Устройство многопозиционного регулирования температуры Советский патент 1982 года по МПК G05D23/19 

(54) УСТРОЙСТВО МНОГОПОЗИЦИОННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

1

Изобретение относится к регулированию температуры с использованием электрических средств и может быть использовано для многопозиционного импульсного регулирювания температуры в электрических нагревательных установках, а также в системах кон акционирования с элекгрокалориферами.

Известна система многопозиционного регулирования температуры, которая сое- ,Q тоит из управляемого объекта, датчика, задающего блока, блока сравнения, генератора импульсов, исполнительного блока и нагревателя Cl} .

Недостатком указанного устройства J5 является низкие точность и качество регулирования из-за постоянной длительности периода следования импульсов от генератора импульсов. При настройке длительности цериода на определенную 20 величину для объектов с изменяющейся динамикой в процессе работы требуется ручная коррекция в зависимости от скорости изменения динамических харак- .

теристик объекта, иначе не будет обеспечено необходимое качество регулирования.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, где введены корректирующие элементы, при помсяди которых настраивают оптимальную частоту генератора, соцержащее генератор им пульсов, термодат чикн, за датчики почислу канал ОБ термообработки, обегающий и исполнительный механизмы, блок управления и усилители. Кроме того, в устройстве для получения оптимальной частоты воздействия входной величины в зависимости от динамических свойств объектов ре.гулирования к задатчику через усилители подключен корректирующий CiinoK, соединенный с генератором импульсов через блок пересчета импуль-

COBfZf.

