Система управления участками производства

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для управления участками производства. Цель изобретения - повышение точности системь. Система содержит объект управления исполнительные блоки, участки,транспортеры , сумматоры, промежуточную емкость, датчики,блоки задержки,обратную модель второго участка,фильтры , блоки сравнения, экстраполято- . ры, задатчик, Компаратор, регулирующие блоки, ключи, блок вычитания, обратные модели первого участка, интегратор , блок экстраполяторов, блок элементов задержки, блок элементов сравнения. Система позволяет обеспе чить инвариантность управляемой координаты от неконтролируемых внешних воздействий .при управлении участками производства, в. которых наблкдаются транспортные запаздывания между которыми имеется промежуточная емкость и возможно движение материальных потоков от одного участка к другому. S 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 05 В 13/02

@ с чае а фф» Й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4166300/24-24 (22) 23. 12.86 (46) 30.05.88. Бюл, Н - 20 (71) Сибирский металлургический институт имени Серго Орджоникидзе (72) Л.П. Мышляев, Ю.А. Сарапулов, В.П. Авдеев, В.И. Соловьев, В.В. Зимин, В.И. Левинец и В.И. Семиколенов (53) 62-50(088.8) (56) Основы управления технологическими процессами. Под.ред. Н.С.Райбмана, M. Наука, 1978, с. 194, рис.

3.19.

Авторское свидетельство СССР

К 907511, кл. G 05 В 11/00, 1980. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ УЧАСТКАМИ

ПРОИЗВОДСТВА (57) Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для управления пе) ж: пи )Щ А 1 участками производства. Цель изобретения — повышение точности системы.

Система содержит объект управления, исполнительные блоки, участки, транспортеры, сумматоры, промежуточную емкость, датчики, блоки задержки,обратную модель второго участка, фильтры, блоки сравнения, экстраполяторы, задатчик, компаратор, регулирующие блоки, ключи, блок вычитания, обратные модели первого участка, интегратор, блок экстраполяторов, блок элементов задержки, блок элементов сравнения. Система позволяет обеспечить инвариантность управляемой координаты от неконтролируемых внешних воздействий .при управлении участками производства, в которых наблюдаются транспортные запаздывания между т яоторьви имеется промежуточная еиносте С и возможно движение материальных потоков от одного участка к другому.

1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1399699

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для управления участками производства, характеризующимися наличием промежуточной емкости между участками, наличием транспортных запаздываний в участках, возможностью движения материальных потоков напрямую от первого участка к второму. либо через промежуточную емкость, наличием неконтролируемых возмущающих воздействий, Примером такого рода объектов служат цехи металлургического производства со складскими помещениями (емкостями) для полуфабрикатов, в частности„стальные слитки из сталеплавильных цехов могут направляться непосредственно в прокатные цехи 20 или через склад холодных слитков, Цель изобретения — повышение точности системы.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой системы управления участ- 5 ками произвоцства, На чертеже обозначены И,(t) и

И (с)-неконтролируемые возмущения, действующие на первый и второй участки в момент времени t Q(t) — вход- 30 ное (материальное или энергетическое) воздействие на систему (объект) управления Y(t) — выход объекта управления, Система управления участками производства содержит объект 1 управления, включающий первый исполнительный блок 2, первый участок 3, первый транспортер 4, второй исполнительный блок 5, сумматор 6, второй участок

?, второй транспортер 8, промежуточную емкость 9, третий исполнительный блок 10, пятый 11, четвертый 12, третий 13, второй 14 и первый 15 датчи-". ки, четвертый сумматор 16, второй блок 17 задержки, первый сумматор 18, обратную модель 19 второго участка, второй фильтр 20 (низкой частоты), первый блок 21 сравнения, второй экстраповятор 22 задатчик 23 ком9

5О паратор 24, третий блок 25 сравнения, первый регулирующий блок ?6, второй ключ 27, второй регулирующий блок 28, пер в ый ключ 29, блок 30 вычитания, первый блок 31 задержки, второй блок

32 сравнения, третий блок 33 задерж55 ки, пятый сумматор 34, первую обратную модель 35 первого участка, цнтегратор 36, вторую обратную модель

