Устройство с переменной структурой для регулирования температуры воздуха в теплице

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Цель изобретения - повышение качества регулирования температуры и экономия тепловой энергии на обогрев. Устройство содержит измерительный преобразователь 1 и задатчик 2 температуры воздуха в теплице, блок 3 сравнения, блок 4 дифференцирования . Регулирующие блоки выполнены релейными 5 и пропорционально-интегральными 6. Устройство включает блок 7выбора структуры и переключатель 8 изменения структуры. Переключатель 8изменения структуры подключает к входу исполнительного механизма 9 выходы релейного 5 или гропорционально-интегрального 6 регулирующих блоков в зависимости от отклонения и скорости изменения регулируемой величины . Устройство обеспечивает необходимую точность регулирования в статическом режиме и высокое быстродействие при возникновении сильного неравновесия . Когда значение температуры воздуха превышает заданное значение больше допустимого устройство обеспечивает быстротечный возврат. 2 ил. S (Л 00 ГС ел |) Фиг. 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИК

„„SU„„30825

А1 (51) 4 А 01 G 9/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3917453/30-15 (22) 1!.05.85 (46) 07.05.87. Бюл. В 17 (71) Научно-производственное объединение "Армсельхозмеханизация" (72) К.В. Александрян и А.Х. Бадалян (53) 631.73(088.8) (56) Патент ПНР Ф 86341, кл. G 05 В 11/14, 1977. (54) УСТРОЙСТВО С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ВОЗДУХА В ТЕПЛИЦЕ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству. Цель изобретения — повьппение качества регулирования температуры и экономия тепловой энергии на обогрев. Устройство содержит измерительный преобразователь 1 и задатчик 2 температуры воздуха в теплице, блок 3 сравнения, блок 4 дифференцирования. Регулирующие блоки выполнены релейными 5.и пропорционально-интегральными 6. Устройство включает блок

7 выбора структуры и переключатель 8 изменения структуры. Переключатель

8 изменения структуры подключает к входу исполнительного механизма 9 выходы релейного 5 или гропорционально-интегрального 6 регулирующих блоков в зависимости от отклонения и скорости изменения регулируемой величины. Устройство обеспечивает необходимую точность регулирования в статическом режиме и высокое быстродействие при возникновении сильного неравновесия. Когда значение температуры воздуха превышает заданное значение больше допустимого, устройство обеспечивает быстротечный возврат.

2 ил.

1 13082

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к системам автоматического управления устройствами обогрева воздуха теплиц, и может быть использовано в системах автоматического управления устройствами обогрева почвы теплиц.

Цель изобретения — повьш|ение качества регулирования температуры и экономия тепловой энергии на обогрев. 10

На фиг. 1 показана блок †схе устройства; на фиг. 2 — фазовые траектории системы автоматического регупирования с предлагаемым устройством на фазовой плоскости. 15

Устройство с переменной структурой для регулирования температуры воздуха в теплице содержит измерительный преобразователь 1 и задатчик

2 температуры воздуха в теплице, блок 2О

3 сравнения, блок 4 дифференцирования, релейный 5 и пропорциональноинтегральный (ПИ) 6 регулирующие блоки, блок 7 выбора структуры, а также переключатель 8 изменения структуры, выход которого подключен к исполнительному механизму 9, причем информационные входы переключателя 8 изменения структуры подключены к выходам релейного 5 и ПИ 6 регулирующих . блоков, а управляющий вход подключен к выходу блока 7 выбора структуры, при этом входы релейного регулирующего блока 5 подключены к выходам блоков сравнения 3 и дифференцирова†35 ния 4. Вход ПИ регулирующего блока 6 подключен к выходу блока 3 сравнения. входы блока 7 выбора структуры подключены к выходам релейного регулирующего блока 5 и блока 4 дифферен- 40 цирования, .вход блока 3 сравнения подключен к выходам измерительного преобразователя 1 и задатчика 2 температуры воздуха в теплице, а вход блока 4 дифференцирования подключен 45 к выходу измерительного преобразователя 1 температуры воздуха.

