Устройство для регулирования температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, релейный элемент, исполнительный элемент, подключенный к объекту с датчиком температуры, выходом соединенным с входом измерителя рассогласования , отлич аюшееся тем, что, с целью повышения точности регулирования , в него введены интегjpaTop с регулируемой постоянной времени , блок определения знака, одновибратор , два элемента НЕ, четыре элемента И, причем выход измерителя рассогласования соединен с первым входом одновибратора и через блок определения знака - с входом первого элемента НЕ и с первьгми входами пер вого и второго элементов И, выход релейного элемента соединен с вторым входом второго элемента И и через второй элемент НЕ - с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ и с первым входом четвертого элемента И, а выход с вторым входом одновибратора, тре тий вход которого подключен к выхоО ) ду второго элемейта И, а выход к вторым входам первого и четвертого элементов И и к входу сброса интегратора, вход и выход которого подключены соответственно к выходу измерителя рассогласования и к второму входу релейного элемента, третий и четвертый входы которого соединены с выходами соответственно первого и четвертого элементов И,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК у(я) G 05 0 23/30 g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3369651/18-24 (22) 29.12.81 (46) 15.07.83, Бюл. В 26 (72) М.Н.Анисимов, В.Г.Супонова, В.И.Лазарева и Л.Й.Коньзаев (71) Всесоюзный научно-исследова.тельский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте ВНИИЭлектропривод (53) 621,555(088.8) (56) 1. Заявка Франции Р 2321813, кл. G 05 D 23/24, опублик. 1977, 2. Авторское свидетельство СССР

9 486306 кл. G 05 Р 23/30, 1975 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержашее последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, релейный элемент, исполнительный элемент, подключенный к объекту с датчиком температуры, выходом соединенным с входом измерителя рассогласования, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности регулйрования, в него введены интег..SU„„ 4 А ратор с регулируемой постоянной вре мени, блок определения знака, одновибратор, два элемента НЕ, четыре элемента И, причем выход измерителя рассогласования соединен с первым входом одновибратора и через блок определения знака — с входом первого элемента НЕ и с первыми входами пер вого и второго элементов И, выход релейного элемента соединен с вторым входом второго элемента И и через второй элемент НŠ— с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ и с первым:входом четвертого элемента И, а выход с вторым входом одновибратора тре Я тий вход которого подключен к выходу второго элемейта И, а выход— к вторым входам первого и четвертого элементов И и к входу сброса интегратора, вход и выход которого подключены соответственно к выходу И измерителя рассогласования и к второму входу релейного элемента, третий и четвертый входы которого сое динены с выходами соответственно первого и четвертого элементов И, 1029154

Изобретерие относится к регули- . рованию и может быть применено для поддержания заданной температуры в животноводческих помещения.

Известно устройство для регулирования. температуры,. содержащее задатчик и датчик температуры, подключенные к входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с управляющим входом симистора, включенного последовательно в цепи источника переменного тока(1).

Недостатком известного устройства является низкая точность при применении.их для объектов, имеющих значительную инерционность. 15

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетсяя устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик и датчик температуры, усилитель 20 постоянного тока, первый вход которого соединен с задатчиком, второй вход с датчиком температуры, а выход с входом исполнительного элемента, в качестве которого может использоваться симистор, включенный последовательно с нагревательным элементом в цепь источника питания P2).

Недостатком данного устройства является невысокая точность поддержания выходного параметра особенно в случае, если объект регулирования обладает существенной инерционностью.

25

Целью изобретения является повышение точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно соедийенные задатчик, 40 измеритель рассогласования, релейный элемент, исполнительный элемент, подключенный к объекту с датчиком температуры, выходом соединенным с входом измерителя рассогласования, введены интегратор с регулируемой постоянной времени, блок определения знака, одновибратор, два Элемента НЕ, четыре элемента И, причем выход измерителя рассогласования соединен с первым входом од5 новибратора и через блок определения знака — с входом первого элемента HE и с первыми входами первого и второго элементов И, выход релейного элемента соединен с вторым вхо дом второго элемента И и через второй элемент HE — с первым входом, третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ и с первым входом четвер-60 того элемента И,а выход — c вторым входом одновибратора, третий вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход — к вторым входам первого и четвертого элемен- 65 тов И и к входу сброса интегратора вход и выход которого подключены соответственно к выходу измерителя рассогласования и к второму входу релейного элемента, третий и четвер-. тый. входы которого соединены с выходами соответственно первого и четвертого элементов И.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устрОйетва; на фиг. 2 — кривые изменения входных и выходных сигналов эле ментов устройства во времени, поясняющие его работу.

Устройство .содержит задатчик регулируемой величины 1, измеритель рассогласования 2, релейный элемент

3, исполнительный элемент 4, объект регулирования 5 инерционный, датчик температуры 6, интегратор 7 с регули:руемой постоянной времени, ключ 8 сброса интегратора, блок определения.знака 9, одновибратор 10, элементы HE 11 и 12, элементы И 13 — 16, нелинейный элемент 17 .

На фиг, 2 обозначено: U задающее напряжение; U — сигнал ошибки; 0з — управляющйй сигнал на выходе релейного элемента 3; щ — сигнал на выходе интегратора

7; 0 — сигнал знака ошибки регулирования; Ug — сигнал на выходе од новибратора 10;Уу- напряжение на выходе элемента 11; Ор — сигнал на выходе элемента 12; Uy — сигнал на выходе исполнительного элемента 4; Uy — сигнал внешних воздействий на объект регулирования.

