Устройство для регулирования температуры инерционных объектов с распределенными параметрами Советский патент 1987 года по МПК G05D23/19 

113

Изобретение относится к средствам автоматического регулирования и может быть использовано для программного регулирования температуры при нагреве двух-или трехоболочковык сборочных единиц, внутренняя полость сопряжения которых находится в условиях разрел ения или при нагреве в процессе термодиффузионного сращивания.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит контур регулирования температуры, состоящий из датчика 1 температуры, нагреваемого изделия, вькод которого подключен к элементу 2 сравнения, к другому входу которого подключен задатчик 3 температуры нагреваемого изделия, к выходу элемента 2 сравнения подключены последовательно соединенные первьм усилитель 4, вычитатель 5, регулятор 6, исполнительный механизм 7, нагреватель 8, контур компенсации инерционности, состоящий из датчика 9 перепада, температуры между нагреваемым изделием и нагревателем, представляю- ,щего собой дифференциально соединенные два датчика 10 и 11 температуры, выход Которого подключен ко второму элементу 12 сравнения, ко второму входу которого подключен задатчик 13 перепада температуры между нагреваемым изделием и нагревателем второго усилителя 14, первого развязывающего диода 15, контур регулирования перепада температуры на поверхности, состоящий из датчика 16 перепада температуры на поверхности нагреваемого изделия, представляющего собой два дифференциально соединенных датчика 17 и 18 температуры, третьего элемента 19 сравнения, задатчика 20 перепада температуры по поверхности изделия, третьего усилителя 21 второго развязывающего диода 22, контур регулирования перепада температуры по толщине, состоящий из датчика 23 перепада температуры по толщине нагреваемого изделия, представляющего собой два дифференциально соединенных датчика 24 и 25 температуры, четвертого элемента 26 сравнения, задатчика 27 перепада температуры по толщине .нагреваемого изделия, четвертого усилителя 28, третьего развязы72

вающего диода 29, пятого 30 и шестого 31 усилителей, первого реле 32 с размыкающими контактами 33 и 34, второго реле 35 с размыкающим контактом 36, коммутатор 37.

Данное соединение элементов представлено для случая, когда инерционность объекта по поверхности меньше, чем по толщине. При обратной ситуа

ции соответствующие датчики и задат- чики должны быть переключены на входах третьего и четвертого элементов сравнения.

Устройство работает следующим образом.

При росте напряжения, выдаваемого задатчиком 3 температуры, на выходе элемента 2 сравнения появляется сигнал рассогласования, который (из-за запаздывания и инерционности появле5

0

ния сигнала на датчике 1), со временем постоянно увеличивается. Сигнал рассогласования поступает на вход вычитателя. Поскольку изделие еще не успело разогреться, то перепад как на поверхности, так и по толщине меньше, предельно допустимого, поэтому на второй вход вычитателя ничего не поступает. Напряжение, приложенное к нагревателю-8, растет пропорционально сигналу рассогласования и крутизне исполните.льного механизма 7 в соответствии с алгоритмом управления регулятора 6. Температура в печи.

5 растет. Происходит разогрев печи. В первую очередь вступает в работу контур компенсации инерционности.Результирующий сигнал датчика 9 в таком случае превышает .значение уставки

0 задатчика 13 перепада температуры. Разностный сигнал проходит через диод 15 и поступает на второй вход вычитателя 5.

I

5 Сигнал основного контура уменьшается. Напряжение, приложенное к нагревателю 8, некоторое время не изменяется, а затем его уровень начинает снижаться. Амплитуда положительной

0 полуволны переходного процесса больше не растет.. Таким образом, за счет компенсации инерционности не происходит затягивания переходного процесса, а также не теряется эффект интегра5 тора при ПИ-и П 1Д-алгоритмах управления .

I

При отключении контура компенсации температура на изделии регулиру313

ется в соответствии с алгоритмом управления регулятора 6,

Если перепад температуры (например, на поверхности изделия) превысит допустимое значение, то на выхо- де элемента 19 сравнения образуется сигнал рассогласования, который усиливается в усилителе 21 и через диод 22 (если запрета нет, т.е. контакт 33 замкнут), поступает на вход вычитателя 5. Этот сигнал вьгчитается из сигнала, образованного на выходе элемента 2 сравнения и усиленного усилителем 4. Напряжение на входе регулятора 6 уменьшается, соответственно снижается и напряжение на нагревателе 8. Это происходит до тех пор, пока соответствующий перепад не установится на допустимом уровне, в резуль- ,тате чего повышается точность регули- рования температуры, т.е. распреде- ленность температуры на изделии будет соответствовать техническргм условиям на технологический процесс. Аналогичным образом действует устройство при превышении перепада по толщине изделия.