Устройство работает следующим образом. Г О

Заданное задатчиком 2 значение требуемой температуры воздуха сравнивается в блоке 3 сравнения с действительным значением температуры возду(\ ха в теплице, измеренным измерительным преобразователем 1. Выходной сигнал блока 3 сравнения пропорциональЭ ный отклонению регулируемой величины (разности между заданным и действительным значениями температуры воздуха в теплице), подается на входы релейного 5 и ПИ б регулирующих бпа— ков. Выходной сигнал блока 4 дифференцирования, пропорциональный скорости изменения регулируемой величины (температуры воздуха в теплице), подается на входы релейного регулирующего блока 5 и блока 7 выбора структуры. ПИ регулирующий блок 6 вырабатывает управляющее воздействие по отклонению регулируемой вепичины соответственно заложенному в него закону регулирования.

Релейный регулирующий блок 5 вырабатывает управляющее воздействие B зависимости от следующих условий: если разность между значением отк.гонения регулируемой величины и значением скорости изменения регулируемой величины, умноженным на постоянну1о величину (устанавливаемую в зависимости от значения, имеющего 05>екте регулирования транспортного запаздывания; при отсутствии запаздывания. эта величина равна нулю) м ныне заранее заданного отрицательно -.о значения, то выходной сигнал релейного регулирующего блока 5 равен минимальному значению управляющего воздействия, в противном случае выходной сигнал релейного регулирующего блока 5 равен максимальному значе;ию управляющего воздействия.

Когда выходной сигнал релейног(э регулирующего блока 5 равен максимальному значен по угравляющего во э— действия, а скорость изменения регулируемой величины больше заранее заданного отрицательного значения, выходной сигнал блока 7 выбора структуры имеет положительную полярность,. при которой переключатель 8 изменения структуры подключает к входу исполнительного механизма 9 выход ПИ регулирующего блока 6, т.е. положив ние исполнительно":.î механизма 9 определяется управля|ощим воздействием, выработанным ПИ регулирующим блоком 6.

Если выходной сигнал релейного регулирующего блока 5 принимает максимальное значение управляющего воздействия или скорость изменения регулируемой величины становится меньше заданного отрицательного значения, то блок 7 выбора структуры изменяет полярность своего выходного сигнала с

3 13082 положительной на отрицательную, в связи с чем переключатель 8 изменения структуры переключает управление исполнительным механизмом 9 от ПИ регулируюшего блока на релейный регу5 лирующий блок 5.

В качестве фазовых координат (фиг. 2) выбраны отклонение регулируемой величины х, =Т -Т и скорость изменения регулируемой величины х = 1O 2

dT/dt, где Т и Т вЂ” соответственно заданное и действительное значения температуры воздуха; t — время.

Линия переключения релейного регулирующего блока 5 изображена на фа- 15 зовой плоскости прямой АВ, которая описывается уравнением

x -kx =х3

2 где k — постоянная величина, значение которой определяется ис- 20 ходя из значения времени транспортного запаздывания объекта регулирования; х — заданное отрицательное значе%,Э ние допустимого откЛЬнения регулируемой величины.

Линия переключения блока выбора структуры 7 изображена ломанной АСВ, где луч CD описывается уравнением ,=х„а, ЗО х — заданное отрицательное значе,а ние скорости изменения регулируемой величины.

Линии переключения релейного регулирующего блока 5 и блока 7 выбора З5 структуры разбивают фазовую плоскость на три листа а,б,Ь. Когда изображающая точка, показывающая состояние

CAP с предлагаемым регулирующим устроиством, находится в области листа 4р а, на исполнительный механизм 9 поступает управляющее воздействие от ПИ регулирующего блока 6. Когда изображающая точка находится в.области листа О управляющее воздействие имеет 45 минимальное значение, а в области листа 6 — максимальное значение.

