Число-импульсное устройство для решения задач автоматического дозирования

 

ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ АВТОМАТИЧЕСКОГО ДОЗИРОВАНИЯ, содержащее первый элемент И, выход которого подключен к счетному входу счетчика, входы разрядов которого подключены к выходам соответствующих элементов И первой группы, первые входы которых являются группой информационных входов устройства, второй элемент И, первый реверсивный счетчик, выходы-разрядов которого являются группой информационных выходов устройства, причем первый вход первого элемента И является первым тактовым входом устройства, отличающеес я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит формирователь импульсов, вторую группу элементов И, второй реверсивный счетчик , третий, четвертый и пятый элементы И, первый и второй элементы НЕ, первый, второй, третий и четвертый делители частоты и дешифратор нуля. выход которого подключен ко второму входу первого элемента И, входу первого элемента НЕ и первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен со входом первого делителя частоты, выход которого подключен ко входу второго делителя частоты и суммирующему входу первого реверсивного счетчика, вычитаюп№1й вход которого объединен со входом третьего делителя частоты и подключен к выходу четвертого делителя частоты, вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которо8 го соединен с выходом пятого элемента И первый вход которого объединен со входом второго элемента НЕ, входом формирователя импульсов и является вторым тактовым входом устройства , вторые входы второго и четвертого элементов И объединены и являются третьим тактовым входом СО устройства, выходы первого и второ00 го элементов НЕ соединены со вторыми входами соответственно третьего и пятого элементов И, выходы второго и третьего делителей частоты соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика, выходы разрядов которого соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, выходы кот9рых подключены соответственно ко входам разрядов первого реверсивного счетчика, выход формирователя импульсов подключен ко вторым входам элементов И первой и второй групп.

СООЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

„SU„„1098000 цр С Об F 7/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ьйм; —.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ, (21) 3539599/18-24 (22) 14.01.83 (46) 15.06.84. Бюл. № 22 (72) Я.Г.Фризен, Д.Муканов,В.И.Фризен, В.П.Михайлов и Г.Т.Маковик

-(71) Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объединения Черметавтоматика (53) 681.32 (088.8) (56) 1. Данчеев В.П. Цифрочастотные вычислительные устройства. M. "Энергия", 1976, с. 176.

2. Авторское свидетельство СССР

: ¹ 894716, кл. 6 06 1- 15/31, 1979 (прототип). (54) (57) ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ДОЗИРОВАНИЯ, содержащее первый элемент И, выход которого подключен к счетному входу счетчика, входы разрядов которого подключены к выходам соответствующих элементов И первой группы, первые входы которых являют- © ся группой информационных входов устройства, второй элемент И, первый реверсивный счетчик, выходы- разрядов которого являются группой информационных выходов устройства, причем первый вход первого элемента И является первым тактовым входом устройства, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит формирователь импульсов, вторую группу элементов И, второй реверсивный счетчик, третий, четвертый и пятый элементы И, первый и второй элементы НЕ, первый, второй, третий и четвертый делители частоты и дешифратор нуля, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И, входу первого элемента НЕ и первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен со входом первого делителя частоты, выход которого подключен ко входу второго делителя частоты и суммирующему входу первого реверсивного счетчика, вычитающий вход которого объединен со входом третьего делителя частоты и подключен к выходу четвертого делителя частоты, вход которого соединен с выходом четверО того элемента И, первый вход которо- Е го соединен с выходом пятого элемента И, первый вход которого объединен со входом второго элемента НЕ, входом формирователя импульсов и является вторым тактовым входом уст% ройства, вторые входы второго и четвертого элементов И объединены и являются третьим тактовым входом устройства, выходы первого и второго элементов НЕ соединены со вторыми входами соответственно третьего и пятого элементов И, выходы второго и CO третьего делителей частоты соединены ( соответственно с суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика, выходы разрядов которого соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, фь выходы котррых подключены соответственно ко входам разрядов первого реверсивного счетчика, выход формирователя импульсов подключен ко вторым входам элементов И первой и второй групп. вания и тем самым снижает надежность и повышает ее стоимость.

