Способ программного регулирования и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к системам программного регулирования температуры сред или тел. С целью повышения точности регулирования ступенчатую функцию, в виде которой формиг руется упраапяющее воздействие, представляют суммой единичных функций. По переходной характеристике объекта управления определяют приращения температуры объекта к концу интервала программного регулирования, обусловленные соответствующими единичными функциями. Определяют прогнозируемую ошибку, корректируют ее на величину ошибки рассогласования, имевшей место к началу интервала регулирования , а управляющее воздействие формируют в виде суммы скорректированной ошибки рассогласования и.управляющего воздействия на предьщущем интервале программного регулирования. Устройство содержит вычислитель прогнозируемого изменения температуры, программный задатчик, элемент сравнения для вьтисления кода и знака имеющейся ошибки рассогласования, сумматор для вычисления..суммарной прогнозируемой ошибки, функциональный преобразователь для вычисления кода, пропорционального току, подаваемому на нагреватель, нагреватель, объект. 2 с.п. ф-лы, 6 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 05 D 23/19

:"!!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4 196 248/24-24 (22) 17.02.87 (46) 07.03.89. Бюл. Х 9 (72) В .Г. Воронов, А.И. Гапон, М.В. Гунбин, П А. Качанов, В.И. Кадулин и В.А. Антошин (53) 621.503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 978109, кл. G 05 D 23/19, 1980. (54) СПОСОБ ПРОГРАММНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к системам программного регулирования температуры сред или тел. С целью повышения точности регулирования ступенчатую функцию, в виде которой формируется управляющее воздействие, представляют суммой единичных функций.

По переходной характеристике объекта управления определяют приращения температуры объекта к концу интервала

Изобретение относится к системам программного регулирования температуры сред или тел и может быть реализовано в системах, термостатирования, в энергетике, химической, металлургической, пищевой ч других областях промышленности.

Цель изобретения — повышение точности программного регулирования.

На фиг. 1 представлен пример пе реходн и характеристики объекта регулирования при воздействии на него тепловым потоком в виде единичной функции; на фиг. 2 — пример вычисления прогнозируемой температуры

„„Я0„„1464) 47 А1 л программного регулирования, обусловленные соответствующими единичными функциями. Определяют прогноэируемую ошибку, корректируют ее на величину ошибки рассогласования, имев шей место к началу интервала регулирования, а управляющее воздействие формируют в виде суммы скорректированной ошибки рассогласования и. управляющего воздействия на предыдущем интервале программного регулирования.

Устройство содержит вычислитель прогнозируемого изменения температуры, программный задатчик, элемент сравнения для вычисления кода и знака имеющейся ошибки рассогласования, сумматор для вычисления,.суммарной прогнозируемой ошибки, функциональный преобразователь для вычисления кода, пропорционального току, подаваемому на нагреватель, нагреватель, объект. 2 с.п. ф-лы, 6 ил. объекта под воздействием теплового потока в виде ступенчатой функции, вычисления прогнозируемой ошибки рассогласования и приращения теплового потока; на фиг. 3 — структурная схема устройства для програм много регулирования; на фиг ° 4 временные диаграммы работы устройства; на фиг. 5 и 6 — структурные схемы блоков памяти, варианты.

Устройство для программного регулирования содержит генератор 1 импульсов, распределитель 2 импульсов, программный задатчик 3, регистры 4 и 5 памяти для хранения кодов прира146414 7 щения температуры 6 Т относительно начальной температуры Т, для начала и конца интервала программного регулирования блок 6 памяти для хранеУ

