Устройство для регулирования расходажидКОСТи Советский патент 1981 года по МПК G05D7/06 

I

Изобретение относится к автоматическому регулированию, а именно к устройствам для регулирования расхода текучей среды, и может быть .использовано в различных отраслях промышленности.

Известно устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее датчик расхода жидкости, блок сравнения заданного и действительного расхода по числу и частоте импульсов, один вход которого связан через преобразователь с датчиком расхода жидкости, генератор задающей частоты, подключенный к одному из входов блока сравнения через делитель частоты с переменным коэффициентом деления, аналоговый регулятор, соединенный с выходом блока сравнения и с исполнительным органом 1 .

Это устройство имеет недостаточные точность, качество регулирования и надежность работы.

Известно также устройство, содержащее импульсный генератор, подключенный к блоку задания коэффициентов соотношения параметров, и каналы регулирования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных датчиков расходов, схемы антисовпадения, подключенной вторым входом к блоку задания, реверсивного счетчика на триггерах, выхрд триггера последнего разряда реверсивного счетчика подключен к управляющему входу электронного ключа, вход которого соединен с источником питания, а выход через преобразователь - с регулирующим клапаном 2. Это устройство использует число-импульсные интегрирующие цепи для выделения релейного сигнала управления, что позволяет

получить высокую статическую точность, но ограничивает качество регулирования расхода.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее расходомер, последовательно соединенные между собой генератор импульсов, блок задания, счетчик импульсов, блок памяти, формирователь управляющего сигнала и исполнительней орган, а также последовательно соединенные между собой синхронизатор, первый и второй элементы задержки, причем первый вход синхронизатора подключен к выходу расходомера, а второй вход - к выходу генератора импульсов, выход первого элемента задержки соединен с первым входом блока памяти, второй вход которого соединен с выходом счетчика импульсов и со вторым входом блока задания, а выход - со входом формирователя управляющего сигнала, выход второго элемента задержки подключен ко второму входу счетчика импульсов 3.

., Это устройство имеет статическую точность, зависящую от разрядности счетчика импульсов, но недостаточное качество регулирования из-за использования в качестве управляющей информации только сигналов знака ощибки рассогласования.

Цель изобретения - повышение качества точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования расхода жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, задающий блок, счетчик импульсов, блок памяти, формирователь управляющего сигнала, исполнительный орган, расходомер и синхронизатор, соединенный другим входом с выходом генератора импульсов, последовательно соединенные первый и второй элементы задержки, выходы которых соответственно соединены с другим входом блока памяти и другим входом счетчика импульсов, введены дещифраторы, элемент И, регистр блоков памяти и третий элемент задержки, включенный между выходом синхронизатора и входом первого элемента задержки, причем первый дещифратор соединен входами с выходом счетчика импульсов и с выходами младщих его разрядов, а выходом с другим входом задающего блока, второй дещифратор связан входами с выходами старщих разрядов счетчика импульсов, элемент И соединен первым, вторым и третьим входами соответственно с выходом второго дешифратора, выходом первого элемента задержки и выходом счетчика импульсов, регистр блоков памяти подключен первыми входами к выходам младщих разрядов счетчика импульсов, а выходами - к другому входу формирователя управляющего сигнала, а второй, третий, четвертый и пятый входы регистра блоков памяти соединены соответственно с выходом элемента И, выходом третьего элемента задержки, выходом счетчика импульсов и выходом первого элемента задержки.

На чертеже представлена блок-схема устройства для регулирования расхода жидкости.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, задающий блок 2, счетчик 3 импульсов, блок 4 памяти, формирователь 5 управляющего сигнала 5, исполнительный орган 6, расходомер 8, соединенный входом с выходом генератора 1. Исполнительный орган 6 и расходомер 7 соединены посредством потока жидкости в трубопроводе 9, в котором они установлены.

Устройство также содержит последовательно соединенные элементы 10 и 11 задержки, выходы которых соответственно соединены входом блока 4 и входом счетчика 3, который является его обнуляющим входом, щиной сброса. Элемент 12 задержки включен между ВЫХОДОМ синхронизатора 8 и входом элемента 10 задержки. Дещифратор 13 соединен своими входами посредством магистрали прямого кода с выходами младщих разрядов и выходом счетчика 3, а выходом - с запрещающим входом блока 2.

Второй дешифратор 14 соединен своими входами посредством магистрали прямого кода с выходами старших разрядов счетчика 3. Элемент И 15 соединен с выходом дещифратора 14, выходом элемента задержки 10 и выходом счетчика 3.

Регистр 6 блоков памяти соединен .своими сигнальными входами с выходами младших разрядов счетчика 3, а выходами - с одними входами формирователя управляющих импульсов 5. Другой вход формирователя 5 является знаковым. Другие входы регистра 16 являются шинами записи соответственно логических «1 и «О во всех его блоках памяти, щинами управления записи прямого или обратного кодов во всех его блоках памяти и разрещения записи состояния младщих разрядов счетчика 3

В качестве блока 2 может быть применен бинарный линеаризированный умножитель или блок время-импульсного преобразования уставки в частоту следования импульсов.

