Двухконтурная многоканальная система регулирования

 

Изобретение относится к облсюти автоматического управления и ноже быть использовано для регулировЗ ния нескольких технологических - объектов с большими запаздываниями и постоянными времени. Целью изобретения является увеличение точности и быстродействия многоканальных систем регулирования за счет введения внутреннего контура регулирования. Устройство имеет п каналов регулирования , в которых содержатся первые элементы сравнения 1,объекты 2регупи рования, первый вьщелитель максималь -§

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 05 В 11/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4275906/24-24 (22) 04.06.87 (46) 30.11.88. Бюл. ¹ 44 (71) Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова (72) Ю,С.Яковлев (53) 62- 50 (088, 8) (56) Обухов В.И., Яковлев 10.С., Крысин В.Ц. Динамические характерис. тики системы регулирования расхода газа по горелкам стекловаренной печи. — Стекло и керамика, 1979, ¹ 4.

Яковлев lO.Ñ. Автоматизация типовых производственных процессов.

Ч,Ш., Чебоксары, Изд-во Чувашского гос.университета, 1978, с.74.

„„Я0„„1441 4Я Ai (54) ДВУХКОНТУРНАЯ МНОГОКАИАПЬНАЯ

СИСТЕМА PE ГУЛИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к области автоматического управления и может быть ислользавано для регулирова= ния нескольких технологических объектов с большими запаздываниями и постоянными времени. Целью изобретения является увеличение точиости и быстродействия многоканальных систем регулирования sa счет введения внутреннего контура регулирования.

Устройство имеет и каналов регулирования, в которыс содержатся первые элементы сравнения 1,объекты 2 регулирования, первый выделитель максималь- Я

1441349 ног о сигнала 3, первый импульсный элементы ИлИ 17, коммутаторы 18, регулирующий блок 4, первые. 5 и вто" первые 19 и вторые 20 эадатчики рые 6 RS-триггеры, вторые 7, третьи входных сигналов. Сущность нэобрете8 и первые 9 элементы ИЛИ, трехпо- ння состоит в организации второго зиционные реле 10, исполнительные (внутреmего) контура многоканальмеханизмы t1, регулирующие органы ной системы регулирования, обеспе12, ограничитель 13, вторые t4 эле- чивающего более выгодные условия менты сравнения, второй 15 вьдели- функционирования основного контура тель максимального сигнала, второй регулирования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

16 импульсный регулирующий блок, 1

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано для регулирования нескольких технологических объектов с большими запаздываниями и постоянньпчи времени.

Целью изобретения является увеличение точности и быстродействия мно" гоканальных систем регулирования путем введения внутреннего контура ре- 10 гулирования.

На фиг. 1 представлена структурная схема двухконтурной многоканальной системы регулирования, на фиг.2— блок-схема коммутатора. i5

Двухконтурная многоканальная (п каналов) система регулирования (фиг. 1) содержит первые элементы 1 сравнения, объекты 2 регулирования, первый вьделитель 3 максимального 20 сигнала, первый импульсный регулирующий блок 4, первые 5 и вторые 6

RS-триггеры, элементы ИЛИ 7-9, трехпозиционные реле 10, исполнительные механизмы 11, регулирующие органы t2 25 ограничители 13, вторые элементы t4 сравнения, второй выделитель 15 максимального сигнала, второй импульсный регулирующий блок 16 элемент.ты

ИЛИ 17, коммутаторы 18, первые 19 и вторые 20 задатчики входных сигналов .

В качестве объектов 2 регулирования в данном изобретении могут быть взяты такие технологические объекты, в которых есть возможность (нли необходимость) регулирования некоторой промежуточной, более быстродействующей (по отношению к выходной), координаты. Например (см.аналог), @> при регулировании температуры стекла

2 (выходная координата) необходимо регулировать расход газа (промех<уточняя координата) по горелкам стекловаренной печи.

Устройство работает следующим образсм.

