Программный регулятор Советский патент 1989 года по МПК G05B19/08 G05D23/19 

(П

л со сд

N

СП

31495745

Изобретение относится к области автоматического управления и предназначено для использования в системах программного регулирования параметров , технологических процессов, например температуры, расхода, давления и др. Цель изобретения - повышение точности регулятора за счет периодического устранения отрицательного вли- ю яния сип трения покоя.

На фиг. 1 представлена структурная схема предпагаемого регулятора; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу блока управления (диаграммы уп- 15 равляющих сигналов ключей).

Регулятор содержит измерительньй Прибор 1, программный задатчик 2, выполненный в виде лентопротяжного ме- 20 ханизма измерительного прибора i, на Д1%аграммной ленте которого нанесена программа 3 в виде затемненной полосы определенной ширины. Перпендикулярно перемещению диаграммной ленты 25 перемещаются фотоэлементы 4 и 5, прикрепленные (жест1со связанные) к подвижному узлу регистрации измерительного прибора 1 и оптически связанные с программным задатчиком 2. Фотоэле- 30 менты 4 и 5 включены в смежные плечи измерительного моста 6.

Кроме того, регулятор содержит первьй 7 и второй 8 переключатели, первьй 9 и второй 10 пороговые эле- менты, трехпозиционный релейный эле мент 11, задатчик 12 напряжения, клю- чи 13 и 14, аналоговьй элемент 15 памяти, блок 16 формирования закона регулирования, исполнительньй орган 17,40 объект 18 регулирования, датчик 19, подключенньй к входу измерительного прибора 1, блок 20 управления, выходы которого а и б подключены соответственно к управляющим входам ключей д5 14 н 13. По шинам 21 и 22 подаются соответственно управляющие сигналы Программа справа и Программа слева на трехпозиционньй релейный элемент 11 для первоначального включе- ния регулятора в работу.

Программа регулирования задается путем нанесения темной полосы 3 на диаграммную ленту лентопротяжного механизма измерительного прибора 1. ее Ширина яатемненной полосы определяется расстоянием между центрами светочувствительных слоев фотоэлементов 4 и 5.

50

0 5 0

0 5

е

0

Регулятор- работает следующим образом.

Предварительно подготавливают программу, которую задают на диаграммной ленте. Диаграммная лент приводится в в движение синхронным двигателем через редуктор, которьй содержит измерительньй прибор 1 (не показаны). Скорость движения диаграммной ленты при задании программы является координатой времени, а ее ширина - координатой величины регулируемого параметра. -

При включении регулятора для отработки заданной программы в зависимости от расстояния рассогласования между задаваемой и действительной величинами регулируемого параметра величина выходного сигнала измерительного моста 6 зависит от разницы ос- вещенностей фотоэлементов 4 и 5, ко- торые могут находиться над затемненной полосой 3, слева от нее или справа. При нахождении фотоэлементов над светлой частью диаграммной ленты вы-- ходной сигнал измерительного моста равен нулю, так как оба фотоэлемента одинаково (полностью) освещены. В этом случае сигнал максимальной величины с необходимой полярностью на / входе блока 16 формирования закона регулирования обеспечивается задатчиком 12 напряжения, выходной сигнал которого коммутируется одним из переключателей 7 или 8 в зависимости от знака рассогласования между действительной величиной регулируемого параметра и его заданным значением и при срабатывании пороговых элементов 9 и 10.

Трехпозиционньй релейный элемент

11 обеспечивает на одном из своих о

выходов сигнал при срабатывании соответствующего порогового элемента 9 или 10, которые выставлены на уровень несколько вьш1е напряжения, снимаемого с фотоэлементс в 4 и 5 при их полном освещении, т.е. пороговые элементы 9 и 10 срабатьшают при вьгходе со- отйетствующшх фо1 о элементе в 4 н 5 на светлую часть диаграммной ленты. При отключенных пороговых элементах 9 и .10 на выходах трехпозиционного релейного элемента J,l сигнал отсутствует, а при их одновременном срабатьшании, что возможно только в момент включения регулятора в работу и при нахождении фотоэлементов 4 и 5 няд светлой частью fluarpaNWHOH ленты, состояние трехпозиционного релейного элемента II неопределенное, т.е. на любом из его выкодов может присутствовать сигнал.