Известно число-импульсное решающее устройство для получения цифрового кода, пропорционального интегралу от сложной функции, содержащее два счетчика, триггер, два элемента И, элемент ИЛИ, группу элементов И, регистр сдвига, причем выход первого элемента И соединен со входом первого счетчика, выход элемента ИЛИ подключен к одному из входов триггера, единичный выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого является первым входом устройства, выход второго элемента И подключен ко входу второго счетчика, группа входов котброго подключена к выходам группы элементов И, группы входов которого являются группами входов устройства, а группы выходов первого счетчика являются группами выходов устройства, выходы второго и третьего разрядов регистра

25 сдвига соответственно подключены ко второму входу второго счетчика и входу группы элементов И, выход

I четвертого разряда регистра подключен ко второму выходу триггера, единичный выход которого подключен ко второму входу второго элемента И, один вход элемента ИЛИ и второй вход первого счетчика подключены к третьему входу устройства, второй вход элемента ИЛИ подключен к выходу второго счетчика, вход первого разряда регистра и его тактирующий вход являются соответственно четвертым и пятым входами устройства ) 23.

Устройство работает следующим образом.

Сигналом, поступающим на третий вход устройства, сбрасывается в 0 первый счетчик и одновременно этот сигнал поступает на вход элемента

ИЛИ и устанавливает триггер в нулевое состояние. Нулевой уровень с выхода триггера закрывает элементы И для прохождения импульсных последовательностей Е„ и Е, поступающих соответственно на первый и второй входы устройства, на счетные входы счетчиков.

С приходом импульса частоты период которой задает шаг интегрйрования, на четвертый вход устройства на выходе первого разряда регистра сдвига появляется единичный уровень, который сдвигается вправо частотой

1 1098000 2

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в приборостроении в системах и приборах при выполнении математических операций, например, для синтеза сложных математических функций в системах автоматического дозирования шихтовых материалов в черной металлургии.

Известно число-импульсное решающее устройство, реализующее интегрирование по формуле прямоугольников, содержащее У -регистр, являюшийся счетчиком приращений dP(t), линейку вентилей переноса, управляемых импульсами д X(t), и R-регистр, работающий в режиме параллельного суммирования.

Группа выходов у-регистра соединена с группой входов линейки вентилей переноса, группа выходов которой подключена к группе входов P-регистра. На вход У -регистра поступает поток приращений nQ(t) на вход линейки вентилей переноса подается поток переноса a X(t). Импульсы переполнения Я -регистра формируют выходной поток приращений DZ(t) которые, поступая в счетчик прираще.ний А.Е(С), формируют функцию Z(t)

= Х v(aJgX(1) Г13.

1(-1

Недостатком известного устройства является ограниченность его области

35 применения при решении блока сложных задач, включающих, кроме операции интегрирования, арифметические оцерации. Такая задача возникает при регулировании технологических процессов, например при автоматическом дозировании шихтовых материалов в черной металлургии для получения управляющего сигнала, который обеспечивает заданное значение расхода материала, необходимо выделить рассогласование между заданным и действительным значением расхода компонента и сложить это рассогласование с величиной, пропорциональной интегралу от него, 50 причем должна быть предусмотрена возможность изменять коэффициенты при слагаемых и учитывать знак рассогласования. В данном случае использование известного устройства воз-55 можно только в комплексе с другими устройствами, что значительно усложняет систему автоматического дозиро1098000 поступающей на пятый вход уст ройства. Сигналами с выходов регистра сдвига производится последовательность следующих операций:сброс

5 второго счетчика; запись кода N во второй счетчик; установка триггера в единичное состояние.

Последовательности импульсов <„ и

° .5> проходят через открытые единичным уровнем с выхода триггера элемента И на счетные входы счетчиков.

