Устройство управления хлопкоочистительной машиной

 

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к переработке хлопка-сырца. Цель изобретения - повышение точности управления. В устройстве обеспечивается оптимизация оптимального режима очистки путем анализа текущих технологических данных, поэтапного сравнения их с заданными значениями, непрерывного вычисления значения критерия оптимальности и сравнения его с задержанным на время транспортного запаздывания значением, при этом в случае необходимости формируется сигнал, корректирующий задание нагрузки на главный привод хлопкоочистительной машины. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (5)) 4 Р 01 G 9/00

ЕЕ ;.3.

:)и) е.1 < ". i: i,a.,!(11 i

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4127662/30-12 (22) 01. 10. 86 (46) 15,10.89. Бюл. N"- 38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (71) Институт кибернетики с вычислительным центром Научно-производственного объединения Кибернетика"

АН УЗССР (72) Г.К,Хамидов (53) 677.05(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1379353, кл. D 01 С 9/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ХЛОПКООЧИ-

СТИТЕЛЬНОЙ МАШИНОЙ

Изобретение относится к текстильной промьппленности, в частности к переработке хлопка-сырца.

Цель изобретения — повьппение точности управления, На фиг. 1 представлена блок-схема устройства управления; на фиг. 2 — алгоритм оптимального управления процессом очистки хлопка-сырца; на фиг. 3 — функциональная схема блока оптимизации.

Устройство содержит привод 1 питающих валиков, главный привод 2 хлопкоочистительной машины, датчик 3 нагрузки, блок 4 нормализации, компенсатор 5 холостого хода, ограничитель

6 предельной нагрузки, задатчик 7 нагрузки, сумматор 8, датчики 9 и 10 засоренности хлопка до и после очистки, задатчик 11 допустимого коэф2 (57) Изобретение относится к текстильной промьппленности, в частности к переработке хлопка-сырца. Цель изобретения — повышение точности управления, В устройстве обеспечивается оптимизация оптимального режима очистки путем анализа текущих технологических данных, поэтапного сравнения их с заданными значениями, непрерывного вычисления значения критерия оптип)аль-, ности и сравнения его с задержанным на время транспортного запаздывания значением, при этом в случае необходимости формируется сигнал, корректирующий задание нагрузки на главный привод хлопкоочистительной машины, 3 ил. а

Ю фициента очистки и блок 12 оптимиз ации.

Блок 12 оптимизации состоит из первого 13 и второго 14 блоков вычитания, первого детектора 15, первого инвертора 16, второго детектора 17, ключа 18, блока 19 деления, элемента

20 задержки, третьего блока 21 вычитания, третьего детектора 22, второго инвертора 23.

Главный привод 2 хлопкоочистительной машины через датчик 3 нагрузки связан с первым входом блока 4 норма- . лизации, второй и третий входы которого соединены с компенсатором 5 холостого хода и ограничителем 6 предельной нагрузки, а выходы соответственно с первыми входами блока 19 деления и сумматора 8, вторым входом соединенного с задатчиком 7 нагрузки, 3 1514844 а выходом — с приводом 1 питающих валиков. Датчики 9 и 10 засоренности хлопка до и после очистки через первый блок 13 вычитания связаны с ин5 формационным входом ключа 18 и первым входом второго блока 14 вычитания, вторым входом подключенного к задатчику 11 допустимого коэффициента очи-! стки, а выходом — соответственно че рез первый 15 и второй 17 детекторы к входу первого 16 инвертора и управ ляющему входу ключа 18. Выход ключа

18 через блок 19 деления связан непосредственно с первым, а через элемент 20 задержки — со вторым входами третьего блока 21 вычитания, входом через третий детектор 22 и второй инвертор 23 подключенного к третьему входу сумматора 8, связанного также 20 с выходом первого инвертора 16.

Алгоритм оптимального управления процессом очистки хлопка-сырца (фиг. 2) включает в себя следующие операции. 25

Пуск алгоритма начинается с определения исходных данных для оптимизации процесса (P01, P02 — ручные операции). Ð01-P02 — определение экспериментальным путем напряжений: U — эк- 30 вивалентного пбтребляемому току на-! грузки главного привода 2 в режиме холостого хода; U — эквивалентног максимальному значению допустимой нагрузки на привод 2 и U — эквивалент- 35 ное задаваемому технологическими требованиями режиму нагрузки на привод

2 в рабочем режиме очистки хлопка.— сырца. Определение напряжения, эквивалентного допустимому очистительному 40 эффекту хлопкоочистительной машины (aS ) в рабочем режиме очистки хлопкаа сырца, осуществляется для каждой партии определенного сорта хлопка-сырца с известной исходной засоренностью

Б1 путем увеличения подачи хлопка в машину в режиме ручного управления до такого значения засоренности Б, „ на выходе из машины, когда качественные показатели его еще не выходят за

- допустимые по техническому регламенту на процесс очистки этого сорта хлопка, При этом измеряют напряжение U>„, эквивалентное уровню нагрузки на хлопкоочистительную машину в таком режиме, и это значение принимают за:величину заданной нагрузки 11 на главный привод 2 машины, а разницу между значениями засоренности исходной Б и выходной S> в этом режиме принимают за допустимую величину коэффициента очистки хлопка ь S>=S1-Б . Для использования этого значения a S величину его переводят в эквивалентное напряжение, согласуемое с принятым уровнем электропитания в данном устройстве.

