Устройство для управления холодопроизводительностью компрессора холодильной машины

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ КОМПРЕССОРА ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ, содержащее последовательно соединенные усилитель мощности И исполнительный механизм, последовательно соединенные датчик температуры и блок рассогласования, последовательно соединенные блок выделения абсолютной величины, первый усилитель и пороговый элемент, к второму входу которого подключен генератор пилообразного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повыиения точности и надежности устройства, оно содержит блок умножения , два элемента И, блок нелинейности типа зона нечувствительности, второй усилитель, а также последовательно соединенные дифференцирующий блок, третий усилитель и сумматор, выход которого подключен к входу блока выделения абсолютной величины и через блок умножения - к входу блока нелинейности типа зона нечувствительности , выходы которого соеди .нены соответственно с первыми входами элементов И, подключенными вторыми входами к выходу порогового эле- § мента,а выходами - к соответсвуюадкм сл входам усилителя мощности,вход дифференцируемого блока связан с выходом блокарассогласования и с входом первого усилителя, а второй вход блока умножения соединен с выходом пер- S вого усилителя. а to со оо

„„з0„„ 62! 98 A

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5В G 05 О 23/19

МС,СФЮФЖ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОЧ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3476981/13-24 (22) 23.07.82 (46) 23.12.83. Бюл. Р 47 (72) Н.Б. Алехи н и Г.С. Якименко (71) Одесское высшее инженерное морское училище им.Ленинского комсомола (53) 621-555.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .

М 400880, кл. 6 05 0 23/19, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 339944776633, кл. G 05 0 23/19, 1971 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ КОМПРЕССОРА ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ, содержащее последовательно соединенные усилитель мощности и исполнительный механизм, последовательно соединенные датчик температуры и блок рассогласования, последовательно соединенные блок выделения абсолютной величины, первый усилитель и пороговый элемент, к второму входу которого подключен генератор пилообразного напряжения, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, оно содержит блок умножения, два элемента И, блок нелинейности типа "эона нечувствительности", второй усилитель, а также последовательно соединенные дифференцирующий блок, третий усилитель и сумматор, выход которого подключен к входу блока выделения абсолютной величины и через блок умножения — к входу блока нелинейности типа "эона нечувствительности", выходы которого соеди.нены соответственно с первыми входами элементов И, подключенными вторыми входами к выходу порогового эле- в мента,а выходами — ксоответсвукщим входам усилителя мощности, вход дифференцируемого блока связан с выходом блока рассогласования и с входом первого усилителя, а второй вход блока умножения соединен с выходом пер- Я вого усилителя.

1062198

Изобретение относится к автоматическому управлению температуры (давления) и может быть использовано для автоматического управления холодопроизводительностью винтового комп-. рессора холодильной машинЫ. ь

Известен широтно-импульсный регу- лятор температуры, содержащий задающее устройство и термодатчик, подключенные к блоку.сравиения, соеди.ненному через усилитель сигнала отклонения"с последовательно включен

, ными эмиттерным повторителем, поро. говым элементом и исполнительным орГаном, R.Ñ-цепь, коммутирующий элемент и генератор тактовых импульсов, вы- 15 хЬд усилителя сигнала отклонения подключен к llC-цепи, точка соединения резистора и одного. из.конденсаторов подсоединены к эмиттерному повторителю, а параллельно другому конденсатору включен. коммутирующий эле.мент,, управляющий вход которого подключен к генератору тактовых импульсов (1 ).

Наиболее бзжзким техническим решением к. изобретению является регулятор, содЕржащий узел сравнения, усилитель .сигнала рассогласования, генератор пилообразного напряжения и блок связи по возмущению, выходы которых, а также выход усилителя заведены на вход порогового элемента; последовательно включенных усилителей мощности и .объекта управления, причем выход порогового элемента заведен на вход усилителя мощности, а выход объекта управления — на вход .термодатчика. Механическая связь является общим элементом коммутации параллельных делителей напряжения (22.

1 40

В таких регуляторах формирование управляющего воздействия, функционально связанного с величиной ошибки управления, происходит в каждом периоде кваHToBания, определяемого 45 периодом генератора пилообразного напряжения. Например, длительность импульса на выходе широтно-импульсного регулятора в каждом периоде квантования пропорциональна значению сигнала ошибки, а полярность его изменяется при изменений знака модулируемого сигнала. Следовательно, функция переключения управляющего напряжения зависит только от знака ошибки модулируемого сигна- 55 ла, что приводит к ухудшению динамических свойств. устройства: перерегулированию, большим динамическим отклонениям, увеличению длительности переходного процесса, а в ре- 60 зультате этого увеличения числа включений привода регулятора за время переходного процесса, что снижает надежность всего устройства управления.

