Цифровой регулятор

Цифровой регулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение.относится к цифровым системам регулирования и может быть использовано для регулирования 2 сб давления в замкнутых пневмообъемах. Цель изобретения - повышение быстродействия и улучшение качества регулирования давления. Цифровой регулятор содержит датчик 1 давления, аналогоцифровой преобразователь 2, вычислительный блок 3, блок 4 задания кода уставки, первый 5 и второй 6 регистры кодов управления, первый 7 и второй 8 цифровые клапаны и регулирует давление в объекте регулирования 9. Цель изобретения достигается за счет введения блока 4, регистров 5, 6 и второго цифрового клапана 8. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. PU

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

2 А1 (19) (11) (50 4 С 05 В 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ -СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3852970/24-24 (22) 12.02.85 (46) 07.09.87, Бюл. 1(33 (72) П.Т.Харитонов, К.С.Зверев и В.А.Барышников (53) 62-.50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 723502, кл. G 05 В 11/16, 1980.

Патент США В 4207919, кл. С 05,3 7/03, 1980. (54) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к цифровым системам регулирования и может быть использовано для регулирования давления в замкнутых пневмообъемах.

Цель изобретения — повышение быстро- действия и улучшение качества регулирования давления. Цифровой регулятор содержит датчик 1 давления, аналогоцифровой преобразователь 2, вычислительный блок 3, блок 4 задания кода уставки, первый 5 и второй 6 регистры кодов управления, первый 7 и второй 8 цифровые клапаны и регулирует давление в объекте регулирования 9.

Цель изобретения достигается за счет введения блока 4, регистров 5, б и второго цифрового клапана 8. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

13359

Изобретение относится к цифровым системам регулирования и может быть йспользовано для цифрового регулирования давления в замкнутых пневмо5 объемах.

Цель изобретения — повышение быстродействия и улучшение качества регулирования давления.

На фиг. 1 приведена структурная 1п схема цифрового регулятора; на фиг.2— структурная схема вычислительного . блока; на фиг. 3 — алгоритм работы цифрового регулятора.

Цифровой регулятор содержит датчик 1 давления, аналого-цифровой преобразователь 2, вычислительный блок

3, блок 4 задания кода уставки, первый 5 и второй б регистры кодов управления, первый 7 и второй .8 цифро- 20 вые клапаны, объект 9 регулирования, Вычислительный блок содержит тактовый генератор 10, счетчик 11 команд, постоянное запоминающее устройство 12 микрокоманд, дешифратор 13 25 микрокоманд, цифровой компаратор 14, буферный регистр 15, оперативное запоминающее устройство 16, регистр 17 текущего давления, регистр 18 давления уставки, сумматор 19, делитель 20. 30

Цифровой регулятор работает следующим образом.

Код уставки Р 7, задаваемый с блока 4, сравнивается в вычислитель35 ном блоке 3. с кодом измеряемого (регулируемого) параметра Ру, подаваемым по шинам с выходов аналого-циф рового преобразователя 2. По результату сравнения в вычислительном блоке 3 рассчитывается и формируется код управления Крег параметром Ри, I

Который по шинам подается на информационные входы регистров 5 и б. Одновременно с кодом Ирег на в де вы- 45 числительного блока 3 формируется сигнал Ci обнуления регистров 5 и 6„ а затем в зависимости от знака рассогласования кодов Р„ и Ру,т — сигHEI С2 (Рн > Руст ) или СЗ (Ри (Руст ) ° 5О

В результате в один из регистров заносится нулевой код, а в другой— код Npg е KQTopblH с информационных выходов регистра подается на электромагниты соответствующего цифрового клапана, обеспечивая соединение с объектом 9 регулирования высокого давления Ра (при С2=0, С3=1) или низкого давления (при C2=1, С3=0). Ско26

2 рость изменения давления в объеме 14 при этом задается кодом Npcr в соответствии с газовым законом

6к

V= — ЬР

81Р где 3, Кэ — соответственно длина и радиус эквивалентного отверстия клапана; — кинематическая вязкость воздуха;

4 P — перепад давлений между входом и выходом отверстия;

V — объем воздуха, проходящий через отверстие за 1 с.

Радиусы отверстий в каждом разряде цифровых клапанов выбраны такой величины, чтобы значение V изменялось вдвое при переходе с одного разряда на соседний. В этом случае значение кода прямо пропорционально объему Ч воздуха, проходящего через клапан за с, а значит,, и скорости изменения давления в регулируемом объеме.

