Устройство для стабилизации температурного режима в замкнутом объеме Советский патент 1988 года по МПК G05D23/19 

(Л

со 00

ел

стью с одновременным измерением рассогласования между измеренной и заданной температурой нагревательного элемента, а при достижении измеренного рассогласования заданного значения нагревание объекта осуществляется пропорционально измеренному рассогласованию между заданной и его текущей температурой, при этом момент начала нагревания объекта изменяется пропорционально измеренному значению величины запаздывания изменения температуры с одновременным изменением степени про порциональнос- ти относительно измеренного рассогласования между заданной и истинной температурой объекта. Для этого в устройстве содержится канал форсаж81455

ного нагрева - элемент сравнения 9, датчик температуры нагревателей 21, компаратор 7, усилитель мощности 5, нагреватель 3, канал основного нагрева - датчик температуры замкнутого объема 20, задатчик 10, элемент сравнения 8, регулятор 6, усилитель мощности 4, нагреватель 2, а также узел определения чистого запаздывания и перестройки основного и форсажного каналов нагрева, образованный амплитудным детектором II, пороговыми элементами 12 и 13, инвертором 14, элементом И 15, преобразователем 16 ширина импульсов-напряжение, блоком выбора максимального сигнала 17, компаратором 18, задатчиком пороговых сигналов 19, 1 ил..

Изобретение относится к области автоматического управления температурой в замкнутых объемах. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Решение поставленной задачи достигается за счет нагревания объекта с максимальной интенсивно

Изобретение относится к области автоматического управления температурой, в частности к устройствам стабилизации температуры, и может быть использовано, например, для стабилизации температуры в промышленных термостатах.

Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит объект 1 управления, основной нагреватель 2, форсажный нагреватель 3, основной усилитель 4 мощности, форсажный усилитель 5 мощности, регулятор 6, первый компаратор 7, первый элемент 8 сравнения, второй элемент 9 сравнения, задатчик 10 температуры, ампли- тудньй детектор 11, первый пороговый элемент 12, второй пороговый элемент 13, инвертор 14, элемент И 15, преобразователь 16 ширина импульсов - напряжение, блок 17 выбора максимального сигнала, второй компаратор 18, задатчик 19 пороговых сигналов, датчик 20 температуры замкнутого объема и датчик 21 температуры нагревателей.

Устройство работает следующим образом.

На вход элементов 8 и 9 сравнения подается сигнал (t) требуемого значений температуры объекта 1. Сигналы с датчика 20, измеряющего

температуру объекта 1, и датчика 21, измеряющего температуру нагревателей 2 и 3, поступают соответственно на вторые входы элементов 8 и 9 сравнения, где определяется сигнал рассогласования соответственно между требу- емым и истинным значением температуры об ъекта 1 и требуемым и действительным значением температуры нагревателей 2 и 3.

При превышении сигнала на выходе элемента 8 сравнения некоторого порогового сигнала с выхода задатчика 19 пороговых сигналов и с выхода компаратора 18 на управляющий вход амплитудного детектора 1I поступает сигнал,разрешающий работу амплитудного детектора 11. Амплитудный детектор I1 запоминает максимальное значение сигнала рассогласования с выхода элемента 8 сравнения.

Сигнал рассогласования с выхода элемента 9 сравнения сравнивается на компараторе 7 с выходным сигналом блока 17 выбора максимального сигнала, котО1%1й в начальный момент времени пропорционален минимально воз

можной для стабилизируемого объекта 1 управления температуре- (величина чистого запаздьшания). При превышении сигнала рассогласования с выхода блока 17, компаратор 7 переключает усилитель 5, который включает форсажный нагреватель 3.

Сигнал рассогласования с выхода элемента 8 сравнения через регулятор 6 и основной усилитель 4 мощности поступает на основной нагреватель 2.

Следовательно, в начальный момент времени происходит нагрев объекта I с максимальной интенсивностью нагревателями 2 и 3.

Поскольку стабилизируемый объект I нестационарный, то при отработке заданного значения температуры необходимо определить величину чистого запаздывания объекта для данного цикла управления.

