Устройство для регулирования уровня воды на участке ирригационного канала

Устройство для регулирования уровня воды на участке ирригационного канала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ВОДЫ НА УЧАСТКЕ ИРРИГАЦИОННОГО КАНАЛА, содержащая датчик уровня нижнего бьефа, регулятор установки и последовательно соединенные .датчик j уровня верхнего бьефа, дифференциатор и блок коррекции, второй вход которого подключен к выходу датчика уровня верхнего бьефа, последовательно соединенные элемент сравнения. регулятор уровня и регулирующий орган , отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и устойчивости системы, она содержит статический и динамический нелинейные преобразователи и коммутирующий блок, входы которого подключены к соответствующим вЬкодам блока коррекции , а выходы - к управляющим входам регулятора установки и регулятора уровня соответственно, выход дифференциатора соединен с входом динамического нелинейного преобразователя , выход датчика уровня нижнего i бьефа связан с входом статического нелинейного преобразователя, а вхо (Л ды элемента сравнения подключены к выходам статического и динамического нелинейных преобразователей соответственно.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (sl)4 G 05 D 9/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3678308/24-24 (22) 23.12 ° 83 (46) 15.12.85. Бюл. ¹ 46 (71) Институт автоматики АН КиргССР (72) О.Б.Медведев (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 477390, кл. G 05 0 9/12, 1975.

Авторское свидетельство СССР

¹ 697982, кл. G 05 D 9/12, 1978, (54)(57) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ВОДЫ НА УЧАСТКЕ ИРРИГАЦИОННОГО

КАНАЛА, содержащая датчик уровня нижнего бьефа, регулятор установки и последовательно соединнные .датчик уровня верхнего бьефа, дифференциатор и блок коррекции, второй вход которого подключен к выходу датчика уровня верхнего бьефа, последователь но соединенные элемент сравнения, „„SU„„1198 76 А регулятор уровня и регулирующий орган, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и устойчивости системы, она содержит статический и динамический нелинейные преобразователи и коммутирующий блок, входы которого подключены к соответствующим выходам блока коррекции, а выходы — к управляющим входам регулятора установки и регулятора уровня соответственно, выход дифференциатора соединен с входом динамического нелинейного преобразователя, выход датчика уровня нижнего бьефа связан с входом статического нелинейного преобразователя, а входы элемента сравнения подключены к выходам статического и динамического нелинейных преобразователей соответственно.

98476 конечном створе уча ,t =Г +

u l l стка канала. Вре5,-5 (й время, за которое фронт волны после начала где открытия затвора, расположенного в начале участка, достигнет конечного створа; время, за которое в контролируемый створ подается половина стока от общего

его изменения в

15,@ аь

20 период переходного процесса.

L1

Т

Учитывая, что

Си,= --т,, определяют

35

Ы= — )

3= 23>

5Я-3{ g

При расчете этой зависимости, с уче- 40 том гидравлических параметров участка канала разбивают диапазон изменения глубины в начале участка на равные части, находят расход для: каждой глубины и для каждого расхо- 45 да определяют резервные емкости, которые образуются между кривой свободной поверхности и линией, соответствующей равномерному движению воды соответствующего расхода, пользуясь уравнением Бахметьева:

1 = - .,-(l- } (1-Й,>), о

Эти объемы используются для подпитки потребителей в течение времени t,, за которое расход воды, подаваемой в начале участка, компенсирует возмущение, приложенное в

Х2 ) со >

@+4

2 4

Г » 3х i ò .

21i! S

q 2" С>-32 ay! 11

Изобретение относится к водному хозяйству, а именно к системам для регулирования водоподачей в гидротехнических сооружениях, и может быТь использовано при автоматизации систем каскадного регулирования расходов воды на открытых ирригационных каналах, Цель изобретения — повышение точности и устойчивостн:системы.