Полученные таким образом значения напряжений U U U3, ь Sg с помощью операций РВ1-PВ3 (фиг. 2, ручной ввод) задаются задатчиками 5, 6, 7 и 11 (фиг. 1) для использования в процессе управления ° Кроме того, в процесс управления входят операции

Дl, Д2 обеспечения непрерывной технологической информацией о текущем уровне нагрузки на привод 2 U (фиг.l— датчик 3, фиг. 2 — Дl) и засоренности до и после очистки — Sl, Б (фиг. 1 — датчики 9, 10, фиг. 2 — Д2).

Для стандартизации по роду носителя информации, унификации по уровню электропитания и обеспечения совместимости пределов функционирования логической части от изменения задаваемых и текущих значений входных сигналов в системе управления используются операции нормализации — Н (фиг. 1 — блок 4, фиг. 2 — Н).текущего значения нагрузки U>„, эквивалент.— .ного расходу хлопка в процессе очистки и преобразования — П (фиг. блок 12, блок 2 — П) значений засоренности S,,Б и допустимого коэф19 фициента очистки 4S в значения текущего коэффициента очистки ьБ=Б1-Б и значения критерия оптимальности теку«aS аБ-, щего I= и предыдущего

11тк т11Г здесь означает бывшие значения параметров UzÄ, aS, I по измеренным ранее переменным U,,Б, Б на время, соответствующее времени прохождения хлопка в данной хлопкоочистительной машине от входа к выходу процесса очистки, Величина 1, является постоянной для определенного типа хлопкоочистительной машины и учитывается автоматически в оптимизирующей части системы управления.

Оптимизация процесса очистки осуществляется с помощью логических решающих операций Рl-Р3 (фиг. 1 — сумматор. 8 и блок 12, фиг. 2 — Pl-.ÐÇ). Операция Pl обеспечивает выбор статического или динамического режима работы привода 1 питающих валиков в зависи5 15148 мости от выполнения или невыполнения условия равенства текущей нагрузки заданной, т.е. U „=U ы11 (здесь >AU значение корректирующего сигнала, вырабатываемого, оптимизирующей частью

S системы) . При выполнении этого равенства (фиг. 2 — Р l — да) осуществляется статический режим работы привода

I т.е. частота вращения его постоян- 10 на и пропорциональна напряжению П. р9 вырабатываемому для обеспечения saданной нагрузки на привод 2 подачей требуемого для этого количества хлопка в машину, При невыполнении этого 15 равенства (фиг. 2 — Pl — нет) осуще,ствляется динамический режим работы привода 1, т.е. частота вращения его изменяется относительно частоты в статическом режиме на величину, про- 20 порциональную напряжению + U вырабатываемому на величину, достаточную .для восстановления этого равенства. !

Выбор направления корректирующего воздействия в режиме оптимизации задава- 25 емого уровня нагрузки на главный .привод 2 машины +p U> по условию непре;вьппения текущего значения коэффициента очистки дБ допустимого его значения д S для данной партии очищаемо- 30

Я го хлопка, т.е. ь S <дЯ, обеспечивается операцией.Р2. При невыполнении этого неравенства (фиг. 2 — P2 - нет) выбирается направление корректирующе- го воздействия (-дБ ), уменьшающее 35 уровень нагрузки на главный привод 2 машины. Величина корректирующего воздействия формируется с помощью операции Ф2 (фиг. 2 — Ф2), пропорциональ" но величине рассогласования между до- 40 пустимым и текущим режимами очистки, т.е. -aUg $4S-АБ .

