Система управления

Система управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержащая .дифференциатор, последовательно соединенные измеритель текущих значений возмущения, электропневмопреобразователь , переключатель , вычислитель среднеарифметического значения возмущения, блок формирования управляющего воздействия , второй вход которого подключен к выходу задатчика сортнощения возмущающего и управляемого параметров, а вьпсод-к входу пневмопреобразователя , подключенного выходом к входу объекта, последовательно соединенные переключатель, измеритель текущего значения управляемого параметра , злектропневмопреобразователь, вычислитель среднего значения управляемого параметра, первый блок сравнения , блок коррекции, выход которого подключен к третьему входу блока формирования управляющего воздействия , соединенного вторым входом с выходом задатчика коэффициента про-порциональности , второй вход первого блока сравнения соединен с выходом задатчика управляемого пар-аметра , формировоатель интервалов времени между измерениями текущих значений возмущения и формирователь интервалов времени между измерениями .текущих значений управляемого параметра , первые выходы которых соединены с входами соответствующих счетчиков интервалов времени, подключенных выходами к вторым входам соответствующих вычислителей среднев арифметических значений возмущения и управляемого параметра, а вторые выходы подключены к вторым входам соответствующих переключателей, третий выход формирователя интервалов времени между измерениями текущих значений возмущения подключен к второму входу дифференциатора, Vl первый вход которого соединен с DO вторым выходом вычислителя среднеарифметического значения возмущеСО ния, а выход - с четвертым входом блока формирования управляющего воз действия, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, в нее введены блок задержки , последовательно соединенные второй блок сравнения и усилитель, задатчик управляемого сигнала, причем выход блока задержки подключен к первому входу вычислителя среднеарифметического значения возмущения. первый вход которого соединен с вторым выходом формирователя интервалов времени между измерениями текущих значений возмущения, а второй

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Рц4 6 05 В ll 00 (21): 3699848/24-24 (22) 09,02.84 (46) 15,08.85. Бюл, 11 30 (72) В,Т.Ефимов, М.М.Назарян, С.М.Есаулов и Л.М.Магидова (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В,И.Ленина (53) 62-50(088.8) (56) Цыпкин Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах М.:

Наука, 1968.

Авторское свидетельство СССР

В 723500, кл. G 05 В 11/01, 1980 (прототип).

Берендс Т.К. и др, Элементы и схемы пневмоавтоматики.М,: Машиностроение, 1976, с. 246. (54 ) (57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержащая,дифференциатор, последовательно соединенные измеритель те кущих значений возмущения, электропневмопреобразаватель, переключатель, вычислитель среднеарифметического значения возмущения, блок формирования управляющего воздействия, второй вход которого подключен к выходу задатчика соотношения возмущающего и управляемого параметров, а выход-к входу пневмопреобразователя, подключенного выходом к входу объекта, последовательно соединенные переключатель, измеритель текущего значения управляемого параметра, электропневмопреобраэователь, вычислитель среднего значения управляемого параметра, первый блок сравнения, блок коррекции, выход которого подключен к третьему входу блока формирования управляющего воздейст„„SU„„1173388 A вия, соединенного вторым входом с выходом эадатчика коэффициента про--- порциональности, второй вход первого блока сравнения соединен с выходом задатчика управляемого параметра, формирователь интервалов времени между измерениями текущих значений возмущения и формирователь интервалов времени между измерениями,текущих значений управляемого параметра, первые выходы которых соединены с входами соответствующих счетчиков интервалов времени, подклю> ченных выходами к вторым входам соответствующих вычислителей среднеарифметических значений возмущения и управляемого параметра, а вторые выходы подключены к вторым входам соответствующих переключателей, третий выход формирователя интервалов времени между измерениями теку" щих значений возмущения подключен к второму входу дифференциатора, первый вход которого соединен с вторым выходом вычислителя среднеарифметического значения возмущения, а выход — с четвертым входом блока форьырования управляющего воз действия, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, в нее введены блок saдержки, последовательно соединенные второй блок сравнения и усилитель, эадатчик управляемого сигнала, причем выход блока задержки подключен к первому входу вычислителя среднеарифметического значения возмущения, первый вход которого соединен с вторьм выходом формирователя интервалов времени между измерениями текущих значений возмущения, а второй

