Система экстремального регулирования электронно-лучевым вентилем

 

СИСТЕМА ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВШ ВЕНТИЛЕМ по авт. св. IP 938257, отличающаяся тем, что, с целью повышения (.ютродействия, в нее введен блок сравнения, а генератор импульсов выполнен управляе в lм по частоте импульсов, причем первый и второй входы блока сравнения соеда1нены соответственно с вторым и третыш выходами датчика экстремума, а выход блока сравнения соединен с управляющим входом генератора ютульсов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (!9) (l)) 4(gy)G 05 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 938257 (21) 3687240/24-24 (22) 09.01.84 (46) 15.05.85. Бюл. It 18 (72) В.С. Липатов и Н.А. Рассадина (71) Истрин кое отделение Всесоюзного электротехнического института ты. В. И. Ленина (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

It 938257, кл. С 05 В 13/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

It 843151, кл. G 02 P 13/16, 1981. (54) (57) СИСТЕМА ЭЕСТРЕИАЛЬЙОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕК ГРОННО-ЛУЧЕВЫМ

ВЕНТИЛЕМ по авт. св. It 938257 ° отличающаяся тем, что, с целью повыиения быстродействия, в нее введен блок сравнения, а гене ратор импульсов выполнен управляежиа по частоте импульсов, причем первый и второй входы блока сравнения соединены соответственно с . вторым и третьим выходами датчика экстремума, а выход блока сравнения соединен с управлякнцим входом генератора импульсов.

1156002 2

Изобретение относится к самонастраивающимся системам автоматического регулирования и может быть использовано для оптимизации работы различных технологических систем, имеющих экстремальные статические характеристики при одном управляющем воздействии, в частности для управления электронно-лучевым вентилем (ЭЛВ).

Цель изобретения — повьдпение быстродействия.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемой системы экстремального регулирования; на фиг. 2 — временные диаграммы ее работы, на фкг. 3 — регулировочные характеристики ЭЛВ.

Как видно из кривых (фиг. 3) суммарные потери мощности в ЭЛВ, равные сумме потерь мощности на аноде и управляющем электроде, увеличиваются с увеличением анодного тока Л . Однако для каждого значения . тока Зц существует определенное значение напряжения управления

Пч, при котором указанные потери минимальны. Экстремальный регулятор осуществляет выход в точку

"минимум" потерь для любого значения тока анода.

Система содержит счетчик импульсов 1, цифроаналоговый преобразователь 2, регулируемый источник питания 3, ключ 4, электронно-лучевой вентиль S, датчик экстремума б, запоминающее устройство 7, первый и второй компараторы 8 и 9, генератор.импульсов 10, элемент И 11, первый элемент ИЛИ 12, формирователь одиночных импульсов 13, второй элемент ИПИ 14, блок 15 управляющих сигналов, третий элемент ИЛИ 16, блок 12 начальной установки счетчика импульсов и блок 18 сравнения.

Датчик экстремума 6 содержит датчик напряжения управляющего электрода вентиля 19, датчик напряжения на аноде вентиля 20, датчики токе управляющего электрода и анода вентиля 21 и 22, первый 23 и второй 24 блоки умножения, выходи которых соединены с входами устройства суммирования потерь мощности.25, выход кото рого соединен с входом запоминающего устройства, Запоминающее устройство У включает в себя ключи 26 и 27 и конден.

I5 саторы 28 и 29. Блок 17 начальной установки содержит вентили 30 записи. Счетчик 1 импульсов состоит кз счетного триггера 31, триггеров 32 типа К$ и схем И 33. Число разрядов счетчика импульсов выбирается исходя из обеспечения режима работы

ЭЛВ в точке экстремума. Выходы (}„ триггеров 32 управляют ключами 34 цифроаналогового преобразователя 2.

С помощью данных ключей резисторы

35, имеющие одинаковые "веса", подключаются к эталонному напряжению E.

Система экстремального регулирования работает следующим образом.