5 ния кодов приращения тепловых потоков, для которых переходный процесс не окончился, и суммы кодов приращений теплового потока, для которых переходные процессы в объекте завер.-...10 шились, блок 7 памяти для хранения кодов коэффициентов пропорциональности К;, умножитель 8, регистр 9 для подключения выхода умножителя 8 к общей входной шине сумматора 10, регистр 11 памяти для накопления промежуточных результатов вычислений и фррмирования кода прогнозируе:мой скорректированной. ошибки рассогласования, регистр 12 памяти для хранения кода, равного 1/К,, умножитель 13 для вычисления кода теплового потока, регистр 14 памяти .для хранения кодов теплового потока на следующем интервале программного ре- 25 гулирования, функциональный преобразователь 15 для извлечения квадратного корня, цифроаналоговый преобразователь 16, усилитель 17 мощности, нагреватель 18, объект 19 регулирования, датчик 20 температуры объекта, аналого-цифровой преобра.зователь 21, элемент 22 сравнения для вычисления кода ошибки рассогласования, регистр . 23 памяти кода ошибки рассогласо вания, регистр 24 и элемент 25 сравнения для вычисления кода приращения теплового потока.

На фиг. 4п изображена, последовательность импульсов, поступающих на

40 тактовый вход блока 6 памяти. В течение первых п-1 импульс.ов,, когда присутствует сигнал "Сдвиг" (Фиг ° 4р), происходит сдвиг информации в регистрах памяти и накопление суммы в

45 последнем регистре, Следующие и-1 импульсов осуществляют выборку информации из регистров блоков 6 и 7 ° памяти попарно. На это время регистр

9 памяти пропускает результат произведения с умножнтеля 8 на сумматрр 10

50 (фиг. 4е) . На фиг. 4тУ изображены импульсы, разрешающие выдачу кода регистра 4 памяти в общую шину и на . вход регистра 5 памяти. На фиг. 4у

55 изображено положение относительно конца интервала с импульса, разре- шающего выдачу через регистр 23 памяти в общую шину информации с эле.-. мента сравнения, Н» фиг. 4ф из Юражена и осл едова тел ьн ост ь ими ул ьс о в, разрешающих запись информации в регистр 11 памяти. Так как запись осуществляется по заднему фронту, импульсы сдвинуты. На фиг. 4х-т изображены импульсы разрешения записи в регистры 14, 24, 5 и 4 памяти соответственно.—

Блок. 6 памяти (фиг. 5) содержит (n-1) регистров 26.1 — 26.п-1 памяти, счетчик 27 с параллельным выходом, дешифратор 28 для выработки сигналов выборки регистра, элементы И 29.129,п-1 для формирования сигналов разрешения записи, элемент 30 задержки для формирования сигнала ра зр ешения записи в регистр 26.п-1 результата суммирования. Повторители 31 с тремя состояниями для отключения выходов регистров 26.п-1 во время вычисления суммы и сдвига, инвертор 32 и элемент

ИЛИ 33 для управления третьим состоянием повторителей. Блок 6 памяти имеет два выхода — выходная информационная шина и шина управления выборкой в блок 7 памяти и сумматор 34.

Блок 7 памяти (фиг. 6) состоит из п-1 регистров 35.1-35.п-1 памяти, входы и выходы которых подключены к общей шине. Блок 7 памяти содержит информационные шины, шины выбора регистра и шины управления записью кодов К -К,.

Способ осуществляется следующим образом.

Снимается переходная характеристика объекта управления (кривая разгона), временная зависимость температуры объекта при подаче мощности на нагреватель в виде единичной функции. На фиг. 2 представлен пример такой зависимости. Время переходного процесса, протекающего в объекте, разбивается на п равных интервалов времени . Так как характер переходного процесса определяется только теплофизическими параметрами объекта и не зависит от амплитуды теплового потока, то для моментов времени, кратных с, можно рассчитать коэффициенты пропорциональности:

T(t)

К 1(i.(ï, t ; где Я вЂ” амплитуда теплового потока, имеющег о вид единич ной фун кции;

1464147

T(t) — температура объекта; время .

Для линейных объектов К, = const при любых Я. Зная К можно рассчи- ..

5 тать температуру объекта в любой момент времени, кратный,, если известна величина теплового истока Q и если он задан в виде единичной функции. И наоборот, задаваясь временем и величиной изменения температуры объекта, можно рассчитать величину теплового потока, который вызывает такое изменение.

