Устройство для управления сопряженными по нагрузке дозировочными агрегатами Советский патент 1978 года по МПК G05D7/06 

логическим блокам, выходы последних через последовательно соединенные блоки управления, исполнительные механизмы и регулирующие органы, вторые входы которых соединены с приводами постоянной скорости, соединены с дозировочными агрегатами, датчикч скорости дозировочных агрегатов соединены с вторыми входами цифровых нульорганов, третий выход цифрового нуль-органа дозировочного агрегата с наименьшей скоростью изменения управляемогс параметра соединен с реверсивным счетчиком (2J.

Минимизируя время, в течение которого приготавливаемая смесь подается с нарушением заданного соотношения, известное устройство имеет при этом большие динамические ошибки в подачах компонентов, что приводит к ухудшению качества приготавливаемой смеси в переходных процессах. Кроме того, наличие блока задержек, содержащего многоканальные блоки умножения и преобразования кода во временной интервал, усложняет реализацию устройства.

Цель изобретения - повышение точности устройства и улучшение качества приготавливаемой смеси.

Для этого в предлагаемое устройство введены переключатели, элементы И-НЕ и дешифраторы, третьи выходы цифровых нульорганов дозировочных агрегатов, кроме агрегата с наименьшей скоростью изменения управляемого параметра, соединены через последовательно включенные первые переключатели и элементы И-НЕ с реверсивными счетчиками, выходы которых через последовательно соединенные преобразователн кода, дешифраторы и вторые переключатели соединены с соответствующими логическими блоками, управляющие входы первых переключателей соединены с выходами блока сопряжения,i

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства для двух каналов управления.

Устройство содержит цифровой задатчик скорости 1, блок 2 задания соотношений производительности агрегатов, блок 3 выбора режима, блок 4 сопряжений, являющиеся общими для устройства, дозировочные агрегаты 5, 6, приводы постоянной скорости 7, 8, регулирующие органы 9, 10, исполнительные механизмы il, 12, блоки 13, 14 управления ими, датчики скорости 15, 16, логические блоки 17, 18, цифровые нуЛь-органы 19, 20, реверсивные счетчики 21, 22, вычитающие счетчики 23, 24 и удвоители частоты 25, 26. Все каналы управления устройства, кроме первого, содержат также переключатели 27, элементы И--НЕ 28, преобразователь 29 кода, дешифратор 30 и дополнительные переключатели 31, 32.

Выходы 33, 34 блока 2 соотношений, в котором осуществляется умножение общего задания на соответствующие масштабирующие коэффициенты, гюдклкшены к одним входам цифровых нуль-органов 19, 20, а к их другим входам подключен выходы датчиков скорости 15, 16. Выходы 35, 36 цифровых нуль-органов 19, 20, на которых формируется знак рассогласования, подключены к логическим блокам 17, 18 и к блоку 3 выбора режима; выходы 37, 38, на которых формируется абсолютное значение рассогласования, подключены к сигнальным входам удвоителей частоты 25,, 26; выходы 39, 40, на которых формируется сигнал момента равенства по величине сравниваемых сигналов, подключены к входам соответствующих логических блоков 17, 18, причем выход 39 первого цифрового нуль-органа 19 подключен к входам всех логических блоков; выходы 41-44, на которых формируются значения текущего рассогласования с учетом знака, подключены к сигнальным входам реверсивных счетчиков 21, 22 в первом канале управления непосредственно, а во всех остальных каналах - через переключатель 27 и элемент И-НЕ 28. Выходы 45, 46 реверсивных счетчиков 21, 22, на которых формируется сигнал обнуления счетчика, подключены к входам логических блоков 17, 18; выходы 47, 48, на которых формируются сигналы знака числа в счетчике, подключены в первом канале управления к управляющему входу вычитающего счетчика 23, а во всех остальных каналах управления - к управляющим входам вычитающего счетчика 24, логического блока 18 и преобразователя 29; выходы 49, 50, на которых образуется текущее значение кода числа в счетчике, подключены к установочному входу вычитающих счетчиков 23, 24, а во всех каналах управления, кроме первого, - также к сигнальному входу преобразователя кода 29.

