Самонастраивающаяся система управления диаметром и влажностью жил на бумагомассных машинах Советский патент 1989 года по МПК G05D27/02 

1

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано- для управления диаметром и влажностью жил на бумагомассных машинах.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия системы.

На фиг.1 приведена блок-схема системы управления; на фиг.2 - блок- схема первой модели объекта управления; на фиг.З - блок-схема второй модели объекта управления;на фиг.4 - блок-схема третьей модели объекта управления; на фиг.5 - блок-схема блока прогнозирования; на фиг.6 - блок-схема блока регулирования мощности нагрева изоляции жил; на фиг.7 - блок-схема блока регулирования веса изоляции жил; на фиг.8 - блок-схема блока регулирования скорости изолирования жил) на фиг.9 - блок-схема датчика веса изоляции; на фиг.10 - датчик влажности; на фиг.11 - блок-схема блока обработки информации датчика влажности; на фиг. 12 - зависимость вла:8ности W от температуры Т печи для разных скоростей; на фиг. 13 - зависимость влажности W от числа п изолируемых жил для разных температур Т; на фиг.14 - зависимость влажности W от скорости изолирования при разных температурах Т;на фиг.15 - зависимость влажности W от диаметра D при разных температурах Т , на фиг. 16 - блок-схема коммутатора.

Блок-схема системы содержит блок 1 регулирования мощности нагрева изоляции жил, объект 2 управления - печь сушки, датчик 3 влажности, регу

лятор 4 влажности, датчик 5 мощности нагрева, блок 6 регулирования веса изоляции, датчик 7 диаметра и числа изолируемых жил, регулятор 8 диаметра, датчик 9 веса изоляции,блок 10 регулирования скорости изолирования, датчик 11 скорости изолирования, первую модель 12 объекта управления, блок 13 деления, блок 14 умножения, вторую модель 15 объекта управления, блок 16 деления, блок 17 умножения, третью модель 18 объекта управлений, блок 19 деления, блок 20 умножения, блок 21 прогнозирования, регулятор 22 соотношения и компенсатор 23 (фиг.1).

Первая модель объекта управления содержит сумматор 24, апериодическое звено 25, блок 26 регулируемого запаздывания и источник 27 э.талонно- го напряжения (фиг.2).

Вторая модель объекта управления содержит блок 28 деления, сумматор 29, блок 30 извлечения квадратного корня,, дифференциатор 31, квадратор 32 и источник 33 эталонного напряжения (фиг.З).

Третья модель объекта управления содержит блок 34 деления, сумматор 35, блок 36 регулируемого запаздывания и источник 37 эталонного напряжения (фиг.4).

Блок прогнозирования содержит первый квадратор 38, первый сумматор 39, блок 40 умножения, второй квадратор 41, второй сумматор 42, источник 43 эталонного напряжения (фиг.5).

Блок регулирования мощности нагрева изоляции жил содержит регулятор 44 мощности, регулятор 45 напряжения, регулятор 46 тока, тиристорный источник 47 напряжения, трансформатор 48, датчик 49 тока, датчик 50 напря- жейия и источник 51 эталонного напряжения (фиг.6).

Блрк регулирования веСа изоляции содержит регулятор 52 веса изоляции, регулятор 53 концентрации, регулятор

54 расхода, релейньА электропривод 55, многооборотную задвижку 56,сетчатый барабан 57, мокрые сукна 58, гладильное устройство 59, датчик 60 положения задвижки, датчик 61 расхода массы, датчик 62 концентрации и источник 63 эталонного напряжения (фиг.7).

Блок регулирования скорости изолирования жил содержит регулятор 64

скорости, регулятор 65 тока, тиристорный источник 66, электродвигатель 67, механизм 68 протяжки, датчик 69 тока якоря и источник 70 эталонного напряжения (фиг;8)..

Датчик веса изоляции содержит первый блок 71 умножения, второй блок 72 умножения, блок 73 деления 0 и источник 74 эталонного напряжения (фиг.9).

Датчик влажности содержит сумматор 75, коммутатор 76, блок 77 обработки информации, генератор 78 сиг- 5 налов (фиг.10). .