В качестве формирователя 5 в простейшем случае может быть использован операционный усилитель с RC-цепью в цепи его прямой передачи и преобразователь кодов величины и знака ошибки рассогласования во входной ток операционного усилителя. Формирователь 5 может быть также построен как схема управления, реализующая алгоритм управления системы с переменной структурой. Располагая ошибкой рассогласования в виде двоичного кода, после каждого периода следования импульсов расходомера, можно, используя промежуточные преобразования, рещить уравнение гиперплоскости переключения и обеспечить регулирование в скользящем режиме.

Устройство работает следующим образом.

Блок 2, возбуждаемый генератором 1, выдает последовательность импульсов равномерной частоты, величина которой пропорциональна установке задания расхода. Максимальное значение этой частоты несколько больще максимального значения частоты следования импульсов с расходомера 7, умноженного на 2, где п - разрядность счетчика 3. На выходе синхронизатора 8 импульсы появляются в момент появления импульсов на его синхронизирующем входе с генератора 1 при наличии импульсов на его сигнальном входе с расходомера 7. Импульсы с синхронизатора 8 задерживаются во времени элементами 12, 10 и 11. Импульс с элементами 12 воздействует на шину записи логических «О регистра 16 таким образом, что во всех разрядах записываются логические «О. Импульс элемента 10 воздействует на вход разрешения записи блока 4, который запоминает состояние последнего разряда счетчика 3 в этот момент времени. Импульс с элемента 11 сбрасывает в ноль счетчик 3. С этого момента счетчик 3 начинает заполняться импульсами с блока 2. Возможны четыре случая при заполнении счетчика 3 импульсами с блока 3 за период между импульсами с расходомера 7. 1.Счетчик 3 переполняется и после переполнения в нем может быть записа1н код больший, чем максимальный код его младших разрядов. В этом случае при появлении логических «1 во всех младших разрядах счетчика 3 дешифратор 13 своим выходным сигналом запрещает появление импульсов с блока 2. Происходит ограничение кода счетчика 3 и его последующее переполнение. 2.Счетчик 3 переполняется, но в нем после переполнения может записаться код равный или меньший, чем максимальный код его младших разрядов. В обоих рассмотренных случаях при появлении импульсов с элементами 10 в блоках памяти регистра 16 записан прямой код младших разрядов счетчика 3 и в блоке 4 - логическая «Г. Это происходит погому, что в выходном разряде счетчика 3 в момент появления импульсов с элемента 10 (разрешения записи кода) записана логическая «1 и регистр 16 переключает входы своих блоков памяти на запись прямого кода., 3.Счетчик 3 не переполняется, в его выходном разряде остается записанным логический «О а в каком-либо из старших разрядов также записан логический«0.Дещифратор 14 через схему 15 воздействует на входы блоков памяти регистра 16 и во всех этих блоках.записаны логические «1. Код счетчика 3 по модулю больше, чем максимальный код его младших разрядов, и в блоках памяти регистра 16 происходит ограничение записи, информация не потеряна. В четвертом случае счетчик 3 не переполняется, в его выходном разряде остается логический «О, а во всех его старших разрядах записаны логические «1. Сигнал на выходе элемента И 15 не появляется, но сигналом с выходного разряда счетчика 3 блоки памяти регистра 16 переключаются на запись обратного кода. При появлении импульса с элемента 10 в блоках памяти регистра 16 записан обратный код младших разрядов счетчика 3, а в блоке 4 - логический «О. Таким образом, в блоке 4 запи,сан знак ошибки рассогласования, а в блоках памяти регистра 16 - мантисса этой ошибки с ограничением по модулю. Сигналы с блока 4 и блоков памяти регистра 16 поступают прямым кодом на входы формирователя 5. По входным сигналам формирователь 5 вырабатывает сигнал, управляющий исполнительным органом 6. Воздействие этого сигнала должно быть сфазировано таким образом, чтобы уменьшить рассогласование в значениях отработки периода следования импульсов с расходомера 7 и задания частоты следования импульсов с блока 2. Хотя сравниваются периоды, регулирование ведется по частоте, поскольку измерение частоты следования импульсов с блока 2 вызывает пропорциональное изменение частоты следования импульсов с расходомера 7. Причем, в отличие от других устройств регулирования расходов информация о величине и знаке ошибки рассогласования вырабатывается каждый период, т. е. идет управление по текущему мгновенному значению частоты следования импульсов расходомера 7. Этим и достигается высокое качество регулирования, поскольку информация с расходомера 7 используется с максимально возможным темпом. Точность сравнения задания и отработки определяется разрядностью счетчика 3. При использовании в устройстве элементов с высоким быстродействием эта разрядность может быть выбрана весьма большой, т. е. будет достигнута высокая точность сравнения, причем поскольку для сравнения используются цифровые логические элементы, точность и стабильность сравнения будет соответствовать характеристике цифрового устройства. С целью повыщения надежности устройства число разрядов блока 16 ограничено ислом младших разрядов счетчика 3, т. е. еличина ошибки рассогласования ограничиается относительной величиной суммарного еса младших разрядов счетчика 3 к суммарому весу всех его разрядов. Эта относительая величина выбирается, исходя из возможных технологических флюктуации расхода, вызванных случайными внешними причиами (прохождением в установившемся ежиме работы через трубопровод м;ягкой робки, газового пузыря и т. п.). Ошибки ассогласования, значительно превышаю