Для определения кода N необходимо в блоке 4 выполнить вычисления по следующей формуле:

I Рт -Р„(К. где Р®т — давление уставки;

Р„ — значение давления в регулируемом объеме;

К вЂ” коэффициент, заданный таблично в вычислительном блоке 3, зависящий одно значно от перепада давлений d,P на входе и выходе. цифрового клапана и численно равный объему воздуха, проходящего через минимальное отверстие цифрового клапана эа единицу времени при данном перепаде.

Это значение определяется по формуле в., „

К = — - -" " ЬР

Р 8×Å где риу н — радиус наименьшего отверстия цифрового клапана.

Функции управляющих сигналов Ci

С15 приведены в таблице.

Вычислительный;блок 3 работает следующим образом.

Тактовый генератор 10 обеспечивает формирование тактирующих импуль.3 133 926 сов Т1 и Т2, сдвинутых нл нолпериода частоты генератора. Счетчик 11 содержит адрес подлежащей выполнению микрокоманды, после ее выполнения содер5 жимое счетчика увеличивается на единицу. В постоянном запоминающем устройстве 12 хранятся микрокоманды работы вычислительного блока 3, кон- станты и шаг ветвления при выполнении 10 оператором условного и безусловного переходов. На первой группе выходов постоянного запоминающего устройства 12 выставляется код управляющего сигнала. Эта группа выходов соедине- 15 на с входами дешифратора 13. На второй группе выходов выставляются коды коэффициента К и код шага ветвления, причем коэффициент К подается по шинам на вторую группу входов делителя 20, а код шага ветвления заносится в регистр 15 по сигналу С5.

Дешифратор 13 преобразует микрокоманды в управляющие сигналы С1 — С14.

Компаратор 14 запрещает увеличение 25 состояния счетчика 11 на единицу (по входу счетчика), если код Ру,г, больше кода Р„ . В этом случае в счетчик 11 из постоянного запоминающего устройства 12. заносится новый адрес мик- ЗО рокоманды, соответствующий шагу ветвления программы. разницы Р„-Є—, (Р„,-, 1 „илн Р„-, с Р„) вычисляется код И. Если Р„-,; Р„, то код И подается на цифровой кi апан 7 и значение К. определяется по разнос1 ти Р— Р ст ° Если P I. (Ри коД поДает ся на цифровой клапан 8 и значение К определяется по разности Р„,, -P

Коэффициент К соответствует опреJ деленной зоне давления, задаваемой таблично. Зона давления определяется по разнице давлений

g Р=Р„„-Р,, при Р„;, ) Р„;

При равенстве Р„ и Р„,7- вычислительный блок выдает нулевые коды на регистры цифровых клапанов 5 и 6 и переходит в режим ожидания сигнала запуска или сигнала неравенства кодов Р,„и Р„

Предлагаемый цифровой регулятор по сравнению с известным обеспечивает двустороннее цифровое управление давлением в объекте регулирования с высоким быстродействием за счет наличия цифровых клапанов 9 и 10 откачки и наполнения, оперативно задает давление уставки, а также обеспечивает высокие динамические характеристики регулирования и малую динамическую погрешность при подходе к давлению уставки за счет выбора коэффициента

К:, определяющего постоянную времени регулирования. формула изобретения

1 ° Цифровой регулятор, содержащий датчик давления, аналого-цифровой преобразователь, вычислительный блок и первый цифровой клапан, пневмовход которого подключен к источнику высокого давления, вход датчика давления и выход первого цифрового клапана подсоединены к объекту регулирования, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродейстЬия и качества регулирования давления вве-., дены блок задания кода уставки, первый и второй регистры кодов управления и второй цифровой клапан, пневмовход которого подключен к источнику низкого давления, а выход — к, объекту регулирования, выход датчика давления соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, подключенного соответственно

Оперативное запоминающее устройство 16 используется для хранения промежуточных результатов. Перед запус35 ком вычислительного блока 3 в регистр 18 с блока 4 задания кода уставки заносится код уставки Parr по сигналу готовности. Работа вычислитель- 4 ного блока начинается с подачи сигнала запуска с блока, по которому запускается тактовый генератор 10, а счетчик 11 .обнуляется.