Сигнал рассогласования Л X. (i-й

1 канал), вьделяющнесл на выходах первых элементов 1 сравнения в результа те алгебраического суммирования сиг( налов Х. с первого выхода объектов ! f

2 регулирования с сигналами Х задания, поступают на входы первого выделителя 3 максимального сигналя.

На выходе модуля максимального сигнала первого вьделителя 3 максимального сигнала вьделяется максимальf ное по модулю отклонение t аХ „„, I, которое поступает на вход первого импульсного регулирующего блока 4.

На остальных (информационных) выходах номера канала вырабатываются и пар (по числу каналов) информационных сигналов U, и U",,...U „è U „

Эти сигналы могут принимать значения

"0" либо "i". Индекс i командного сигнала., равного "1", означает номер канала, в котором отклонение

ЛХ „максимально, а число штрихов у сигнала, равного "1", определяет (условно, так как выделившийся сигнал однополярный) знак максимального отклонения. Это позволяет включать импульсный исполнительный механизм в требуемом направлении и таким образом учитывать полярность отклонения регулируемого параметра на входе первого вьщелителя 3 максимального сигнала. Отметим, что ситуация 11;=1, U „=1 невозможна, так как сигнал на х-м входе не может

1 I I 1 быть одно нРеttE .I!it!I 33 tt(!II

Эти сигналн (П, tl ..! 1!! с гуна3 о

1 на первые 8-вхс1ды !н1рв11о 5 It !3тс -. рого 6 КБ-триггеp()H с э;1!!роша!3!11!111! связями между основной и нспомог:\ тельной ступенями. Вторые С вхопн первого 5 и второго 6 RH-триггеров объед13нень! и соединены выходом второго элемента 101И 7, При отсутствии сигнала "1" на вторых эапреща3гтщих входах триггеров, что имеет место при отсутствии сигнала " 1" на первом или втором входе второго элемента KIN 7, сигнал " 1" попадает на первый вход элемента ИЛИ 8 или 9, а с их выходов — на второй или третий соответственно вход трехпозиционного реле 10, срабатывание которого приводит к подключении выходного сигнала первого импульсного регулирующего блока 4 через первые элементы ИЛИ 17 к входу исполнительного механизма 11. Исполнительные механизмы посредством регулируюших органов 12 осуществляют регулирующее воздействие на объект ? регулирования.

При работе системы с помощью первого выделителя 3 максимального сигнала осуществляется замыкание того контура регулирования, у которого отклонение f1 Х; в данный момент максимально, т.е. система работает по принципу приоритета максимального сигнала.

1I

Сигналы Х; с второго выхода объекта 2 регулирования 3,промежуточной координаты объекта, имеющей значительно ме IhtIIHp. запаздывание и постоянную времени по сравнении с сигналом на первом выходе) поступают на вторые элементы 14 сравнения, на выходах которых после алгебраического суммирования с сигналами задания

11 !1

Х у; образуются рассогласования DX., поступающие через ограничители 13 на входы второго вьделителя 15 максимального сигнала. На выходе модуля максимального сигнала второго вьделителя 15 максимального сигнала выделяется максимальное по модулю отклонение l IIX, >3.,3, которое поступает на вход второго импульсного регулирующего блока 16. Выходной сигнал последнего через первые элементы KIH 17 поступает на первые входы трехпозиционного реле 10. На информационных

РЕ 1Х(!1с1Х II<" IГ I).t i< 11,". 1 ВТ(РО! t > Р1IJEP I tf1 6 11!3 1 !11 3р =1 б;1 1 1!ч1111 Г Л !1 11-. 1р I l !" форма!в!енн1х 1:игналов К, и К...,.К„ и К ° 1ти с!1 г!3;11!1.! могут ttpfttfftffB Tf зна е11!1Я 13:Illбо 1, !1ерез треTE-.И

Я 11 3!ер вне > э11! ме 11 (l! И!И1 of!It I!Остyпаит сr\< гвpт.тllcttffо на ftторой или .f ретий 33Yо3тн тр =х!!г1эициoffного реле

