Двухконтурная многоканальная система регулирования Советский патент 1988 года по МПК G05B11/01 

(Л

4аь 4

00

4 СО

него сигнала 3, первьй импульсный регулирующий блок 4, первые.5 и вторые 6 RS-триггеры, вторые 7, третьи 8 и первые 9 элементы ИЛИ, трехпо- зиционные реле 10, исполнительные механизмы 11, регулирующие органы 12, ограничитель 13, вторые 14.элементы сравнения, второй 15 вьщели- тель максимального сигнала, второй 16 импульсньй регулирующий блок.

t441349

элементы ШП-1 1 7, коммутаторы 18, первые 19 и вторые 20 задатчики входных сигналов. Сущность изобретения состоит в организации второго (внутреннего) многоканальной системы регулирования, обеспе- ; чивающего более выгодные условия функционирования основного контура регулирования. 1 з,п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к облсюти автоматического управления и ноже быть использовано для регулировЗ ния нескольких технологических - объектов с большими запаздываниями и постоянными времени. Целью изобретения является увеличение точности и быстродействия многоканальных систем регулирования за счет введения внутреннего контура регулирования. Устройство имеет п каналов регулирования, в которых содержатся первые элементы сравнения 1,объекты 2регупи рования, первый вьщелитель максималь -§

1

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано для регулирования нескольких технологических объектов с большими запаздыванияг н и постоянными времени.

Целью изобретения является увеличение точности и быстродействия многоканальных систем регулирования путем введения внутреннего контура ре гулиррвания.

На фиг,1 представлена структурная схема двухконтурной многоканальной системы регулирования5 на фиг о 2 - блок-схема коммутатора„ .

Двухконтурная многоканальная (п каналов) система регулирования (фиг«1) содержит первые элементы 1 сравнения, объекты 2 регулирования, первый вьщелитель 3 максимального сигнала, первый импульсньй регулирующий блок 4, перйые 5 и вторые б RS-триггеры, элементы ИЛИ 7-9, трех- позиционные реле 10, исполнительные механизмы 11, регулирующие органы 12 ограничители 13, вторые элементы 14 сравнения, второй вьщелитель 15 максимального сигнала, второй импульсньй регулирующий блок 16, элементы ИЛИ 17, коммутаторы 18, первые 19 и вторые 20 задатчики входных сигналов о

В качестве объектов 2 регулирования в данном изобретении могут быть взяты такие технологические объекты, в которых есть возможность (или необходимость) регулирования некоторой промежуточной, более быстродействующей (по отношению к выходной), координаты Например (см.аналог), при регулировании температуры стекла

(выходная координата) необходимо реулировать расход газа (промежуточая координата) по горелкам стеклоаренной печи.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал рассогласования / х , (i-й анал), вьщеляющиеся на вькодах перых элементов 1 сравнения в результате алгебраического суммирования сиг- налов Х . с первого выхода объектов 2 регулирования с сигналами Х,; заания, поступают на входы первого вы- елитепя 3 максимального сигнала. На выходе модуля максимального сигнала пердзого вьщелителя 3 максимального сигнала вьщеляется максимальное по модулю отклонение 1, которое поступает на вход первого импульсного регулирующего блока 4. На остальных (информационных) выходах номера канала вырабатываются п пар (по числу каналов) информационных сигналов и и и ,...U и UJ, . Эти сигналы могут принимать значения О либо 1, Индекс i командного сигнала, равного 1, означает номер канала, в котором отклонение ЛХ ,. максимально, а число штрихов у сигнала, равного Т, определяет (условно, так как вьщелившийся сигнал однополярньй) знак максимального отклонения. Это позволяет включать импульсный исполнительный механизм в требуемом направлении и гаКИМ образом угштывать полярность отклрнеш-1Я регулируемого параметра на входе первого вьщелителя 3 максимального сигнала о Отметим, что ситуация и , и, невозможна, так как сигнал на i-м входе не может

быть одно1феме111К1 и пс лпг.ик. пыи и отрицательнмм.

Эти сигиалм (И-, П) исюгупянп на первые Я-нходы iKipnoi ci 5 и oTd-- рого 6 К8-тригг«рс)Н с з;1прС11ииатгг И связями между осиониой и пспомог п- тельной ступенями. Вторые С пходы первого 5 и второго 6 RS-трпггеров объединены и соединены с выходом второго элемента ИЛИ 7, При отсутствии сигнала 1 на вторьк запрещающих входах триггеров, что имеет место при отсутствии сигнала 1 на первом или втором входе второго элемента ШМ 7, сигнал 1 попадает на первьй вход элемента ИЛИ 8 шш 9, а с их выходов - на второй или третий соответственно вход трехпози- ционного реле 10, срабатывание которого приводит к подключению выходного сигнала первогоцмпульсного регулирующего блока 4 через первые элементы ШШ 17 к входу исполнительного механизма 11. Исполнительные механизмы посредством регулирующих органов 12 осуществляют регулирующее воздействие на объект . регулирования.