Выходы 51, 52 логических блоков 7, 18 подключены к опрашивающему входу реверсивных счетчиков 21, 22 и к запускающему входу удвоителей частоты 25, 26; выходы 53,

54 подключены к входам обнуления вычитающих счетчиков 23, 24; выходы 55 во всех каналах управления, кроме первого, подключены к управляющим входам переключателя 27; выходы 56, 57, на которых формируется сигнал управления, подключены через

блоки управления 13, 14, исполнительные механизмы 11, 12 - к входам регулирующих органов 9, 10, изменяющих скорость вращения дозировочных агрегатов 5, 6 и получающих вращение от приводов постоянной скорости 7, 8. Выходы 58, 59 блока сопряжения 4, на которых формируются сигналы приведения рассогласования первого канала управления к i-му каналу управления, подключены к сигнальным входам переключателя 27 Выходы 60, 61 дешифратора подключены

через переключатели 31, 32 к входам логического блока 18.

Работает устройство атедующим образом.

Сигнал общего задания устройства, по ступающий с цифрового задатчика скорости 1 (или от управляющего сигнала в следящих системах) в виде частотно-импульсного сигнала, масштабируется в блоке соотношения 2 в соответствии с требуемыми соотношениями между смешиваемыми компонентами путем умножения его на масштабирующие коэффициенты. С выходов 33, 34 блока 2 сигналы задания поступают на входы соответствующих цифровых нуль-органов 19, 20, в пос,педних они непрерывно сравниваются с частотно-импульсными сигналами fi, пропорциональными текущим значениям производительностей дозировочных агрегатов 5, 6 и поступающими с датчиков скорости 15, 16, подключенных к дозировочным агрегатам. Сигнал рассогласования ±А fi, по производительности агрегата поступает на счетные входы реверсивных счетчиков 21, 22 в первом канале управления непосредственно, а во всех остальных -- через последовательно соединенные переключатель 27 и элемент И-НЕ 28.

Переключатель 27 в зависимости от сигналов управления, поступающих от логического блока по выходам 55, пропускает на входы реверсивного счетчика 22 либо только сигнал рассогласования, либо на разные входы пропускает сигнал от цифрового нульоргана 20 и сигнал от блока сопряжения 4. Блок 28 подавляет совпадающие импульсы, поступаюшие на разные входы реверсивного счетчика 22 одновременно во времени, чем обеспечивается нормальная работа реверсивного счетчика При изменении задания в блоке 3 формируется сигнал требуемого режима работы (возмущение по заданию), поступающий на входы логических блоков 17, 8 и определяющий требуемый алгоритм работы каналов управления. В первом канале управления с минимальной скоростью изменения производительности, определяемой динамическими свойствами дозировочного оборудования, сигнал рассогласования непрерывно интегрируется в реверсивном счетчике 21, в результате чего на выходах 49 его разрядов образуется текущее значение интегральной динамической ошибки (ИЗДО) первого канала управления.

При превыщении величиной ИЗДО заданной зоны нечувствительности в логическом блоке 17 по сигналу с выхода реверсивного счетчика 21 формируется сигнал управления, по которому в зависимости от знака регулирующий орган 9 начинает менять с максимально возможной для оборудования скоростью производительность дозировочного агрегата 5 в сторону компенсации рассогласования . В момент компенсации этого рассогласования по сигналу ±ЛГ О с выхода 39 цифрового нуль-органа 19 изменение производительности первого дозировочного агрегата прекращается. Во всех остальмых кана.лах управления в реверсивном счетчике 22 (к-ущестнляется непрерывный процесс ()п)е;илсния разницы между ИЗДО первого канала, приведенного к соответствующему каналу управления, и ИЗ/Ю соответст5 вую1цего канала управления. Образующаяся разность между приведенными ИЗД( первого и соответствующего каналов управления непрерывно сравимнается с заданной для i-ro канала зоно) рр;)кции, определяемой допустимой динамической ошибкой нарушения по0дачи i-ro компонента .