Любую ступенчатую функцию можно представить в виде суммы единичных функций. Для тепловых полей справед.-.. лив принцип суперпозиции, который заключается в том, что изменение температуры объекта равно сумме изменений температуры, обусловленных каждым тепловым потоком (если их несколько) в отдельности. Поэтому при воздействии на объект теплового потока, имею-щего вид ступенчатой функции, при . 25 условии, что изменения ступенчатой функции происходят в моменты, кратные

С, с помощью массива коэффициентов

К; можно рассчитать температуру объекта в любой момент времени, крат- 30 .ный . Пусть теперь в объекте управления всякие переходные процессы отсутствуют, и в нем поддерживается постоянная температура Т,. Пусть с момента времени t = 0 на объект начи35 кает воздействовать тепловой поток в виде ступенчатой функции, который изменяет свое значение только в моменты времени, кратные ь . Пусть с момента подачи теплового потока прошло ir времени, где i п. Такую ступенчатую функцию можно представить в виде алгебраической суммы единичных функций е где m >0;

Ьт;

К и

Q(t) = К, + bQ, + ." + bQ;,= Еа;

jR$

Рассчитав заранее значение коэф- фициентов К„: и используя принцип суперпозции, можно предсказать изменение температуры в объекте, обусловленной данным..".епловым потоком для любого момента времени. Например, для t = (i+ 1)й

55 bTÄ = (bQ. + bQ, +, + Ац, +aQ,)

«К, + Ь,К + bQ,Kq + ЬЦК, +аЕК

+ Е Q К,.

hT = КK; +bQK;, + ° ° ° +

1+!

< -1

ЬЯ;, K = K.6Л;K; „° =о

Поскольку для 1 = x + 1 — n еди,ничных тепловых потоков переходные процессы в объекте управления окончились, и для них все коэффициенты

К = K„, выражение может быть представлено в виде

1 i -n+< 1

ЬТ;„= К„ Ж; + + 0„„К; г (2) расчетное (прогнозируемое) приращение темпера туры объекта к моменту времени (i. + 1)с, под воздействием суммарного теплового потока, подведенного к объекту до момента времени ic,; коэффициент, соответствующий окончанию переходных процессов.

i n+>

Сумма dQ характеризует тепло>-o вой поток, для которого переходные процессы в объекте закончились, т.е. этому тепловому потоку соответствует один коэффициент К„. Второе слагаемое выражения (2) характеризует изменение температуры объекта под воздействием теплового потока, вызывающего пере-, ходные процессы в объекте. Графичес кая интерпретация вычисления прогно." зируемого изменения температуры объекта приведена на фиг. 2. Ступенчатую функцию (фиг. 2в) можно разбить на единичные функции (фиг. 2г, е, з, и к). На фиг ° 2д, ж, и, л представлены изменения температуры объекта под воздействием соответствующих тепловых потоков. Суммарное изменение температуры объекта представлено на фиг. 2о и вычисляется как сумма изменений температуры в соответствующие моменты времени. В приведенном примере (фиг. 2) время переходного про цесса разбито на шесть интервалов.

Для этого случая вычисляют шесть коэффициентов К 1, К -K . .А прогнозируемое изменение температуры объекта, например, в момент времени, рав- ный 10<,, равно на нулю, так как нагреватель еще не включался.

Код расчетной (прогнозируемой) температуры сравнивается с кодом температуры задатчика 3. Код разности с соответствующим знаком, равен

P

Ю;+, ЙТ;+,, (3) . 15 где Ь Т - приращение температуры +( задатчика.

За время выполнения программы регулирования и подготовки регулятора к работе температура окружающей сре- 20 ды может измениться.

Так как скорость изменения температуры окружающей среды обычно значительно меньше скорости изменения .температуры объекта, переходными процессами, обусловленными колебаниями внешней температуры, можно пре небречь. Однако эти колебания, а также ошибки округления К; и Q,» аппара-, турные погрешности ЦАП и АЦП могут .З0 вызывать ошибку рассогласования,. которую необходимо учитывать. Ошибка рассогласования определяется в момент времени, равный i :

Ь = aT". -g T?, (4) где ЬТ. - приращение температуры объекта в момент времени

Х .