При работе системы с помо1 1ью первого выделителя 3 максимального сигнала осуществляется замыкание того контура регулирования, у которого отклонение X ; в данньй момент максимально, т.е. система работает по принципу приоритета максимального сигнала.

Сигналы X ; с второго выхода объекта 2 регулирования (промежуточной координаты объекта, имеющей значительно меньише запаздывание и постоянную времени по сравнению с сигналом на первом выходе) поступают на вторые элементы 14 сравнения, на выходах которых после алгебраического суммирования с сигналами задания X зд ) образуются рассогласования 4Х поступающие через ограничители 13 на входы второго выделителя 15 мдк- симального сигнала. На выходе модуля максимального сигнала второго вьщели теля 15 максимального сигнала выделяется максимальное по модулю отклонение dX,v,akc , которое поступает на вход второго импульсного регулирующего блока 16. Выходной сигнал последнего через первые элементы Ш1И 1 поступает на первые входы трехпози- ционного реле 10. На информационных

и К . Чти с.щ-иа.чы могут значения П jruf o I

5

0

5

0

5

0

5

выходах И и -рт кпмлчл птпрогс г ьщо- мителя К ,).птя п НР.р ин- формаnjieinU x сш назюв (Г, и К, .,,„К

принимать Через т{)етьи 8 и. нергл-1е : энемент - ИЛИ они поступают (:о(1 гветстнснип на второй или трктий ВХОД1-1 трехгтозиц1 онного реле 10.

Таким образом, трехпозищюнное реле 10 срабатьтает при поступлении командных сигналов как с первого 3, так и с второго 15 вьщелителей максимального сиг нала, Однако сигналы К при превшченип рассогласованием dX порога О1 ра1гичения Х,гр имеют приоритет, обеспечиваемы логическим элементами коммутатора 18. Если бы не бьшо ограничения отклонений лХ | , то система все время работала бы от второго выхода объекта 2 регулирования, так как сигналы к имеют приоритет. Б то же время приоритет необходим, так как сигналы при воздействии внешних возмущений изменяются быстрее, чем сигналы X на первом выходе, что означает более раннее обнаружение тенденции изменения главной регулируемой величины - сигнала на первом вькоде объекта 2 регулирования. Регулирование сигнала X является средством для более качественного регулирования X ..

Для пояснения работы системы рассмотрим следующие типичные ситуации.

Отклонения X параметров X ; с второго выхода объектов 2 регулирования от их заданных значений Х, невелики (лХ ; - X гр) . Ограничителями 13 они на пходы второго вьщели- теля 15 не пропускаются. На управляющем и всех информационных выходах второго вьзделителя 15 сигналы равны нулюо В этом случае система работает как одноконтурная многоканальная система, т.е. как система- прототип.

От этого параметры X ; на первых выходах объектов 2 регулирования начнут изменяться не сразу, а через промежуток времени, определяемьй запаздываниями и постоянными времени

5

об ьектов, ксп орые зиачительньь Много раньше начнется изменение параметров Х на BTopi.tx входах обт ектов. Рас- сог.пас;ования X будут быстро нарастать, превысят норог ограничения ограничителей 13 (5Х . . о|.р) и поступят на входы 1зторого вьщелителя 15 максимального сигнала, HI управляю-- щам выходе которого выделится максимальное из них по модулю, а на и})формап,ионных выходах номера канала появится сигнал К . или К .. Этот сигнал через второй 7 элемент 1ШИ поступит на вторые (запрещающие) входы первого 5 и второго 6 RS-триггероп, из-за чего комащдный сигнал U; или U; первого вьделителя 3 максимального сигнала не пройдет на первые входь третг его 8 и nepBort 9 элементов ШШ, а следовательно, и на входы трехпозигцюнного реле 10 Одновре тенно информаииопный сигнал к , либо к ; , действуя на трехпози- ционное ptMie 10 вызовет подключение в 1хода второго импульсного ре гулирующего блока 16 к входу исполнительного механизма 11. Действием второго импульсного регулирующего блока 16 параметр Х| приводится к заданному значению, а это предотвращает нарастание параметра X . и облегчает поддержание его в пределах заданных значений. Во время работы в каждом контуре двухконтурной системы осуществляется эпизодическое переключение контуров регулирования по приоритету максимального сигнала на входе соответствующего вьщелите- ля максимального сигнала.

