Автоматическая система управления гелиостатом

 

Использование: управление гелиостатом солнечной гелиоэнергетической установки в сложных погодных условиях путем введения в систему управления запоминающего устройства, позволяющего запоминать траекторию видимого дви;кекия

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (л)ю F 24 J 2/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4893520/06 (22) 25.12.90 (46) 23.09.92. Бюл. N. 35 (71) Научно-производственное объединение

"Астрофизика" (72) С.Н,Гопиенко, B.А,Овштанер и А.В.Гойдурев (56) Авторское свидетельство СССР

N. 800516, кл. F 24 J 2/38, l979.

ЯЛ, 1763814 А1

2 (54) АВТОМАТИЧ ЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГЕЛИОСТАТОМ (57) Использование: управление гелиостатом солнечной гелиоэнергетической установки в сложных погодйых условиях путем введения в систему управления запоминающего устройства, позволяющего запомийать траекторию - видимого дви;кения

1763814

Солнца. Сущность-изобретения: при прямой солнечной радиации сигйал, снимаемый с тый шинный буфер 5 поступает на шину данных запоминающего устройства 4 и эаПредполагаемое изобретение относит- чески нецелесообразно для установок средся к области гелиотехники и может быть ней и малой мо.цйости. . использовано в качестве автоматической . Известна автоматйческая система упсистемы управления гелиостатами солнеч-: .. равления гелиостатом, содержащая датчик ных энергетических установок.: .5 отраженных от гелиостата лучей, подклюИзвестны системы управленйя галио- ченйый ко входу функциойального преобрастатами, содержащие датчик положения зователя, соединенного с блоком оси гелиостата, электронно-вычислйтель- . управления исполнительным механизмом ную машину и блок управления исполни- прйвода гелиостата, датчик положения оси тельным механизмом. Такие системы не 10 гелиостата, датчик солнечной радиации, используют информацию об истинном поло-: датчик авариййой ситуации, формирователь жении Солнца и с точки зрения систем авто- : закона слежения при больших угловых расматического управления относятся к классу - согласованиях, формирователь закона аваразомкнутыхсистем. Сопровождение"Солн- рийного управления и блок приоритета, ца в таких системах ведется на основании 15 причем датчики положения оси гелиостата vi солнечной радиации подключены ко входу формирователя закона слежения, выход корасчетных данных, которые вычисляются в

ЭВМ по астрономическим формулам. Такие системы получили распространение в особо торого связан с блоком приоритета, датчик крупных установках башенного типа, содер- аварийной ситуации подключен ко входу жащих сотни гелиостатов. 20 формирователя закона аварийного управлеОднако недостатком таких систем явля- .. ния, выход последнсго — ко входу блока приется необходимость применения высоко- оритета, причем один выход блока приоритета подсоединен к блоку управления исполнительным механизмом, а другой точных датчиков положения осей гелиостатов, дорогостоящей ЭВМ и весьма точной астрономической привязки установки. укаэанные причины делают невозможным использование данного принципа управления для мобильных гелиоустановок, Использование данного принципа экономи25 — к функциона ьному преобразователю 2.

Недостатком известной системы является низкая надежность в сложных погодных условиях, так как при возникновении

30 облачности возможен срыв сопровождения выхода "а" датчика 1 отраженных лучей, поминается по адресу, вырабатываемому имеет большую величину, превышающую таймером 10. При срыве сопровождения (напорог срабатывания порогового устройства пример, при прохождении грозового обла3, вследствие чего последний вырабатывает ка) сигнал, снимаемый с выхода "а" датчика сигнал, переводящий запоминающее уст- 1, падает, вследствие чего пороговое устройство 4 в режим записи информации, ройство 3 переключает запоминающее устшинный буфер 5 — в открытое состояние, ройство 4 в режим считывания, шинный шинный буфер 6 — в закрытое состояние. " буфер5запирается, шинныйбуферботкрыкоммутатор 7 — в режйм передачи сигнала с вается, коммутатор 7 переключается на привыхода "б" датчика отраженныхлучей 1. При ем сигнала с компаратора 9. В этом режиме отклонении солнечных лучей от заданного компаратор 9 сравнивает истинное положенаправления на выходе "б" датчика 1 возни- . ние оси гелиос1ата, снимаемое сдатчика 11, кает сигйал, пропорциональный величине: с инфоромацией, хранящейся в запоминаюотклонения; который через открытый ком- щем устройстве 4 и соответствующей данмутатор 7 поступает на блок приоритета 8и .ному времени суток. Сигнал через функциональный преобразователь 14 . рассогласования, вырабатываемый компа— на вход блока управления иСполййтель-..: .ратором 9. через открытый коммутатор 7.