Недостатком известного устройства является то, что в нем воздействие на объект регулирования и частота опроса о состоянии объекта совмещены, т.е. «КЛСТв К015ТрОЛН о состоянии iv6i«KTia CiSK3«-ra0Tcn с изменением динамических xapiJiST&pPicrmc. В случае изменедатя параметров объекта снижается точность управления . Такой режим контротш не удоагЕетБоряет необходимой точности регулкрс).ваШЯ:, 1ле«г кзобретекин расширение области ирименетга устройства. Поставлеюшя цель достигается тем, ч:го в устройство многопози11ИО1гаого регушфований температуры, содержаихее бгтэк ,ния, к входам которого вклк чен aaT-r/.ii н. эадатчикТемпературы, а & jiepBOMj к втором выходам соответ- стзекно первый и второй входы блока фиксации пераметра и исполнительного б,т5;спса, выходом соединенного с нагревате лем, а таюке генератор импульсов, соединенный с третьим входом блока фиксации параметра, выход которого подключен к третьему входу исполнительного блока, содержит подклюненный к управляющему входу генератора импуль сов реверсиБньгй счетчик, первый, второй к третий элементы И, первый и второй 5 пег ент1- ИЛИ и подключенные первыми входами через элемент задержки к выхоr f первого ;;-1,г: ме1гта ИЛР гервый и второй тригг ерь, вьжода.; которых соединены G ВЛ-одв /гй --ервого элемента И, выходом CBHSs.JiHoro с первым входом первого элемеЕ-.сй iiJIli и с входом вычитания ревеискЕного счетжка. суммирукяций Bxois которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с выходом второго элемента ИЛИ, входами поцключенно го ж вьжодам второго и третьего элемен и, причем первый вход второго элемента И связан с вторым выходом перБого триггера, второй вход . с первым выходом сравнения, и вторым входом jxepBor-::)триггера, первый вход третьего алемента И связан с вторым выхо дом Еторо.го триггера, а второй - с вторым выходом блока сравнения и с втор) входом второго трштера. На фиг. 1 приведена блок-схема пред латаемого ycTpoifcTBa; на фиг, 2 + временная Диаграмма работы устройства. Устройство состоит из объекта 1 регулнрован1кя, датчика 2 температуры, задЕт шка 3 температуры, блока 4 сравнения, на выходе которого возникают сиг-налы Бол1..гае нормы 5, Норма 6, Меньлш HopAOj 7, генератора 8 им пугаьсов, блока 9 фиксации параметра, ис110Г1Ките;сьного блока 10 с нагреватеfisiMK 11, реверсивного счетчика 12, вто рого и первого триггеров 13 и 14, пер вого, третьего и второго элементов И 15 - 17, первого и второго элементов ИЛИ 18 и 19, элемента 20 задержки. На вход реверсивного счетчика 12 импульсов поступают сигналы 21 вычитания (снизить частоту генератора) и сигналы 22 сложения (повысить частоту генератора). На фиг. 2 обозначены различные режимы работы системы регулирования. Устройство работает следующим образом. При включении устройства в задатчике 3 устанавливается необходимая программа управления объектом по заданному параметру. На входы блока 4 сравнения поступают сигналы от зааатчика 3 и датчика 2. При этом на выходе блока 4 сравнения могут возникнуть сигналы Норма 6, Больше нормы 5 и Меньше нормы 7. При этом на блок 9 поступают команды для сче1-а импульсов генератора 8, которые приводят к изменению необхо- ДИМОЙ мощности источника нагрева (не указан). Одновременно сигналы Больше нормы 5 и Меньше нормы 7 с блока 4 сравнения воздействуют на объект 1 через исполнительный блок 1О и нагреватели 11. Все эти режимы приведены на фиг. 2. Возможны следующие состояния системы в процессе регулирования по заданному параметру. Частота на выходе генератора 8 может быть выше или ниже нормы (оптимальной) для данного объекта. Если частота выше оптимальной, то происходят непрерывные колебания в системе, т.е. возникают на выходе блока 4 сравнения сигналы Больше нормы, Норма, Меньше нормы, Норма и т.д. (фиг. 2). Если часпота на выходе генератора 8 ниже оптимальной, то на выходе блока 4 сравнения могут быть сигналы Больше нормы, Норма, Больше нормы и т.д. при отклонении параметра от заданного значения в большую сторону. При отклонении параметра от заданного значения в меньшую сторону на выходе блока 4 сравнения будут сигналы Меньше нормы, Норма, Меньше нормы к т.д., пока не б(удет установлено заданное значение параметра, т.е. и в этом случае, если частота ниже оптимальной, возннкакгг автоколебания. 59 В устройстве осущесгги;с;гется учет динамики изменения пыхидных стнаЛ.;)В блока 4 сравнения и в соответствии с этим формируются команды, воздействующие на генератор 8, и уменьшается или увеличивается частота импульсов на его выходе. Это происходит следукущим образом. Для последовательности сигналов, соответствующей первому варианту (фиг. 2), формируется сигнал Больше нормы, при этом на исполнительный блок 10 поступает воздействие на управ ление, соответствующее максимальной мощности нагревателей. Пока объект регулирования выходит на заданный режим работы генератор импульсов 8 выдает несколько импульсов воздействия на бло 9 фиксации параметра. Выходной сигнал последнего принимает промежуточное значение заданного параметра. За время воздействия на объект 1 максимальной мощности выход блокг- 9 фиксации блоки руется, как только объект 1 приходит в заданный режим, блок 4 сравнения выдает сигнал Норма. Исполнительный блок 10 начинает пропускать на объект 1 только то значение параметра, которое зафиксировано в блоке 9. Кроме того, сигнал Больше нормы зафиксирован через элемент задержки в триггере 14 до прихода следующего сиг нала Больше нормы. При вторичном прохождении сигнала Больше нормы он поступает на вход элемента И 17, на другом входе которого присутствует раз решакщий сигнал триггера 14. С выхода элемента И 1.7 сигнал проходит на элемент И 19 и далее на вход 22 суммирования реверсивного счетчика 12, который повьшхает частоту импульсов на выходе генератора 8. Это обеспечивает при следующем отклонении от нормы про хождение в блок 9 большего количества импульсов за время устранения этого отклонения. Если на выходе блока 4 сравнения несколько раз повторяется сигнал Мень ше нормы 7 (второй вариант фиг. 2), то это будет зафиксировано в триггере 13. И тогда на выходе элемента И 16 появится сигнал, который пройдет через элемент ИЛИ 19 на вход суммирования реверсивного счетчика 12. При этом так же дет увеличиваться частота на выхо де генератора 8. В третьем варианте (фиг. 2) на выходе блока 4 сравнения будут поочередно сигналы Больше нормы, Норма, 6 Меньше нормы и т.д. При этом каждое отклонение бУДет фиксироваться в триггерах 13 и 14, Если в обоих триггерах зафиксированы сигналы, то на выходе элемента И 15 формируется импульс, который проходит на вычитающий вход 21 реверсивного счетчика 12. Это приводит к снижению частоты на выходе управляемого генератора 8. После каждого прохождения сигнала на вход реверсивного счетчика 12 (сложение 22 или вычитание 21) осуществляется сброс триггеров 13 и 14 через элемент ИЛИ 18 и элемент 2О задержки. Таким образом, в устройстве осуществляется автоматическая подстройка частоты генератора 8 к оптимальной для данного объекта ре.гулирования в процессе изменения его динамических характеристик, а также автоматически осуществляется учет среднего числа отклонений параметра от заданного значения и вводится коррекция через реверсивный счетчйк 12 на генераторе 8. Учет статистики работы и введения соответствующей коррекции повышает функциональные возv oжнocти устройства, так как обеспечивает его работу с объектами с изменяющимися динамическими характеристиками. Формула изобретения Устройство многопозиционного регулирования температуры, содержащее блок сравнения, к входам которого подключены датчик и задатчик температуры, а к первому и второму выходам - соответственно первый и второй входы блока фиксации параметра и исполнительного блока, выходом соединенного с нагревателем, а также генератор импульсов, выходом соециненныйс третьим входом блока фиксации параметра, выкоа которого подключен к третьему входу исполнительного блока, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, оно содерхсит подключенный к управляющему входу генератора импульсов реверсивный счетчик, первый, второй и третий элементы И, первый и второй элементы ИЛИ и подключенные первыми входами через элемент задержки к выходу первого элемента ИЛИ первый и втогой триггеры, выходы которых соединены с входами первого элемента И, выходом связанного с первым входом первого элемента ИЛИ и с входом вычитания реверсивного, счетчика, суммирующий вход которого сое