CS240352B1

CS240352B1 - Temperature regulator's manipulated variable controlled limitation connection

Info

Publication number: CS240352B1
Application number: CS815580A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Krejci
Original assignee: Jaroslav Krejci
Priority date: 1981-07-22
Filing date: 1981-07-22
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CS558081A1

Abstract

Řešení se týká zapojení, které provádí řízení maximální hodnoty akční veličiny regulátoru teploty podle časového, průběhu regulované veličiny a podle hodnoty žádané veličiny tak,, aby bylo dosaženo malého překmitu přechodově charakteristiky. Podstata Zapojení spočívá v tom, že paralelně k regulátoru teploty je zařazena analogová větev, která provádí řízení maximální hodnoty a^ční veličiny regulátoru při náběhu regulované veličiny na žádanou hodnotu tak, že maximální hodnota akční veličiny je postupně snižována na mezní velikost nezbytně nutnou k* 1 dosažení žádané. teploty v ustáleném stavu a k vyrovnání regulačních odchylek, vyvolaných poruchovými veličinami.The solution concerns the engagement that conducts the management maximum value of the control variable temperature according to the time course regulated quantity and desired value quantities so as to achieve a small overshoot transient characteristics. Essence The connection is that it is parallel to the controller temperature is included analogue branch, which performs the maximum value control regulator variables during ramping up quantity to the desired value so that the maximum the value of the action variable is gradually the size limit necessary to achieve the desired. temperature in steady state and to compensate for regulatory deviations, caused by disturbances.

Description

Vynález sc týká zapojení pro řízené omezení akční veličiny regulátoru teploty, které provádí řízení maximální hodnpty akční veličiny regulátoru teploty, podle časového průběhu regulované veličiny a podlé hodnoty žádané veličiny tak, aby bylo dosaženo malého překmitu přechodové charakteristiky.The invention relates to a wiring for the controlled limitation of the temperature controller action variable which controls the maximum value of the temperature controller action variable according to the time-course of the controlled variable and according to the setpoint value so as to achieve a small overshoot of the transition characteristic.

V materiálovém zkušebnictví jsou pří zkouškách kovových materiálů a materiálů z plastických hmot. používány regulátory teploty. Tyto regulátory provádějí nejčastěji řízení odporových pecí, ve kterých je umístěn zkušební vzorek. Nejběžnější formou zatěžování vzorku pro posouzení a ovlivňování fyzikálních a mechanických vlastností materiálu je izotermické namáhání. Pro studium zákonitostí porušování materiálu při tepelné únavě á pro procesy tepelného zpracování materiálu je velmi důležité, aby nedocházelo k velkým překmitům regulované veličiny při náběhu na žádanou hodnotu, protože se zvětšuje riziko překročení mezní teploty, při které dochází k výraznýrn změnám ve struktuře materiálu a jeho vlastnostech.In material testing, they are used for testing metal and plastic materials. temperature regulators are used. These controllers usually control resistance furnaces in which the test sample is located. The most common form of sample loading to assess and influence the physical and mechanical properties of a material is isothermal stress. For the study of the material fatigue failure patterns and for the material heat treatment processes, it is very important that there is no large overshoot of the controlled value when rising to the desired value, since the risk of exceeding the limit temperature at which significant changes in the structure of the material and its properties.

Před zahájením zkoušky je nutné pro každou žádanou teplotu nebo teplotní rozmezí dbát na pečlivé seřízení regulačních prvků i použitého regulátoru teploty a volit vhodný kompromis mezi velikostí překmitu, rychlostí náběhu regulované veličiny na žádanou hodnotu a přesností regulace. Nastavení regulátoru je náročné a nevede vždy k vyhovujícímu regulačnímu pochodu, zvláště provádí-li se nastavování empiricky bez hlubší analýzy regulované soustavy. U mnoha regulovaných soustav není možné s použitým regulátorem teploty vyhovět protichůdným požadavkům na velikost překmitu a rychlost náběhu regulované veličiny a je nutná přítomnost operátora, který sleduje regulační pochod a ve vhodném okamžiku provádí úpravu nastavení regulačních prvků regUlátoru. ·Before starting the test, it is necessary to carefully adjust the control elements and temperature controller for each setpoint or temperature range and to choose a suitable compromise between the overshoot size, the rate of rise of the controlled variable to the setpoint and the control accuracy. Adjusting the controller is difficult and does not always lead to a satisfactory control process, especially if the adjustment is done empirically without a deeper analysis of the controlled system. In many controlled systems, it is not possible to meet the conflicting requirements for the overshoot size and the rate of rise of the process variable with the temperature controller used, and the presence of an operator monitoring the control process and adjusting the regulator control elements at the appropriate time is required. ·

