Устройство для программного регулирования технологических параметров

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3E89I6

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 12Х111.1969 (№ 1356148/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опуоликовано 28.Х.1971. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 22.XII.1971

МПК С 05b 19/32

Комитет па аелзм изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621:316.71-503.52 (088.8) Авторы изобретения

Г. А. Заблоцкий, В. Ш. Чернухин и Ю. В. Футрицкий

Заявитель

Институт полупроводников AH СССР

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Изобретение относится к автоматическому регулированию технологических параметров и может найти, применение для автоматизации большого числа объектов, .в особенности объектов, обладающих значительной инерционностью.

В настоящее время для этого широко используются системы двухпозиционного регулирования, которые в общем случае более просты и дешевы, чем другие системы а втоматического регулиро вания.

Известны устройства программного,.регулирования, содержащие программный задающий блок, соединенный с двухпозиционным регулирующим устройством, второй вход, которого через измеритель регулируемого параметра соединен с датчиком, установленным на выходе объекта регулирования, который связан с исполнительным устройством.

Основным недостатком а втоматического двух позиционного регулирования является наличие колебаний регулируемой величины. При наличии за паздывания в объекте регулирования или дагчи ке параметры этих колебаний (амплитуда и частота) за висят не только от

:параметров объекта регулирования и регулирующего устройства, но и,в значительной сте пени от разницы между установленными значениями поступающей:к объекту регулирования мощности (максимальным и минимальным) и,потребляемой мощностью (от избытка или перепада мощности) . Чем больше перепад мощности, тем больше ахвплитуда автоколебаний и выше их частота.

5 Очень часто регулируемый параметр должен меняться во времени по заданной закономерности (программе). При двухпозиционном программном регулировании в ходе выполнения программы происходит непрерывное изме10 нение уровня регулируемой величины. В соответствии с этим меняется величина мощности, потребляемой объектом регулирования. Таким образом, перепад мощности и параметры автоколебаний также меняются в соответст15 вии с изменением регулируемой величины по программе. При малых значениях величины регулируемого параметра отклонения в сторону увеличения будут значительно больше отклонений в сторону уменьшения; при больших

20 значениях величины регулируемого параметра будет иметь место обратная картина. Такая

«односторонность» колебаний заставляет снижать величину ма ксимального пере нада мощности с целью ограничения предельной вели25 чины отклонения регулируемого параметра при колебаниях, но во многих случаях это неприменимо, так,как цри этом удлиняется время,выхода на заданный режим.

Несимметричность колебаний обусла вли30 вает также появление до полнительной стати318916

65 чеокой ошибки остаточного отклонения, которое будет меняться,по диапазону регулирования.

Предлатаемое устройство отличается тем, что оно содержит на выходе регулирующего устройства сумматор, выход которого соединен с исполнительным механизмом, усилитель, подключенный к измерителю регулируемого параметра, блок определения знака изменения параметра, соединенный с программным задающим блоком, а также блок установки коэффициента,передачи, соединенный с выходом усилителя, с выходом блока определения знака изменения параметра и со входом сумматора.

Это позволяет уменьшить амплитуду .и частоту автоколебаний и величину остаточного смещения.

На чертеже изображена блок-схема устройства, где обозначены: 1 — датчик регулируемого параметра; 2 — измерители регулируемого параметра; 8 — двухпозиционное регулирующее устройство; 4 — сумматор; 5 — исполнительный механизм; б — объект регулирования;

7 — усилитель; 8 — блок установки коэффициента передачи; 9 — бло к определения знака изменения параметра; 10 —,программный задающий блок.

С помощью блоков 1, 2, 8, 5, б, 10 осуществляется обычное д вухпозиционное программное регулирование. В mpepлагаемом устройстве к управляющему сигналу, поступающему на вход исполнительного механизма, добавляют составляющую, пропорциональную измеренному значению регулируемой величины.

