преобразователь 5, первый счетчик 12 импульсов, блок 14 памяти и логический блок 13.

Генератор 7 тактовых импульсов (фиг. 4j содержит соответственно второй генератор 35 импульсов, элемент 36 задержки, четвертый счетчик 37 . импульсов, задатчик 38 номера последней точки контроля и логический блок 39. I ; .

Выход генератора 35 подключен к входам коммутаторов.2 и 8 логического блока 13, блока памяти 14, элемента 36 временной задержки и четвертого счетчика 37 импульсов. Выход элемента 36 задержки подключен к первому входу цифрового преобразователя 5 и задатчика 4 уставок. Выходы четвертого счетчика 37 импульсов и задатчика 38 номера последней точки контроля соединены соответственно с первым и вторым входами логического блока 39. Выход блока 39 совпадения подключен к входу первого счетчика 12 импульсов и к второму входу четвертого счетчика 37 импульсов.

Расширители 94-9„ импульсов представляют собой электронные устройства, расширяющие во времени длительность импульса управления, поступающего с выхода пшротно-импульсного модулятора цифрового преобразователя 5. Величина коэффициента расширения К расширителей импульсов варьируется корректирующими устрой ствами 16,)-16к, в пределах от 60 до 1000. Расширитель 9 импульсов (фиг. 5) содержит постоянные резисторы 45 и 40, переменный резистор 41, транзис торы 42, 43 и конденсатор 44. База транзистора 42 через коммутатор 8 подключена к первому выходу цифрового: преобразователя 5. Движок переменного резистора 41 механическ связан с валом микродвигателя корре тирующего устройства 16. Коллектор транзистора 43 подключен к входу ис полнительного механизма 10. Исполнительные механизмы 10 пред ставляют собой серийно выпускаемые двигатели, которые непосредственно воздействуют на органы управления кондиционеров. Задатчик 11 циклов контроля пред ставляет собой серийно выпускаемый блок кнопочных переключателей П2К. Первый счетчик 12 импульсов пред ставляет собой электронный счетчик импульсов, собранньЕЙ на серийных дискретных элементах серии К155. Корректируннцие устройства представляют собой серийные микродвигатели, которые в зависимости от величины и знака команды коррекции, поступающей из формирова теля 15 }сорректи1руюа;их сигналов, вращают в ту или иную сторону движки элементов соответствующих расширителей 9/1 -9п импульсов. Введение корректирующих устройст позволяет изменять параметры регулятора (коэффициенты расширения расширителей импульсов)в зависимости от реально действующих на объект помех. Корректирующие устрой ствК непосредственно воздействуют н регулировочные входы расширителей импульсов в соответствие с командами коррекции. Эти команды зависят от величины и знака критерия вида . }yryi-ii номер точки контроля; число реализаций, установленное на задатчике циклов контроля; J отклонение параметра от уставки при i-измерении. Процесс минимизации 3- является итеративным и требует пошагового приближения к оптимальному значению. При достижении минимального значения критерия 3 j „„п коэффиЦент. расширелия расширителя импульсов для данных внешних условий будет оптимальным, а количество регулированиянаилучшим. Предлагаемая система работает следующим образом. По командам генератора 35 (фиг. 6, диаграмма 1) через коммутатор 2 происходит поочередное подключение датчиков 1| к элементу 3 сравнения. Тактовые импульсы, формируемые генератором 35 (фиг. 6, диаграмма И) и задержанные во времени на элементе 36 задержки, осуществляют выборку значений уставок задатчика 4 и одновременно подают команды, на запуск цифрового преобразователя 5. Временная задержка тактовых импульсов необходима для того, чтобы переходные процессы, возникающие в измерительньпс цепях при.подключении очередного датчика I к входу элемента 3 сравнения через коммутатор 2, окончились. На элементе 3 сравнения происходит сравнение датчиков с соответствующими . уставками. Сигнал.отклонения поступает на вход цифрового преобразователя 5, в котором образуется код отклонения измеряемой величины. Этот код поступает в устройство 6 регистрации, куда поступает также код уставки задатчика 4 уставок и номер подключенной точки из коммутатора 2. Коммутатор 8 подключается синхронно с коммутатором 2. Это-может быть в частном случае один и тот же коммутатор, который производит подключе- ние входов расширителей импульсов к выходу широтно-импульсного МО-. дулятора 5 цифрового преобразователя (фиг. 6, диаграмма IV). Импульс с выхода расширителя 9-, пропорциональный отклонению параметра от уставки, поступает на соответствующий исполнительньЕй механизм 0. . На четвертый вход блока памяти 14 постзтает из цифрового преобразователя 5 код отклонения параметра от уставки, а на пятый вход - код номера точки из коммутатора 2, По команам генератора 35 производится запись величин отклонения параметра в соответствующие номеру данной точки контроля ячейки блока 14 памяти.