При выполнении неравенства АВ (S (фиг. 2 — P2, да),решающая операция

Р2 выбирает направление на операцию 45

Р3, где, в свою очередь определяется необходимость формировайия в ФЗ увеличивающего корректирующего воздействия +AU при невыполнении неравенства I y I (фиг. 2 — P3, нет), либо 50 й0 =0 при выполнении равенства Е=I

C (фиг. 2 — P3, да) . Здесь неравенство I ) I означает стремление критерия оптимизации к максимуму во время осуществления управления процессом очистки, т.е. если критерий эффективности процесса вычисляется непрерывно и каждое последующее его значение

I больше предыдущего I, определенно44 6 го ранее на время — а прохождения сигнала реакции главного привода машины

U ц при изменении íà+ aUg сигнала U, то Е=мд, но процесс максимизации критерия эффективности не бесконечен, поэтому наступает время, когда устанавливается равновесие ЕЕ;-, что соответствует достижению максимума критерия оптимизации, т.е. I=nano

При Е=ЕС операция Р3 выбирает режим (РЗ, нет) с переходом на операцию ФЗ, формирующую корректирующее воздействие +aU =I-Е, однако, так как I=I то +tlU =0 и, следовательно, операцией "Останов" фиксируется установившийся оптимальный режим I pa при o S=DS>. Если же в процессе I д„ возникает ситуация д S >AS то вновь вступает в силу условный переход на операции Р2 (фиг; 2 — P2, нет), что ведет к формированию на операции Ф2 сигнала коррекции — AU (фиг, 2 - P2„ нет, Ф2), Значения корректирующих сигналов

-fU (или д Up=0) поступают на операцию слияния С2 (фиг. 2 — С2), туда же поступает от операции ручного ввода PB-2 (фиг. 2 — PB2, фиг. 1 — задатчик 7) основной сигнал задания уровня нагрузки U на главный привод 2 хлоп5 коочистительной машины. В результате операции С2 возникает сигнал (UgihUg ), поступающий на решающую операцию Pl где анализируется условие U =U 4U .

При выполнении этого условия на привод питающих валиков (фиг. 2 — ППВ) во здействует установившийся управляющий сигнал U р, достаточный для подачи хлопка на очистку в количестве, обеспечивающем заданный уровень нагрузки. При невыполнении этого условия возникает переход на динамический режим, когда на привод ППВ воздействует регулирующий сигнал U U получаемый из соотношения -Пр=(U «д11 )3Сигналы Uz (Ь Щ.) на привод

ППВ поступают через операцию слиянияС l (фиг. 2) .

Устройство (фиг, 1) управления процессом очистки хлопка-сырца функцио1 нирует в статическом и динамическом режимах, подчиняясь закону оптимального управления, который постоянно обеспечивает в сумматоре 8 выполнение равенства у p U " e < >< (3

1514844

В статическом режиме устройство обеспечивает выполнение условий

u,„=U, A s=A s>, т=„„„.

5 ,В этом случае частота вращения пита-ющих валиков постоянна, количество хлопка, поступающего в машину, соответствует заданному уровню нагрузки

:ee пропорционально сигналу U „, полу- 10 чаемому в сумматоре 8

u„=u, u,==0, аИ =0.

При этом формируемый в блоке 12 оптимизации корректирующий сигнал +Aug= 15

=О, так как A Б= АБ9, I= яке H U-н -П :=О.

;Величина 11„У, пропорциональная гекущему и заданному уровню нагрузки (при U „ . ==11 ), устанавливается в хлопкоочистительной машине самопроизволь- 20

:но благодаря свойству самовыравнива;ния процесса механической очистки ,хлопка на любом из уровней нагрузки в .пределах допустимых режимов. Это объясняется тем, что при увеличении 25 в допустимых пределах подачи хлопка относительно установившегося режима. нагрузки путем изменения задатчиком 7 нагрузки от U>< и U увеличивается также и выход очищенного хлопка, что после прохождения переходного процесса приводит к новому установившемуся режиму

Ц, Ugpg при Б -П .

35, Динамический режим работы устройства оптимального управления процессом очистки хлопка-сырца возникает в случаях . 1) отклонения текущей на-грузки на главный привод 2 машины от . 40 заданной технологическим регламентом

UT gU в результате пуска, перехода

ТН на новое задание или случайного возмущения; 2) отклонения текущего значения коэффициента очистки от допустимого 4Б ygS> при U „-U> 3) недостижения максимума .критерия эффективности процесса очистки 1Ф„„„ 7 (I;;) при aS (ЬБд

В первом случае сумматор 8 формирует регулирующий сигнал + Up, пропорциональный величине отклонения текущей нагрузки от заданной 11 =0 „-U получаемой из формулы (1) при +Au. =О,что приводит к изменению частоты вращения питающих валиков привода 1 (У, =У,,-t U<) до тех пор, пока не установится условие равновесия urz=:11 и U =11, после чего устройство управления переходит бо

=const, Во втором случае (AS ) aS>) блок 12 оптимизации на основе постоянно измеряемых датчиками 9 и 10 значений засоренности S< и Б хлопка до и после очистки его, вычисления текущего значения коэффициента очистки ЬS=S -S и сравнения его с задаваемым задатчиком 11 допустимым коэффициентом очистки -hS формирует отрицательное кор9 ректирующее воздействие -aug до тех пор, пока не установится условие равновесия Л Б=4Бд при 11тН= (u -gu> )

В третьем случае (Хфщд„, Е С,?р) блок 12 оптимизации на основе постоянно вычисляемого значения критерия а Бг эффективности процесса I = — — — и с 11ткЕ сравнения его через время с вновь вычисленным значением I= = — выраба 1 Б

11тн тывает положительное корректирующее воздействие +Aug до тех пор, пока не установится условие равновесия статического режима I=I-„ïðè AS=ASg и от„=Ъ„=| +Aua.