65 если + Ь < 5 k -Ll, есгл — Л C S„(Ь1 длитель ность управляющего импульса на n+1 шаге управления; функция переключения управляющего напряжения на и+1 шаге управления; коэффициенты, зависящие от параметров объекта. управления, привода и,периода следования импульса; величина управляющего напряжения на заданном интервалеу абсолютная величина управляющего напряжения; управляемая величина и ее .производная (например, давление всасывания компгде „

А, В и D

U и

U о

Р иР

BC.tl 8C.п

В Целью изобретения является повышение точности и надежности устройст- ва.

Поставленная цель достигается. тем, что устройство, для управления холодопроизводительностью компрессора холодильной маЫины, содержащее последовательно соединенные усилитель мощности и исполнительный механизм, последовательно соединенные датчик температуры и блок рассогласования, последовательно соединенные б;пок выделения абсолютной .величины, первый усилитель.и пороговый элемент, к второму входу которого подключен генератор пилообразного напряжения, содержит блок умножения, два элемента И, нелинейность типа "зона нечувствительности", второй усилитель, а также последовательно соединенные дифференцирующий. блок, третий усилитель и сумматор, выход которого подключен к входу блока выделения абсолотной величины и через блок умножения — к входу блока нелинейности типа "зона нечувствительности", выходы которого соединены.соответственно с первыми входами. элементов И, подключенными вторыми входами к выходу порогового элемента„ а выходами — к.соответствующим входам. усилителя мощности, вход дифференцирующего блока связан с выходом блока рассогласования и c входом первого усилителя, а второй вход блока умножения соединен с выходом первого усилителя.

Алгоритм функционирования устройства следующий

mod(5 P .О Р „), 1 (1

1062198 рессора и ее производная). на и-м шаге yIIpaBJIeHHH; Ь вЂ” величина эоны нечувствительности.

Зона нечувствительности и определяется с одной стороны стремлением 5 повысить качество регулирования, а с другой стороны обеспечением требуемой надежности системы управления.

С точки. зрения улучшения качества регулирования желательно выбирать и минимальной. Однако при этом .увеличивается частота срабатывания регулятора, ускоряется износ сервомотора, регулирукщего органа. При весьма малой зоне нечувствительности возмож-15 но возникновение -автоколебаний, что праКтически недопустимо. Все это ограничивает минимальную зону нечувст- вительности. На практике предварительно выбирают значение, равное половине допустимой статической ошибки регулирования для данного объекта..

Так как для большинства холодильных установок допустимое значение статической ошибки по давлению всасыва-. ния ЕВС оя 4 кПа To D=-2 кПа, что для-.предлагаемого устройства соответствует.напряжению 0,3 В.

На чертеже представлена блок-схема устройства для управления холодо; производительностью компрессора холодильной машины.

Устройство содержит блок 1 paC согласования, служащий для суммирования .выходных сигналов задающего блока, и датчика 2 температуры .(или 35 давления ). Выход блока 1 рассогласования соединен с входом второго усилителя 3 сигнала рассогласования, служащего для получения на его выходе напряжения постоянного тока, 40 пропорциональное сигналу рассогласования с коэффициентом, равным В.

Выход блока 1 рассогласования соединен также с дифференцирующим блоком

4, выход которого соединен с усилителем 5 производной сигнала рассогласования, служащего для получения напряжения, пропорционального производной от сигнала рассогласования с коэффициентом, равным D. Выходы усилителя 3 сигнала рассогласования и усилителя 5 производной сигнала. от рассогласования заведены на вход .сумматора б..сигнала рассогласования и ее производной, служащего для их суммирования в соответствии с фор- 55 мулой

Выход сумматора б параллельно соеди- 60 нен с входом блока 7 выделения абсолютной величины, служащего для получения напряжения, пропорционального модулю входного сигнала (выделения абсолютной величины входного напряжения ) в соответствии с зависимостью

mod (В Р +О-Р ) вс и, вс.ь и входом блока 8 умножения. Выход блока 7 соединен также с входом первого усилителя 9 абсолютного значения, кОторый позволяет вь|ставить коэффициент усилителя, равный 1/А °

На выходе. усилителя 9 формируется напряжение, пропорциональное длительности управляющего импульса, согласно зависимости (1) т„,„=(в(ввв, +вФ „))/в.