Динамический нелинейный преобразователь отображает взаимосвязь,cKo рости отклонения уровня воды в конце участка и возмущающего воздейст- . вия при определенном стабилизирующем уровне воды

При расчете этой зависимости определяют объем воды, заключенный в

0,01-метровом слое глубины и.задают различные значения д Я, при этом получают а u„

dt nQ

По этим данным строят график зависимости

Статический нелинейный преобразователь отображает взаимосвязь приращения уровня в начале участка с приращением расхода в начале участка в,ависимости от изменяющегося резервного объема и времени переходного процесса где „ Ь 2 н,.(<+-„ . „„

%2 2 f2

1198476 (, ы, " В

Ь у =е р („ аь )

2% 5В Фв

Для каждой заданной глубины в начале участка получают i„ и t u

W определяют С . Находят a Q - -- соото

tp ветственно для каждой глубины в интер вале наполнений в начале участка от до Ь „„ и строят график завива E (ъ)

На фиг. 1 представлена блок-схема системы регулирования уровня воды на участке ирригационного канала; на фиг. 2 — графики коммутации регуляторов (а), динамического (б) и статического (в) нелинейных преобразователей; на фиг. 3 — схема блока коррекции. Система содержит участок канала 1, элемент 2 сравнения, сигнал с которого идет на регулятор 3 уровня, связанный с регулирующим органом 4, датчик 5 уровня верхнего бьефа, расположенный в конце участка канала, сигнал с которого идет на дифференциатор 6, который, в свою очередь, связан с динамическим нелинейным преобразователем 7 и блоком

8 коррекции, в то же время датчик 5 связан с блоком коррекции 8 и с регулятором 9 установки датчика 10 уровня нижнего бьефа, расположенного в начале участка канала. Датчик

10 уровня нижнего бьефа связан со статическим нелинейным преобразователем 11, который, в свою очередь, связан с элементом 2 сравнения. Два выхода блока 8 коррекции подключены к двум входам коммутирующего блока

12, выходы которого связаны с регулятором уровня и регулятором установки соответственно.

Система работает в режиме регулирования и режиме самонастройки. Переход с одного режима работы на дру" гой осуществляется согласно графику, приведенному на фиг. 2 а. При совпадении знаков отклонения уровня и первой производной по этому отклонению система работает в режиме регулирования (на графике эти зоны не заштрихованы). В тот момент, когда знак первой производной изменяется

Статический и динамический нелинейные преобразователи функционально учитывают гидродинамические параметры объекта регулирования. Статический преобразователь 11 принимает сигнал clh и согласно нелинейной расчетной зависимости преобразует его в ٠— добавочный расход, соответствующий приращению уровня

hh. Динамический преобразователь 7

Bh принимает сигнал -- с дифференциа3t тора 6 и согласно. нелинейно расчетной зависимости преобразует его в

hQ — изменение расхода потребителем.

Таким образом, в элементе 2 сравнения сравниваются по величине расходы возмущающего и управляющего воздействия

5 !

О

35 и не совпадает со знаком отклонения уровня, система переходит в режим самонастройки (на графике фиг. -2 а эти зоны заштрихованы). Для реализации этого закона служит блок 8 коррек.ции, схема которого представлена на фиг. 3, во взаимосвязи с потенциальнометрическим датчиком 5, дифференциатором 6 и коммутирующим блоком 12.

Блок коррекции работает следующим образом.

При. нарушении равновесия с диагоналей электрического моста (датчик

5) сигнал поступает на дифференциальный усилитель — дифференциатор 6, а затем на два решающих усилителя.

На верхнем по схеме производится дифференцирование сигнала во времени, а нижний является компаратором, в котором выделяется знак сигнала отклонения. После дифференцирования сигнал идет на второй компаратор, в котором выделяется знак производной. Далее сигналы поступают на два

;входа дешифратора.Четыре дешифратора связаны с логическими схемами (2И НЕ). Логическье элементы связаны с двумя входами коммутирующего блока

12, который коммутирует включение регулятора 3 уровня и регулятора 9 установки. Регулятор:уровня включается при условии совпадения знаков отклонения и производной, а регулятор установки — при несовпадении этих знаков. Сигнал относительного отклонения снимается до компаратора, а сигнал производной — после дифференцирующей цепи.

