Система управления Советский патент 1985 года по МПК G05B11/00 

вход - с выходом переключателя, вход второго блока сравнения соединен с выходом электропневмопреобразователя, а выxo;c усилителя - с входом формирователя интервалов времени между измерениями текущих значенийвозмущения, выход задатчикауправляемого сигнала соес вторым входом блока динен сравнения.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержащая .дифференциатор, последовательно соединенные измеритель текущих значений возмущения, электропневмопреобразователь, переключатель, вычислитель среднеарифметического значения возмущения, блок формирования управляющего воздействия, второй вход которого подключен к выходу задатчика сортнощения возмущающего и управляемого параметров, а вьпсод-к входу пневмопреобразователя, подключенного выходом к входу объекта, последовательно соединенные переключатель, измеритель текущего значения управляемого параметра, злектропневмопреобразователь, вычислитель среднего значения управляемого параметра, первый блок сравнения, блок коррекции, выход которого подключен к третьему входу блока формирования управляющего воздействия, соединенного вторым входом с выходом задатчика коэффициента про-порциональности, второй вход первого блока сравнения соединен с выходом задатчика управляемого пар-аметра, формировоатель интервалов времени между измерениями текущих значений возмущения и формирователь интервалов времени между измерениями .текущих значений управляемого параметра, первые выходы которых соединены с входами соответствующих счетчиков интервалов времени, подключенных выходами к вторым входам соответствующих вычислителей среднев арифметических значений возмущения и управляемого параметра, а вторые выходы подключены к вторым входам соответствующих переключателей, третий выход формирователя интервалов времени между измерениями текущих значений возмущения подключен к второму входу дифференциатора, Vl первый вход которого соединен с DO вторым выходом вычислителя среднеарифметического значения возмущеСО ния, а выход - с четвертым входом блока формирования управляющего воз действия, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, в нее введены блок задержки, последовательно соединенные второй блок сравнения и усилитель, задатчик управляемого сигнала, причем выход блока задержки подключен к первому входу вычислителя среднеарифметического значения возмущения. первый вход которого соединен с вторым выходом формирователя интервалов времени между измерениями текущих значений возмущения, а второй

:/;/ 1

Йзобретение относится к автоматическому.упг &влёнию технологическими процессами, параметры которых обладают случайными свойствами, в частности, для управления водоочистными установками при использовании электрокоагуляции, злектрофлотации и т.п может найти применение в машиностроительной, химической, нефтехимической и других отраслях промьвпленности

Дпя процессов с параметрами, обладающими случайными свойствами, известны системы управления, которые обеспечивают достижение максимального приближения реапъного процесса к критерию, характеризующему его оптимальность, посредством коррекции динамических свойств системы.

Цель изобретени52 - повьшеиие точности системы.

На фиг. 1 изображена структурная схема системы} на фиг. 2 - структурная схема дифференциатора.

На схемах обозначены: объект 1 управления, измеритель 2 текупр х зна чений возмущения, электропневмопреобразователь 3, переключатель 4, блок 5 задержки, вычислитель 6 среднеарифметического значения возмущения, дифференциатор 7, блок 8 формирования управляющего воздействия, задат.чик 9 соотношения возмущающего и управляемого параметров, пневмоэлетропреобразователь 10, фор -шрователь I1 интервалов времени между измерениями текущих значений возмущения, счетчик 12 количества интервалов, переключатель 13, измеритель 14 текущих значений управляемого параметра, электропневмопреобразователь 15, вычислитель 16 среднеарифметического значения управляемого параметра, задатчик 17 управляемого параметра, первый блок 18 сравнения, задатчик 19 коэффициента пропорцйональности, блок 20 коррекции, формирователь 21 интервалов времени между измерениями текущих значений управляемого параметра, счетчик

22количества интервалов, задатчик

23управляемого сигнала, второй блок 24 сравнения, усилитель 25.

В состав дифференциатора 7 входят инерционное звено 26, первый блок 27 задержки на такт, непрерывный П-регулятор 28, второй блок 29 задержки на такт и задатчик 30.