Сигнал. с датчика 20 температуры, пропорциональный приращению температуры объекта относительно Т»„ поступает на вход АЦП 21, где преобразуется в соответствующий код. Этот код в элементе 22 сравнения сравнивается с кодом приращения температуры задатчика 3. Разностный код с соответствующим знаком в соответствии с выражением (4) поступает на первый вход сумматора 10. Так как изменение внешней температуры за время ь пренебрежимо мало, то (1. + 1) =h. (i). Исходя из этого рассчитываем полное отклонение прогнозифуемой температуры объекта от температуры задат чика.

Ь-Ь,+Ь вЂ” (hx;„— IhT ° ) + (hT °

Р 5

40

7 14641 (В приведенном на фиг.2 примере ЬЯ в моменты времени о, ЗГ, 5С, 7ь, 8ь, 9С равны нулю).

Очевидно, что для первого интервала программного регулироцания сумма, вычисленная по формуле .(2), рав47

Значение Ь вычисляется сумматором 34. Для начала программного регулирования при условии, что температура объекта не отличается от Т

b.= ÄT ., так как все остальные сла4+i га емые р авны нулю ..

Для того, чтобы вывести объект регулирования в заданную точку к моменту времени (i + 1)Г, начиная с момента времени, равного ic к объекту нужно подвести дополнительно такой тепловой поток, который вызывает равное по величине, но противоположное по знаку изменение температуры.

Значение приращения теплового потока вычисляется по формуле в

Ь

9 (6)

4 а полный тепловой поток, который будет п одаваться с момента времени

i r до (i + 1)ь, равен (Q (7) mf

Значение кодов приращения и суммарного теплового потока вычисляются блоками 12, 13, 24 и 25, после чего код приращения теплового потока

Qi пересылается в блок 6 памяти, а код суммарного теплового потока поступает на вход функционального преобразователя.

Так как тепловой поток равен мощности нагревателя, то значение тока нагревателя с сопротивлением R вычисляется функциональным преобразователем 15 по формуле

«Р 2< (8)

С выхода Функционального преобразователя 15 код, пропорциональный току нагревателя, записывается в элемент 14 памяти, а затем преобразуется цифроаналоговым преобразователем

16 в аналоговый сигнал, который уси.-... ливается усилителем 17 мощности и подается на нагреватель 18 °

Под воздействием подведенного к объекту тепла объект начинает изменять свою температуру до ЬТ. . MoI+I мент записи первого кода. в элемент 14 памяти является началом программного регулирования. Значение кода в элементе 14 памяти изменяется только в моменты времени, кратные . После того, как в элемент 14 памяти

47

14641 очередной код записан, система начинает вычисление кодов приращения теплового потока и суммарного теплового потока для следующего интервала. времени программы.

Пример . Величина тока нагревателя для первого интервала программного. регулирования при условии, что температура объекта в момент времени

t = 0 равна Т0, имеет значение, равное

I< = Я = -Я- = — — — = — - - (9)

ДО Д hTÇ

R RK< RK<

Пусть теперь с начала регулирования прошло 10 <. (фиг. 2) . По данным о тепловом потоке можно вычислить температуру объекта к моменту времени

11<, (кривая А, точка 1) по формуле 20 — (dQî + dQ< + dQ + dQ + dQ4+

+ dQ ) Кб + dQ<,K: + dQ K + hQâKз +

+ 60;К2 °

Пусть по программе объект ко времени 11 должен выйти в точку 2. Тогда по формуле (6) нри отсутствии ошибки рассогласования вычисляется величина приращения теплового потока, щ0 который выводит объект в заданную точку 2 в течение интервала времени от 1О<, до 11 ° (фиг. 2 и и н) .

Устройство для осуществления предлагаемого способа работает следующим

35 образом.

На стадии подготовки снимается переходная (разгонная) характеристика объекта управления при подаче на него теплового потока в виде единич- 40 ной функции известной амплитуды. Для и точек переходной характеристики через интервалы времени <, вычисляют по формуле (1) значения коэффициентов К,-К„. В программный задатчик 3 вводится программа изменения температуры объекта относительно начальной температуры Т0 . В регистр 12 заносится код, соответствующий величине

1/К . В регистры блока 7 памяти заносятся коды коэффи;иентов К -К4. Регистры 4, 5, 9, 1", 14, 24 и 23 и регистры блока 6 памяти обнуляются.