: ным механизмом 15, вследствие чего испол- блок приоритета 8 и функциональный пре;нительный механизм приходит в движение, . образователь 14 воздействует на блок уп стремясь умейьаить возникшее расСогла- равления исйолнительнйм механизмом 15, сование. Одновременноинформацияотеку- . вследствие чего гелиостат приходит в двищем положении оси гелиостата; жение. стремясь уменьшить возникшее рас-.

: вырабатываемая датчиком 11, через бткры-, согласование. 1 ил.

1763814

Солнца. Наличие в составе системы инфракрасного датчика солнечной радиации лишь . частичйо устраняет указанный недостаток. так как, хотя такая система и в состоянии отслеживать Солнце в условиях небольшой облачности, однако она выходит.йз строя при прохождении грозового облака или при запыленной атмосфере, так как в обоих случаях происходит интенсйвное поглощение инфракрасного излучения.

Цель изобретения — повйшение надежности системы управленйя гелиостатом в сложйых погодных условиях.

Поставленная цель достигается тем, что датчик отраженных лучей выполнен со вторым выходом, пропорциональным величине солнечной радиации, а система дополнительйо содержит компаратор, коммутатор, пороговое устройство. таймер с суточным циклом счета; эапомйнающее устройство и шийные буферы, причем выход датчика отраженных лучей, пропорциональйый величине солнечной. радиации соединен с пороговым устройством, выход которого соединен с входами управлейия запоминающего устрйства, шинных буферов и коммутатора, выход последнего. соединен с блоком приоритета, а входы соединены с выходом датчика отраженных лучей, пропорциональным отклонению Солнца от нормали, и с выходом компаратора, входы которого соединены через один из шинных буферов с шиной данных запоминающего устройства, адресная шина которого соединена с таймером, и с выходом датчика положения оси гелиостата, который также подключен к шине данных запоминающего устройства, через другой шинный буфер.

Существенность отличий заявляемого устройства заключается в том, что вновь введенные блоки придают системе управления новое качество, а именно свойство самообучаемости, т.е. способность запоминать траекторию видимого движения Солнца при хороших погодных условиях и воспроизводить ее при плохих условиях, когда непосредственное сопровождение Солнца невозможно.

На чертеже представлена автоматическая система управления гелиостатом.

Система содержит датчик 1 отраженных от гелиостата 2 лучей, причем его выход "а", пропорциональный величине солнечной радиации, подключен к пороговому устройству 3, выход которого соединен с входами управления запоминающего устройства 4. шинных буферов 5, 6 и коммутатора 7, выход последнего соединен с одним из входов блока приоритета 8, а входы соединены с . выходом датчика отраженных лучей 1, пролиостатом работает следующим образом.

При прямой солнечной радиации сиг20 нал, снимаемый с выхода "а" датчика отра25

35

° приходит в движении, стремясь уменьшить

40 возникшее рассогласование. Одновременемому таймером 10.

Таким образом, при прямой солнечной радиации сопровождение Солнца ведется по

55 порциональным отклонению Солнца от нормали, и с выходом компаратора 9, причем его входы соединены через шинный буфер

6 с шиной данных запоминающего устройства 4. адресная шина которого соединена с таймером 10,,и с выходом датчика 11 положения оси гелиостата 2, который также подключен к шине данных запоминающего устройства 4 через шинный буфер 5, Второй вход блока приоритета через формирователь закона аварийного управления 12 соединен с датчиком аварийной сйтуации 13, а его выход через функциональный преобразователь 14 и блок управления исполнительным механизмом 15 соединен с входом исполнительного механизма 16.