Дпя получения качественного процесса регулирования при случайном изменении возмущающего воздействия выходной сигнал с блока формирования управляющего воздействия на объект должен изменяться в пределах обеспечивающих переходной режим, имеющий экспоненциальную характеристику. Реализация этого условия возможна при согласовании характера изменения управляющего воздействия с характером изменения возмущения и управляемого параметра.

Текущее значение возмущаклцего воздействия х на объект 1 измеряется непрерывно измерителем 2, сигнал (X) с которого через электропневмопреобразователь 3 подается на вход переключателя 4, управляемого импульсами U , поступающими на .него с формирователя 11 интервалов времени между измерениями текущих значений х, который преобразует аналоговый сигнал Uj в дискретный и. Сигнал и поступает на вход блока 5 задержки, на выходе которого значение амплитуды предыдущего импульса сохраняется до прихода последующего импульса. С выхода блока задержки сигнал подается на первый вход вычислителя 6, На выходе этого блока формируется сигналUj, следующим образом.

По сигналам U. с генератора через счетчик 12 количества интервалов З I в вычислителе 6 за заданный промежуток времени (п число равных интервалов ) вычисляется среднее значение непрерывноизменяющейся величины и по ее (n-l) значениям, запомненным блоком 5 задержки в течение каждого интервала 4t, составляющих цикл интегрирования. В конце цикла I при п-м интервале по сигналу со счетчика 12 на выходе вычислителя 6 устанавливается сигнал и, пропорциональный средним значениям х. . (1) U,F() В интеграторе- осреднителе 6, оснащенном устройством задержки на п тактов з, в течение следующего цикла вычисления х на его выход сохраняется сигнал U, который поступает на первый вход блока 8 формирования управляющего воздействия, соединенного с объектом через пневмоэлектропреобразователь 10. Характеристикой интенсивности.из менения средних значений х служит скорость изменения их между измерениями. Для определения этой величины, необходимой для коррекции управ ляющего воздействия на объект, в си :теме предусмотрен дифференциатор 7. .В последнем (фиг. 2) дискретный сигнал Ug, поступающий на вход инер ционного звена 26, преобразуется в сигнал и, определяемый выражением где Т - постоянная времени звена. Нарастающий (убывающий) сигнал и подается через блок 27 задержки на такт на вход непрерывного П-регу лятора 28, где преобразуется в пи-. лообразные импульсы U,, нижний уровень которых определяется начальным значением.Цд, устанавливаемого с по мощью задатчика 30, а верхний - зависит от скорости изменения U, и коэффициента усиления блока 28. Использование второго блока 29 задерж ки на такт на выходе непрерывного дифференциатора позволяет поддерживать непрерывным выходной сигнал устройства U-J, который пропорционален скорости изменения среднего зна чения возмущения х )F( ), (3) подаваемый на четвертьп вход формирователя 8 (фиг. I). Требуемое количество интервалов п устанавливается таким образом, чтобы между смежными отклонениями средних значений х„ соблюдалось примерное равенство (1 ) У V S. V П2 - ft1 тогда и . Такая устойчивость средних значений возмущающего фактора определяет стационарность процесса работы технологического объекта. При изменениях х. относительно регламентированной величины (х) происходит варьирование средних текущих значений х„, а это в свою очередь нарушает соотношение (4 ), что свидетельствует о возникновении переходного режима, В этом случае для сохранения устойчивой работы объекта необходимо вновь достичь желаемого соотношения (4 ), что возможно путем перевода измерительной системы на большую или меньшую частоту съема показаний х,. Этот переход осуществляется следующим образом. С выхода второго блока 24 сравнения сигнал LL , однозначно характеризующий отклонение возмущающего параметра X от его регламентированного значения :х.((, подается на вход усилителя 25, содержащего апериодическое звено на входе. В зависимости от свойств последнего выходной сигнал с усилителя медленно изменяется, устанавливаясь на уровне, примерно соответствующем среднему отклонению текущих значений Xj , который, воздействуя на управляющий вход генератора 1I, переводит его на более приемлемую в данный момент времени частоту f . Б этой связи каждому новому значению Xf, соответствует определенная Г,„ . Для измерения управляемого параметра у в анализируемой среде последняя подается в измеритель 4 с помощью переключателя 13 по нулевой синхронизирующей команде от генератора 21. Выходной сигнал U, с измерителя по единичной синхронизирукщей команде через злектропневопреобразователь 15 подается йй

вход интегратора-осреднителя 16. Формирование выходного сигнала

п 1

v( ,) (Я

в ЭТОМ блоке происходит аналогично совместной работе блоков 6, 11 и 12.