На выходе датчика температуры сигнал равен. нулю (например, измерительный

55 мост с терморезистором сбалансирован) .

1.

Работу устройства рассмотрим по временной диаграмме работы распреде-.. лителя 2 импульсов (РИ), которь<й осуществляет синхронизацию работы всего . устройства. После запуска генератора

1 импульсов в блок 6 памяти поступает сигнал "Сдвиг" и серия тактовых импульсов.

Блок 6 работает следующим образом.

В исходном состоянии регистры 26.126.п-1 и повторители 3 1 находятся в состоянии "Отключено". При поступлении сигнала "Сдвиг" через элемент

ИЛ1 33 на вход ВР поступает сигнал, запрещающий подключение выходов регистра 26.п-1 к общей шине. Так как на вход BP регистра 26.п-1 все время подается ."1", то с его выхода код поступает на вторые входы сумматора

34. При поступлении первого тактового импульса счетчик 27, работающий в режиме вычитания, выдает код, соответствующий числу и, при котором на и-выходе дешифратора 28 появляется

"1", которая через инвертор 32 поступает на первый вход .элемента ИЛИ 33.

Однако наличие "1" на втором входе элемента ИЛИ 33 не позволяет подключить к общей шине выходы регистра

26.п-1. Следующий тактовый импульс вызывает появление "1" на и-1-выходе дешифратора 28, который подключен к входу BP регистра 26.п-2 и к входу (п-1) элемента И 29.п-1. При этом выходы регистра 26.п-2 подключаются к общей шине, откуда код поступает на первые входы сумматора 34. Результат сложения поступает на входы регистра 26.п-1. С выхода и-1-го элемента И 29.п-1 импульс, задержанный элементом 30 задержки, поступает на вход ВК и инвертированный — на вход

ВК,. По переднему фронту этого импульса код суммы записывается в регистр 26.п-1, после чего этот код появляется на выходах регистра 26.n-1.

Таким образом в регистре 26.п-1 накапливается сумма кодов приращения теплового потока, соответствующая первому слагаемому выражения (2).

Следующий тактовый импульс вызывает появление "1" на и-2-выходе дешифратора 28, который подключен к входу BP регистра 26.п-3 и через элементы И 29 — к входу С регистра

26.п-2. При этом в общую шину подает.ся код, хранимый в 26.п-3, и с нее записывается в регистр 26.п-1. Процесс "сдвига" содержимого регистров продолжается до тех пор, пока содер14641 жимое регистра 26. 1 не =-апишется в регистр 26.2. После этого через первый элемент И 29.1 сигнал с первого выхода дешифратора 28 поступает на шину С регистра 26.1, по которому

5 происходит запись кода приращения теплового потока с выхода элемента

25 сравнения.

По окончании цикла сдвига сигнал

"Сдвиг" снимается, на втором входе элемента ИЛИ 33 устанавливается "О".

Следующий тактовый импульс переключает счетчик 27 в состояние, когда на и-выходе дешифратора 28 устанавливается "1". Зтот сигнал через ин вертор 32 к элемент HJIH 33 поступает на вход EZ повторителей 31, по которому к общей шине подключаются выходы "егистра 26.п-1 „Cëåäóþùèé тактовый импульс отключает от общей шины выходы . регистра 26.п-1 и подключает выходы регистра 26.п-2. От сутствие сигнала "Сдвиг" запрещает прохождение сигналов записи на входы 25

С регистров 26.1-26.n- - . Таким об:разом, на втором этапе происходит последовательная вьдача кодов, хранимых в регистрах, начиная с 26.п=1 и кончая .26.1.

Обнуление регистров 26.1-26.п-1 и счетчика 27 осуществляется сигналом

"Сброс", поступающим из распределителя импульсов при включении питания

° устройства.