Этот сигнал снимают с реохорда дистанционной передачи в измерительном приборе 2, затем усиливают усилителем 7 до нужной величины и суммируют в устройстве 4, с управляющим сигналом, поступающим с выхода двух позиционного регулирующего устройства,8. В результате этого к объекту регулирования подводят мощность, пропорциональную регулируемому параметру во всем диапазоне его изменения. Теперь необходимо значительно меньшее максимальное установленное значение мощности, та к.как имеет место постоянный,приток энергии .к объекту регулирования.

Для каждого объекта регулиро вания подбирают такой коэффициент введения пропорциональной составляющей, при котором обеепечивается изменение значения регулируемой величины, требуемое dekko программе. При этом к максимальному значению мощности в моменты включения добавляется пропорциональная составляющая.

Вследствие уменьшения перепада мощности произойдет пропорциональное уменьшение амплитуды:колебаний и уменьшится их частота.

TaiK как цропорциональная составляющая мощности будет в определенном соотношении с измеренным значением регулируемого параметра, колебания в значительной степени станут более симметричными. В итоге величина остаточного смещения уменьшится,как из-за

35 40

4 уменьшения амплитуды колебаний, так и из-за их большей симметрии.

Для не которых объектов, например для электрических нагревательных печей, условия, при которых, происходит увеличение регулируемого параметра (нагрев), поддержание постоянного значения регулируемого параметра (выдержка),и уменьшение регулируемого параметра (охлаждение) различны. Постоянные времени печи при нагревании и охлаждении также различны,,причем,при охлажде.нии постоянная времени имеет большее значение.

Если коэффициент введения цропорциональной составляющей будет иметь достаточно большое значение, то при больших .скоростях уменьшения температуры ikk соответствии с программой регулируемый. параметр (т, е. температура) не будет успевать следовать за задающим сигналом (т. е. температурой, определяемой программой). В то же время на участках программы с возрастанием температуры желательно иметь достаточно большой,коэффициент введения пропорциональной составляющей, особенно при больших .скоростях изменения температур, так как при этом может быть уменьшено требуемое максимальное установленное значение мощности, а следователь но, и перепад мощности.

Поэтому для таких объектов регулиро вания оптимальным будет изменение коэффициента введения пропорциональной составляющей в зависимости от знака изменения. задающего воздействия согласно программе.

Для этой цели, предназначены устройство 9, определяющее знак изменения задающего воздействия, и устройство 8, релейно (скачкообразно) меняющее коэффициент введения пропорционального сигнала. Устройство 9 может быть,вы пол нено на базе лю бого дифференциатора медленно меняющихся сигналов, поскольжу знак изменения задающего воздействия однозначно определяется знаком его первой производной по времени; устройство 8— на базе любого устройства, имеющего релейный выход с двумя или тремя устойчивыми состояниями.

Значения, коэффициентов введения про порцио нальной составляющей сигнала для всех трех типов участко в программы (возрастания, убывания и стабильного значения) устанавливают при настройке системы:под конкретный объект регулирования.

Предмет изобретения

Устройство для программного регулирования технологических параметров,:содержащее программный задающий блок, соединенный с двухпозиционным регулирующим устройством, второй вход которого через измеритель регулируемого параметра соединен с датчиком, установленным на выходе объекта регулирования, который связан с исполнительным меха низмом, отличающееся тем, что, с целью уменьшения ам плитуды и частоты автоколебаний и величины остаточного смещения, оно

318916

Составитель 3. В. Маркова

Техред Л. Н. Богданова

Редактор Б. С. Нанкина

Корректоры: А. Абрамова и М. Коробова

Заказ 3535/8 Изд. № 1478 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 содержит на выходе регулирующего устройства сумматор, выход,которого соединен с испол нительным механизмом, усилитель, подключенный к измерителю регулируемого, параметра, блок о пределения знака изменения лараметра, соединенный с программным задающим блоком, а также блок установки,коэффициента передачи, соединенный с выходом усилителя, с выходом блока определения знака изменения параметра и со входом сумматора.