По тактовой последовательности Т1

45 изменяет свое состояние счетчик 11, а по сигналам Т2 и по коду адреса на выходе счетчика 11 извлекается соответствующая микрокоманда из постоянного запоминающего устройства 12. Алгоритм работы вычислительного блока приведен на фиг. 3. Но сигналу запуска вычислительный блок выдает нулевые коды на регистры цифровых клапаНОВ 5 и 7, перевОдя сисгему В исхОд- 55 ное состояние, заносит в регистры 17 и 18 значения давления в регулируемом объеме и давления уставки соответственно. В зависимости от знака йP=P Р, -, при Руст Р

1 335926

Функциональное назначение

Очистка регистров 7 и 8 (фиг. 1)

Запись кода в регистр 8

Запись кода в регистр 7

С2 информационными выходами к первым информационным входам, а выходом готовности — к первому входу готовности вычислительного блока, у которого вход запуска, второй вход готовности и вторые информационные входы соединены соответственно с первым, вторым и информационными выходами блока задания кода уставки, а первый, второй, 1ð третий, четвертый и информационные выходы подключены соответственно к входам установки нуля первого и второго регистров, входу разрешения записи второго регистра, входу разрешения записи первого регистра, входу запуска аналого-цифрового преобразователя и к информационным входам первого и второго регистров, соединенных информационными выходами с 2О входами управления соответственно первого и второго цифровых клапанов, 2. Регулятор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что вычислительный блок содержит тактовый гене- 25 ратор, счетчик команд, постоянное запоминающее устройство микрокоманд, дешифратор микрокоманд, цифровой компаратор, буферный регистр, оперативное запоминающее устройство, регистр Зд текущего давления, регистр давления уставки, сумматор и делитель, вход запуска вычислительного блока соединен с входом обнуления счетчика команд и входом запуска тактового гене35 ратора, первык и второй выходы которого. подключены соответственно к счетному входу счетчика команд и входу разрешения считывания постоянного запоминающего устройства микрокоманд, 40 соединенного адресными входами с информационными выходами счетчика команд, первыми информационными выхода.ми с информационными входами дешифратора микрокоманд, а вторыми информаци45 онными выходами с информационными входами счетчика команд, буферного регистра, первыми адресными входами цифрового компаратора, первыми информационными входами сумматора и делителя, информационными выходами регистра давления уставки, иформационные выходы буферного регистра подключены к адресным входам оперативного запоминающего устройства, соединенного информационными выходами с вторыми адресными входами цифрового компаратора, информационными выходами регистра текущего давления и вторыми информацис онными входами сумматора и делителя, информационные выходы которого соединены с информационными выходами сумматора, информационными входами оперативного запоминающего устройства и информационными выходами вычислительного блока, первый, второй, третий и четвертый выходы дешифратора микрокоманд соединены с соответствующими выходами вычислительного блока, пятый выход дешифратора микрокоманд подключен к входу запуска оперативного запоминающего устройства, шестой — к входу разрешения записи буферного регистра, седьмой — к входу считывания регистра давления уставки, восьмой — к входу считывания оперативного запоминающего устройства, девятый — к входу считывания регистра текущего давления, десятый — к входу выборки цифрового компаратора, одиннадцатый и двенадцатый — соответственно к входу разрешения суммирования и входу выборки сумматора, тринадцатый и четырнадцатый — соответственно к входу разрешения деления и входу выборки делителя, выход цифрового компаратора соединен с входом предустановки счетчика команд, первый и второй входы готовности вычислительного блока подключены к входам разрешения записи соответственно регистра текущего давления и регистра давления уставки, соединенных информационными входами соответственно с первыми и вторыми информационными входами вычислительного блока.

1335926

Продол:кение таблицы

С4

Разрешение записи кода Р„ в регистр 22 и блок 2

Запись информации в ОЗУ 21

Запись информации в регистр 20

Подключение выходов регистра 22 к шинам 2б

Чтение информации из ОЗУ 21

Чтение кода Р„, из регистра 23

С5

Сб

С7

С8

С9

С10 Разрешение сравнения Р„ и Р„

С11 Разрешение вычитания в элементе 24

С14

Подключение выходов блока 25 к шинам 13

С12 Подключение выходов сумматора 24 к шинам 13

С13 Разрешение деления в элементе 25

1335926

Составитель В.Башкиров

Редактор С.Пекарь Техред В.Кадар КоРРектоР Д.Бескид

Заказ 4045/40 Тираж 863 Подпиеное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4