Система каскадно-связанного регулирования солнечной установка Советский патент 1981 года по МПК G05B11/00 

1

Изобретение относится к каскадно-связанному автоматическому управлению и может быть использовано в системах управления солнечными установками, например, энергетическими, тепловьлми установками, работающими с помощью концентрации солнечной энергии.

Известная система регулирования солнечной установки, содержащая гелиостат, который механически соединен с приводами гелиостата по углу места и азимуту и оптически связан через концентратор с солнечной установкой, двухкоординатный солнечный датчик, вход которого оптически связан через гилиостат с солнцем, а первый и второй выходы соединены,соответственно, со входс ми приводов гелиостата по углу места и азимуту. В известной системе производится регулирование пространственного положения солнечного потока, отргикенного от гелиостата и направленного на концентратор с помощью сигналов, вырабатываекых двухкоординатным солнечным датчиком пропорциональных отклонению солнечного по-: тока от оптической оси двухкоординатного солнечного датчика и поступающих на приводы гелиостата по углу места и азимуту fl.

Регулирование величины солнечной энергии, поступающей на солнечную установку в известной системе производится следующим образом: дискретно - путем отведения одного или нескольких гелиостатов на угол,- который исключает попадание отреикенного

10 солнечного потока на солнечную установку; полуавтоматически - по визуальным наблюдениям оператора путем отведения гелиостата на угол, обеспечивающий попадание части отражен15ного солнечного потока на солнечную гстановку. При этом слежение.за отраженным от гелиостата солнечным потоке продолжает осуществляться с помощью двухкоординатного солнечного

20 датчика, установленного неподвижно перед каждым гелиостатом. В связи с этим отведение г лиойтата на угол, превыканци поле зрения двухкоордянатного солнечного датчика, приводит

25 к нарушению режима слежения за Солнцем (автосопровождения ;, затрудняет регулировсшие величины солнечной энергии, поступающей на солнечную установку в требуеквлх пределгис, а

30 именно в пределах меньших, чем энергия, поступающая от одного гелиостата. Увеличение полк зрения двухкоординатного солнечнЬго датчика приводи к одновременному снижению точности работы системы автоматического управления за счет увеличения зоны нечувствительности и снижения крутизны характеристики двухкоординатного солнечного датчика. Перечисленное выше Снижает функциональные возможности системы ав гоматического управления солнечной установки.

Известны также системы каскадносвязанного регулирования, содержащие последовательно соединенные датчик основного регулируемого параметра, измеритель рассогласова.ния регулируемого параметра и регулятор основного контура регулирования, выход которого соединен с первым входом измерителя рассогласования, второй вход которого соединен с выходом измерителя промежуточного. параметра, а выход через регулятор вспомогательного контура регулирован соединен с регулирующим органом объекта управления C2l и СЗ .

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система каскадно-связанного регули рования солнечной установки, содержащая двухкоординатный солнечный датчик, выходы которого через первый и второй приводы соединены, соответственно, с первым и вторым входами гелиостата выход которого соединен первым вхсщом двухкоординатного солнечного датчика и через концентратор - со входом солнечной печи,, выход которой соединен через датчик солнечной энергии с первым входом усройства сравнения второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами пульта управления, а выход - с первым входом регулирующего устройства, второй вход которого соединен с третьим выходом пульта управления 4 }.

Цель изобретения - повышение точности системы.

Поставленная цель достигается тем что в системе установлен исполнительный механизм, вход которого соединен с выходом регулирующего устройства, а выход - со вторым входом двухкоординатного -олнечного датчика, которы установлен на подвижном подвесе.

На чертеже представлена блок-схема пред;1лагаемой системы.

Система включает солнечную установку 1, концентратор 2, гелиостат 3 регулирующее устройство 4, датчик 5 солнечной знергии, двухкоординатный солнечный датчик б, устройство 7 сравнения, пульт 8 управления, первый и второй приводы 9 и 10, испапни тельный механизм 11.

Система работает следующим образом.