При отсутствии. управляющего сигнала U< (интервал О-t<, фиг. 2) с блока 15 управляющих сигналов ключ

4 и электронный вентиль 5 закрыты, через элемент ИЛИ 16 на входы вентилей 30 записи поступает сигнал, разреещающий запись единкцы во все триггеры 32, которые принимают одинаковые состояния. Единицы на выходах

9 триггеров открывают ключи 34 цифроаналогового преобразователя 2 которые подключают резисторы 35 к эталонному источнику Е. На выходе преобразователя устанавливается

30 максимальное напряжение U g . Это напряжение поступает на вход регулируемого источника 3 питания, на выходе которого устанавливается максимально заданное напряжение управления US = Uqq вентилем. В момент t< сигнал управления с блока

15 отпирает ключ 4 к соответственно электронный вентиль 5, с помощью вентилей 30.записи запрещает запись

40 единицы на входы триггеров 32 счетчика 1 импульсов, запускает генератор 1О импульсов к формирует в момент t на выходе формирователя

13 одиночный импульс. Повьпаенное

45 начальное напряжение, прикладываемое к управляющему электроду венти.ля, форсированно перезаряжает входную емкость вентиля, уменыыя тем самым длительность переднего фрон50 та. Напряжение U с датчика экстремума, пропорциональное суммарньм потерям мощности в вентиле (точка

1, фиг. 3) поступает на входы компараторов 8 и 9, виполняющкх роль

5S устройств сравнения и на вход электронного ключа 26. Первый импульс U< с генератора 10 кратковременно открывает ключ 26, и началь1156002 ное значение Ур запоминается на конденсаторе 28. Ключи 26 и 27 работают в противофазе. При отсутствии импульса с генератора 10 ключ

26 закрыт, а ключ 27- открыт, Поэтому после окончания первого импульса напряжение с конденсатора 28 перезаписывается на конденсатор 29.

На входы блока сравнения подаются сигналы с датчиков 20 и 21 тока .

Uf = К Э и Uq = К J, пропорциональ5 ные соответственно точкам управления и анода ЭЛВ.

Известно, что точке экстремума, т.е. минимальным суммарным потерям мощности на аноде и ускоряющем электроде вентиля, соответствуют вполне определенные отношения токов

3„ /Ла = К. Если выбрать значения коэффициентов К„ и К таким образом, чтобы в точке экстремума выполня- . лось равенство U, U» то имеем

К вЂ” . При отклонении от точки

К, К1 экстремума (работа на ветви параболы) равенство U = Uz нарушается эа счет перераспределения токов анода и управляющего электрода и с блока сравнения 25 появляется разность напряжений AU) U, — U, величина которой увеличивается по мере удаления от точки экстремума.

Эта разность напряжений используется для управления частотой генератора импульсов. Частота с выхода генератора меняется пропорционально сигналу рассогласования,. поступающего с блока 18 сравнения: чем больше сигнал рассогласования, тем выше частота генератора импульсов.

В начальный момент и после. отпирания вентиля 5 (точка 1, фиг. 3) разность напряжений, поступающих с датчиков токов 19 и 22 на блок

18 сравнения велика, поэтому на выходе генератора 10 устанавливается соответственно большая частота.

В области экстремума частота уменьшается, таким образом время на "рысканье" экстремума уменьшается. Но минимальная частота в области экстремума выбирается оптимальной для данной системы регулирования. В момент и импульс с формирователя 13 через элемент ИЛИ 14 поступает на вход счетчика 1 импульсов и вызывает появление на выходе Я счетного триггера 31 логической единицы, что

10 15

2S

33

43 приводит к срабатыванию первого триггера счетчика. Логический нуль с выхода Q первого триггера подается на ключ 34, который отключает от источника Е резистор 35 первого триггера. Напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя уменьшается, что приводит к уменьшению напряжения на выходе источника до значения U и соответственно к уменьшению потерь мощности и напряжения

БР на входах компараторов 8 и 9.