5 11984

Рассмотрим работу системы при нанесении возмущения в конце участка канала.

Уровень водыв створе датчика 5 начал уменьшаться. Сигнал с датчика 5 поступает на дифференциатор 6, а затем в блок 8 коррекции, в котов 1I

Д1, ром знак — производной — сравниа вается со знаком. — отклонения дЬ. 10

Поскольку знаки отклонения. и произ.водной по этому отклонению совпали, сигнал с блока 8 коррекции поступает на соответствующий вход коммутирующего блока 12, который включает регулятор 3 уровня. В это же время сигнал с дифференциатора 6 поступает на динамический нелинейный преобразователь 7, в котором преобразует3h ся из -- в AQ согласно графику дс фиг. 2 б и поступает в элемент 2 сравнения. С элемента сравнения 2 сигнал поступает на регулятор 3, который, в свою очередь, увеличивает открытие затвора 4 и тем самым увеличивает уровень воды в начале участка в створе датчика 10. Сигнал ph с датчика 10 поступает на статичес-. кий нелинейный преобразователь 11 и согласно графику фиг. 2в преобразует его в »1Й .В. элементе сравнения

2 этот сигнал компенсирует сигнал с динамического нелинейного преобразователя 7, после чего система находится в равновесном состоянии.

С достижением добавочного расхода до конца участка канала уровень воды н створе датчика 5 начинает восстанавливаться, а знак производ40 ной изменяется на противоположный (отклонение со знаком —, производная со знаком +"). В это время в блок 8 коррекции поступают сигналы с датчика 5 (отрицательный) и с дифференциатора 6 (положительный). При

45 разных знаках отклонения уровня и производной (зоны на графике.фиг.2а заштрихованы) сигнал с блока коррек" ции поступает на коммутатор 12, который включает регулятор 9 установки датчика 10 уровня. Регулятор 3 уровня в это время отключается.

На регулятор установки 9 поступает сигнал с датчика 5. На сколько восстады в ор дат»и на столько х<е и изменится установка датчика 10 регулятором 9 в сТорону уменьшения сигнала д Ь. Регулятор установки 9 работаЪт до тех пор, пока уровень воды в конце участка не восстановится, а сигнал с датчика

10 в результате изменения его собственной установки не выйдет на О, после чего система находится в новом установившемся режиме.

При увеличении уровня в конце участка, что происходит при отказе одного из потребителей, сигналы с датчика 5и с дифференциатора б,имею-. щие знаки "+", поступают в блок 8 коррекции, а затем в коммутатор 12. который включает в работу регулятор

3 уровня. С дифференциатора 6 сигнал преобразуется в динамическом нелинейном преобразователе 7 и через элемент 2 сравнения поступает в регулятор 3 уровня. Регулятор 3 уровня уменьшает открытие затвора 4 и уровень воды в начале участка в ство-. ре датчика 10 падает. Уменьшение уровня вызывает возникновение сигнала в датчике 10, который, преобразуясь в статическом нелинейном преобразователе 11„ компенсирует в элементе 2 сравнения сигнал, поступающий с преобразователя 7, после чего система уравновешивается. Через время добегания уровень воды в конце участка канала начнет восстанавливаться, à его производная изменит знак + на -". В .этот момент (зоны на графике фиг. 2а зашрихованы) блок 8 коррекции при двух поступающих на него сигналах с разными знаками включает коммутатор 12, который, .: в свою очередь, включает в работу регулятор 9 установки. На сколько восстановится уровень в конце участка, на столько же по сигналу с датчика 5 регулятор 9 уставки уменьшит сигнал с датчика 10. При полном восстановлении уровня воды в конце участка регулятор 9 уставки выводит датчик 10 на отметку уровня, соответствующую новому расходу, поступающему в участок канала, после чего система находится,в новом установившемся режиме.

1198476

BHHHIIH 3аказ 7718/46 ТиРаж 862 Подписное филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4