Адаптивная система регулирования процесса контроля Советский патент 1986 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию, в частности к адаптивным системам регулирования, и может быть использовано для построения систем регули- .рования процесса контроля производственных параметров с помощью нескольких измерителей с различной точностью и затратами на измерение. Целью изобретения является повышение точности регулирования.

На чертеже представлена блок-схема адаптивной системы регулирования процесса контроля.

Система содержит первый 1 и второй 2 измерители, второй сумматор 3, третий масштабирующий блок 4, переключатель 5, третий блок 6 сравнения, фильтр, 7 низкой частоты,первый задатчик 8, первый блок 9 определения модуля, первый компаратор 10,первый блок 11 сравнения,дифференциатор 12, второй блок 13 определения модуля, второй блок 14 задержки, второй задатчик 15, второй блок 16 сравнения, первый блок 17 памяти, первый масштабирующий блок 18, третий блок 19 памяти, второй масштабирующий блок 20,третий измеритель 21, второй ключ 22, второй блок 23 памяти,блок 24 вычитания, первый блок 25 задержки, экстраполятор 26, первый ключ 27, первьш сумматор 28, второй ком- .паратор 29 и таймер 30,

Переключатель 5 содержит замыкающий и размыкающий ключи, а также сумматор, Первый вход переключателя 5 соединен с входом размыкающего ключа, второй вход - с входом замыкающего ключа, третий - с управляющими входами ключей, выходы ключей соединены с входами сумматора, выход которого подключен к выходу переключателя 5.

Экстраполятором 26 может служить например, реальное форсирующее звено.

Система работает спедунжщм образом.

Выходные сигналы первого 1 и второго 2 измерителей суммируются во втором сумматоре 3 и умножаются на коэффициент 1/2 в третьем масштабирующем блоке 4, Полученный сигнал о среднем значении измеренной величины подается на первый вход переключателя 5. Если отклонение сигналов первого и и второго 2 измерите

5

0

5

лей не превышает заданную величину, то первый вход переключателя 5 соединен с его выходом и сигнал о среднем значении измеренной величины поступает на выход системы,

В случае, когда разность показаний первого 1 и второго 2 измерителей приближается к допустимому пределу, т,е, точность измерения может превысить задание на допустимую ошибку, определяется время подключения третьего, более точного измерителя 21. Для этой цели служит специальный контур регулирования, в котором по данным предыдущего такта включения третьего измерителя 21 восстанавливается требуемое (образцовое) время его включения, затем это время прогнозируется с учетом скорости изменения сигнала о разности показаний первого 1 и второго 2 измерителей, По истечению прогнозируемого отрезка времени включается третий измеритель 21, Таким образом регулируется процесс контроля, в результате чего отрабатывается зад.ание на точность контроля, и, в то же время, затраты на измерение поддерживаются на минимально возможном уровне.

Выходной сигна-гс третьего блока 6 сравнения о разности показаний первого 1 и второго 2 измерителей поступает через фильтр низкой частоты,где подавляется: высокочастотная состав5 ляющая, и блок 9 определения модуля на первый вход первого компаратора 10, на второй вход которого идет сигнал с выхода первого задатчика 8 о заданном значении разности измерите0 лей, При превышении величиной модуля разности измерителей ее заданного значения на выходе первого компаратора 10 появляется сигнал, по которому включается таймер 30, замыка45 ется первый ключ 27 и в первом блоке 25 задержки устанавливается время, соответствующее времени переходного процесса третьего измерителя 21 ,

50 Сигнал с выхода фильтра 7 низкой частоты поступает через дифференциатор 12 и второй блок 13 определения модуля,, где определяется скорость его изменения и берется модуль

55 полученной скорости, из которого во втором блоке 1 б сравнения вычитается поступающее с второго задатчика 15 базовое, н частности среднее

0

значение скорости изменения разности сигналов измерителей. Сигнал о полученном приращении пересчитывается в первом масштабирующем блоке 18 в приращении времени включения третьего измерителя 21 и подается на второй Олок 23 памяти и первьш сумматор 28.