Uvedené nevýhody a problémy vznikající při regulaci teploty odporových pecí odstraňuje zapojení pro řízené omezení akční veličiny regulátoru teploty podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že svorka pro přívod žádané veličiny je spojena s prvním vstupem regulátoru teploty a současně s druhým vstupem druhého napěťového zesilovače a se vstupem nelineárního převodníku. Svorka pro přívod regulované veličiny je spojena s druhým vstupem regulátoru teploty a současně s prvním, vstupem druhého napěťového zesilovače. Svorka pro přívod regulačního· napětí je spojena s třetím vstupem druhého napěťového zesilovače, jehož výstup je spojen se vstupem druhého diodového členu, jehož výstup je spojen s prvním vstupem prvního napěťového zesilo-/ vače, jehož druhý vstup je spojen s výstupem nelineárního převodníku. Výstup prvního napěťového zesilovače je spojen se vstupem prvního diodového členu, jehož vý4 stup tvoří výstupní svorku, která je současně spojena s výstupem omezovacího odporu, jehož vstup je spojen s výstupem regulátoru teploty.These drawbacks and problems arising from temperature control of resistance furnaces are eliminated by the wiring for the controlled limitation of the actuator variable according to the invention, which is characterized in that the clamp for supplying the desired variable is connected to the first input of the temperature controller and simultaneously to the second input of the second voltage amplifier; with non-linear converter input. The terminal for the control variable is connected to the second input of the temperature controller and simultaneously to the first input of the second voltage amplifier. The control voltage supply terminal is connected to a third input of a second voltage amplifier, the output of which is connected to the input of a second diode member, the output of which is connected to the first input of a first voltage amplifier, the second input of which is connected to the non-linear converter output. The output of the first voltage amplifier is coupled to the input of the first diode member, the output of which forms an output terminal, which is simultaneously coupled to the output of a limiting resistor, the input of which is coupled to the output of the temperature controller.

Nový účinek zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že analogová větev, která je zařazena paralelně k regulátoru teploty, provádí řízení maximální velikosti regulačního zásahu do· regulované soustavy tak, že se dosahuje příznivého účinku na velikost překmitu přechodové charakteristiky, aniž by došlo k výraznému zmenšení rychlosti náběhu regulované veličiny na žádanou hodnotu. Celkové zapojení je velmi jednoduché a jeho nastavení spočívá především v určení přenosu nelineárního členu a v realizaci jeho vhodné aproximace. Zvlášť výhodná obvodová realizace nelineárního členu nastává v případě použití zapojení podle vynálezu u odporových pecí s cyklově řízenými spínači, jejichž topný příkon je lineární funkcí akční veličiny a rovněž závislost mezní velikosti akční veličiny na hodnotě žádané veličiny se blíží lineární funkci. Zapojení podle vynálezu umožňuje dosáhnout vyhovujícího regulačního pochodu ve větším intervalu hodnot žádané veličiny, aniž by bylo nutno měnit nastavení regulačních prvků použitého regulátoru teploty.A novel effect of the circuitry according to the invention is that the analog branch, which is connected in parallel to the temperature controller, controls the maximum magnitude of the control intervention in the controlled system so as to obtain a beneficial effect on the overshoot size of the transient characteristic without speed of the controlled variable rise to the setpoint. The overall connection is very simple and its setting consists mainly in determining the transfer of the non-linear term and in realizing its suitable approximation. A particularly advantageous circumferential realization of the non-linear element occurs when using the circuit according to the invention in resistance furnaces with cyclically controlled switches whose heating power is a linear function of the actuator and also the dependence of the actuator limit value on the value of the actuator is close to the linear function. The circuit according to the invention makes it possible to achieve a satisfactory control process over a larger range of setpoint values without having to change the control element settings of the temperature controller used.