Блок 7 работает только в режиме вьдачи кода. Сигнал на входы BP регистров 35.1-35.п-1 вьдается дешифратором 28 блока 6 по шине "Выбор регистра". При отсутствии сигналов 4р на входах ВР все выходы регистров находятся в состоянии "Выключено".

Запись кодов в регистры блока 7 может осуществляться специальной схе- мой подготовки„ либо вручную путем вьдачи в общую шину кода соответствующего коэффициента К„-К„и сигнала в шину "Запись", Блоки 6 и 7 работают синхронно, т.е. к общим шинам, которые подключены к первому и второму входам умножителя 8, попарно подключаются регистры 26.п-1 блока 6 и регистры

35.п-1 блока,7, затем регистры 26.п-2 блока 6 и регистры 35.п-2 блока

7 р егистры 26 . 1 бл ока 6 и регистры

35. 1 блока 7.

Как вытекает иэ алгоритма работы устройства, для вычисления темпера-.

47. !2 туры, прогнозируемой к началу i+1 интервала времени, по формуле (2) необходимо умножить сумму приращений тепловых потоков, для которых переходные процессы окончились, на К д

Зта сумма накапливается в регистры

26.п-1, блока 6, а К„хранится в регистре 35.п-1 блока 7, К полученному результату необходимо прибавить сумму произведений

+ ДЯ;, К

Всего таких слагаемых п-2. Поэтому с учетом первой суммы выражения (2), необходимо и-1 регистров для хранения значений приращения теплового потока в блоке 6 и и-1 регистров для хранения кодов коэффициентов К -К,„в блоке

7. Коэффициент К„, а точнее код, соответствующий величине 1/К, хранится в регистре 12 памяти.

Как видно из описания работы блока 6 памяти, информация из регистра 26.1 переписывается на каждом цикле вычисления управляющего воздействия в следующий регистр, и через и-2 цикла код, хранимый в регистре

26.1, складывается с содержимым регистра 26.п-1, Каждое значение кода гриращения теплового потока хранится только в одном регистре и из одного регистра в следующий перезапись осуществляется только один раз. На первом интервале программного регулирования во всех регистрах блока 6 памяти будут "О". В блоках 6 и 7 памятинумерация регистров для общности с выражениями (1) и (2) принята с 2-го по п-й. Одновременно по первому тактовому импульсу из регистра 4 памяти информация перезаписывается в регистр

5 памяти, по второму — в регистр 4 памяти из программного задатчика 3 записывается код приращения температуры задатиика. По окончании цикла сдвига начинается цикл вычисления кода теплового потока. С этой целью в общие шины, подключенные к входам умножителя 8, по первому тактовому .импульсу после снятия сигнала "Сдвиг" вьдаются коды, которые хранятся в и-х регистрах соответственно блоков

6 и 7 памяти. Результат перемножения кодов через открытые входы и выходы регистра 9 поступает на шину, подключенную к первому входу сумматора 10.

1464

Р е г н с т Р 9 B hII I o I I II I T ф У н к ци и татора, отключая согласно временной диа грамме (фиг. 4) выход умножителя

8 от входной шины сумматора 10, на

5 второй вход которого подается код, хранящийся в регистре 11 памяти. Результат сложения записывается в регистр 11 памяти. После этого к входу умножителя 8 подключаются (n-1)-ре- 1р гистры блоков 6 и 7 памяти, а произведение кодов складывается с содержимым регистра 11 памяти. Процесс длится до тех: пор, пока содержимое всех пар регистров блоков 6 и 7 памяти не будет перемножено, а произве=. дение не прибавлено к содержимому регистра 11 памяти. В результате этих операций в регистре 11 памяти помещен

Р код, соответствующий ЬТ.„выражения 20 (2) . Для первого интервала регулирования эта сумма равна нулю; По окончании опроса всех регистров блоков

6 и 7 памяти к первой входной шине сумматора 10 подключается выход ре-. 25 гистра 4 памяти, где хранится код приращения температуры задатчика, и сумматор 10 вычитает из кода приращения задатчика код прогнозируемого приращения (вьг итание происходит из-за того, что в регистры блока

6 памяти заносятся коды приращений теплового потока с обратным знаком), После выполнения этой операции в регистре 11 будет храниться код, соответствующий А, выражения (3) .