Один выход усилителя 9 соединен с входом порогового элемента 10, служащего для..суммирования напряжений с выхода усилителя 9 и с выхода генератора 11 пилообразного напряжения. Другой -выход усилителя 9 соединен с входом блока 8 умножения, который служит для умножения двух аналоговых сигналов с выходов сумматора б и усилителя 9 в соответствии с формулой

/В Р +0 Р +1 "rl+ < 6< .,n 9G. и

Выход блока 8 умножения подключен к входу блока 12 нелинейности типа

"зона нечувствительности", который служит для формирования и регулировки зоны нечувствительности устройства согласно выражению (3), причем выходное напряжение блока 12 появляется на одном из двух его выходов в зависимости от полярности входного сигнала . Выходы блока 12 соединены с входами элементов И 13 и 14, служащих для выбора направления регулирования холодопроизводительности винтового компрессора (уменьшения либо увеличения холодопроизводительности ). Выходы элементов И соединены с входом усилителя 15 мощности,. служащего для усиления, входного сигнала до мощности, необходимой для управления исполйительными.механизмами 16, выход которого воздействует на.объект 17 управления. Выходное значение объекта 17 управления (давление или температуру) воспрйнимает датчик 2 температуры (давления)..

Устройство для управления холодопроизводительности. винтового компрессора холодильной машины работает от сигнала рассогласования с блока 1, имеющего на выходе унифицированный сигнал постоянного тока, который поступает на вход усилителя 3, с помощью которого вырабатывается напряжение, пропорциональное сигналу рассогласования с коэффициентом, равным В, и на вход блока 4 дифференцирования, на выходе которого вырабатывается напряжение, пропорциональ1062198

Составитель Л. Цаллагова

Техред Ж.Кастелевич

Редактор P. Цицика о

Корректор О. Тигор

Заказ 10722 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ное производной от рассогласования, а с помощью усилителя 5 устанавли4 вается коэффициент 0 при производной с сигнала рассогласования. Сигналы (напряжения ) с выходов усилителей, 3 и 5.поступают на вход сумматора 6, где реализуется их суммирование в соответствии с формулой

Pgc,n 0 Pbc, и

Суммарное напряжение с выхода .сумматора 6 поступает одновременно на " схему формирования длительности управляющего импульса (блок 7, усилитель 9 и пороговый элемент 10) и на схему формирования функции переключения управляющего сигнала,(пороговый элемент 10). При поступлении на вход блока 7 отрицательного либо положительного напряжения на выходе его вырабатывается напряжение, про- 2р порциональное модулю входного сигнала в соответствии с зависимостью

mod(B P +D Р .).

С выхода блока 7 напряжение поступает на вход усилителя 9 абсолютного значения, который позволяет выставить коэффициент усиления, равный

1/A. На выходе усилителя 9 формируется напряжение, пропорциональное длительности управляющего импульса, согласно зависимости

mod(B - Р en+0 -Р c. ).

0+1 .. А 35

На пороговом элементе 10 происходит суммирование сигналов (напряжений) с выходов. усилителя 9 и генератора

11 пилообразного напряжения. В момент 4п равенства абсолютных значений на входе порогового элемента 10 с выхода его поступает сигнал (напряжение) на входы элементов И. 13 и 14.

Одновременно с выхода сумматора б 45 для формирования функции переключения сигнал (напряжеиие) поступает на один из входов блока 8 умножения.

Второй сигнал (напряжение) с выхода усилителя 9 абсолютного значения подается на другой вход блока 8, который реализует умножение двух аналоговых сигналов в соответствии с. формулой +1= nn+n (всП ) вс.n j

С выхода блока 8 напряжение, пропорциональное величине функции переключения S„ поступает на вход блока 12, с помощью которого осуществляется регулировка эоны нечувствительности устройства согласно формулы (3). Выбор направления управления (больше или меньше) и соответственно поступление сигнала на один из двух выходов блока 12 определяется полярностью входного сигнала. С выходов блока 12 снимается сигнал (напряжение)для управления логическими операциями с одного из выходов блока

12, и сигнал с выхода порогового элемента 10 поступает на входы элементов H 13 и 14, и при наличии двух логических единиц на входах одного из них с выхода его подается команда (напряжение) на включение исполнительного механизма 16 в сторону увеличения Б или в сторону уменьшения

М холодопроизводительности через усилитель 15 мощности, входными и выходными сигналами которого являются напряжения. Выход исполнительного механизма 16 регулятора воздействует на. объект 17 управления, выходное значение которого (давление или температуру) воспринимает датчик

2 температуры (давления). С выхода датчика 2 напряжение, пропорциональное температуре (давлению) поступает на вход блока 1, в котором осуществляется суммироваиие выходных сигналов (напряжений) задающего блока и датчика 2 и вырабатывается сигнал напряжение рассогласования.

Введение зависимости длительности управляющего напряжения от производной сигнала .рассогласования и функции переключения управляющего напряжения от производной рассогласования и длительности управляющего импульса на предыдущем шаге позволяет изменять полярность управляющего напряжения при подходе устройства к положению равновесия в тот момент, когда сигнал рассогласования еще не изменил своего знака, а ее производная имеет большое значение. Это повышает динамические показатели процесса управления, сокращает число включений привода, что повышает надежность системы.