Елок обработки информации содержит первый усилитель 79, первый аналого-цифровой преобразователь 80, первый цифровой сумматор 81, цифро- 0 аналоговый делитель 82 напряжения, элемент 83 памяти, второй усилитель 84, второй аналого-цифровой преобразователь 85, второй цифровой сумматор 86 и элемент И 87 (фиг.11). 5 Чувствительные элементы ,, датчика влажности представлены на фиг.10.

Коммутатор содержит блок 89 управления ключевыми элементами,первый 0 блок 90 ключевых элементов, второй блок 91 ключевых элементов, третий блок 92 ключевых элементов и четвертый блок 93 ключевых элементов (фиг.16).

На фиг.2 приведен масштабирующй усилитель 94, а на фиг.З представлен блок регулируемого запаздьгаа- ния 95.

Система работает следующим образом.

Вначале через объект 2 управления жилы не пропускаются, т.е. на выходе блока 10 скорость движения жил равна 0. При этом включается в рабо5

0

5

0

5

ту блок 1, в котором с помощью блоки 51 устанавливается максимальная мощ ность за счет отсутствия сигнала, пропорционального скорости движения жил от датчика 11. Происходит быстрый разогрев печи объекта 2 до максимальной температуры. Затем блок 6 регулирования веса изоляции нас-враи- вается на величину максимального веса изоляции с помощью блока 63,которым устанавливаются угол открытия задвижки 56 и величина веса изоляции при движущихся жилах. Это происходит за счет отсутствия сигнала от датчика 11 на входе датчика 9 веса

изоляции. По трубам в сетчатый барабан 58 блока 6 поступает с определенным расходом масса определенной концентрации.

Затем запускают блок 10 регулирования скорости движения жил. При этом сигналом датчика 11 устанавливаются требуемые мощность печи в блоке 1 и вес изоляции в блоке 6. На выходе объекта 2 появляются жилы изолированные целлюлозно-бумажной массой с диаметром по изоляции и влажностью, близкими к требуемым. Точная установка и стабилизация заданных диаметров изоляции и ее влажности производятся с помощью трех контуров, включаювщх регуляторы 4 влажности, диаметра 8 и соотношения 22 диаметра и влажности, датчики влажности 3, диаметра 7 и блок 21 прогнозирования.

При изменении влажности изоляции жил относительно заданной на выходе регулятора 4 влажности возникает сигнал рассогласования, которьй через блок 14 умножения воздействует на блок 1. Если еще меняются xapiaK- теристики объекта 2 по этому каналу управления, а сигналы на входе моде ли 12 и на втором входе объекта 2 н меняются, то производится дополнительная отработка с помощью блока 13 деления, в котором сравниваются неизменный в этом случае сигнал с выхода модели 12 и изменяющийся сигнал с выхода датчика 3 влажности. Блок 13 деления фактически меняет коэффициент передачи блока 14, корректируя выход блока 1 таким образо чтобы компенсировать изменение характеристик объекта 2 по этому ка на- лу управления.

Таким образом, модель, блок деления и блок умножения обеспечивают в каждом канале эффект самонастройки . Аналогичные явления возникают и во втором канале регулирования, содержащем блок 6, объект 2 у датчик 7 диаметра и числа изолируемых жил, регулятор 8 диаметра, вторую модель 15, блок 16 деления и блок 17 умножения. Компенсация контура регулирования диаметра на контур регулирования влажности осуществляется компенсатором 23, так как это влияние значительное и описывается квадратичной зависимостью. В третьем канале регулирования блок 21 прогно

10

4622756

зирования определяет фактически по соотношению диаметра изоляции и влажности скорость, необходимую для изолирования в данньш момент времени. Эта скорость определяется в модели 18.