Запомненное в третьем блоке 19 памяти значение времени включения третьего измерителя 21, под которым понимается время от момента срабатывания первого компаратора 10 до момента подачи сигнала на переключатель 5 для подключения выхода третьего измерителя 21 к выходу системы, поступает на вход блока 24 вычитания, где определяется приведенное образЯ

цовое время включения Т третьего измерителя 21 при предшествующем его включении по выражению

в

1278308 ки

, время задержки которого соответствует времени проведения расч в блоке 24 вычитания, экстраполят ре 26 и сумматоре 28. Выходной си 5 нал третьего блока 19 памяти сравн вается во втором компараторе 29 с сигналом о текущем времени, поступающим с выхода таймера 30. При пр вышении значением текущего времени

fO значения времени включения третьег измерителя 21 на выходе второго ко паратора проявляется сигнап, котор проходя через замкнутьй первый клю 27, поступает на вход второго ключ

5 22. При этом последний замыкается подключает питающее напряжение к третьему измерителю 21. Тем самым он включается. Выходной сигнал вто рого компаратора 29 поступает такж

20 на вход первого блока задержк й,где задерживается на время переходного процесса в третьем измерителе 21.

Т (i-1) T(i-1) - (i-1)-5 ), По истечении этого времени сигнал

5т Q

где Т (i-1) - приведенное образцовое время включения третьего измерителя 21 при предшествующем (1-1)-м его включенииi

T(i-1) - фактическое время включения третьего измерителя 21 j

k - коэффициент пересчета отклонения измеренной первым 1 и ВТО- рым 2 измерителями величины от заданного значения,

приращения времени .включения третьего из- мерителя 21 в зависимости от скорости изменения сигнала (от разности показаний пер вого 1 и второго 2 из- мерителей).

Сигнап о значении Т (i-1) экстраполируется экстраполятором 26 на текущий момент времени и в первом сумматоре 28 алгебраически суммируется с выходным сигналом первого масштабирующего блока 18. В результате на выходе первого сумматора 28 получается сигнал о времени предстоящего включения третьего измерителя 21. Значение этого сигнала запоминается в третьем блоке 19 памяти по сигналу с выхода второго блока 14 задерж

278308 ки

, время задержки которого соответствует времени проведения расчетов. в блоке 24 вычитания, экстраполято- ре 26 и сумматоре 28. Выходной сиг- 5 нал третьего блока 19 памяти сравнивается во втором компараторе 29 с сигналом о текущем времени, поступающим с выхода таймера 30. При превышении значением текущего времени

fO значения времени включения третьего измерителя 21 на выходе второго ком- паратора проявляется сигнап, который, проходя через замкнутьй первый ключ 27, поступает на вход второго ключа

5 22. При этом последний замыкается и подключает питающее напряжение к третьему измерителю 21. Тем самым он включается. Выходной сигнал второго компаратора 29 поступает также

20 на вход первого блока задержк й,где задерживается на время переходного процесса в третьем измерителе 21.

), По истечении этого времени сигнал

идет на третий вход переключателя 5 и тогда последний соединяет выход со своим вторым входом. На выход системы поступает выходной сигнал третьего измерителя 21.

В момент времени, когда выходной сигнал первого блока 9 определения модуля становится меньше сигнала первого задатчкка 8, выходной сигнал первого компаратора 10 становится равным нулю. Тогда размыкается первый ключ 27 и в первом блоке 25 задержки устанавливается время задержки, равное нулю.

В результате этого размыкается второй ключ 22 и отключается питающее напряжение на третий измеритель 21, переключатель 5 соединяет свой выход с первым входом, и на выход системы поступает сигнал с третьего масштабирующего блока 4.

В адаптивной системе регулирования процесса контроля подключение измерителя, более точного, но не требующего больших затрат на измерение, лронзводится только в те моменты времени, когда предполагается большое отклонение между менее точными измерителями, т.е. когда предполагаются недостоверные измерения. Поэтому в предлагаемой адаптивной системе суд;ественно повышается точность контроля при незначительном повышении затрат на измерение.