Компараторы выполнены таким образом, что при положительной разности нап:ряжений на входах а и Ь (Л Up

= Un. — Uh О) компаратор 8 на выходе выдает единицу, ". компаратор

9 — нуль, при отрицательной разности (Ь U < О) наоборот. Если pasность будет равна нулю, с выходов компараторов на элемент ИЛИ 12 поступает нуль. Начиная с момента С

ЬУр < 00, единица с выхода компаратора 8 разрешит прохождение имцульса с генератора 10 и на вход счетчика. С приходом второго импульса с генератора 10 (момент ty) ключ 26 нова кратковременно замыкается, а ключ 27 размыкается, напряжение

Uq на конденсаторе 28 принимает новое значение напряжения с датчика 1 экстремума, равное Up, . Состояние компаратора 8 не изменяется, так как разность Л 0 остается положительной. Поэтому второй импульс с генератора 10, поступая через элементы И 11 и ИЛИ 14 на вход счетчика 1, изменяет состояние триггера второго разряда, напряжение на выходе блоков 2 и 3 уменьшается, далее процессы повторяются, После каждого переключения очередного триггера счетчика напряжение управления вентилем 5 уменьшается. При этом уиеньшается и величина AUD, стремясь к нулевому значению. В момент t, когда AUp 0 и напряжение источника 3 достигает значения

Um,, потери мощности будут минимальными Р = Рш (точка 2, фиг. 3), компаратор 8 переходит в другое состояние, запрещая через элемент И 11 прохождение импульсов на вход счетчика. В системе регулирования наступает установившийся режим, характеризующийся минимальными по1ерями на вентиле для тока Зд.

При сбросе нагрузки (J Л момент t ) потери мощности на венти-

11 56002 ле снижаются (точка 3, фиг. 3), напряжение на входе компараторов уменьшается до величины Бр, что вновь приводит к появлению положительной разности h Up. Импульсы с генератора 10, поступая в счетчик, приводят к уменьшению напряжения на выходе регулируемого источника

3 питания до тех пор, пока суммарные потери мощности не достигнут минимального значения Р> для тока Ла (точка 4).

При набросе нагрузки (Лд Лд момент tg ) потери мощности увеличиваются (точки 5 н 6}, разность

Ь Uð становится отрицательной, так как напряжение на запоминающем конденсаторе 29 становится меньше напряжения Ур, пропорционального возникшим потерям мощности. Срабатывает компаратор 9 и его положительный перепад напряжения U чех рез элемент 16 и блок 17 записывает единицу во все триггеры счетчика. Напряжение управления электронным вен".ëëåì скачком увеличивается, формирум переходный процесс. С приходом тактового импульса (момент р ) происходит запись напряжения

U на конденсатор 28 и сброс счет-. чика, напряжения Uy и 11р уменьшаются. Так как напряжение Йа конденсаторе 29 меньше Ур,, то величина 6U> по-прежнему остается отрицательной.

В момент t вновь происходит запись на конденсатор 29, сброс регистра и дальнейшее уменьшение напряжения

U> . В момент t после окончания

5 тактового импульса происходит переФ запись напряжения на конденсатор

29, разность напряжения становится положительной, компараторы 8 и 9 меняют свое состояние, Далее устройство регулирования начинает работать как и при включении вентиля, но по другой диаграмме перемещения напряжения управления (по кривой

6 и 7, фнг. 3). Частота формирователя 13 одиночных импульсов выбирается значительно меньше минимальной частоты генератора 10 импульсов. Формирователь 13 служит для начального запуска системы зкстре36 мального регулирования и для последующего опроса ее состояния, что повышает надежность устройства. Например, при потере информации в запоминающем устройстве 7 очередной

ЙЗ одиночный импульс позволяет системе вновь выйти на режим и достичь точки экстремума. Увеличение час-оты генератора импульсов благодаря выполнению его управляемым на отрезке регулировочной характеристики удаленной от области экстремума, позволяет уменьшить время выхода системы в оптимальный режим регулирования, повышая тем самым быстродействие.

1156002 (f56002

115б002

Составитель Н. Кудрявцев

Редактор И. Дылын . Техред Л.Иикеш . Корректорй. Вутяг»

3"Закан 3М2/02 Тиран 863 Поднискее

ВНИИПО Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раувсхая наб., д. 4/5

Филиал НПП "Натент", г. Уигород, ул. Проектная, 4