При неравенстве напряжения на выходе блока 21 прогнозирования напряжению на выходе модели 18 коэффициент передачи блока 19 деления становится отличным от единицы, что приводит к изменению сигнала регулятора 22 соотношения, прошедщего че- 15 рез блок 20 умножения и воздействзпо- щего -на блок 10. Это позволяет ме

нять мягко, жестко или нормально линейную скорость изолирования, обеспечивая эффективную работу всей

системы путем изменения коэффициента передачи третьего канала регулирования на разных диапазонах скорости изолирования жил. li

При этом на малых скоростях изолирования коэффициент передачи блока 19 деления становится больше единицы. При средней скорости изолирования он равен единице. При уменьшении скорости изолирования вьше средней коэффициент передачи блока 19 уменьшается. Одновременно с изменением скорости изолирования постоянные времени моделей 15 и 18 меняются что обеспечивает подстройку постоянных времени запаздывания моделей под реальные величины времени запаздывания объекта 2 по каждому каналу регулирования.

Формула изобретения

1. Самонастраивающаяся система управления диаметром и. влажностью жил на бумагомассных машинах, содержащая канал регулирования мощности нагрева изоляции жил, включающий последовательно соединенные блок регулирования мощности нагрева,объект управления, датчик- влажности и регулятор влажности, второй вход которого связан с выходом задатчика, а также датчик мощности нагрева, первый вход которого соединен с вторым выходом блока регулирования мощности нагрева, второй вход - с третьим выходом блока регулирования мощности нагрева, а выход - с первым входом блока регулирования мощности нагрева, канал регулирования массы

изоляции, включающий блок регулиро- вания массы изоляции, первый выход которого соединен с вторым входом объекта управления, последовательно соединенные датчик диаметра и числа изолируемых жил и регулятор диаметра, второй вход которого связан с выходом задатчика, и датчик массы изо- (пяции, первый вход которого соединен С вторым выходом блока, регулирования ассы изоляции, второй вход - с Третьим выходом блока регулирования Цассы изоляции, а выход - с первым Ьходрм блока регулирования массы изоляции, и канал регулирования ско- jpocTH дви сения жил, включающий блок регулирования скорости движения жил, ервый выход которого соединен с третьим входом объекта управления, Ы датчик скорости изолирования, вход Которого подключен к второму выходу Ьлока регулирования скорости движения жил, а выход - к первому входу (блока регулирования скорости движе- |ния жил, отличающаяся |тем, что, с целью повышения точности pi быстродействия системы, она содержит компенсатор, последовательно сое ;циненные блок прогнозирования и регулятор соотношения, а в каждом канале регулирования - последовательно соединенные модель объекта управле - ния, блок деления и блок умножения, причем в канале регулирования мощности нагрева изоляции жил первый вход первой модели объекта управления подключен к выходу датчика мощности нагрева, второй вход соединен с выходом датчика .скорости изолирования, с вторым входом датчика влажности и вторым входом блока регулирования мощности нагрева, второй вход блока деления подключен к выходу датчика влажности и к первому входу блока .прогнозирования, второй вход блока умножения подключен к выходу регулятора влажности, а выход - к третьему входу блока регулирования мощности нагрева, в канале регулирования массы изолйции первьш вход йторой модели объекта управления подключен к выходу датчика массы изоляции,второй вход второй модели объекта управления соединен с выходом датчика скорости изолирования и с третьим входом датчика массы изоляции, второй вход блока деления подключен к выходу датчика диаметра и числа изоли-

5

0

5

0

5

0

5

0

5

руемых жил и второму входу блока прогнозирования, второй вход умножения соединен с выходом регулятора диаметра и входом компенсатора, а выход блока умножения подключен к второму входу блока регулирования массы изоляции, в канале регулирования скорости движения жил вход третьей модели объекта управления подключен к выходу датчика скорости изолирования, второй вход блока деления связан с выходом блока прогно- .зирования, виход блока умножения соединен с вторым входом блока регулирования скорости движения жил, а. второй вход - с выходом регулятора соотношения, второй и третий входы которого подключены к вторым входам соответственно регулятора влажности и регулятора диаметра, второй выход датчика диаметра и числа изолируемых жил соединен с третьим входом блока регулирования массы изоляции, а выход компенсатора подключен к третьему входу регулятора влажности.

2.Система управлений по п.1, о т- личающаяся тем, что первая модель объекта управления содержит источник эталонного напряжения и последовательно соединенные масштабирующий усилитель, сумматор, апериодическое звено и блок регулируемого запаздьюания, выход которого подключен к выходу модели, а второй вход - к второму входу модели, первый вход которой соединен с входом масштабирующего усилителя, причем второй вход сумматора связан с выходом источника эталонного напряжения.