Příklad zapojení podle vynálezu je schematicky znázorněn na obr. 1. Svorka W pro přívod žádané veličiny je spojena s prvním vstupem regulátoru teploty 1 a současně s druhým vstupem druhého napěťového zesilovače 2 a se vstupem nelineárního převodníku 3, zatímco svorka X pro přívod regulované veličiny je spojena s druhým vstu' pem regulátoru teploty 1 a současně s prvním vstupem druhého· napěťového zesilovače 2, zatímco svorka U pro přívod referenčního napětí je spojena s třetím vstupem druhého napěťového zesilovače 2, jehož výstup je spojen se vstupem druhého diodového členu 4, jehož výstup je spojen s prvním vstupem prvního napěťového zesilovače fi, jehož druhý vstup je spojen s výstupem nelineárního převodníku 3, zatímco výstup prvního napěťového zesilovače 6 je spojen se vstupem prvního diodového členu 7, jehož výstup tvoří výstupní svorku Y pro vývod akční veličiny a je spojen s výstupem omezovacího odporu 5, jehož vstup je spojen s výstupem regulátoru teploty I.An example of a circuit according to the invention is shown schematically in FIG. 1. The setpoint input terminal W is connected to the first input of the temperature controller 1 and simultaneously to the second input of the second voltage amplifier 2 and the input of the non-linear converter 3. connected to the second input of the temperature regulator 1 and simultaneously to the first input of the second voltage amplifier 2, while the terminal U for reference voltage supply is connected to the third input of the second voltage amplifier 2 whose output is connected to the input of the second diode member 4 is connected to the first input of the first voltage amplifier fi, the second input of which is connected to the output of the non-linear converter 3, while the output of the first voltage amplifier 6 is connected to the input of the first diode member 7 whose output forms the output terminal Y for the output output limiting resistor 5, the input of which is connected to the output of the temperature controller I.

Na obr. 2 jsou uvedeny typické průběhy mezní velikosti akční veličiny na svorce Y nutné pro dosažení žádané hodnoty regulované veličiny v ustáleném stavu v závislosti na hodnotě žádané veličiny na svorce W, a to pro odporové pece s ,cyklově řízenými spínači — průběh a, a pece s fázově řízenými spínači — průběh b.Figure 2 shows typical waveforms of the terminal value of Y at the terminal required to achieve the steady state setpoint as a function of terminal W, for resistance furnaces with cyclically controlled switches - waveform a, and furnaces with phase-controlled switches - waveform b.

Funkce zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že omezeníakční veličiny se děje na výstupu regulátoru 1 pomocí omezovacího odporu 5 a diodového členu 7 tak, že maximální hodnota akční veličiny na svorce Y je určena hodnotou výstupního napětí prvního napěťového zesilovače G. Pomocí druhého napěťového zesilovače 2 je zpracováván rozdíl mezi žádanou veličinou na svorce W a regulovanou veličinou na svorce X 'tak, aby během regulačního· pochodu, kdy se zmenšuje rozdíl mezi žádanou a regulovanou veličinou, byla maximální hodnota akční veličiny na svorce Y snižována na mezní velikost odvozenou od žádané veličiny na svorce W pomocí nelineárního pře-The function of the connection according to the invention is that the limiting variable is effected at the output of the controller 1 by means of the limiting resistor 5 and the diode member 7 so that the maximum value of the action variable at terminal Y is determined by the output voltage of the first voltage amplifier G. the difference between the setpoint at terminal W and the control variable at terminal X 'is processed so that during the control operation, when the difference between the setpoint and the control variable is decreasing, the maximum value of the setpoint variable at terminal Y is reduced to the limit value derived from the setpoint on terminal W using a non-linear

Claims

Wiring for controlled limitation of the temperature controller action variable, characterized in that the terminal (WJ for supplying the desired variable is connected to the first input of the temperature controller (1) and simultaneously to the second input of the second voltage amplifier (2) and the non-linear converter input (3) while the terminal (Xj for supplying the process variable) is connected to the second input of the temperature controller (i) and simultaneously to the first input of the second voltage amplifier.

(2), while the terminal (Uj for the reference voltage supply) is connected to the third input of the second

3. The limiting magnitude of the actuating variable at terminal Y is reached when the difference between the setpoint and the controlled variable equals the reference voltage at terminal U. The second diode member 4 prevents further reduction of the limiting magnitude of the action variable by the first voltage amplifier 6 is less than the reference voltage at terminal U.

OF THE INVENTION whose output is coupled to the input of a second diode member (4j), the output of which is coupled to the first input of the first voltage amplifier (6), the second input of which is connected to the output of the non-linear converter (3), the voltage amplifier (6J) is connected to the input of the first diode member (7), the output of which is connected both to the output terminal (Y) and to the output of the limiting resistor (5), whose input is connected to the output of the temperature controller (1).