Автоматическая система управления геженных лучей 1, имеет большую величину. превышающую порог срабатывания порогового устройства 3, вследствие чего последний вырабатывает сигнал, переводящий запоминающее устройство 4 в режим эаписи информации, шинный буфер 5 — в открытое.состояние, шинный буфер 6- в закрытое состояние, коммутатор 7- в режим передачи сигнала с выхода "б" датчика отраженных лучей 1. При отклонении солнечных лучей от заданного направления на выходе "б" датчика 1 возникает сигнал, пропорцинальный величине отклонения, которйй через открытый коммутатор 7 поступает на блок приоритета 8 и через функциональный преобразователь 14 на вход блока управления исполнительным механизмом 15, вследствие чего исполнительный механизмно инфрмация о текущем положении оси гелиостата, вырабатываемая датчиком 11, через открытый шинный буфер 5 поступает на шину данных запоминающего устройства 4 и запоминается по адресу, вырабатывасигналу рассогласования, вырабатываемого датчиком 1, причем к концу светового дня в запоминающем устройстве 4 оказывается записанной траектория видимого движения

Солнца в функции времени.

При срыве сопровождения (например. при прохождении грозового облака) сигнал, снимаемый с выхода "а" датчика 1, падает, вследствие чего пороговое устройство 3 переключает запоминающее устройство 4 в режим считывания, шинный буфер 5 эапирается, шинный буфер 6 открывается. комму1763814 татор 7 переключается на прием сигнала с компаратора 9. 8 этом режиме компаратор

9 сравнивает истинное положение оси гелиостата, снимаемое с датчика 11, с информацией, хранящейся в запоминающем 5 устройстве 4 и соответствующей данному времени суток. Сигнал рассогласования, вырабатываемый компаратором 9, через открытый коммутатор 7, блок приоритета 8 и функциональный преобразователь 14 воздействует на блок управления исполнительным механизмом 15, вследствие чего гелиостат приходит в движение, стремясь уменьшить возникшее рассоглаСование.

Таким образом, при невозможности непосредственного сопровождения Солнца, система будет воспроизводить ранее записанную траекторию движения.

Информация, хранящаяся в запоминающем устройстве 4, корректируется всякий раз, когда сопровождение Солнца ведется по датчику 1 отраженных лучей, вследствие чего описанная система является самонастраивающейся, что позволяет применять ее для мобйльных гелиоустановок. По этой же 25 причине ке требуется предварительный ввод координат места и установка местного времени; а также не предьявляются серьезные требования к таймеру 10 в части точности хода.

Данная система управления обеспечивает управление по одной координате. Если необходимо обеспечить управление по двум коордийатам, то следует прйменить данную систему по каждой координате, за исключением таймера, который может быть общим для обеих координат.

Описанная система реализует релейный закон управления. При необходимости применить пропорциональный закон управ- 40 ления следует заменить компаратор 9 схе.. мой вычитания цифровых сигналов, что не меняет сущности изобретения.

Использование предлагаемой системы увеличивает надежность эксплуатации гелиостата в сложных погодных условиях, а также позволяет увеличить выработку энергии на гелиоэкергетической установке за счет постоянной направленности гелиостата на Солнце.

Формула изобретения

Автоматическая система управления гелиостатом, содержащая датчик отраженных

10 от гелиостата лучей, имеющий выход, пропорциональный отклонению Солнца от нормали, исполнительный механизм привода которого подключен через блок управления к функциональному преобразователю, дат15 чик положения оси гелиостата и датчик аварийной ситуации, подключенный через формирователь закона аварийного управления к блоку приоритета, выход которого подключен к функциональному преобразова20 телю, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности системы в сложных погодных условиях, датчик отраженных лучей выполнен с вторым выходом, пропорциональным величине солнечной радиации, а система дополнительно содержит компаратор, коммутатор, пороговое и запомикающее устройства таймер с суточным циклом счета и шинные буферы, причем выход датчика отраженных лучей, пропорциональный

30 величике солнечной радиации, соединен с пороговым устройством, выход которого соединен с входами управления запоминающего устройства, шинных буферов и коммутатора, выход которого соединен с блоком приоритета, а входы соединены с выходом датчика отраженных лучей, пропорциональкым отклонению солнца от нор35 мали, и с выходом компаратора, входы последнего соединены через один из шинных буферов с шиной данных запоминающего устройства, адресная шина которого соединена с таймером и с выходом датчика положения оси гелиостата, который также подключен к шине данкых запоминающего

45 устройства через другой шинный буфер.

Составитель А.Смирнова

Техред M.Moðãåíòàë Корректор M.Øàðoøè

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3446 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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