1173388 вход — с выходом переключателя, вход второго блока сравнения соединен с выходом электропневмопреобразователя, а выход усилителя — с входом формирователя интервалов времени ъ

Изобретение относится к автомати4 че скому ущйвлению технологическими процессами, параметры которых обладают случайными свойствами, в частности, для управления водоочистными установками при использовании электрокоагуляции, электрофлотации и т.п. может найти применение в машиностроительной, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности, 1О

Для процессов с параметрами, обладающими случайными свойствами, известны системы управления, которые обеспечивают достижение максимального приближения реального процесса к критерию, характеризующему его оптимальность, посредством коррекции динамических свойств системы, Цель изобретения - повышение точности системы. 20

На фиг, 1 изображена структурная схема системы; на фиг, 2 — структурная схема дифференциатора.

На схемах обо-í: à÷åíû: :объект 1 управления, измеритель 2 текущих зна- >> чений возмущения, электропневмопреобразователь 3, переключатель 4, блок 5 задержки, вычислитель 6 среднеарифметического значения возмущения, дифференциатор 7, блок 8 форми- 30 рования управляющего воздействия, задатчик 9 соотношения возмущающего и управляемого параметров, пневмоэлектропреобраэователь 10, формирователь

l1 интервалов времени между измерениями текущих значений возмущения, а счетчик 12 количества интервалов, переключатель 13, измеритель 14 текущих значений управляемого параметра, электропневмопреобразователь 4О

15, вычислитель 16 среднеарифметического значения управляемого параметра, эадатчик 17 управляемого параметра, первый блок 18 сравнения, эадатчик 19 коэффициента пропорцио— нальности, блок 20 коррекции, формежду измерениями текущих значений возмущения, выход задатчика управляемого сигнала соединен с вторым входом блока сравнения.

2 мирователь 21 интервалов времени между измерениями текущих значений управляемого параметра, счетчик

22 количества интервалов, эадатчик

23 управляемого сигнала, второй блок 24 сравнения, усилитель 25, В состав дифференциатора 7 входят инерционное звено 26, первый блок 27 задержки на такт, непрерывный П-регулятор 28, второй блок

29 задержки на такт и задатчик 30, Для получения качественного процесса регулирования при случайном изменении возмущающего воздействия выходной сигнал с блока формирования управляющего воздействия на объект должен изменяться в пределах обеспечивающих переходной режим, имеющий экспоненциальную характеристику. Реализация этого условия возможна при согласовании характера изменения управляющего воздействия с характером изменения возмущения и управляемого параметра.

Текущее значение возмущающего воздействия х на объект 1 измеряется непрерывно измерителем 2, сигнал

U,==Р{х) с которого через электропневмопреобраэователь 3 подается на вход переключателя 4, управляемого импульсами Б, поступающими на ,1.1 Ъ него с формирователя 11 интервалов времени между измерениями текущих значений х, который преобразует аналоговый сигнал U в дискретный

Сигнал U поступает на вход блока 5 задержки, HB выходе которого значение амплитуды предыдущего импульса сохраняется до прихода последующего импульса, С выхода блока задержки сигнал подается на первый вход вычислителя 6. На выходе этого блока формируется сигнал.U следующим образом.

По сигналам П „ с генератора через счетчик 12 количества интерваВ последнем (фиг, 2) дискретный ! сиги вл Ut, по ступающий на Вход инер- 35 ционного звена 26, преобразуется в ( сигнал U>, определяемый выражением

i (вБ

Ul U62T 9

at (2)

40 где Т вЂ” постоянная времени звена.