Формула изобретения

Адаптивная система регулирования процесса контроля, содержащая два задатчика, два сумматора, три масштабирующих блока, три блока памяти, два блока задержки, три блока сравнения, таймер, фильтр низкой частоты, дифференциатор и переключатель выход которого соединен с выходом системы, выход первого задатчика соединен с первым входом первого блока сравнения, выход второго задатчика - с первым входом второго бло- ка сравнения, выход первого масштаби рукнцего блока - с первым входом первого сумматора, выход первого блока памяти - с входом второго масштабирующего блока, выход третьего блока сравнения - с входом фильтра низкой частоты, отличающаяся тем что, с целью повышения точности, в нее введены три измерителя, экстра- полятор, блок вычитания, два ключа, два блока определения модуля и два компаратора, выход первого измерителя соединен с первым входом третьего блока сравнения и через последовательно включенные второй сумма- тор и третий масштабирующий блок - с первым входом переключателя, выход второго измерителя соединен с вторыми входами второго сумматора и

третьего блока сравнения,выход фильтра низкой частоты соединен с вторым входом первого блока сравнения, через первый блок определения модуля - с первым входом первого компаратора и через поапедовательно включенные дифференциатор, второй блок опреде- Ленин модуля, второй блок сравнения, первый масштабирующий блок, второй блок памяти, блок вычитания, экстра- полятор, первый сумматор, третий блок памяти, второй компаратор,первый ключ, второй ключ и третий измеритель - с вторым входом переключателя, выход первого компаратора соединен через TaiSMep с вторым входом второго компаратора,чер€;з первый ключ- с первым входом первого блока задержки, через первый бпок задержки - с третьим входом переключателя и пер- вь1м входом первого блока памяти, через второй блок задержки - с первым входом третьего блока памяти и вторым входом второго блока памяти,выход первого задатчика подключен к второму входу первого компаратора, выход первого блока сравнения - к второму входу первого блока памяти, выход второго масштабирующего блока - к третьему входу блока вычитания, вход системы соединен с вторыми входами первого и второго измерителей и второго ключа.

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию, в частности к адаптивным системам регулирования, и может быть использовано для построения систем регулирования процесса контроля производственных параметров. Изобретение позволяет повысить точность регулирования без существенного увеличения затрат на измерение. Система содержит последовательно соединенные первый измеритель, второй сумматор, третий масштабирующий блок, переклю- чатель, выход которого является выходом системы, последовательно соединенные второй измеритель, третий блок сравнения, второй вход которого подключен к выходу первого измерителя, фильтр низкой частоты, дифференциатор, второй блок определения модуля,второй -блок сравнения,второй вход которого соединен с выходом второго задатчика, масштабирукяций блок, второй блок памяти, блок вычитания, экстраполятор, первый сумматор, второй вход которого подключен к входу второго блока памяти, а выход - к одному из входов третьего блока памяти, другой вход которого подключен к второму входу второго блока памяти и к выходу второго блока задержки, последовательно соединенные первый блок определения модуля, первый компаратор, таймер, второй компаратор, первый ключ, первый блок задержки, выход которого подключен к третьему входу переключателя, к второму входу которого подключена последовательно соединенная цепь из второго ключа и третьего измерителя, последовательно соединенные первый задатчик, первый блок сравнения, первый блок памяти и второй масштабирующий блок, выход которого подключен к входу блока вычитания, другой вход которого подключен к второму входу первого ключа. Вход . второго ключа связан с выходом первого ключа, входы второго измерителя соединены и являются входами устройства. Выход второго измерителя сое- динен с входами сумматора и третье- го блока сравнения. Выход первого слюча связан с входом первого блока задержки. 1 ил.Ф to 00 00 о 00

Редактор О. Юрковецкая

Составитель А. Лащев

Техред М.Ходанич Корректор.С. Шекмар

6835/45

Тираж 836 Подписное ВНШ1Ш Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4