С выхода генератора 35 на вход четвертого счетчика 37 поступают тактовые импульсы. На входы логичес.кого блока 39 поступают сигналы с выходов счетчика 37 и задатчика 38 номера последней точки. Задатчик 38 представляет собой блок кнопочных переключателей П2К. При совпадении кодов на выходе счетчика 37 и задатчика 38 логический блок 39 формирует импульс запуска системы на обход, который поступает на вход счетчика 12 и одновременно устанавливает счетчик 37 в нулевое состояние (фиг..6, диаграмма Ш).

Первый счетчик 12 импульсов отсчитывает количество импульсов запуска системы на обход или, что одно и то же, количество произведенных на каждой точке контроля измерений (реализаций). Его выход подключен к третьему входу первого элемента И 17. На первый вход первого элемента И 17 поступает сигнал с выхода задатчика 11 циклов контроля. При равенстве кодов на входах первого счетчика 12 и задатчика 11, а также при поступлении очередного тактового импульса с вькода генератора 35 первый элемент И I7 формирует импульс .запуска генератора 19. Генератор 19 формирует импульсы тактирования обмена информацией между блоком 14 памяти и формирователем 15 корректирующих сигналов. Частота следовани импульсов генератора 19 намного больше частоты генератора 35. Это необходимо для того, чтобы формирователь 15 корректирующих сигналов успел вычислить значение критерия 3; по данной Точке контроля и сформировать корректирукяций сигнал до момента переключения системы на следующую точку.

При совпадении кода на выходе второго счетчика 20 импульсов и числа, набранного на задатчике 11, второй элемент И 18 формирует команду останова генератора 19 и установки в нулевое состояние второго счетчика ,20. При этом генератор 19 прекращает формирование импульсов до момента прихода следующего тактового импульса на в:1сод первого элемента И 17, который при этом снова сформирует сигнал запуска генератора 19. При равенстве кодов на выходах третьего счетчика 21 и задатчика 22

количества точек контроля третий элемент И 23 «формирует команду уста-, новки в нулевое состояние счетчиков 12 и21. Задатчик. 22 представляет собой блок кнопочных переключателей, на котором устанавливается число, равное общему количеству точек контроля.

С выхода блока 14 памяти на входы регистров 24, 32 и 35 поступает информация об отклонениям параметров от уставок. Распределитель .31 импульсов синхронизирует работу формирователя 15 корректирующих сигналов в целом Изаписывает входную информацию попеременно в регистры 24 и 32. Выходы регистров 24 и 32 подключены соответственно к прямому и инверсному входам первого сумматора 25, Таким образом, на выходе первого сумматора 2-5 все время получают разность двух соседних значений отклонений параметра от уставки. Второй, сумматор 26 все время суммирует абсолютные величины этих разностей, записьгеая промежуточные значения в регистрах. В конце цикла вычисления критерия 2 для L-ТОЧКИ на вы ходе второго регистра 27 будет записано новое значение этого критерия, которое перепищется в блок 14 памяти. После окончания вычисления критерия D- на вход четвертого регистра 35 поступит предьщущее значение критерия О: , хранившееся в блоке 14 памяти. По комачде, поступающей с выхода второго элемента И 18, старое значение критерия 3; запищется в четвертый регистр 35, а затем на третьем сумматоре 28 просуммируется с .отрицательным знаком, с новым значением критерия. Разность этих двух значений в виде кода подается на вход широтно-импульсного модулятора 29, который сформирует импульс, определенной длительности, поступающий на вход усилителя 30. С выхода третьего сумматора 28 на второй вход усилителя. 30 поступает информация о знаке разности старого и нового значений критериев Л-. Б зависимости от знака этой разности усилитель 30 подает через коммутатор 8 на двигатель соответствующего корректирукяцего устройства 16.,-16„ управляющее воздействие положительной и отрицательной полярности, что приведет к вращению двигателя в ту или другую сторону.

111158999: 2

Корректирующие устройства импульсов, меняя их коэффици 16 непосредственно воздействуют на енты расшйреиия таким-обраэом, чтобы регулировочные входы расширителей минимизировать значение критерия 3j .

.;

От первого ctfemwHal2

О/пгенератооа 7 -

77

Отзодотпика 11

J8

г

-

/Г Sflfffft/ памяти т

и tpopfiupofотелю f5

KipopnupoSffme/JfOfS

Knep9ofi /cifemwKyi2

.2

PUi.

ирующего ff 7S

W

if2 T

Vus.5

Й

;

Ji 8b/JfO

иг.6