Устройство для стабилизации температурного режима в замкнутом объеме

 

Изобретение относится к области автоматического управления температурой в замкнутых объемах. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Решение поставленной задачи достигается за счет нагревания объекта с максимальной интенсивно

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) (51) 4 G 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4017139/24-24 (22) 04.02.86 (46) 15.03.88. Бюл. В 10 (72) С.А.Исаков, В.В.Шеваль и П.Н.Винокуров (53) 621 ° 555 ° 6(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 842740, кл. С 05 0 23/19, 1979 °

Авторское свидетельство СССР

В 928318, кл. G 05 D 23/!9, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОГО PENHMA В ЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ (57) Изобретение относится к области автоматического управления температурой в замкнутых объемах. Цель изобретения — повышение быстродействия устройства. Решение поставленной задачи достигается за счет нагревания объекта с максимальной интенсивно13814 стью с одновременным измерением рассогласования между измеренной и заданной температурой нагревательного элемента, а при достижении измеренного рассогласования заданного значения нагревание объекта осуществляется пропорционально измеренному рассогласованию между заданной и его текущей температурой, при этом момент начала нагревания объекта изменяется пропорционально измеренному значению величины запаздывания изменения температуры с одновременным изменением степени пропорциональности относительно измеренного рассогласования между заданной и истинной температурой объекта. Для этого в устройстве содержится канал форсаж"

55 ного нагрева — элемент сравнения 9, датчик температуры нагревателей 21, компаратор 7, усилитель мощности 5, нагреватель 3, канал основного нагрева — датчик температуры замкнутого объема 20, эадатчик IO, элемент сравнения 8, регулятор 6, усилитель мощности 4, нагреватель 2, а также узел определения чистого запаздывания и перестройки основного и форсажного каналов нагрева, образованный амплитудным детектором 11, пороговыми элементами 12 и 13, инвертором 14, элементом И 15, преобразователем )6 ширина импульсов" напряжение, блоком выбора максимального сигнала 17, компаратором 18, задатчиком пороговых сигналов 19 ° 1 ил..

Изобретение относится к области автоматического управления температурой, в частности к устройствам стабилизации температуры, и может быть использовано, например, для стабилизации температуры в промышленных термостатах.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит объект 1 управления, основной нагреватель 2, форсажный нагреватель 3, основной усилитель 4 мощности, форсажный усилитель 5 мощности, регулятор 6, первый компаратор 7, первый элемент 8 сравнения, второй элемент 9 сравнения, задатчик 10 температуры, амплитудный детектор 11, первый пороговый элемент 12, второй пороговый элемент

13, инвертор 14, элемент И 15, преобразователь 16 ширина импульсов напряжение, блок 17 выбора максимального сигнала, второй компаратор 18, задатчик 19 пороговых сигналов, датчик 20 температуры замкнутого объема и датчик 21 температуры нагревателей.

Устройство работает следующим образом.

На вход элементов 8 и 9 сравнения подается сигнал q=A 1(t) требуемого значения температуры объекта 1.

Сигналы с датчика 20, измеряющего температуру объекта 1, и датчика 21 измеряющего температуру нагревателей

2 и 3, поступают соответственно на вторые входы элементов 8 и 9 сравнения, где определяется сигнал рассог10 ласования соответственно между требуемым и истинным значением температуры объекта 1 и требуемым и действительным значением температуры нагревателей 2 и 3.

При превышении сигнала на выходе элемента 8 сравнения некоторого порогового сигнала с выхода задатчика 19 пороговых сигналов и с выхода компаратора 18 на управляющий вход амплитудного детектора 11 поступает сигнал, разрешающий работу амплитудного детектора 11. Амплитудный детектор ll запоминает максимальное

25 значение сигнала рассогласования с выхода элемента 8 сравнения °

Сигнал рассогласования с выхода элемента 9 сравнения сравнивается на компараторе 7 с выходным сигналом блока 17 выбора максимального сигнала, который в начальный момент времени пропорционален минимально воз1 381455 можной для стабилиэируемого объекта ! Управления температуре. (величина чистого запаздывания). При превышении сигнала рассогласования с выхода блока 17 компаратор 7 переключает усилитель 5, который включает форсажный нагреватель 3.

Сигнал рассогласования с выхода элемента 8 сравнения через регулятор

6 и основной усилитель 4 мощности поступает на основной нагреватель 2.

Следовательно, в начальный момент времени происходит нагрев объекта 1 с максимальной интенсивностью нагревателями 2 и 3.