Первый счетчик работает в режиме сложения импульсов, второй счетчик в режиме вычитания импульсов. Сигнал переноса второго счетчика через элемент ИЛИ устанавливает триггер в нулевое состояние, закрывая тем самым элементы. для прохождения импульсных последовательностей и f

Таким образом, выходной код после выполнения циклов работы устройства будет

1с

25

Недостатком этого устройства является ограниченность его области применения, например, при решении gg задач, связанных с выработкой управляющих воздействий в системах регулирования. В этом случае данное устройство хотя и может входить составной частью в систему регулирования, выполняя функции интегратора с перестраиваемой постоянной времени (в качестве постоянной времени можно принять ОтнОшение f f ) однако для построения, например, про- 4 порционально-интегрального регулятора данное устройство необходимо о дополнить устройством вычитания, сумматором, умножителем и, кроме того, предусмотреть возможность интегриро- 4> вания с учетом знака рассогласования между заданным и действительным значением регулируемой величины. Для системы дозирования шихтовых материалов, например,в агломерационном производстве требуется вводить коррекцию по физико-химическому составу (для кокса необходима коррекция по влажности и зольности). Ввести коррекцию по физико-химическому составу можно разделив заданное значение расхода определенных составляющих компонента на относительное содержание этих составляющих в компоненте (для кокса этой составляющей является углерод, для рудных компонентов железо и т.д.), таким образом, в указанном случае необходи- мо иметь, дополнительно устройство деления, что усложняет устройство.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый элемент И, выход которого подключен к счетному входу счетчика, входы разрядов которого подключены к выходам соответствующих элементов И первой группы, первые входы которого являются группой информационных входов устройства, второй элемент И, первый реверсивный счетчик, выходы разрядов которого являются группой информационных выходов устройства, причем первый вход первого элемента И является первым тактовым входом устройства, содержит форми рователь импульсов, вторую группу элементов И, второй реверсивный счетчик, третий, четвертый и пятый элементы И, первый и второй элементы НЕ, первый, второй, третий и четвертый делители частоты и дешифратор нуля, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И, входу первого элемента НЕ и первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен со входом первого делителя частоты, выход которого подключен ко входу второго делителя частоты и суммирующему входу первого

° ю реверсивного счетчика, вычитающий вход которого объединен со входом третьего делителя частоты и подключен к выходу четвертого делителя частоты, вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с выходом пятого элемента И, первый вход которого объединен со входом второго элемента НЕ, входом формирователя импульсов и является вторым тактовым входом устройства, вторые входы второго и четвертого элементов И объединены и являются третьим тактовым входом устройства, выходы первого и второго элементов HE соединены со вто1 рыми входами соответственно третьего и пятого элементов И, выходы второго и третьего делителей частоты соеди1098000 иены соответственно с суммирующ»»й и вычитающим входами второго реверсивного счетчика, выходы разрядов которого соединены соответственно с пер1 выми входами элементов И второй 5 группы, выходы которых подключены соответственно ко входам разрядов первого реверсивного счетчика, выход формирователя импульсов подключен ко вторым входам элементов И первой и второй групп.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2функциональная схема и таблица состояний блока вычитания длительностей 15 импульсов.

Устройство содержит блок вычитания длительностей импульсов 1, элементы И 2-4, формирователь импульсов

5, делители частоты (импульсных по- 20 следовательностей) 6 и 7, реверсив-. ный счетчик 8, группы элементов И 9, реверсивный счетчик 10, дешифратор нуля 11, счетчик 12, группу элементов И 13, делители частоты 14 и 15, элементы НЕ 16 и 17,элементы И 18 и 19.

Устройство работает следующим образом.

Широтно-модулированный импульсный

30 сигнал с частотой следования импульсов f и длительностью импульсов ь3 постуйает на вход формирователя импульсов 5, который по переднему фронту формирует короткий импульс, открывающий группы элементов И 9 и 13 для записи выходного кода счетчика импульсов 10 в счетчик импульсов 8 и кода К „ в счетчик импульсов 12.