Нарастающий (убывающий) сигнал ( подается через блок 27 задержки на такт на вход непрерывного П-регулятора 28, где преобразуется в пи- 45 (( лообразные импульсы U,,нижний уровень которых определяется начальным значением U,, устанавливаемого с помощью эадатчика 30, а верхний — зависит от скорости изменения U и ко- 50

-( эффициента усиления блока 28. Использование второго блока 29 задержки на такт на выходе непрерывного дифференциатора позволяет поддерживать непрерывным выходной сигнал 55 устройства У, который пропорционален скорости изменения среднего значения возмущения х лов 33 (в вычислителе 6 эа заданный промежуток времени ? =и d t (п число равных интервалов ) вычисляется среднее значение непрерывноизменяющейся величины Б по ее 5 (»1-1) значениям, запомненным блоком 5 задержки в течение каждого интервала dt, составляющих цикл ин-тегрирования, В конце цикла I npu п-м интервале по сигналу со счет- !О чика 12 на выходе вычислителя 6 устанавливается сигнал U< пропорциональный средним значениям х

Vá,==F(— „.Сх ) . (! ) (5

" 1=1

В интеграторе-,осреднителе 6, оснащенном устройством задержки на п тактов (3j, в течение следующего цикла вычисления х „ на его выходе сохраняется сигнал U, который по( ступает на первый вход блока 8 формирования управляющего воздействия, соединенного с объектом через пнев- моэлектропр еобразователь 10.

Характеристикой интенсивности. изменения средних значений х„служит скорость изменения их между измере" ниями, Для определения этой величины, необходимой для коррекции управ"ляющего воздействия на объект, в сис-!

:теме предусмотрен дифференциатор 7. (3) подаваемый на четвертый вход формирователя 8 (фиг. 1).

Требуемое количество интервалов и устанавливается таким образом, чтобы между смежными отклонениями средних значений х соблюдалось примерное равенство (1 )

Х +»1Z, +(»4 тогда и U10. Такая устойчивость средних значений возмущающего фактора определяет стационарность процесса работы технологического объекта.

При изменениях х относительно регламентированной величины (х ) происходит варьирование средних текущих значений х„, а это в свою очередь нарушает соотношение (4 j, что свидетельствует о возникновении переходного режима. В этом случае для сохранения устойчивой работы объекта необходимо вновь достичь желаемого соотношения (4 ), что возможно путем перевода измерительной системы на большую или меньшую частоту съема показаний х„. Этот переход осуществляется следу»»нцим образом, С выхода второго блока 24 сравнения сигнал Б, однозначно характери1Ф зующий отклонение возмущающего параметра х от его регламентированного значения х (И =Г(х )), подается на вход усилителя 25, содержащего апериодическое звено на входе. В зависимости от свойств последнего выходной сигнал Uz с усилителя медлен но изменяется, устанавливаясь на уровне, примерно соответствующем среднему отклонению текущих значений х», который, воздействуя на управляющий вход генератора 11, переводит его на более приемлемую в данный момент времени частоту f . В

1 ° этой связи каждому новому значению х„соответствует определенная f»„.

Для измерения управляемого параметра э в анализируемой среде последняя подается в измеритель 14 с помощью переключателя 13 по нулевой синхронизирующей команде от генератора 21. Выходной сигнал (1, =Р (у;) с измерителя по единичной синхроиизирующей команде через электропневмопреобразователь 15 подается йа

1173388 вход интегратора-осреднителя 16, Формирование выходного сигнала и (p

"1=1" в этом блоке происходит аналогично совместной работе блоков 6, 11 и 12.

В связи с тем, что колебания у, т относительно номинального значения lð у для большинства технологических процессов небольшие, то при однажды выбранной частоте f съема показай ний у настройка генератора 21 со1 храняется, обеспечивая получение !5 устойчивой зависимости смежных средних ув - у дифференциальная составляющая кото- 2О рых равна нулю.