Поскольку стабилиэируемый объект

1 нестационарный, то при отработке заданного значения температуры необходимо определить величину чистого запаздывания объекта для данного цикла управления.

Величина чистого запаздывания объекта пропорциональна временному интервалу между моментами достижения 25 одного и того же заданного значения сигналов рассогласования с выходов элементов 8 и 9 сравнения.

Сигнал с выхода амплитудного детектора 11, пропорциональный максимальному значению сигнала рассогласования между заданной и истинной температурами объекта, сравнивается на пороговых элементах 12 и 13 с сигналами рассогласования с элементов

8 и 9 сравнения. Коэффициент пропорциональности сигнала с выхода амплитудного детектора 11 выбирается, как правило, равным О, 7 — 0,8.

Пороговый элемент 12 изменяет свое состояние в момент достижения сигнала рассогласования с элемента 9 сравнения выбранного значения, а пороговый элемент 13 — в момент достижения сигнала рассогласования с зле- 45 мента 8 сравнения того же значения.

На выходе элемента И 15 получается импульсный сигнал, ширина которого прямо пропорциональна величине чистого запаздывания стабилиэируемого объекта 1.

Преобразование ширины импульсного сигнала с выхода элемента И 15 в аналоговый сигнал происходит в преобразователе 16.

Начало преобразования происходит в момент изменения состояния порогового элемента 12 по его выходному сигналу.

Сигнал г выхода преобразователя

16 поступает в блок 17 выбора максимального сигнала. Если измеренная величина чистого запаздывания больше величины, установленной в задатчике

19, то на выходе блока 17 появляется сигнал, пропорциональный измеренной величине чистого запаздывания. При этом на компаратор 7 поступает новое значение порогового сигнала, а в регуляторе 6 изменяется величина зоны нечувствительности.

При достижении величины рассогласовайия с элемента 9 сравнения ново

ro порогового значения с выхода блока 17 компаратор 7 через усилитель 5 отключает форсажный нагреватель 3 и дальнейший нагрев осуществляет лишь нагреватель 2. Нагреватель 2 осуществляет нагрев объекта l пропорционально сигналу рассогласования с выхода элемента 8 сравнения, причем зона нечувствительности регулятора 6 выбрана с учетом действительной величины запаздывания объекта I, что обес" печивает отсутствие перерегулирований в рассматриваемой системе.

По окончании переходного процесса, т.е. когда сигнал с выхода элемента

8 станет меньше порогового сигнала с выхода задатчика 19, компаратор 18 выдает сигнал, запрещающий работу амплитудногоо де тек тора 1 1 на е го управляющий вход, в результате чего сигнал на выходе амплитудного детектор» 11 становится равным нулю, пороговый элемент 12 изменяет свое состояние и обнуляет преобразователь

16. Система готова к следующему цик,лу управления.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для стабилизации температурного режима в замкнутом объеме, содержащее первый и второй компараторы, последовательно соединенные форсажный усилитель мощности и форсажный нагреватель, датчик температуры замкнутого объема и задатчик температуры, подключенные к входам первого элемента сравнения, к выходу которого подключены последовательно соединенные регулятор, основной усилитель мощности и основной нагреватель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения быстродействия устройства, оно содержит после1381455

Составитель Л.Птенцова

Техред Л. Сердюкова Корректор А. Зимокосов

Редакт р А.Ревин

Заказ l l 83/42 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытйй

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Пронзводстненно-полиграфическое предприятие,г.ужгород, ул.Проектная,4 довательно соединенные датчик температуры нагревателей. и второй элемент сравнения, к второму входу которого подключен выход эадатчика температуры, последовательно соединенные амплитудный детектор, первый пороговый элемент, инвертор, элемент И, преобразователь ширина импульсов — напряжение и блок выбора максимального сигнала, а также второй пороговый элемент и задатчик пороговых сигналов, соответствующими выходами подключенный к второму входу блока выбора максимального сигна5 ла и к первому входу второго компаратора, вторым входом соединенного с выходом первого элемента сравнения, с входом амплитудного детектора и

1 вторым входом второго порогового элемента, первый вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, а выход — с вторым входом элемента И, управляющий вход амплитудного детектора подключен к выходу второго компаратора, выход первого порогового элемента связан с обнуляющим входом преобразователя ширина импульсов напряжение, второй вход первого порогового элемента соединен с выходом второго элемента сравнения и первым входом первого компаратора, выходом связанного с входом форсажного усилителя мощности, второй вход первого компаратора и управляющий вход регулятора подключены к выходу блока выбора максимального значения сигнала.