Устройство автоматического управления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к BBT. свид-ву (22) Заявлено 2? 0431 (21) 3277606/18-24

Союз Советских

Социалистических

Республик

{и1970385 (53) М. Кл.з

G F 15/46 с присоединением заявки М

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытии (23) Приоритет (53) УДК 621. 326. .7 (088.8) Опубликовано301082 Бюллетень 1 (а 40

Дата опубликования описания 30.10а2 (72) Автор изобретения

В.Д. Рукавицын (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ (2) В А

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано для управления технологическими процессами в хими- . чЕской, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Управление технологическим процессом осуществляют путем воздействия на отдельные технологические параметры. Среди многообразия технологических параметров имеются такие, для которых известные системы управления недостаточно эффективны. Так, например, выработка (объем производства в единицу времени) является весьма важным параметром с точки зрения управления технологическим процессом. Особенностью данного параметра является то, что при управлении по заданной программе выработку контролируют по. ее интегральному значению за установленный период времени

В =,) " Х ас, (1) где  — интегральное значение" выработкиу

Х вЂ” текущее значение выработкиу время начала и конца установленного периода.

Задачей управления такими параметрами является достижение к концу периода заданного значения где A — заданное значение выработки за установленный период или, с учетом (1), +1

10 .) Х с1С > А. (3) еа

Величина интегрального значения

1( параметра X««dt. зависит как от управляющих воздействий, так и от возмущений, связанных с нарушением функционирования объекта (поломка оборудования, нехватка ресурсов и т.п.). В связи с такими нарушениями возможно образование дефицита выра20 ботки

*= J a(t) dt — Х dt О, (4)

+о а где A. — дефицит выработки;

t - -.текущее время; а(с) - заданная программа выработ25 ки, причем )" a(t). dt

Для выполнения условия (3) такой дефицит необходимо скомпенсировать до конца установленного периода t„.

Известные системы, как правило, нап30. равлены на поддержание заданного

970385 мгновенного, а не интегрального значения параметра.

Известно устройство для контроля режима работы промышленных объектов, включающее датчики, первый и второй интеграторы, реле времени, выполняю- 5 щее.функции генератора импульсов, а также блоки деления, памяти.и индикации. Работает устройство путем изме- рения двух параметров, интегрирования их текущих значений, вычисления 10 отношения интегральных значений и контроля режима по полученной величине отношения. Собственно управление производится оперативным персоналом на основании результатов конт- 15 роля (1).

Известно также устройство для сравнения плановой и фактической выработки продукции, содержащее датчик фактической выработки, выполняющий 20 функции. задатчика, блок переключателей, генератор импульсов и счетчик, выполняющий функции интегратора, а также табло индикации. Устройство периодически вычисляет величину планового задания на данный момент. времени и индицирует ее и величину фактическогО значения выработки продукции на табло„ Сравнение значений плановой и фактической выработки и управление технологическим процессом осущЮствляются оперативным персоналом (2)„

Недостатками известных устройств при использовании их для управления является низкая точность и оперативность, связанная с необходимостью включать человека-оператора в контур управления.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является 40 система автоматического регулирования, содержащая датчик или измерительный элемент, задатчик, элемент сравнения и собственно регулятор, включающий усилительный, корректи- 45 рующий, силовой (исполнительный) и регулирующий элементы. Система предназначена для воздействия на объект управления с целью сохранения регулируемым параметром заданного текущего значения или же изменения его по заданному закону (заданной программе) (3).

Недостатком известной системы является то, что при применении ее для управления такими параметрами, как например выработка не предусмотрена возможность автоматической компенсации дефицита (4), возникающего в связи с временными нарушениями функционирования объекта, и таким образом, не обеспечивается необходимая точность управления.

Цель изобретения — повышение точности устройства. 65

Поставленная цель достигается тем, что в устройство автоматического управления, содержащее датчик технологического параметра, эадатчик, элемент сравнения и регулятор, введены детектор, сумматор, генератор импульсов, первый и второй интеграторы, управляющие входы которых соединены с выходом генератора импульсов, вход первого интегратора соединен с выходом датчика технологического параметра, вход второго интегратора соединен с задатчиком, выход первого интегратора соединен с минусовым входом элемента сравнения, выход второго интегратора соединен с плюсовым входом элемента сравнения ныход которого соединен с входом детектора, выход .которого соединен с первым"плюсовым входом сумматора, второй йлюсовой вход которого соединен с задатчиком, а мийусовой вход - с выходом датчика технологического параметра, выход сумматора соединен с управляющим входом регулятора..

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 технологического параметра 2 и 2« эадатчик 3, генератор 4 импульсон, элемент 5 сравнения, детектор б, сумматор 7, регулятор 8, технологический объект 9.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал датчика 1 поступает на вход интегратора 2, где вычисляется интегральное значение выходного сигнала J Х dt. Аналогично сигнал

+o

a(t) c выхода задатчйка 3 поступает на вход .интегратора 2, где вычисляется интегральное значение сигнала задания р а (t ) ° dt . .Мнтеграль+о ные значения сигналов с выходов интеграторов 2(и 2 по команде генератора 4 импульсов поступают на элемент 5 сравнения, где вычисляется разность между интегралом задания и интегралом сигнала датчика (т.е. деФицит выработки в соответствии с (4). Значение разности (дефицита) с выхода элемента 5 сравнения поступает на вход детектора б. Выходной сигнал детектора б равен входному сигналу в случае, если входной сигнал положителен. В случае отрицательного входного сигнала выходной сигнал детектора б равен нулю. Выходной сигнал детектора б поступает на первый плюсовой вход сумматора 7, на второй нлюсовой вход которого поступает выходной сигнал задатчика 3. На минусовой вход сумматора 7 поступает сигнал с выхода датчика 1. Таким образом, алгебраическая сумма на выходе сумматора 7 представляет собой разность