Код с выхода счетчика 12 поступа- 40 ет на вход дешифратора нулевого состояния 11, логический уровень на выходе которого соответствует логической единице при любом входном коде, кроме нулевого, и логическому нулю 45 при нулевом коде на входе.

На один вход элемента И 2 подается частота, второй вход соединен с выходом дешифратора 11. Таким образом, частота с выхода элемента И 50

2 поступает на счетный вход счетчика

12, который работает в режиме обратного счета до тех пор, пока код на выходе этого счетчика не станет равным нулю. Частота следования им- 55 пульсов на выходе дешифратора 11 равна $ передний фронт импульсов по времени совпадает с передним фронтом широтно-модулированного импульсного сигнала, а длительность определяется следующим образом. вх

И

О

Х2

Входной широтно-модулированный импульсный сигнал и сигнал с выхода дешифратора 11 поступают на вход блока вычитания длительностей импульсов 1. В основе работы блока вычитания длительностей импульсов лежит тот факт, что если начало двух импульсных сигналов совпадает по времени, то разность длительностей этих сигналов равна длительности состоямости от того, который иэ сигналов имеет большую длительность. Таким образом, комбинационная схема, представленная на фиг. 2, обеспечивает вычитание длительностей импульсов, причем в зависимости от знака разности сигнал появляется на одном или другом выходе, С выходов блока вычитания длительностей импульсов сигналы поступают на входы элементов И 3 и 4, на другие входы которых поступает частота

На выходе элементов И количество импульсов за один период входного широтно-модулированного импульсного сигнала определяется следующим об—

3 разом: (-Г)f, е л >

0 если i (i

1 ! o, если 7>, т

»» =

2 (l,-p, ) „если, С, где п — количество импульсов на выходе элемента И 3;

n — количество импульсов на выходе элемента И 4.

С выходов элементов И 3 и 4 сигналы через делители частоты 6 и 7, 14 и 15 поступают на входы реверсивного счетчика 10 и через делители частоты 6 и 7 на входу реверсивного счетчика 8. Счетчик 10 работает непрерывно. Код на выходе этого счетчика определяется следующим образом.

1098000 где N — код на выходе счетчика 10 а к началу первого цикла; — номера циклов;

К„,К вЂ” коэффициенты деления делителей частоты 6,7 и 14, 15 5 соответственно.

Запись кода из счетчика 10 в счетчик 8 происходит в начале каждого

1 цикла. Код на выходе счетчика 8 после окончания )-ãî числа равен или

1-1

1 вх(1 ы к„ (j) 3 К

Техническим преимуществом данного устройства по отношению к известным является возможность синтезировать достаточно сложную функцию, соответствующую, например, управляющему воздействию в пропорционально-интеграль- ных регуляторах, причем появляется возможность вводить информацию о физико-химическом составе компонентов в задающее воздействие, что необходимо при доэировании сыпучих материалов, например, в черной металлургии (информация об относительном содержании углерода в коксе или железа в рудных компонентах должна вводиться в частотном виде). В этом случае отношение f u К„ равно коэффициенту пропорциональности, N (j)задающее воздействие, f>(q) пропорциональна относительному содержанию, например, углерода в коксе, i (? пропорционально действительному значению расхода компонента, К вЂ” постоянная времени интегрирования.

Данное устройство может быть также использовано в цветной металлургии, в цементной промышленности, пищевой промышленности и т.д., где используются процессы непрерывного дознрования сыпучих материалов с коррекцией по физико-химическим свойствам.

Использование предлагаемого устройства упрощает реализацию закона регулирования и ввода коррекции и задающее воздействие и тем самым повышает надежность и сникает стоимость реализации.

>аееоио

Составитель А.Баранов

Редактор Н.Горват Техред Т.дубинчак Еорректор Г.Реиетник

Заказ ч 07/40 Тираж б99 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская HBe., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4