Если интервал программного регулирования превышает время вычислений то после вычисления Ь, устройство переходит в режим ожидания, так

40 как дальнейшие вычисления для повышения точности необходимо производить в конце интервала регулирования. Элемент 22 сравнения. вычисляет код, соответствующий Л выражения (4).

Код, соответствующий приращению температуры задатчика для конца текущего интервала регулирования, хранится в регистре 5 памяти, а код, соответствующий реальному приращению температуры объекта, поступает с ана50 лого-цифрового преобразователя 21, к входу которого подключен датчик 20 температуры. Для первого интервала регулирования в регистре 5 памяти записан "0" °

За время с до окончания интервала программного регулирования распределитель импульсов подает сигнал

147 о на вход регистра 23 памяти, по которому содержимое регистра 23 (код отклонения температуры объекта от заданной А ) выдается в общую шину, подключенную к входу сумматора 10.

Сумматор 10 складывает код отклонения с кодом, хранимым в регистре

11. В результате сложения в регистре

11 появится код, соответствующий Ь выражения (5) . Полученный код умножитгль 13 умножает на код, соответствующий 1/К, и хранящийся в регистре 12. Распределитель 2 импульсов выдает импульс разрешения записи в регистр 14. Момент записи информации в регист 14 опережает начало следующего интервала на время с необходимое для вычисления квадратного корня в соответствии с выражением (8) и преобразования двоичного кода в аналоговый сигнал. С выхода регистра 14 памяти код, пропорциональный суммарному тепловому потоку, поступает на вход функционального преобразователя 15 для вычисления квадратного корня. С выхода функционального преобразователя 15 сигнал поступает на вход цифроаналогового преобразователя 16, с выхода которого аналоговый сигнал, усиленный усилителем 17 мощности, поступает на нагреватель 18. Величина, равная 1 4R„, где Ru сопротивление нагревателя, входит в коэффициент усиления усилителя 17 мощности. Поэтому величина тока в нагревателе соответствует выражению (8) . Величина тока нагревателя в течение следующего интервала регулирования не изменяет» ,СЯ е

После запуска устройства програм» много регулирования в течение первого интервала ь происходит подготовка к работе. Процесс регулирования начинается в конце первого ин-, тервала (фиг. 4). С началом следующего интервала регулирования процесс вычисления величины тока нагревателя повторяется. Однако теперь регистры 11 и 14 не обнуляются. В регистре 11 памяти накапливается сумма отклонений прогнозируемой температуры от температуры задатчика. Следовательно, в регистре 14 памяти в конце каждого интервала регулирования записывается код, пропорциональный числителю выражения (8) . Вычисление величины и знака приращения теплового

146414

Формула . рования. потока ДЯ, осуществляется элементом

25 сравнения путем вычитания из кода теплового потока на i+1-ом интервале регулирования кода теплового потока на i-ом интервале регулирования. Для этого в регистре 24 памяти .до вычисления Щ; элементом 25 сравнения хранится код теплового потока на пре." ! дыдущем интервале регулирования. Сра- 10 .зу после вычисления и записи ДЦ; в блоке 6 памяти распределитель импульсов выдает сигнал, разрешающий запись кода действующего тенлового потока в регистр 24 памяти. 16

Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его реализации позволяют осуществить программное per лированче температуры объекта с боль(Г шей точностью.

20 изобретения

1. Способ программного регулирования, включающий формирование кода температуры задатиика, измерение температуры объекта и формирование управляющего воздействия в виде ступенчатой функции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности программного регулирования, управ- З0 ляющее воздействие формируют как сумму единичных функций, при известном значении. управляющего воздействия измеряют выходные сигналы и по ним определяют переходную характеристику объекта, по которой определяют сумму кодов приращений температуры к концу интервала программного регулирования, обусловленных соответствующими единичными функциями, определяют прог- 40 ноэируемую ошибку рассогласования как разность между полученной суммой, соответствующей управляющему воздействию для этого же момента времени, и кодом приращения температуры задатчика, корректируют ее на величину ошибки рассогласования, имевшей место к началу интервала программного регулирования, а управляющее воздействие формируют в виде суммы скор- б0 ректированной ошибки рассогласования и управляющего воздействия на предьг дущем интервале .программного регули2. Устройство для программного регулирования, содержащее генератор импульсов, программный задатчик, распределитель импульсов, первый блок памяти, датчик температуры объекта, 7