97ОЭВЬ между величиной задания 3 и фактическим значением технологического параметра X(t) . При этом величина задания выражается следующей зависимостью еЮ,если Геена -)хесео; . to to

Зе ., + Ф

a(t.),+ J a(t) Qt- J XCh,Если Ja(t)Ch fWd4>0

to С, I

Управляющее воздействие с выхода сумматора 7 поступает на управляющий вход регулятора.8. По окончании установленного периода интеграторы

2 и 2 сбрасываются на ноль. Устройство может быть реализовано на стандартных блоках пневмоавтоматики, электроники или вычислительной техники.В качестве эадатчика.может быть использовано программно-задающее устройство.

В качестве примера можно сопоставить результаты управления с помощью известной и предлагаемой систем.

Условия расчета: задана выработка

A = 100 ед. при величине установ- ленного периода 10 ч (to = О, — 10); заданная программа выработки а(с) = 10 ед/ч; в интервале от е.) 6 до t = 7, имело место нарушение функционирования объекта, причем текущее значение выработки было Х = О.

Расчет проводится в допущении, что при нормальном функционировайни объекта текущее значение выработки.К равно управляющему воздействию Ч

В известной системе Ч = Q(t) .

В известной системе в интервале от tO до Ф имеем 1 +

Х Х<К=) а()а1=а()(h h ) =10(Ь-0)=60ЕД.

to to

В интервале (t„ t<) имеем .

ta ухов=о.

Е1

В интервале (. t ) — после восстановления функционирования объекта — управление продолжается по заданной программе: к tx

XCt=JQ(t)Ch=(0(f0-7) =306A. к

Таким образом фактическая выработка за период при известной системе управления составит к

Х X dt = 60 + О + 30 = 90 ед.

+ь

Погрешность управления известной системы (без учета погрешности измерения) ек

4 = — ее — — /оо /«= 100 =10 /î

А- Х сН (00-90

А (В предлагаемой системе в интервале (to t<) управление аналогично известному: С х@=60+О= 6оед;

5 в интервале (е(t ) также имеем е.к х-dt = О, Таким образом, в момент восстановлени.. функционирования t имеем

)Î tg, Xdt =60+0 =60 ед; о

f à (t) ° dt = 10 (7-0) = 70 ед.

+р

Обраэовавщийся дефицит выработки

Ь= 70 — 60 = 10 суммируется с заданной программой, ри этом управляющее воздействие у становится отличньм от a(t):

Y = а(с) + 5= 10 + 10 = 20 ед/ч

Текущее значение выработки поддерживается равным У до момента

t = 8, когда достигается соответствие

+ .И

I )(д1 =Уxck< 7 )((Я. <- ()(сн,=60 0+20=80еА. 0 +О

+ а (t) ° dt =10 ° (8-0) = 80 ед.

ЗО При этом Ь = О и управление продолжается по заданной программе

Ч =U(t)

1к

I X dt = 10 (10-8) = 20 ед.

35 мь

Таким образом, фактическая выработка за период при предлагаемой системе управления составит

4О

Х dt = 60+0+20+20 = 100 ед.

О

Погрешность управления предлагаемой системы (без учета погрешности .измерения)

К= 100 100 оо = о ф5 100

В рассмотренном примере известная система обеспечивает точность управления только на 90%, в то вре" мя как предлагаемая система на

5О 100%. На практике используют системы управления выработкой, основанные на автоматическом контроле .выработки и неавтоматизированном управлении с помощью оперативного персонала. Такие системы имеют низкое быстродействие, требуют участия человека в контуре управления, не исключают влияния субъективных ошибок на выработку продукции.

Применение предлагаемой системы управления позволит повысить быстродействие управления, высвободить квалифицированный персонал, эанятЫй контролем и управлением, исключить субъективные ошибки и повысить точ63 ность управления эа счет автомать1970385

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 8390/61 Тираж 731 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 ческой компенсации дефицита, возникающего в связи с временными нарушениями функционирования объекта управления.

Устройство автоматического управления, содержащее датчик технологического параметра, эадатчик, элемент сравнения и регулятор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены детектор, сумматор, генератор импульсов, первый и второй интеграторы, управляющие входы которых соединены с выходом генератора импульсов, вход первого интегратора соединен с выходом датчика, технологического параметра, вход второго интегратора соединен с задатчнком, выход первого интегратора соединен с минусовым входом элемента сравнения, а выход второго интегратора соединен с плюсовик входом элемента сравнения, выход которого соединен с входом детектора, выход которого соединен с первым плюсовьвк входом сумматора, второй плюсовой вход которого соединен с задатчиком, а минусовой вход - с выходом датчика технологического параметра, выход сумматора соединен с упрайляющим 0 входом регулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

t5 9 395808, кл. G 05 В 23/00, 1971, 28. 08.73, 2. Авторское свидетельство СССР

9 580569, кл. G 07 С 3/02 1976, 15.11.77.

3. Яковлев В.С. и др. Технические средства локальных CAP. Чебоксары.

Чувашское книжное иэд-во. 1973, с. 13-15 (прототип) .