В режиме полуавтоматического регулирования солнечной энергии, поступающей от Солнца 12 в солнечную установку 1, сигнал со второго выхода пульта 8 управления отключает выходной сигнал устройства 7 сравнения от первого входа регулирующего устройств 4. Сигнал с третьего выхода пульта 8 управления, поступая на второй вход регулирующего устройства 4, производит поворот двухкоординатного солнечtioro датчика 6 на заданный угол при помощи исполнительного механизма 11. При этом по сигналам с двухкоординатного солнечного датчика 6, поступающим на первый и второй приводы 9 и 10 соответственно по углу места и rjo азимуту гелиостата 3, происходит поворот гелиостата 3 на угол, равный половине угла поворота двухкоординатного солнечного датчика 6. Одновременно с поворотом гелиостата 3 происходит во-первых, отклонение солнечного потока на угол поворота двухкоординатного солнечного датчика-б, во-вторых, обнуляется сигнал с выхода двухкоординатного солнечного датчика 6 .

Таким образом, двухкоординатный солнечный датчик 6 продолжает работу в режиме автосопровождения, сохраняя) те же точностные характеристики системы автоматического управлениясолнечной установки.

В режиме автоматического регулирования солнечной знергии, поступающей в солнечную установку 1, по сигналу со второго выхода пульта 8 управления выходной сигнал устройства 7 сравнения подается на вход регулирующего устройства 4. В этом случае в устройстве 7 сравнения производится сравнение заданного значения солнечной энергии, поступающей с первого выхода пульта 8 управления, и измеренного с помощью датчика 5 энергии, оптически связанного с солнечной установкой 1. Сигнал с выхода устройства, 7 сравнения, пропорциональный разности заданного и измеренного значений энергии, используется для управления исполнительным механизмом 11, осуществляющим поворот двухкоординатного солнечного датчика 6 по азимуту.

Далее работа системы в автоматическом режиме происходит аналогично описанной вьЕие работе в полуавтоматическом режиме. Отличие состоит лишь в

тон, что за счет образования дополнительного контура замкнутой систеки регулирования энергии, поступающей в солнечную установку, повышается точность процесса регулирования, так как компенсируются погрешности, вызванн1:Ю неточной юстировкой гелиостато относительно концентратора, концентратора относительно солнечной установки, неоднородностью атмосферы, различными подвижками земной поверхности.

Введение исполнительного механизма двухкоординатного солнечного датчика, установленного на подвижном подвесе, по азимуту эквивалентно увеличению поля зрения двухкоординатного солнечного датчика, что позволя ет обеспечить регулирование солнечной энергии в заданных пределах, не снижая при этом точности автосопровождения. Использование в качестве исполнительного механизма двухкоорди натного солнечного датчика по азимуту интегрирующего привода позволяет повысить порядок астатизма системы автоматического управления на единииу, как по управляющему, так и по возмущающему воздействию, что в 5 ра повышает точность системы ( в контуре регулирования энергии.

Построенная таким образом система автоматического управления солнечной установки позволяет существенно расширить пределы регулирования солнечной энергии, поступающей па солнечную установку. По сравнению, например, с системой автоматического управления, у которой поле зрения двухкоординатных солнечных датчиков составляет 2 угловых градуса, пределы регулирования увеличиваются в 5 раз, причем точность регулирования энергии при соответствующем выбоое регулирующего устройства и исполнительного механизма двухкоординатного солнечного датчика, а именно использовании интегрирующего исполнитель- наго механизма, увеличивается в 8 раз, так как повышается порядок астатизма системы регулирования. Кроме того, снижаются требования к точНОСТИ юстировки двухкоординатных СОЛ

нечных датчиков относительно концентртора, концентратора относительно солнечной установки.

Формула изобретения

. Система каскадно-связанного регу,жирования сопнечной установки, содержащая двухкоординатный солнечный датчик, выходы которого через порвьлЧ и второй приводы соединены, соответственно, с первым и вторым входами гелиостата выход которого соединен с первым входом двухкоординатного сонечного датчика и через концентратор со входом солнечной печи, выход которой соединен через датчик солнечной энергии с первым входом устройства сравнения, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами пульта управления, а вьлход - с первым входом регулирующего устройства, второй вход которого соединен с третьим выходом пульта управления, отличающаяся тем, что, с целБЮ повышения точности системы, в ней установлен исполнителныа механизм, вход которого соединен с выходом регулирующего устройства, а выход - со вторым входом двухкоординатного солнечного датчика, который установлен на подвижном подвесе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Revue des Hautes temperatures et Refjractai res, 1973, N 10, p. 199204.

2.Прусенко B.C. Пневматические регуляторы. М., Энергия, 1966, с. 43-44.

3.Авторское свидетельство СССР 338889, кл. G 05 В 11/01 1970.

4.Авторское свидетельство СССР 595700, кл. G 05 В 11/00, 1976

(прототип).