37 первого участка, третий фильтр

38 (низкой частоты), блок 39 экстраполяторов, включающий 39-1,...,39-j

39-N экстраполяторов, первый фильтр 40 (низкой частоты), первый экстраполятор 41, блок 42 элементов задержки, включающий N элементов задержки, блок 43 элементов сравнения, включающий N элементов сравнения, второй сумматор 44, третий регулирующий блок 45, третий сумматор 46, Объект 1 управления представлен, например, участками агломерационного производства металлургического пред- . приятия. Q(t) — поток шихтовых материалов, первый 2 и третий 10 исполнительные блоки — весовые дозаторы непрерывного действия, второй исполнительный блок 5 — челноковый транс-, портер с перекидным шибером, транспортеры 4 и 8 для сыпучих материалов, первый 3 и второй 7 участки могут быть представлены в виде инерционного звена первого порядка, промежуточ" ная емкость 9 — интегральным звеном, первый I 5,,второй 14, третий 13, четвертый 12 и пятый 11 датчики — ленточные массоизмерители. Обратные модели 19,35 и 37 участков могут быть представлены в виде пропорциональнодифференцирующих звеньев, первый регулирующий блок 26 с П-законом регулирования, второй регулирующий блок

28 с ПИ-законом регулирования.

Система управления участками производства работает следукнцим образом.

Выходная переменная объекта 1 управления измеряется первым датчиком

15, и полученный сигнал Y(t) вычитается в первом блоке 21 сравнения из сигнала Y (t) о заданном значении выходной переменной, поступающего с задатчика 23. Во втором фильтре 20 низкой частоты подавляются.высокочастотные составляющие сигнала Fy(t)=

=Y (t)-Y(t), и полученныи сигнал с

Sy(t) преобразуется в обратной модели 19 второго участка в сигнал запаздывающей корректировки УУ управляющего воздействия второго участка, Для определения реализованного управ" ляющего воздействия U второго участ-. ка выходная величина второго исполнительного блока 5 измеряется третьим датчиком 13, а выходная величина третьего исполнительного блока 10 — вторым датчиком 14, выходные сигналы этих датчиков суммируются в четвев3 13996 том сумматоре 16. Сигнал Б (t) о найденном в текущий момент времени управляющем воздействии задерживается во втором блоке 17 задержки на время Г запаздывания во втором транспортере

8 и алгебраически суммируется в первом сумматоре 18 с выходным сигналом

RU обратной модели 19 второго участка. На выходе первого сумматора 18 получается сигнал Б (с- Г ) о восстановленном с запаздыванием на время

7, образцовом управляющем воздействии второго участка (t- )=U (t)+rj (Ky(t)j (1) где g j — оператор обратной модели

19 второго участка. Сигнал î U>(t- c ) экстраполируется на время Г во втором экстраполяторе 22,и в результате

+ на его выходе получается сигнал Б (с) о требуемом управляющем воздействии второго участка, Сигнал U,(t) о требуемом управляющем воздействии второго участка 25 пос тупа ет на к омпар ат ор 24, где с ра в1 нивается с сигналом четвертого датчика 12 о величине. материального потока Q(t) перед исполнительным блоком

5. Если UR(t) < Q(t), то имеется воз- 30 можность направить материал не в промежуточную емкость 9, а непосредственно на второй участок 7 через сумматор 6 и тогда компаратор вырабатывает на выходе нулевой сигнал, при котором первый ключ (раэмыкакнций) 29 находится в замкнутом состоянии, а второй ключ 27 (замыкающий)- в разомкнутом состоянии. При разомкнутом втором ключе 27 первый регулирующий 40 блок 26 с пропорциональным законом регулирования вырабатывает нулевой сигнал, при котором третий исполнительный блок 10 (дозатор) остановлен и не подает материал из проме- 4> жуточной емкости 9 на второй участок

6. В третьем блоке 25 сравнения из сигнала U (t) вычитается сигнал Q (t) с выхода третьего датчика 13 о величине материального потока, поступающего с второго исполнительного блока 5 на второй участок. При замкнутом первом ключе 29 сигнал йЯ (t)= т я

=.U (t)-Q (2) с вьжода третьего блока 25 сравнения подается на второй регулирующий блок 28 .с пропорциональ. но-интегральным законом регулирования, которым вырабатывается сигнал втОрому испОлнитBJIbHQMjj блок, . 5, B