10 10 ° Гак!!!! образом, трехпозиционное реле 10 срабатывает при поступлении команпннх сигналов как с первого 3, так и с второго 15 вьделителей мак35 симального сигнала, Однако сигналы

К" при пре331-!шенин рассогласованием

4Х, порога ограничения Х „,„ имеют приоритет, обеспечиваемый логическими элементами коммутатора 18. Ес20 ли б61 не было ограничения отклонений JX то системя все время работала бн ат второго выхода объекта 2 регулирования, так как сигналы

К имеют приоритет. Б то же время приоритет необходим, так как сигналы

Х при воздействии внешних возмущений изменяются быстрее, чем сигналы

Х; на первом выходе, что означает

I более раннее обнаружение тенденции

30 изменения главной регулируемой величины — сигнала на первом выходе объекта 2 регулирования. Регулирование сигнала Х" является средством для более качественного регу1 лирования Х ., Для пояснения работы системы рассмотрим следующие типичные ситуации.

1. Система работает в невоэму40 щаемом режиме Ii

Отклонения 1Х; параметров Х; с второго выхода объектов 2 регулиро-!! вания от их заданных значений Х,д! невелики (1Х - Х „„.„) . Ограничите45 лями 1 3 Он!1 EEB входы Второго выдели теля 15 не пропускаются. На управляющем и всех информационных выходах второго выделителя 15 сигналы равны нулю. В этом случае система работает как одноконтурная многоканальная система, т.е. как системапрототип.

2. На объекты действуют интенсивные внешние возмущения., 1

От этого параметры Х; на первых

55 выходах объектов 2 регулирования начнут изменяться не сразу, а через промежуток времени, определяемый запаздываниями и постоянными времени

5 1 (1бъектов, к(1тор1.!е з нлчительны. Много раньше начнется изме»е»ие параметров

ff

Х»a вторых входах объектов. РасI согплсовл»и(! Х; будут быстро нарастать, превысят порог ограничения огра»ичителей 13 (((Х;, Х„ ) и поступят на входы второго вь1целителя 15 максимапь»ого сигнала, »i управляюIIIpM выходе котор(ч о выделится максимальное из них по модулю, а на и»формацион»ых выходах»омера каf If нала появ1п ся сигнал К или К,.

1 1

Этот сигнал через второй 7 элемент

ИЛИ поступит на вторые (за»рещающие) входы первого 5 и второго б

RS-триг1-еров, из — зл чего командный р сигнал 11, или L! первого выделителя !

3 максимлл»of.о сигнала не пройдет

»л первые входы третьего 8 и первого

9 элементов ИЛИ, а следовательно, и на входы трехпозиционного реле 10.

Одновреме»»о и»формапио»ный сигнал

К!. либо К, действуя »а трехиозиционное реле 10, вызовет подключение выхр>дл второго импульсного регулиру1ощего блока 16 к входу испол»ительного меха»изма 11. Действием второго импульсного регулирующего ,. ff блока 1б параметр Х, приводится к заданному значению, а это предотврл-! шлет нарастание параметра X. и об1 легчает поддержание его в пределах задан»ых значений. Во время работы в каждом контуре двухконтурной системы осуществляется эпизодическое переключение контуров регулирования по приоритету максимального сигнала на входе соответствующего выделителя максимального сигнала.

3. Возможен и наиболее вероятен смешанньп1 режим работы системы, когда только в части m каналов имеет место AX; JX „р, а в остальной части

n-m каналов действует условие ЛХ, < X0lPB этом случае на второй и третий входы трехпозиционного реле 10 проходит сигнал "К" в том канале, в котором отклонение h X; fX, и максимально. В остальных н-1 каналах сигналы "K" будут равны 0 и, таким образом, система из и- 1 каналов будет работать по приоритету максимального отклонения DX от первого выделителя максимального сигнала и первого импульсного регулирующего блока 4.

