Цифровой регулятор

Цифровой регулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

< 930230

Союз Советсиик

Социапистичесиик

Респубяии

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬ6РЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к ввт. сеид-ву— (22)Заявлено 06.04 79 (21) 2749375/18-24 с присоединением заявки М— (23) ПриоритетОпубликовано 23.05.82, Бюллетень М 19

Дата опубликования описания 23 .05 .82 (51)М. Кл.

G 05 В 11/01

Говударвтвеный коинтвт

СССР оо долам нзвбрвтенн11 н открытнй (53) УДК 62-50 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А.Т.Белоус и А.И.Мищенко

l";

l

Туркменский научно-исследовательский инст тут, гидрдтехнйки и мелиорации Д (7I) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к технике автоматического регулирования объектов с запаздыванием, регулируемая величина котдрых содержит случайную составляющую, и может быть использовано, например, для автоматического регулирования .уровня воды r помощью электроуправляемых затворов гидротехнических сооружений на гидромелиоративных системах. то

Известны дискретные авторегуляторы уровня воды, в состав которых входят электроконтактный датчик уровня воды, величина уставки (задание) устанавливается путем опускания или

15 поднятия контактов датчика относитель но поверхности воды, а зона йечувствительности регулятора т.е. зона, в пределах которой регулятор не реагирует на изменение регули— руемой величины является постоянной и определяется расстоянием между электродами электроконтактного датчика.

8 таких регуляторах, во избежание ложных срабатываний за счет нерегулярных изменений уровня, используется .реле задержки, которое включает регулятор на отработку величины рассогласования только по прошествии определенного времени задержки(1).

Однако такое устройство, являясь хорошей защитой от ложных срабатываний при действии внешней сосредоточенной во времени (.импульсной) помехи, не обе спечи ва ет защи ты от помех типа шумов, обусловленных случайным изменением уровня воды, вызываемым, например, ветром или частым прохождением водного транспорта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой регулятор, содержащий задатчик, исполнительное устройство и последовательно соединенные интегратор, датчик параметра, блок

9302

30 4

3 рассогласования, преобразователь цифра - длительность импульса, блок программного управления,три выхода которого соединены с вторым, третьим и четвертым входами преобразователя цифра - длительность импульса соответственно, а выход задатчика соединен с вторым входом блока рассогласования12).

Так как регулируемый процесс име- 1в ет транспортное запаздывание, вызываемое установкой датчика на расстоянии от гидротехнического сооружения, где уровень воды является установившимся, то постоянная интегрирования д должна быть меньше длительности цикла регулирования на величину времени задержки. Практически, постоянная интегрирования не превышает 0,1 длительности цикла регулирования, ограничивая возможности интегратора, устанавливаемого на входе цифрового датчика. Таким образом, известные регуляторы имеют ограниченные возможности по снижению вероятности лож- ных срабатываний, вызываемых внешней возмущающей силой, например, ветром, что является их недостатком. Низкая надежность работы известных регуляторов требует присутствия дежурного

30 персонала на сооружении, в обязанности которого входит отключение регулятора при возникновении аварийных ситуаций, что снижает технико-экономические показатели автоматизации.

Цель изобретения - повышение надежности регулятора при регулировании объектов с запаздыванием, регулируемая величина которых содержит случайную составляющую.

Эта цель достигается тем, что цифровой регулятор содержит последовательно соединенные датчик случайной составляющей, измеритель-интегратор, блок-схему сравнения, первый элемент И и второй элемент И, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй входс вторым входом первого элемента И и входом блока программного управления, третий вход - с. третьим входом первого элемента И и третьим выходом блока программного управления, четвертый вход - с вторым выходом блока рассогласования, а выход - с первым входом исполнительного устрой- ства, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, четвертый вход которого соединен с третьим выходом блока рассогласования, первый выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, управляющий вход измерителя-интегратора соединен с первым выходом блока программного управления двумя входами исполнительного устройства.

На фиг. 1 приведена блок-схема цифрового регулятора, на фиг. 2 и 3 характеристики вход-выход цифрового регулятора в отсутствие и при наличии блока управления зоной нечувствительности, на фиг. 4 - схема установки датчика уровня относительно гидротехнического сооружения.

Цифровой регулятор содержит датчик 1 параметра и задатчик 2 регулируемой величины блок 3 рассогласования, преобразователь цифра-длительность управляющего импульса 4, блок 5 программного управления, ис полнительное устройство 6, регулируемый орган 7 объекта 8 регулиро: вания, интегратор 9, первый и второй четырехвходовые элементы И 10 и 11, блок 12 сравнения, датчик 13 случайной составляющей регулируемой величины, измеритель-интегратор 14.

С выходов .блока 1,2 и 14 снимается многоразрядный код.С первого выхода блока 3 также снимается многоразрядный код, с второго выхода блока 3 - сигнал отрицательного рассогласования, а с третьего выходасигнал положительного рассогласования.

Блоки 10-14 образуют блок управления зоной нечувствительности по среднеквадратическому отключению случайной составляющей регулируемой величиныы.

Регулятор работает следующим об.разом.

Длительность цикла регулирования

Ти складывается иэ длительности паузы

Тп и длительности управляющего им.пульса чп . Каждый цикл регулирования начинается с отработки паузы блоком 5 программного управления, после чего с выхода блока 5 программного управления поступает импульс на общий сброс цепей преобразователя цифра - длительность управляющего импульса 4 и измерителя-интгезатора 14 среднеквадратического отклонения случайной составляющей регулируемой величины. Затем от блока 5 программного управления с его выхода поступает импульс разрешения записи модуля величины рассогласования, 5 930230 полученного в блоке 3 рассогласования в преобразователь цифра - длительность управляющего импульса 4.