99 результате чего устанавливается равенство Б. (с)=Я () и на второй участок поступает требуемое количество материала, Если же U (t) ) Q(t), т.е. количества материала, поступающего на второй исполнительный блок 5, недостаточно для выполнения равенства () = U (t), то компаратор 24 вырабатывает сигнал, при котором ключ

29 размыкается и второй регулирующий блок 28 подает на вход второго исполнительного блока 5 команду, при которой выполняется равенство

Я()=Q (t), т.е. весь материал подается вторым исполнительным блоком 5 на второй участок. В это время второй ключ 27 замыкается и сигнал

aQ (t) о недостающем количестве материала с выхода третьего блока 25 сравнения подается на вход первого регулирующего блока 26, который вырабатывает сигнал, управляющий третьим исполнительным блоком 10. В результате из промежуточной емкости 9 третьим исполнительным блоком 10 подается на второй участок 7 через сумматор 6 недостающее количество материала.

Для выработки управляющего воздействия U, (t) на первый участок 3 снача" ла восстанавливается .с запаздыванием

, в первом транспортере 4 образцовое управляющее воздействие U,(t-c, ) первого участка 3 без учета количества материала, требуемого для поддержания запасов в промежуточной емкости 9. С этом целью вьжодной сигнал Q(t) четвертого датчика 12 задерживается в первом блоке 31 задержки на время с, и вычитается во втором блоке 32 сравнения из выходного сигнала U (t) четвертого сумматора 16. Сигнал о полученной разности F Q,(t) преобразуе1ся в первой обратной модели 35 первого участка в сигнал о запаздывающей корректировке PUI управляющего воздействия первого участка 3 и алгебраически суммируется в пятом сумматоре 34 .с задержанным в третьем блоке 33 задержки на время запаздывания

5д в первом транспортере 4.выходным сигналом пятого датчика 11. На выходе пятого сумматора 34 получается сигнал о восстановленном с запазды" ванием на время, образцовом управ" ляющем воздействии первого участка

U,(С,, 3 ) Н (t 3)+q, (tQ(I)) (2) 1399699 где U (t- о ) — управляющее воздейстВие первого участка, ц, () — оператор обратной модели первого участка,Сигнал U,(t- ь ) экстраполируется в первом экстраполяторе 4 1 на текущий момент времени t и поступает на вход третьего сумматора 46, где алгебраически суммируется с корректировками управляющего воздействия первого 10 участка 3, предназначенными для поддержания запасов материала в промежуточной емкости 9. Эти корректировки рассчитываются, во-первых, по разности между приходом и расходом ма- 16

: гериала в промежуточную емкость 9 и, во-вторых, по количеству материала на первом транспортере 4, предназначенйого для заполнения промежуточной емкости 9. 20

Для расчета первой части корректировок в блоке 30 вычитания из суммы сигналов четвертого 12 и второго 14 датчиков вычитается сигнал третьего датчика 13 и таким образом определя- 25 ется сигнал gQ „ о разности прихода и расхода материала в промежуточную емкость 9. Этот сигнал интегрируется в интеграторе 36 и подается во вторую обратную модель 37 первого участка, 30 где преобразуется в сигнал части корректировки управляющего воздействия первого участка 3. С целью определения другой части корректировки находятся разности между точ;ками траекторий фактического и требуемого количества материала на инС< .тервале времени д . = — которые заN тем алгебраически суммируются. Для 4О этого сигнал пятого датчика 11 усредняется на интервале времени ьГ = г » в первом фильтре 40 низкой часN тоты и задерживается в блоке 42 эле- 4> ментов задержки на время Гв (421) -ом элементе задержки, íà 3 л c — в (42-j)-QM элементе задержки, на

Nac, =, в (42-N)-ом элементе задержки.

Выходной сигнал пятого сумматора 34 также усредняется на интервале времени до в третьем фильтре 38 низкой частоты и экстраполируется на интервалы времени от 5с до Е, экстраполяторами 39-1I,..., 39-j, ..., 39-N блока 39 экстраполяторов. В блоке 43 элементов сравнения из выходных сигналов экстраполяторов 39-Npe ° °, 39-3, 39-1 вычитаются выходные сигналы элементов задержки 42-1,...,42-j,...