В связи с тем, что колебания у. относительно номинального значения у для большинства технологических процессов небольшие, то при однажды выбранной частоте f. съема показаний у, настройка генератора 21 сохраняется, обеспечивая получение устойчивой зависимости смежных средних

(6)

У

п1

дифференциальная составляющая которых равна нулю.

В блоке 18 сравнения сигнал U., сравнивается с заданным значением Ц, формируемого задатчиком 17, а образующийся сигнал рассогласования подается на вход блока 20 формирования корректирующего воздействия , подключённого выходом к третьему входу формирователя 8 управляющего воздействия, Сигнал управления Uj в блоке 8 формируется в зависимости от вычисляемых x,,dx/dt, у, с которыми функционально связаны U, U,, ILg. Соотношение между этими величинами задается сигналом U с задатчика 9.

В установившемся режиме (xg, у.)

,-fU,-fU,,. . (Т)

При нарушении равенства (7 ) вознкает переходной процесс.

Если коэффициент усиления усилителя 25 при регламентированном значнии Хо выбрать таким 5, чтобы при переходном режиме во всем допустимом диапазоне значений х частот показаний f поддерживала допустимую разность между смежными измерениями ,, то сумма отклонений составляющих U, U от установившегося состояния находится в заданных пределах, обеспечивая точность адаптивной системы с плавным переходным процессом.

Система работает следующим образом.

Возмущающее воздействие, поступающее на объект 1, измеряется изме

рителем 2 текущих значений и через электропневмопреобразователь 3 подается на вход переключателя 4, элег менты коммутации которого с определенной частотой соединяют выход электропневмопреобразователя 3 с входом блока 5 задержки. На выходе блока задержки в паузах между управляющими импульсами амплитуда сигнала сохраняется. В вычислителе 6 и дифференциаторе 7 вычисляются среднеарифметическое текущих значений возмущения и скорость изменения

5 этих средних значений. В блоке формирования управляющего воздействия -i по сигналам с задатчика 9 соотношения возмущающего и управляемого параметров, вычислителя 6 и дифференциатора 7 формируется сигнал, который через пневмоэлектропреобразователь 10 воздействует на объект 1. Интервалы времени между измерениями текуш х значений возмущения формируются

5 генератором 1I, импульсы с которого управляют работой переключателя 4, блока задержки 5,.дифференциатора

7и через счетчик 12 - вычислителя

6, Управляемый параметр в объекте 1 . Q через переключатель 13 измеряется измерителем 14, сигнал с которого через электропневмопреобразователь 15 поступает на вход вычислителя среднеарифметического значения текущих значений управляемого параметра 16.

8зависимости от сигналов с вычислителя 16 и задатчика 17 управляемого параметра в первом блоке сравнения 18 формируется сигнал рассогласоваНИН, который совместно с сигналом с

задатчика 19 коэффициента пропорциональности подается на входы блока коррекции 20, с выхода которого на блок 8 формирования управляющего воздействия, где суммируется

с сигналами, функционально зависимыми с возмущающим воздействием. Интервалы времени между измерениями текущих значений управляемого параметра формируются управляющими

0 импульсами в формирователе 21, которые поступают на переключатель 13 и через счетчик 22 количества интервалов - на вычислитель 16. Непрерывный сигнал с злектро5 пневмопреобразователя 3 совместно с сигналом с задатчика 23 управляемого сигнала подается на второй блок сравнения 24, сигнал рассогласования с которого усиливается усилителем 25 и поступает на вход формирователя 11 интервалов времени, в качестве которого используется генератор с переменной инерционностью4 Сигнал с усилителя управляет частотой следования иьтульсов, определяющих интервалы времени между измерениями текущих значений возмущения.

Работа предлагаемой системы позволяет повысить качество управления объектов при стохастических интенсивных отклонениях возмущающего параметра от его номинального значения путем автоматического изменения частоты съема показаний возмущения, не вызывая колебания в системе при

возникновении переходных процессов.

Ut.f