Превышая эту зону реакции, в логическом блоке 18 формируется сигнал управления. Формирование этого сигнала прои.чводится следующим образом,

S,,

Младшие разряды реверсивного счетчика 22 подключены к преобразователю 29, В зависимости от знака разности в счетчике 22 на его выходах 50 образуется либо прямой. либо обратный код. Сигналом знака кода по

выходу 48 управляется преобразователь 29 кода. Если код числа прямой, то он передается на выход преобразователя 29 кода без изменения. Если же код обратный, то он преобразуется в прямой. Следовательно, на выходе преобразователя 29 кода всегда находится прямой код числа в реверсивном счетчике 22. К выходам преобразователя 29 кода пoJ,ключeн дешифратор 30.

По достижении кодом разности заданиых величин, устанавливаемых переключателями 31, 32, на их выходах появляются сигналы, поступающие на входы логического блока 18. С помощью переключателя 31 устанавливается значение заданной зоны нечувствительности по ИЗДО, а с помощью

S переключателя 32 - значение зоны реакции. При превыщении числом разности в реверсивном счетчике 22 заданной для i-ro канала зоны реакции на выходе переключателя 32 образуется сигнал, по которому в логическом блоке 18 формируется сигнал управления, изменяющий с максимально воз,можной скоростью производительность i-ro дозировочного агрегата 6 в сторону компенсации этой разности. Вначале производительность i-ro дозировочного агрегата 6 меньше

5 приведенной производительности первого агрегата 5, а ИЗДО 1-го канала больше приведенного ИЗДО первого канала управления, так как изменение производительности i-ro агрегата начинается с запаздыванием относительно первого агрегата, определяемым заданной зоной реакции, но затем из-за разности скоростей изменения производительностей (в первом канале она наименьшая) они сначала уравниваются по величине, а зятем (троизводительность i-ro агрегата станет боль5 liie приведенной производительности первого агрегата. Соответственно ИЗДО i-ro канала начинает приближат 1сн по BCMHMHIU к приведенному ИЗДО первою кан.-i.ia.

В м(5мент компенсации рассогласовпния между сравниваемыми iipuBtvientibiMH ИЗДО на выходе 46 реверсивного счетчика 22 появляется сигнал, по которому логический блок 18 формирует сигнал управления, реверсирующий направление изменения производительности i-ro агрегата, которая начинает уменьшаться, достигая сначала значения при веденной производительности первого агрегата, а затем становится меньше ее, при этом ИЗДО i-ro канала сначала уменьшается относительно приведенного ИЗДО первого канала, а затем приближается к нему. В момент компенсацни рассогласования по сравниваемым ИЗДО на выходе 46 реверсивного счетчика 22 вновь появляется сигнал, по нему реверсируется направление изменения производительности i-ro агрегата. Аналогично работает устройство и при реверсировании направлсЕьчя изменения производительности 1-го агрегата в моменты компенсации рассогласований по сравниваемым ИЗДО.

Благодаря такому алгоритму работы устройства ИЗДО 1-го канала в переходном процессе следит за изменением приведенного ИЗДО первого канала, отклоняясь от него на величину, не превышающую зоны реакции. Подобным образом работают и все остальные каналы управления, кроме первого.

Изменение гфоизводительности всех дозировочных агрегатов прекращается по сигналу компенсации рассогласования по производительности первого агрегата, поступающему с выхода 39 цифрового нуль-органа 19 на логические блоки всех каналов управления. В этот момент в разных каналах управления могут остаться нескомпеясированными небольщие величины остатков4)ассогласований между сравниваемыми приведенными ИЗДО. Эти остатки образуются из-за нелинейностей, люфтов, инерционности, нечувствительности и ошибок в работе блоков устройства. Компенсация этих остатков за минимальное время осуществляется путем изменения производительности соответствующеТо агрегата с максимально возможной скоростью в сторону компенсации остатка и реверса направления изменения производительности в момент компенсации половины этого остатка.

В i-OM канале управления этот алгоритм реализуется следующим образом.