Сигнал интегратора 7 дан с обратным знакОм (04) Для тОГО чтОбы нагляднее показать момент переключения релейного элемента 3, когда сигнал ошибки U становится равен сигналу интегратора.

Сущность устройства заключается в следующем.

Дополнительно к сигналу ощибки, который переключает релейный элемент 3 при переходе ошибки через нуль, вырабатывают сигнал, пропорциональный интегралу: ошйбки регулирования. Сравнивают его в течение всего времени регулирования с сигналом, пропорциональным ошибке регулирования и в момент равенства происходит внеочередное переключение релейного элемента 3. В переключенном состоянии релейный элемент 3 может находиться разный промежуток времени. При большой ошибке с возвращением интегратора 7 в .нулевое положение релейный элемент тоже переключается в прежнее состояние, т,е, не удерживается в переключенном состояний. С уменьшением ошибки регулирования релейный.элемент в переключенном интегратором состоянии удер.: 1029154 ратора 10. При большой ошибке поданный при переключении релейный элемент, дополнительно удерживающий я в новом положении сигнал со стороны элемента 14 (Q),íåäoñòàòî÷åí для удержания и релейный элемент при зануливании ключом 8 интегратора 7 возвращается в исходное состояние.

Интегратор по прошествии выдержки времени одновибратора 10, управляю10 щего ключом 8, начинает второй цикл интегрирования, который также кончается кратковременным срабатыванием: релейного элемента 3.

Ошибка регулирования продолжает уменьшаться. Лишь кдгда ошибка регулирования станевится достаточно малой, дополнительный сигнал, подаваемый на релейный элемент 3 с элемента И 14, в состоянии удержать после переключения релейного элемента 3 на время длительности импульса одновибратора 10. С этого момента скорость изменения температуры уменьшается и начинает приближаться к заданному состоянию более плавно, чем обеспечивается уменьшение амплитуды колебаний ошибки. Чем ближе сигнал ошибки к нулевому значению, тем чаще переключается релейный элемент 3 и тем меньше отношение времени, включенного к времени выключенного состояния релейного элемента. С изменением знака ошибки на положительный появляется сигнал Единица на блоке определения

N знака 9 (фиг. 1) напряжение 0у (фиг. 2) и Нуль на элементе

НЕ 11 (фиг. 1), При этом исключаются из работы элементы И 14 и

16 и начинают функционировать зле

Щ менты И 13 и 15. Запуск одновибратора в этом .случае происходит при переключении релейного элемента 3 с минусового сигнала на плюсовой и на релейный элемент 3 подается

45 удерживающий сигнал не на инверсный, как в предыдущем случае, а на прямой вход. Таким образом схема функционирует аналогично описан.ному случаю для отрицательного знака ошибки.

I живается в течение времени, определяемого величиной ошибки регулирования.

Постоянные времени интегрированй и интервала устанавливают в соответствии с соотношениями м сюЯ-кЦ, ноч @ вщьщкц но 3„. где К. — коэффициент, равный отноше . иию текущего значения ошибки к максимальной ошибке регулирований (величина меньшая или равная единице) у

Т вЂ” начальное значение постоянНОЧ ной времени интегрирования, находится в пределах (0,10,2)Т, где T-период автоко-лебаний объекта, замкнутого через релейный элементу „ю„- начальное значение интервала времени; в котором релейный элемент включен в состояние, противоположное определяемому знаком ошибки регулирования, находится в пределах (0,01-0,02)Т.

Рассмотрим работу устройства при подаче на него питания.

На выходе задачика 1 постоянный задающий сигнал, на выходе измерителя рассогласования 2 — сигнал, соответствующий максимальной ошибке, на выходе релейного элемента 3 положительный сигнал, сигнал исполнительного элемента 4 воздействует на объект регулирования 5 таким образом, чтобы ошибка регулирования уменьшилась. Датчик температуры 6 выдает сигнал, соответствующий начальному значению. Интегратор 7 имеет на выходе нулевой curRan (U4=0), ключ 8 разомкнут, блок определения знака 9 ошибки регули. рования выдает сигнал, равный-нулю (ошибка регулирования отрицательная -Ug--0.) . Элемент HE 11 имеет выходной сигнал, равный единице.

Одновибратор 10, элементы НЕ .12 и

13 — 16 имеют нулевые сигналы на выходе. После подачи питания (фиг.2) интегратор 7 начинает интегрировать ошибку регулирования. Выходной сигнал интегратора (фиг. 2) дан с обратным знаком (-U4для того, чтобы нагляднее показать момент переключения релейного элемента 3, когда сигнал сшибки Ug. становится payeR сигналу интегратора -Ug .

Переключение релейного интегратора элемента. 3 при большой ошибке регулирования {первое и второе переключение сигнала из фиг. 2) происходит лишь на короткое время, соответствующее собственному времени включения элемента НЕ 12 и одновиб

Благодаря поданному на релейный элемент сигналу .интегратора 7 переключение релейного элемента происходит с упреждением до момента смены знака ошибки. Интегратор позволяет выполнить упреждение даже при очень медленных изменениях регулиру, емой величины, поскольку обнуление интегратора происходит многократно

ФО в течение каждого цикла колебаний регулируемой величины и при этом многократно прощупывается текущее значение ошибки.

При приближении к заданному зна65,чению плавность регулирования воз. 1029154

ЭН11ИПИ Заказ 4978/46 Тираж 874 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 растает за счет увеличения частоты. переключений и изменения скважности управляющих импульсов, Применение предлагаемого устройства позволяет увеличить точность ре-, гулирования для различных процессов, улу паить качество выпускаемой прод ции.

Экономический эффект от внедрения устройства рассчитан для одного вида применения — нагреватели животноводческф помещений.