Работа логического устройства коммутатора 18 поясняется таблицей

f (f i! 349 6 состоя!п(й. В таблиц«!!рол»л1!1!э»ров(1ны восемь возмож»ьгх сочетаний»»формацио»1!ых сиг»алов. !!ри cocтлвле»ии таблицы учит(-!Бл,1»1сf ус31ови11: 1) ир1!

dX; <Х,„, К = 0 и К = <1,".,l одноfI временно появление К = 1 и К, = 1, 0 .=- 1 и U = 1 HPВозмож»по

50 (!остроение двухступенчатых триггеров с запре!11лю!!!ими (.»язями вьгполняется с помощью ста»длрт»ых логических элементов И-НЕ. Остальные логические элементы тлкже стандарт»ь1, Система может быть испо(!ьзована в тех же случаях, что и системапрототип, если у объектов 2 регулирования имеется возможность организовать второй выход, т.е. измерить промежуточную 1.оорди»ату, имеющую мены!1ую инерционность. При этом при том же числе обьектов будет получе1(о лучшее качество регулирования, а при заданном каче ств е ре гулир ова!»1я система сможет "обслужить" большее число объектов, что даст больший экономический эффект. Система может быть применена также в тех случаях, когда решить задачу регулирования с помощью одноконтурной системы в силу неблагоприятных динамических характеристик объекта невозможно„.

Формула и з обретения

1. Двухконтурная многоканальная система регулироьания, содержащ(ая в каждом канале коммутатор, выход которого через последовательно соединен»ые исполнительный механизм и регулирующий орган соединен с входом соответствую!(его объекта регулирования, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, ьторой вход которого соединен с выходом первого задатчика входного сигнала, а выход соединен с соответствующим входом первого вь1целителя максимального сигнала„ выход модуля максимал!.»ого сигнала которого соединен с входом первого имггульсного регулирующего блока,, а информацио»ные выходы номера канала попарно соединены соответственно с первым и вторым информационными входами соответствующего коммутатора, о т л и ч а и щ а я с я тем, что, с целью увеличения точности и быстродействия за счет

К1

К

U",h» Вх.реле

2 3

0 0 0

1 0 0

0 1 0

0 0 1

0 1 0

0 0 1

1 1 0

1 1

2 0

3 0

4 0

5 1

6 1

0

7 0

1 0 1

8 0

7 1 введения внутреннего контура регули= рования, введены второи выделитель максимального сигнала, второй импульсный регулирующий блок, а в .каждый канал введены элемент ИЛИ, второй элемент сравнения, второй задатчик входного сигнала и ограничитель, выход которого соединен с соответствующим входом второго выделителя максимального сигнала, выход модуля максимального сигнала которого соединен с входом второго импульсного регулирующего блока, выход которого соединен с первыми входами элементов

ИЛИ каналов, вторые входы которых соединены с выходом первого импульсного регулирующего блока, выход элемента ИЛИ каждого канала соединен с ,управляющим входом коммутатора того же канала, информационные выходы номера канала второго выделителя максимального сигнала попарно соединены соответственно с третьим и четвертым информационными входами соответствующего коммутатора, второй выход каждого объекта регулирования соединен с первым входом соответствующего канала второго элемента сравнения, второй вход которого соединен с вторым задатчиком входного сигнала того же канала, а выход второго эле-;

441349 8 мента сравнения каждого канала соединен с соответствующим входом второго выделителя максимального сигна5 ла.

2. Система по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что коммутатор содержит три элемента ИЛИ, два RS-триггера и трехпозиционное реле, выход которого является выходом коммутато» ра, первый и второй информационные входы коммутатора соединены соответственно с S-входами первого и второго RS-триггеров, выход каждого из которых соединен с первым входом соответственно третьего и первого элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами трехпозиционного реле, третий информационный вход коммутатора соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и вторым входом третьего элемента ИЛИ, четвертый

25 информационный вход коммутатора соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с С-входами первого и второго

RS-триггеров, управляющий вход ком мутатора соединен с первым входом трехпозиционного реле.

144 f349

Редактор A.Ìàêîâñêàÿ

Заказ 6285/50 Тираж 8бб Подписное БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель Г.Нефедова

Техред Л.Олийнык Корректор H.Король