3.Система управления по п.1,о т- личающая ся тем, что модель объекта управления содержит последовательно соединенные источник эталонного напряжения и квадратор и последовательно соединенные блок деления, сумматор,.блок извлечения квадратного корня, дифференциатор и блок регулируемого 9апаздывй1(ня,вто- . рой вход которого подключен к второму входу модели, а выход - к выходу модели, первый вход блока деления соединен с первьм входом модели,второй выход источника эталонного, напряжения подключен к второму входу блока деления, а выход квадратора подключен к второму входу сумматора.

Д. Система управления по п.1 о т- личающаяся тем, qfq третья

модель объекта управления содержит источник эталонного напряжения и последовательно соединенные блок деления , сумматор и блок регулируемого запаздывания, выход которого связан с выходом модели, первый выход источника эталонного напряжения подключен к второму входу блока деления.

ра подключен к второму входу датчика, а второй вход - к источнику задающего сигнала.

7, Система управления по п.6,о т- личающаяся тем, что блок обработки информации содержит элемент И, последовательно соединенные первый усилитель, первМ аналого

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано для управления диаметром и влажностью жил на бумагомас- сных машинах.. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия системы. Цель достигается тем, что в систему, содержащую канал регулирования мощности нагрева изо- |ляции жил, канал регулирования веса изоляции, канал регулирования скорости движения жил, введены компенсатор, блок прогнозирования и регулятор соотношения, а в каждый канал регулирования - модель объекта управления, блок деления и блок умножения. 8 з.п.ф-лы, 16 ил.

а второй выход - к второму входу сум- ю цифровой преобразователь, первый цифматора, причем вход блока деления соединен с входом модели.

6,Система управления по п.1, отличающаяся тем, что датчик влажности содержит генератор сигналов, источник задающего сигнала п чувствительных элементов и последовательно соединенные сумматор, коммутатор и блок обработки информации, выход которого подключен к выходу датчика, первый и второй выходы генератора сигналов подключены соответственно к второму и третьему входам коммутатора, первые входы чувствительных элементов соединены

с соответствующими первыми входами датчика, выходы - с соответствующими четвертыми входами коммутатора, а вторые и третьи входы - с соответствующими вторыми и третьими выходами коммутатора, первый вход суммато0

5

ровой сумматор, цифроаналоговьй делитель напряжения и элемент памяти, а также последовательно соединенные второй усилитель, второй аналого- 5 цифровой преобразователь и второй цифровой сумматор, первый выход которого подключен к второму входу цифроаналогового делителя напряжения, входы элемента И соединены с вторыми выходами соответственно первого и второго цифровых сумматоров, а выход подключен к второму входу элемента памяти, причем входы первого и второго усилителей подключены соответственно к первому и второму входам блока, выход которого соединен с выходом элемента памяти,

0

5

0

5

. Фие. 2

ыход

Вык(

18ход

В}(0д

3

2Ькод

Фие,5

Выход

Фиг.З

28хоГ

35

38

фиг.

ЗВход

IBxod

ЧЦ

5

/V

2Вход

пСЖ

55

Фиг. 7

texod

28жод

5

7

1 вб1)(од

tfd

49

)(od ЗВмод

Фиг. 6

58

1 59

iBtfxod

23шод ЗВшо

7|- g|- 2 Выход

Фые.8

tlxte

Гбх,

2 Вход

фиг.З

Выход

Фиг.И

10

60

50

§ 40

Iw

20 Ю

100 200 300 ifOO 500 600 700 800 900 WOO Те fine pa т у pa зоны печи

Фи.П

О W 20 . 30 W 50 60 70 80 90 100 ,

ucлo тил

Фиг. /3

Т°С

V« 07f«A,

Ъ мм

T-9WC

О Ю 20 30 0 50 60 10 ВО 90 Фиии

0,25 0,5 0.15 1,0 1,15 1.5 7,75 2,0 Фи 15 ufJOMemp uwjiupoданных. нил

28xod