42-N,и сигналы о полученных разностях алгебраически суммируются во втором сумматоре 44. Выходной сигнал третьего сумматора 46 о значении управляющего воздействия первого участка 3 идет на третий регулирующий блок 45, который вырабатывает сигнал, управляющий первым исполнительным блоком. формулаизобретения

1. Система управления участками производства, содержащая объект управления, первый, второй и третий блоки сравнения, первый, второй и третий фильтры, первый и второй экстраполяторы, первый, второй, третий и четвертый сумматоры, блок элементов задержки, первый и второй регулирующие блоки, первый блок задержки, блок экстраполяторов, блок элементов сравнения, задатчик, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, подключенного выходом к входу второго фильтра, выход первого блока задержки подключен к первому входу второго блока сравнения, группа выходов блока элементов задержки подключена соответственно к первой группе входов блока элементов, сравнения, группа выходов которого подключена к группе входов второго сумматора, второй вход третьего сумматора соединен с выходом первого экстраполятора, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения точности системы, в нее введены пятый сумматор, второй и третий блоки задержки, обратная модель второго участ-. ка, компаратор, третий регулирующий блок, первый и второй ключи, блок вычитания, первая и вторая обратные модели первого участка, интегратор, причем первый выход объекта подключен к второму входу первого блока сравнения, выход второго фильтра через обратную модель второго участка соединен с первым входом первого сумматора, подключенного выходом к входу второго экстраполятора, подключенного выходом к первому входу третьего блока сравнения и к первому входу компаратора, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго ключей, выходы которых подключены к входам соответственно второго и третьего регулирующих бло1399б ков, подключенных выходами соответственно к первому и второму входу объекта управления, второй выход которого соединен с первым входом чет5 вертого сумматора, выход которого через второй блок задержки соединен .с вторым входом первого сумматора, а непосредственно — с вторым входом второго блока сравнения, подключен- 1ð ,ного выходом через первую обратную модель первого участка к первому входу пятого сумматора, второй вход которого подключен к выходу третьего блока задержки, вход которого соединен с пятым выходом объекта управления и с входом первого фильтра, подключенного выходом к входам блока элементов задержки, выход пятого сумматора подключен к входу первого 2р экстраполятора и к входу третьего фильтра, выход которого соединен с входами блока экстраполяторов,. группа выходов которого подключена соответственно к второй группе входов 25 блока элементов сравнения, выход второго сумматора подключен к первому входу третьего сумматора, подключенного выходом через третий регулирующий блок к третьему входу объекта ЗО управления, второй выход которого соединен с первым входом блока вычитанияр подключенного выходом через последовательно соединенные интегратор и вторую обратную модель первого

ЗБ участка к третьему входу третьего сумматора, третий выход объекта управления соединен с вторым входом четвертого сумматора и с вторым входом третьего блока сравнения, под ключенного выходом к входам первого и второго ключей и к второму входу блока вычитания, третий вход которого соединен с четвертым выходом объекта управления, с вторым входом компаратора и, с входом первого бло45

99 8 задержки, четвертый вход объекта управления является входом входного воздействия системы, 2. Система по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что объект управления содержит первый, второй и третий исполнительные блоки, первый и второй участки, первый и второй транспортеры, промежуточную емкость, первый, второй, третий, четвертый и пятый датчики и сумматор, причем четвертый вход объекта управления соединен с входом первого исполнительного блока, подключенного управляющим входом к третьему входу объекта- управления, пятый выход которого соединен с выходом пятого датчика, вход которого подключен к выходу первого исполнительного блока и через последовательно соединенные первый участок и первый транспортер к входу второго исполнительного блока и к входу четвертого датчика, подключенного выходом к четвертому выходу объекта уп» равления, третий выход которого соединен с выходом третьего датчика, подключенного входом к первому выходу второго исполнительного блока и к первому входу сумматора, выход которого через последовательно соединенные второй участок, второй транспортер и первый датчик подключен к пер-. вому выходу объекта управления, второй выход которого соединен с выходом второго датчика, вход которого подключен к второму входу сумматора и к выходу третьего исполнительного блока, управляющий вход которого соединен с вторым входом объекта управления, первый вход которого подключен к управляющему входу второго исполнительного блока, второй выход которого через промежуточную емкость соединен с входом третьего исполнительного блока.

1399699

Составитель Е. Власов

Техред А.Кравчук Корректор M. Максимишинец

Редактор Ю,. Середа

Заказ 2662/46

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035 ° Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4