Величина чистого запаздывания объекта пропорциональна временному интервалу между моментами достижения одного и того же заданного значения сигналов рассогласования с выходов элементов 8 и 9 сравнения.

Сигнал с выхода амплитудного детектора 11, пропорциональный максимальному значению сигнала рассогласования между заданной и истинной температурами объекта, сравнивается на пороговых элементах 12 и 13 с сигналами рассогласования с элементов 8 и 9 сравнения. Коэффициент пропорциональности сигнала с выхода амплитудного детектора 11 выбирается, как правило, равным 0,7 - 0,8.

Пороговый элемент 12 изменяет свое состояние в момент достижения сигнала рассогласования с элемента 9 сравнения выбранного значения, а пороговый элемент 13 - в момент достижения сигнала рассогласования с элемента 8 сравнения того же значения.

На выходе элемента И 15 получается импульсный сигнал, ширина которю- го прямо пропорциональна величине чистого запаздывания стабилизируемого объекта 1.

Преобразование ширины импульсного сигнала с выхода элемента И 15 в аналоговый сигнал происходит в преобразователе 16,

Начало преобразования происходит в момент изменения состояния порогового элемента 12 по его вькодному сигналу.

0

5

0

5

0

5

0

Сигнал г выхода преобразователя 16 поступает в блок 17 выбора максимального сигнала. Если измеренная величина чистого запаздьшания больше величины, установленной в задатчике 19, то на выходе блока 17 появляется сигнал, пропорциональный измеренной величине чистого запаздьшания. При этом на компаратор 7 поступает новое значение порогового сигнала, а в регуляторе 6 изменяется величина зоны нечувствительности.

При достижении величины рассогласования с элемента 9 сравнения нового порогового значения с выхода блока 17 компаратор 7 через усилитель 5 отключает форсажный нагреватель 3 и Дальнейший нагрев осуществляет лишь нагреватель 2. Нагреватель 2 осуществляет нагрев объекта 1 пропорционально сигналу рассогласования с выхода элемента 8 сравнения, причем зона |Нечувствительности регулятора 6 выб- рана с учетом действительной величины запаздьшания объекта I, что обеспечивает отсутствие перерегулирований в рассматриваемой системе.

По окончании переходного процесса, т.е. когда сигнал с выхода элемента 8 станет меньше порогового сигнала с выхода задатчика 19, компаратор 18 выдает сигнал, запрещающий работу амплитудного детектора 1I на его управляющий вход, в результате чего сигнал на выходе амплитудного детектора 11 становится равным нулю, пороговый элемент 12 изменяет свое состояние и обнуляет преобразователь 16. Система готова к следующему цик- рЛу управления.

(Формула изобретения

Устройство для стабилизации температурного режима в замкнутом объеме, содержащее первьй и второй компараторы, последовательно соединенные форсажный усилитель мощности и форсажный нагреватель, датчик температуры замкнутого объема и задатчик температуры, подключенные к входам первого элемента сравнения, к выходу которого подключены последовательно соединенные регулятор, основной усилитель МО1ДНОСТИ и основной нагреватель, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит последовательно соединенные датчик температуры нагревателей и второй элемент сравнения, к второму входу которого подключен выход задатчика температуры, последовательно соединенные амплитудный детектор, первый пороговый элемент, инвертор, элемент И, преобразователь ширина импульсов - напряжение и блок выбора максимального сигнала, а также второй пороговый элемент и задатчик пороговых сигналов, соответствующими выходами подключенный к второму входу блока выбора максимального сигнала и к первому входу второго компаратора, вторым Ьходом соединенного с выходом первого элемента сравнения, с входом амплитудного детектора и

вторым входом второго порогового элемента, первый вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, а выход - с вторым входом элемента И, управляющий вход амплитудного детектора подключен к выходу второго компаратора, выход первого порогового элемента связан с обнуляющим входом

преобразователя ширина импульсов - напряжение, второй вход первого порогового элемента соединен с выходом второго элемента сравнения и первь|м входом первого компаратора, выходом

связанного с входом форсажного усилителя мощности, второй вход первого компаратора и управляющий вход регулятора подключены к выходу блока выбора максимального значения сигнала.