Если в момент компенсации рассогласования по производительности первого агрегата величина остатка в реверсивном счетчике 22 превыщает зону нечувствительности по ИЗДО, то управляющим сигналом с выхода логического блока 18 по выходу 52 код остатка переписывается из реверсивного счетчика 22 в вычитающий счетчик 24, после чего запускается удвоитель частоты 26, на вход которого с выхода 38 цифрового нульор(;1на 20 постуггасг лбсолюгняя неличина сигнала р;)сс()глас()ваиия. С выхода удноителя частоты 26 на счетный вход счегчика 24 начинают поступать импульсы удвоенной-частоты. В зависимости от знака кода с выхола 48 реверсивного счетчика 22 вычитающий счетчик 24 устанавливается в такое положение, что счетные импульсы описывают записанное в счетчик число. Списание из счетчика 24 записанного в него остатка удвоенным рассогласованием равноценно описанию половины остатка. Сигналом списания числа в счетчике 24, поступающим с его выхода на логический блок 18, осуществляется реверс исполнительного механизма 12, меняющего производительность агрегата в обратную сторону. Далее устройство работает аналогично до тех пор, пока в момент ко.мпенсации рассогласования по производительности соответствующего агрегата величина остатка в реверсивном счетчике не станет меньще заданной зоны нечувствительности,

которая выбирается меньще зоны реакции.

Предлагаемое устройство, благодаря введению во все каналы управления, кроме первого, преобразователя кода, дещифратора -и дополнительных переключателей, позволяет существенно уменьщить динамические ощибки нарущения соотношения между смешиваемыми компонентами в переходных процессах, благодаря слежению ИЗДО каждого канала за приведенными к этим каналам

0ИЗДО первого канала-управления, имеющего наименьшую скорость изменения производительности агрегата. Графоаналитический расчет для случая, когда скорость изменения производительности i-ro- агрегата в щесть раз больше приведенной скорости изменения производительности первого агрегата, показал, что динамическая ошибка нарушения соотнощения в предлагаемом устройстве не превышает -f , тогда как в прототипе она достигает -f 20% от приведенного ИЗДО первого канала. Кроме того, общее отклонение в подаче i-ro ко.мпонента за время переходного процесса в прототипе значительно больще, так как динамическая ощибка нарушения ссютнощения одного знака. В предлагаемом же устройстве отклонение в подаче i-ro

S компонента за время переходного процесса близко к нулю, так как динамические ошибки нарущения соотнощения в моменты реверсов исполнительных механизмов меняют знак, и отклонения взаимио компенсируются.

- Благодаря этому существенно повыщается динамическая точность работы устройства, а вместе с ней и качество приготавливаемой смеси.

55Формула изобретения

Устройство для управления сопряженными по нагрузке дозировочными агрегатами. содержащее цифровой залатчнк скорости, подключенный к входам блока задания соотношений производительности агре1атов и блока выбора ежима, и блок сопряжения, выходы блока соотношений подключены к первым входам цифровых нуль-органов, первые вйходы каждого из которых через соответствующие удвоители частоты подключены к бычитающим счетчикам, а вторые выходы - к логическим блокам, выходы логических блоков через последовательно соединенные блоки управления, исполнительные механизмы и регулирующие органы, вторые входы которых соединены с приводами постоянной скорости, соединены с дозировочными агрегатами,датчики скорости дозировочных агрегатов соединены с вторыми входами цифровых нуль-органов, третий выход цифрового нуль-органа дозировочного агрегата с наименьшей скоростью изменения управляемого параметра соединен с реверсивным счетчиком, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены переключатели, элементы И-Ш-. и дешифраторы, третьи выходы цифровых нульорганов дозировочных агрегатов, кроме агрегата с наименьшей скоростью изменения управляемого параметра, соединены через последовательно включенные первые переключатели и элементы И-НЕ с реверсивными счетчиками, выходы которых через последовательно соединенные преобразователи кода, дешифраторы и вторые переключатели соединены с соответствующими логическими блоками, управляющие входы первых переключателей соединены с выходами блока сопряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР ЛГо 2645СЮ, кл. G 05 F, 27.08.68. 2.Авторское свидетельство СССР № 495647, кл. G 05 D 7/06, G 05 В 11/32, 16.08.73.