Зо Возможен и наиболее вероятен смешанньй режим работы системы, когда только в части m каналов имеет место ; X 7 X .

ОГр

а в остальной части п-т каналов действует условие ЛХ

огр

В этом случае на второй и третий

входы трехпозиционного реле 10 проходит сигнал к в том канале, в котором отклонение Л X и максимально. В остальных т-1 каналах сигналы к будут равны О и, таким образом,система из п-1 каналов будет работать по приоритету максимального отклонения ДХ . от первого вьщелите- ля максимального сигнала и первого импульсного регулирующего блока 4.

Работа логического устройства коммутатора 18 поясняется таблицей

А 96

состояний, в таблице; проамализироп.ч- ны восемь возможных сочетаний информационных сигналов. При составлении таблицы y итывaJПIcь условия: 1) при йХ X,,fp , к О и к ; (1,2) одновременно появление К,- 1 и К 1, и J- 1 и и 1 невозможно,

остроение л,вухступенчатых триггеров с запрещающими связями выполняется с помощью стандартных логических элементо Н-НЕ. Остальные логические элементы также стандарт ы.

15

Система может быть использовапа

в тех же , что и система- прототип, если у объектов 2 регулирования имеется возможность организовать второй выход, Тое. измерить

промежуточную 1чоординату, имеющую меньшую инерционность. При этом при том же числе объектов будет лучшее качество регулирсзвания, а при заданном качестве регулирования система сможет обслужить большее число объектов, что даст больший экономический эффект Система может быть npHMefteHa также в тех случаях, когда решить задачу регулирования с помощью одноконтурной системы в сшту неблах оприятных динамических характеристик объекта невозможно о

Формула изобретения

введения внутреннего контура регули- рования, введены второй ньделитель максимального сигнала, второй импульсный регулирующий блок, а в .каж- дьм канал введены элемент ИЛИ, второй элемент сравнения, второй задат- чик входного сигнала и ограничитель, выход которого соединен с соответствующим входом второго вьщелителя максимального сигнала, выход модуля максимального сигнала которого соединен с входом второго импульсного регулирукя/ его блока, выход которого соединен с первмми входами элементов ШШ каналов, вторые входы которых соединены с выходом первого импульсного регулирующего блока, выход элемента ИЖ каждого канала соединен с ,управляющим входом коммутатора того же канала, информационные выходы номера канала второго вьвделителя максимального сигнала попарно соединены соответственно с третьим и четвертым информационньши входами соответствующего коммутатора, второй выход каждого объекта регулирования соединен с первым входом соответствующего канала второго элемента сравмента сравнения каждого канала соединен с соответствукмцим входом второго вьделителя максимального сигна- лаа

5

2„ Система по , отличающая с я тем, что коммутатор со- держит три элемента ИЛИ, два RS-триг

Q герй и трехпозиционное реле, выход которого является выходом коммутатора, первый и второй информационные входы коммутатора соединены соответственно с S-входами первого и

1 второго RS-триггеров, выход каждого из которых соединен с первым входом соответственно третьего и первого элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с вторым и

2Q третьим входами трехпозиционного реле, третий информационньй вход коммутатора соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и вторым входом третьего элемента ШШ, четвертый

25 информационный вход коммутатора соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с вторым входом второго элемента ШШ, выход которого соедиi нен с С-входами первого и второго нения, второй вход которого соединен зо управляющий вход ком- с вторым задатчиком входного сигнала мутатора соединен с первым входом того же канала, а выход второго эле-г трехпозиционного реле о

1

0.

О

О

1

1

О

О

о 1 о о о о 1 1

мента сравнения каждого канала соединен с соответствукмцим входом второго вьделителя максимального сигна- лаа

2„ Система по , отличающая с я тем, что коммутатор держит три элемента ИЛИ, два RS-триггерй и трехпозиционное реле, выход которого является выходом коммутато ра, первый и второй информационные входы коммутатора соединены соответственно с S-входами первого и

второго RS-триггеров, выход каждого из которых соединен с первым входом соответственно третьего и первого элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с вторым и

третьим входами трехпозиционного реле, третий информационньй вход коммутатора соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и вторым входом третьего элемента ШШ, четвертый

информационный вход коммутатора соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с вторым входом второго элемента ШШ, выход которого соеди

о о о 1

о 1 о 1

1 о 1 о

1 1

о о

о 1 о 1 о о 1 1

Фие.2