Для обеспечения автоматического выхода регулируемого параметра на заданное значение, например при нахождении фотоэлементов 4 и 5 слева от программной полосы, необходимо подать кратковременно управляющий сигнал на трехпозиционный релейный элемент по шине 21. При этом сигнал с его выхода включает переключатель 8, который соединяет один из выходов задатчика 12 напряжения через ключ 13 и аналоговьш элемент 15 памяти с входом блока 16 формирования закона регулирования , задавая тем самым входной сигнал на блок 16 такой величины и полярности, чтобы обеспечить его максимальный выходной сигнал.

При нахождении фотоэлементов справа от программной полосы, например если в момент включения регулятора в работу температура в объекте 18 регулирования значительно вьше программного значения, необходимо подать сигнал по шине 22 Программа слева. При этом трехпозиционный релейный элемент 11 включает переключатель 7 и аналогично описанному на блок 16 формирования закона регулирования подается максимальный входной такой величины и полярно- сти, который обеспечивает уменьшение выходного сигнала блока 16 формирования закона регулирования до нулевого значения. Тем самым уменьшается

величина регулируемого параметра и

1

соответственно величина рассогласования между задаваемой и действительной величинами регулируемого параметра. Уменьшение величины регулируемого параметра вызывает перемещение подвижного узла регистрации измерительного прибора 1 и фотоэлементов 4 и 5 влево относительно программной полосы, что приводит через определенное время к равной освещенности фотоэлементов, и соответственно сигнал рассогласования уменьшается до нуля.

За счет трения покоя узел регистрации измерительного прибора переме- щается только рьшками (скачка ми), т.е. измерительный прибор является нечувствительным к малым изменениям

495745

регулируемого параметра, что ведет к увеличению инерционности регулятора. С целью исключения влияния трения покоя на точность регулятора блок 20 управления выдает кратковременные импульсы на ключи 13 и 14. Ключ 14 закорачивает вход измерительного

прибора 1 на время Т,, что приводит

к кратковременному перемещению узла регистрации измерительного прибора влево от программной полосы. Одновременно ключ 13 отключает вход элемента 15 памяти от выхода измерительного мо ста 6 на время Тг, которое должно быть равно или больше -21,, с тем, чтобы исключить влияние перемещения узла регист1 ации измерительного прибора 1 на работу блока 16 формирования закона регулирования. В тех случаях, когда между очередными импульсами с блока 20 управления происходит незначительное изменение (увеличение или уменьшение) регулируемого параметра, которое является недо- статочным для передвижения узла регистрации измерительного прибора в связи с наличием трения покоя последнего, то после подачи импульсов с блока

20 управления устраняется трение покоя и узел регистрации измерительного прибора занимает новое положение, ко- торо.е более точно соответствует величине регулируемого параметра.

Формула изобретения Программный регулятор, содержащий измерительньш прибор, к подвижному узлу регистрации которого прикреплены дня фотоэлемента, оптически связанные с программным задатчиком и включенные в смежные плечи измерительного моста, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами соответственно первого и второго переключателей и с входами соответственно первого и второго пороговых элементов, выходы которых подключены к входам релейного трехпозиционного элемента, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого и второго переключателей, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами задатчика напряжения, блок формирования закона регулирования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулятора за счет периодического уст

ранения отрицательного влияния сил трения покоя, в него введены блок управления, аналоговый элемент памя- ти, два ключа, причем выход первого переключателя подключен к первому входу аналогового элемента памяти, к второму входу которого через первьй ключ подключен выход второго переключателя, второй КЛЮ1Ч подключен параллельно к входу измерительного прибора, выход аналогового элемента памяти соединен -с входом блока формирования закона регулирования, а выходы блока управления подключены к управляющим входам первого и второго ключей.

Изобретение относится к области автоматического управления. Целью изобретения является повышение точности программного регулирования параметров технологических процессов, например температуры, расхода, давления, за счет устранения влияния трения покоя измерительной части регулятора. Программный регулятор содержит измерительный прибор 1, считывающие фотоэлементы 4 и 5, измерительный мост 6, переключатель 7 и 8, пороговые элементы 9 и 10, трехпозиционный релейный элемент 11, задатчик напряжения 12, ключи 13 и 14, аналоговый элемент памяти 15, блок 16 формирования закона регулирования, исполнительный орган 17, объект регулирования 18, датчик 19, блок управления 20. 2 ил.

Фие.2