16 аналого-цифровой преобразователь, первый элемент сравнения, сумматор, цифроаналоговый преобразователь, нагреватель, объект регулирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности программного регулирования, оно содержит второй блок памяти, первый и второй умножители, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой регистры памяти, функциональный преобразователь для извлечения квадратного корня из кода, второй элемент сравнения, усилитель мощности, выход второго блока памяти соединен с первым входом первого умножитепя, выход которого подключен к первому входу первого регистра памяти, выход второго регистра памяти подключен к первому входу второго умножителя, выход которого подключен к первому входу третьего регистра памяти, выход которого подключен к первому входу четвертого регистра памяти, выхоД которого подключен, к первому входу второго элемента сравнения, второй вход первого умножителя

I подключен к выходу первого блока памяти, второй вход первого регистра памяти подключен к первому выходу распределителя импульсов, а выход первого регистра памяти подключен к первому входу сумматора, первый вход второго регистра памяти подключен к выходу сумматора, выход второго регистра памяти подключен к". второму входу сумматора, второй вход второго регистра памяти подключен к второму выходу распределителя импульсов, к третьему выходу которого подключен второй вход четвертого регистра памяти„ выход второго элемента сравнения подклкчен к первому входу второго блока памяти, выход третьего регистра памяти подключен к второму входу второго элемента сравнения, вход функционального преобразователя для извлечения квадратного корня из кода подключен к выходу третьего регистра памяти, а выход— к входу цифроаналогового преобразователя, вход усилителя мощности подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход - к нагревателю, вход пятого регистра памяти подключен к первым входам сумматора и шестого регистра памяти, выход которorо подключен к второму входу пер18

1464 1

15

7f

"5g

У т

/40д

Ю У 10 11 12 1У 14 33Я Ж

Риг. 2 вого элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу аналогоцнфрового преобразователя, вход которого подключен к выходу датчика температуры, выход седьмого регистра памяти подключен к второму входу второго умножителя, выход восьмого регистра памяти подключенк первому входу сумматора, первый вход восьмого регистра памяти подключен к выходу первого элемента сравнения, второй вход подключен к четвертому выходу распределителя импульсов, пятый и шестой выходы которого подключены соответственно к второму и третьему входам второго блока памяти, второй

47 о выход которого подключен к входу первого блока памяти, седьмой выход распределителя импульсов подключен к второму входу третьего регистра памяти, восьмой выход подключен к второму входу пятого регистра памяти, девятый выход подключен к третьему входу пятого регистра памяти и входу программного задатчика, а десятый выход подключен к четвертому входу второго блока памяти, третьим входам первого, второго, третьего, четвертого, шестого и восьмого регистров памяти, а вход распределителя импульсов подключен к выходу генер ат ора импульсов.

1Т 2 Р У S 6 7 0 У 10 11 12 1S йТ

17 2 Ф Х б д У 10И1273ИГ

17 2 S Ф Х S 7 8 У 10 112 Л7 1У7

172 1 У S S 7 0 У 1011121SО? мФ 71

1l г У S К 70 У10тгИНГ

e) T

172 7 Ф SS 70 У1011ffA7101 - С

1464147

П) ЮМ,7ЬюР

p) йЖ; CiFSOt

Ф- f

e) гва вФ,аю т) Юб4,8Ф

p) а цю,вР ф rirv,с.ч 2, л яацща с

В) wtesgsge г) ам,мщу . ar) ЯОЮВЯ,ВО

1л 64 I4 7 с

1464147

Составитель А. Бондарев

Техред Л.Олийнык Корректор Э. Лончакова

Редактор Н. Яцола

° Ю

Заказ 824/51 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101