Алгоритм коммутатора 37 следующий Приоритет работы того или иного контура определяется его быстродействи- ем, т.е. работа более быстродействующего контура (например, контура компенсации инерционности) одновременно способствует снижению перепада температуры как на поверхности, так и по толщине изделия и как бы перекрывает действие медленно действующего контура.

Структура коммутатора 37 может строиться и по другому иному признаку с учетом идентификации действия возмущения на свойства контура, например, по величине отклонения.

Ф о р.м ула изобретения

Устройство для регулирования температуры инерционных объектов с рас- пределенными параметрами, содержащее контур регулирования температуры, состоящий из датчика и задатчи- ка температуры нагреваемого изделия, подключенных к входу первого элемен- та сравнения, к выходу которого подключены последовательно соединенные

с O J5 0 5

0 5

0

5

0 5

174

первый усилитель, вычитатель, регулятор, исполнительный механизм и нагреватель, контур компенсации инерционности, состоящий из датчика перепада температуры между нагреваемым изделием и нагревателем и представляющий собой дифференциально-соединенные два датчика температуры, подключенные к одному из входов второго элемента сравнения, к второму входу которого подключен выход задатчика перепада температуры между нагреваемым изделием и нагревателем, а выход второго элемента сравнения через второй усилитель и первый развязывающий диод подключен к второму входу вычитателя, а также контур регулирования перепада температуры на поверхности и контур регулирования перепада температуры по толщине нагреваемого изделия, состоящие соответственно из второго и третьего датчиков перепада температуры, каждьй из которых содерлсит по два дифференциально соединенных датчика температуры, ус- тановленньк в характерных точках соответственно поверхности и по толщине нагреваемого изделия, вькоды которых подключены к первым входам третьего и четвертого элементов сравнения, к вторым входам которых подключены выходы з-адатчиков перепада температу- туры на поверхности и по толпц1не нагреваемого изделия, а выходы третьего и четвертого элементов сравнения подключены к входам третьего и четвертого усилителей соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит комментатор, включающий в себя две цепи из последовательно соединенных соответственно пятого усилителя и первого реле с размыкающими контактами и шестого усилителя и второго реле с размыкающим контактом, а также входы пятого и шестого усилителей подключены к выходам второго и третьего элементов сравнения соответственно, а выходы третьего И четвертого усилителей через последовательно соединенные второй развязывающий диод и размыкающга контакт первого реле и через последовательно соединенные третий развязывающей диод и размыкающие контакты первого и второго реле соответственно соединены с вторым входом вычитателя.

Изобретение относится к средствам автоматического регулирования и может быть использовано для программного регулирования температуры при нагреве двух-трехоболочковых сборочных единиц, внутренняя полость сопряжения которых находится в условиях разрежения или при нагреве в процессе термодиффузионного сращивания. Целью и:зобретения является повышение точности устройства. Изобретение позволяет повысить точность регулирования температуры нагреваемого изделия при нагреве в печи путем введения в известное устройство для программного регулирования температуры инерционных объектов с контуром компенсации дополнительно двух контуров, осуществляющих в процессе работы слежение за перепадом температуры по толщине и на поверхности изделия , Эти два контура и контур компенсации инерционности, состоящий из датчика 9 перепада температуры, составленного из двух датчиков 10 и 11. соединенных дифференциально, элемента 12 сравнения, задатчика 13 перепада температуры, усилителя 14 и развязывающего диода 15, выполнены идентично. При превьшгении перепада температуры относительно нормы сигнал дополнительного контура вычитается в вычитателе 5 из сигнала канала регулирования температуры, образованного элементами 1-8. При одновременной работе дополнительных каналов, в том числе и контура компенсации, приоритет получает наиболее быстро- действующий. Выбор контура производит коммутатор 37, алгоритм управления которого фиксируется перед включением в работу. 1 ил. (Л СО 00