Блок 12 оптимизации при этом функционирует следующим образом, В бло ке 1 3 вычит ания о тр аб атыв аются сигналы с датчиков 9 и 10, т.е. формируется текущее значение очистительного эффекта работающей хлопкоочистительной машины Ь.Б=S -Sg. Сигнал с блока 13 вычитания йоступает во второй блок 14 вычитания, в котором сравнивается с допустимым значением с задатчиками 11, т.е, проверяется условие pS (aS или дБ >ASg по форму0 ле a S-йБ . В случае положительного значения результата сравнения (дБ-АБ ) ) О, его пропускает детектор

15, а в случае отрицательного (AS-аБ ) g 0 — детектор 17. Положитель«3 ный сигнал с детектора 17 преобразуется инвертором 16 в отрицательный сигнал коррекции (-U ), поступающий на третий вход сумматора 8. Отрицательный сигнал с детектора 17, поступающий на управляющий вход ключа 18, дает разрешение на прохождение через информационный вход ключа текущего значения сигнала очистительного эффекта АБ, получаемого на выходе блока 13 вычитания.

В делителе 19.реализуется непрерывное вычисление критерия эффектив9 15148 ности процесса очистки I путем деления текущего значения сигнала очистительного эффекта 4 Я, поступающего с выхода ключа 18 на текущее значе5 ние нагрузки -на главный привод 2 хлопкоочистительной машины U „, формируемое в блоке 4. нормализации (I= аЯ

= †-). Сигнал с делителя 19 в эле11 гя 10 менте 20 задержки задерживается на время, пропорциональное времени прохождения частицы хлопка-сырца от входа до выхода хлопкоочистительной машины, формируя тем самым значение 35 сигнала I . В блоке 21 вычитания ор» ганизуется непрерывный поиск максимального значения критерия эффективности I путем сравнения его с задержанным на время значением.I (I-Ip). 20

Детектор 22 пропускает только отрицательное значение сигнала с выхода блока 21 вычитания (I-1-) < О. Инвертор 23 формирует на выходе положительный сигнал коррекции (+ь11 ), .по- 25 ступающий на третий вход сумматора 8 °

Блок 12 оптимизации обеспечивает поиск оптимального режима очистки путем анализа текущих технологических данных, поэтапного сравнения,их 30 с заданными условиями, непрерывного вычисления значения критерия оптимальности и сравнения его с задержанным на время транспортного запаздыва-, ния значением, при этом, в случае необходимости, формируется коррек.тирующий задание нагрузки на главный привод хлопкоочистительной машины сигнал. ,;Формула изобретения 40

Устройство управления хлопкоочистительной машиной, содержащее привод

44 10 питающих валиков, главный привод машины, соединенный через датчик нагрузки с первым входом блока нормализации, второй и третий входы которого связаны соответственно с выходами компенсатора холостого хода и ограничителя предельной нагрузки, а выход подключен к первому входу сумматора, вторым входом связанного с задатчиком нагрузки, датчики засоренности хлопка до и после очистки, задатчик допустимого коэффициента очистки и блок оптимизации, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности управления, блок оптимизации состоит из блокэв вычитания, детекторов, инверторов, ключа, блока деления и элемента задержки, при этом выход первого блока вычитания соединен с информационным. входом ключа и первым входом второго блока вычитания, выходом связанного. соответственно через первый и второй детекторы с входом первого инвертора и управляющим входом ключа, выход которого связан с первым входом блока деления, выходом связанного непосредственно с первым, а через элемент задержки — с. вторым входами третьего блока вычитания, выход которого через третий детектор подключен к входу второго инвертора, причем датчики засоренности, хлопка до и после очистки соединены с соответствующими входами первого блока вью читания, задатчик допустимого коэффициента очистки — с вторым входом вто-. рого блока вычитания, второй выход блока нормализации — с вторым входом блока деления, третий вход сумматора связан с выходами инверторов, à его выход — с приводом .питающих валиков.!

514844

Составитель Л.Якутина

Редактор M.Áàíäóðà Техред A.Kðàâ÷óê Корректор Н,Король

Заказ 6199/30 Тираж 413 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