После этого, с выхода блока программного управления одновременно на 5 преобразователь цифра-длительность управляющего импульса 4 и на третьи входы двух четырехвходовых элементов И 10 и 11 поступает сигнал на разрешение обработки рассогласования.1о

Если при этом на выходе блока рассогласования имеется рассогласование, модуль которого превышает величину среднеквадратического отклонения случайной составляющей регулируемой величины, измеренной измерителеминтегратором 14, то на выходе блока

12 сравнения возникает сигнал, который одновременно присутствует на первых входах элементов И 10 и 16. zo

При этом на вторых входах элементов И присутствует выходной сигнал преобразователя цифра - длительность управляющего импульса 4. На четвертом входе сигнал присутствует лишь, .у того элемента И, который соответЩ ствует знаку рассогласования, т.е. при положительной величине рассогла" сования сигнал присутствует на четвертом входе элемента И 10, в противном случае - на четвертом входе элемента И 11. Таким образом, при наличии рассогласования, превышающего измеренное среднеквадратическое отклонение случайной составляющей регулируемой величины, например уровня воды, на выходе одного из элементов И.10 или 11 возникает импульс, длительность которого пропорциональна модулю величины рассогласования. Этот импульс поступает на один из входов исполнительного устройства 6 и действует в одном из двух направлений пеоемеаения регулируемого органа 7 - "Подъем" или "Опускание".

Если модуль величины рассогласо. вания меньше среднеквадратического . отклонения случайной составляющей регулируемой величины, то на выходе блока 12 сравнения сигнал равен нулю и на выходах элементов И 1О и 11 сигнал также равен нулю. Следовательно. зона нечувствительности регулятора управляется величиной среднеквадратического .отклонения случайной составляющей регулируемой величины; что предотвращает ложные срабатывания регулятора, обусловленные действиями внешних помех, например ветра. Это повышает надежность регулятора и позволяет исключить присутствие.обслуживающего персонала на гидротехническом сооружении для отключения регулятора на время возникновения ветра. Величина постоянной интегрирования. измерителя-интегратора 14 случайной составляющей регулируемой величины, например уровня воды, всегда больше величины постоянной интегрирования интегратора 9, установленного на входе датчика 1 параметра. Для подтверждения этого обратимся к фиг.4, на которой показано место установки датчика 1 параметра регулятора. Датчик параметра 1 устанавливается на расстояние 40 Ь от сооружения, где 4 - уровень воды считается установившимI ся

4ОЪ

Время добегаиия Ф = -д—

% где ф -. уровень воды в месте устаковки датчика уровня, - средняя скорость потока.

Временем добегания и величиной постоянной интегрирования определяется длительность паузы в цикле регулирования. Так ка интегрирование йачинается с момента добегания иэ иененного значения уровня, то длительность паузы определяется суммой време д б гания Сдобн вр "е интегрирования Т ит

Т .Г + Т„„т

Время интегрирования измерителяинтегратора 14 Т равно длительности паузы Т1втп ж Тв. Поэтому

Тн„т к я 7 Ткнт выполняется всегда

На практике принимают Т чнтО,1 %god M Tuw иц = l, I CAo5

Полное время цикла регулирования равно и Ф 4вв ж

На фиг.3 видно, что ширина зоны нечувствительности, определяемая среднеквадратнческим отклонением случайной составляющей уровня, расширяется с увеличением помех. При от сутствии помех регулятор имеет характеристику вход-выход, изображенную на фиг.2. формула изобретения

Цйфровой регулятор, содержащий исполнйтельное устройство и после9302 довательно соединенные интегратор, датчик параметра, блок рассогласования, преобразователь цифра-длительность импульса, блок программного управления, три выхода которого S соединены с вторым, третьим и четвертым входами преобразователя цифрадлительность импульса соответственно, а второй вход блока рассогласования соединен с выходом задатчика, о тл и ч а ю шийся тем, что, = целью повышения надежности регулятора при регулировании объектов с запаздыванием, регулятор содержит последовательно соединенные дат- 1S чик случайной составляющей, измеритель-интегратор, блок сравнения, первый элемент И, второй элемент И, первый вход которого соединен с пер- ° вым входом первого элемента И, вто- zo рой вход - с вторым входом первого элемента И и входом блока программного управления, третий вход - с третьим входом первого элемента И и

30 8 третьим выходом блока программного управления, четвертый вход — с вторым выходом блока рассогласования, а выход - с первым входом исполнительного устройства, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, четвертый вход которого соединен с третьим выходом блока рассогласования, первый выход которо.го соединен с вторым входом блока сравнения, управляющий вход измерителя - интегратора соединен с первым выходом блока программного управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тюменев Р.И..и др, Применение электрических авторегуляторов в ирригации (обзор ). Ташкент, НИИ научнотехнической информации и техникоэкономических исследований Госплана

Узбекской ССР, 1975, с. 22-25.

2.. Круг Е.К. и др. Цифровые регуляторы, M.-Л., "Энергия", 1966, с. 146-148 (прототип).

930230 дыдод

PbeOl

Фиг. 2

Жи

9робеиь

Фиг.Ф

Заказ 3468/61 Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открчтий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Г.Нефедова

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Рейвес Корректор 0.Вилак