Фазовая траектория I (фиг.2) показывает поведение CAP при скачкооб- 50 разном увеличении задающего значения температуры воздуха, если до этого она находилась в установившемся состоянии, изображенном на фазовой плоскости особой точкой Я . Скачкообраз- 55 ное увеличение задающего воздействия вызывает скачкообразное увеличение отклонения регулируемой величины, и изображающая точка мгновенно переме59 4 щается иэ точки S фазовой плоскости в точку S которая также находится на листе ц . Так как изображающая точка не выходит из области листа й, то управляющее воздействие на исполнительный механизм 9 формируется по ПИ закону регулирования и дальнейшее движение изображающей точки в случае отсутствия существенных изменений внешних воздействий происходит по траектории 1 (типа "устойчивый фокус ), постепенно приближаясь к особой точке S

Фазовая траектория II (фиг. 2) показывает поведение CAP при резком возмущении с большой амплитудой, направленной на увеличение температу— ры воздуха. В этом случае ПИ регулирующий блок 6 не может быстро компенсировать возмущающее воздействие и изображающая точка, двигаясь по листу а, достигает луча CA в точке S .

В этот момент происходит переключение релейного регулирующего блока 5 и блока 7 выбора структуры, и на исполнительный механизм 9 поступает сигнал, равный минимальному значению управляющего воздействия, однако характер движения изображающей точки сохраняется в течение времени, равного длительности транспортного запаздывания обьекта регулирования. После этого, в результате того, что управляющее воздействие приняло минимальное значение, CAP с максимально возможной быстротой приостанавливает увеличение температуры воздуха, а потом начинает понижать ее. Движение изображающей точки по листу 3 происходит по траектории типа "узел .

В момент достижения изображающей точки луча СВ происходит переключение релейного регулирующего блока 5 и на исполнительный механизм 9 поступает сигнал, равный максимальному значению управляющего воздействия.

Через время, равное длительности запаздывания, характер движения,изображающей точки изменяется, так как

CAP стремится с максимально возможной быстротой приостановить уменьшение температуры воздуха. В момент достижения изображающей точки луча

CD происходит переключение блока 7 выбора структуры и на исполнительный механизм 9 поступает управляющее воздействие, выработанное ПИ регулирующим блоком 6. Через время, равное

13082

ВНИИПИ Заказ 1652/3

Подписное

Тираж 630

Произв.-полигр. пр-тие, K . Ужгород, ул. Проектная, длительности запаздывания., когда значение х близко к нулю, характер движения изображающей точки изменяется и она по траектории, аналогичной траектории I приближается к особой точке $

Рассматривая также траектории III и IV, начатые.в произвольно выбранных точках S> и S 4 (куда система может попасть в результате изменения задаю- tQ щего значения или сильных возмущений), можно убедиться, что когда система находится в состоянии сильного неравновесия, блок 7 выбора структуры обеспечивает подключение к ис- f5 полнительному механизму 9 релейного регулирующего блока 5, который форсирует движение системы в область, близкую к состоянию равновесия. Далее блок 7 выбора структуры обеспечи- 20 вает подключение к исполнительному механизму 9 ПИ регулирующего блока б, который осуществляют окончательную стабилизацию температуры воздуха в теплице.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает необходимую точность регулирования в статическом режиме, высокое быстродействие при возникновении сильного неравно- 30 весия, т.е. повышение качества регулирования температуры воздуха в теплице.

1(огда значение температуры воздуха превышает заданное значение боль- 35 ше,цопустимого, устройство обеспечивает быстротечный возврат„ что является достаточным условием для повыше59 ния экономии тепловой энергии на обогрев, Формула изобретения

Устройство с переменной структурой для регулирования температуры воздуха в теплице, включающее измерительный преобразователь и эадатчик температуры воздуха, блок сравнения, релейный и пропорционально-интегральный регулирующие блоки и переключа.тель изменения структуры, выход которого подключен к исполнительному механизму, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества регулирования температуры и экономии тепловой энергии на обогрев, оно снабжено блоком выбора структуры и блоком дифференцирования, причем информационные входы переключателя изменения структуры подключены к выходам пропорционально-интегральногс и релейного регулирующих блоков, а уп-. равляющий вход подключен к входу блока выбора структуры,при этом входы релейного регулирующего блока подключены к выходам блоков сравнения и дифференцирования, а вход пропс>рционально-интегрального регулирующего блока подключен к выходу блока сравнения, входы блока выбора структуры подключены к выходам релейного регулирующего блока и блока дифференцирования, входы блока сравнения подключены к выходам измерительного преобразователя и задатчика температуры

:воздуха, а вход блока дифференцирования подключен к выходу иэмерительногo преобразователя температуры воздуха.