В блоке 1 8 сравнения сигнал U, сравнивается с заданным значением

U формируемого задатчиком 17, а образующийся сигнал рассогласования д подается на вход блока 20 формирования корректирующего воздействия U o, подключенного выходом к третьему входу формирователя 8 управляющего воздействия, Сигнал управления UN в блоке 8 формируется в зависимости от вычисляемых х,,d2/6t, у, с которыми функционально связаны U<, U

Соотношение между этими величинами задается сигналом U> с.задат35 чика 9.

В установившемся режиме (х, у,)

9 Й 2о (7)

При нарушении равенства (7 ) возникает переходной процесс.

Если коэффициент усиления усилителя 25 при регламентированном значении х выбрать таким„ чтобы при переходном режиме во всем допустимом диапазоне значений х1 частота съема показаний Г„ поддерживала допустимую разность между смежными измерениями х то сумма отклонений составляющих U< U> от устано50 вившегося состояния находится в заданных пределах, обеспечивая точность адаптивной системы с плавным переходным процессом.

Система работает следующим об- 55 разом.

Возмущающее воздействие, поступающее на объект 1, измеряется изме рителем 2 текущих значений и через электропневмопреобраэователь 3 подается на вход переключателя 4, эле менты коммутации которого с определенной частотой соединяют выход электропневмопреобраэователя 3 с входом блока 5 задержки, На выходе блока задержки в паузах между управляющими импульсами амплитуда сигнала сохраняется. В вычислителе 6 и дифференциаторе 7 вычисляются среднеарифметическое текущих значений возмущения и скорость изменения этих средних значений, В блоке формирования управлявшего воздействия по сигналам с задатчика 9 соотношения возмущающего и управляемого параметров, вычислителя 6 и дифференциатора 7 формируется сигнал, который через пневмоэлектропреобраэователь

10 воздействует на объект 1. Интервалы времени между измерениями текущих значений возмущения формируются генератором 11, импульсы с которого управляют работой переключателя 4, блока задержки 5, дифференциатора

7 и через счетчик 12 — вычислителя

6, Управляемый параметр в объекте 1 через переключатель 13 измеряется измерителем 14, сигнал с которого через электропневмопреобразователь 15 поступает на вход вычислителя среднеарифметического значения текущих значений управляемого параметра 16.

В зависимости от сигналов с вычислителя 16 и эадатчика 17. управляемого параметра в первом блоке сравнения

18 формируется сигнал рассогласования, который совместно с сигналом с задатчика 19 коэффициента пропорциональности подается на входы блока коррекции 20, с выхода которого» на блок 8 формирования управляющего воздействия, где суммируется с сигналами, функционально зависимыми с возмущающим воздействием.

Интервалы времени между измерениями текущих значений управляемого параметра формируются управляющими импульсами в формирователе 2!, которые поступают на переключатель

13 и через счетчик 22 количества интервалов — на вычислитель 16, Непрерывный сигнал с электропневмопреобраэователя 3 совместно с сигналом с эадатчика 23 управляемого сигнала подается на второй блок сравнения 24, сигнал рассо гла1173388

Составитель С. Есаулов

Техред О.Неце

Редактор Т.Митейко

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5052/47

Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 сования с которого усиливается усилителем 25 и поступает на вход формирователя 11 интервалов времени, в качестве которого используется генератор с переменной инерционностью Сигнал с усилителя управляет частотой следования импульсов, определяющих интервалы времени между измерениями текущих значений возмущения.

Работа предлагаемой системы позволяет повысить качество управления объектов при стохастических интенсивных отклонениях возмущающего параметра от его номинапьного зна-. чения путем автоматического изменения частоты съема показаний возмущения, не вызывая колебания в системе при

10 возникновении переходных процес. сов.