PL51915B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 8. X. 1966 51915 -*t3- ffr fi / KI. -42nqr6 MKP G 05 d ttfa UKD /Bisr^yrr; ; l K a-.Wspóltwórcy wynalazku: dr inz. Tadeusz Stanicki, mgr inz. Marian Ho- lownia Wlasciciel patentu: Politechnika Wroclawska, Wroclaw (Polska) Programowy regulator temperatury Przedmiotem wynalazku jest regulator do progra¬ mowej regulacji temperatury, stosowany w urza¬ dzeniach grzewczych, zwlaszcza piecach elektrycz¬ nych.Znane dotychczas regulatory do programowej re¬ gulacji temperatury posiadaja klasyczny uklad re¬ gulacji z ujemnym sprzezeniem zwrotnym, dziala¬ jacy w funkcji uchybu regulacji. Dokladnosc regu¬ lacji osiagalna w takim ukladzie zalezy od zlozonos¬ ci i precyzji wykonania regulatora. Na przyklad zna¬ ne powszechnie proste i niezawodne regulatory dwu- polozeniowe moga byc stosowane jedynie w przy¬ padkach bardzo malo dokladnej programowej regu¬ lacji temperatury i przebiegajacej w nieduzym za¬ kresie. Zadanie zwiekszenia dokladnosci prowadzi do skomplikowania konstrukcji regulatora, a tym samym do zwiekszenia jego kosztów wykonania.Celem wynalazku jest utworzenie ukladu pro¬ gramowego regulatora temperatury, który umozli¬ wilby prowadzenie dokladnej programowej regula¬ cji w bardzo szerokim zakresie zmian osiaganych w piecu przy stosowaniu bardzo oszczednych srod¬ ków technicznych.Cel ten zostal osiagniety przez wprowadzenie do klasycznego ukladu regulacji temperatury z regu¬ latorem dwupolozeniowym, dodatkowego obwodu sterowania otwartego, dzialajacego pod wplywem sygnalu programu i spelniajacego warunki inwarian- tosci.Programowy regulator temperatury wedlug wy- 10 15 20 aa nalazku pozwala uzyskac bardzo duza oszczednosc srodków technicznych wynikajaca z zastosowania prostego konstrukcyjnie dwupolozeniowego regula¬ tora przy jednoczesnej wysokiej dokladnosci prze¬ biegu temperatury w piecu i stabilnosci pracy ukla¬ du w szerokim zakresie zmian programu i jego pred¬ kosci, wynikajacych z zastosowania dodatkowego obwodu sterowania.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przy¬ kladzie wykonania przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy pro¬ gramowego regulatora temperatury, a fig. 2 przed¬ stawia schemat ideowy programowego regulatora temperatury.Programowy regulator temperatury wedlug wyna¬ lazku sklada sie z dowolnego nadajnika programu 1, czlonu sterowania otwartego 2 spelniajacego wa¬ runki inwariantnosci dla ukladów programowej regu¬ lacji, sumatora sygnalów 3, dwupolozeniowego re¬ gulatora 4 i dowolnego przystosowanego do ukladu czlonu nastawczego & Programowy regulator temperatury wedlug wy¬ nalazku steruje temperature X w piecu 6 zmienia¬ jac wartosc dostarczonej mocy Y do pieca 6 tak, aby uchyb regulacji xr wyrazajacy sie róznica wartosci programu W i wartosci temperatury X ujawniony w sumatorze 3 byl równy zeru.Programowy regulator temperatury wedlug wyna¬ lazku pracuje w ukladzie zamknietym regulacji, utworzonym przez polaczenie elementów 1,3,4,5, i 6, 51915 / /51915 3 4 dzialajacym w funkcji uchybu regulacji xr i sta¬ nowiacym petle sprzezenia zwrotnego, oraz w ukla¬ dzie sterowania otwartego utworzonego przez po¬ laczenie szeregowe elementów 1,2,5, i 6, dzialaja¬ cego w funkcji wymuszenia programowego W i spel¬ niajacego warunki inwariantnosci.Obwód sterowania otwartego zmienia moc wyjs¬ ciowa Y czlonu nastawczego 5 zalaczana do pieca 6 przez regulator 4 stosownie do parametrów sygnalu programu W. Obwód ten musi spelniac okreslone warunki znane pod nazwa warunków inwariantnosci.Warunek ten dla dowolnego sygnalu W wyraza sie zaleznoscia: K2(p) Ks (p) = ao + aip + ... + anpn gdzie: p — operator Laplace'a — Carson'aj K2 (p) — operatorowa funkcja przejscia czlonu sterowania otwartego 2; K5 (p) — operatorowa funkcja przejs¬ cia czlonu nastawczego 5; ai a2... an — wspólczyn¬ niki operatorowej funkcji przejscia pieca 6 wyraza¬ jacej sie zaleznoscia: 1 K6 (P) " ao + a1p + ....anpn Warunek ten dla znanych programów i zalozenia: lim xr (t) = 0 t —oo (gdzie: t = czas) przybiera proste formy, latwe do zrealizowania. Na przyklad dla programu zmienia¬ jacego sie w czasie ze stala predkoscia w (t) = k • t, gdzie k = constans; przybiera postac K2(p) • K5(p) = a0 + ai • p Bardziej szczególowy przyklad wykonania progra¬ mowego regulatora temperatury wedlug wynalazku przedstawia uproszczony schemat ideowy pokazany na fig. 2. Jest to programowy regulator temperatury w piecu elektrycznym, realizujacy program o rów¬ naniu w (t) = k.t przy czym k dla cyklu pracy jest constans. Silnik elektryczny 7 obraca poprzez prze¬ kladnie mechaniczna 8 suwaki dwóch potencjome¬ trów drutowych 9 i 10. Spadek napiecia zbierany z potencjometru 9 reprezentuje wymuszenie progra¬ mowe w (t), które jest porównywane w sumatorze 3 z napieciem termoelementu pomiarowego 11. Róz¬ nica napiec sygnalu wymuszenia prograjmowego i termoelementu powstala w sumatorze 3, propor¬ cjonalna do uchwytu temperatury xP od programu w (t) podawana jest do dwupolozeniowego regula¬ tora 4 z inercyjnym sprzezeniem zwrotnym 12.Dwupolozeniowy regulator 4 sklada sie z galwa- nometru lusterkowego G, zarówki oswietlacza Z, fo- toopornika FO i przekaznika elektromagnetycznego P ze stykami wykonawczymi ]. Sprzezenie zwrotne 12 sklada sie z termoelementów Ti i T2 oraz opor¬ nika obciazenia R umieszczonego w sumatorze 3.Dwupolozeniowy regulator 4 z inwercyjnym sprze¬ zeniem zwrotnym 12 przy sygnale wejsciowym xr równym zero impulsuje ze stalym okresem T i wspól¬ czynnikiem wypelnienia impulsów: czas trwania impulsu Y= -¦= 1 1 czas przerwy ' wlaczajac i wylaczajac moc elektryczna Y dostar¬ czana do pieca 6.Sygnal uchybu regulacji xr powoduje proporcjo¬ nalne zmiany czasu trwania impulsu przy czym ft zmienia sie od zera do nieskonczonosci. Spadek na¬ piecia zbierany z potencjometru 10 reprezentuje wy¬ muszenie programowe w odpowiedniej skali i lacz¬ nie ze spadkiem napiecia na opornosci rzeczywi¬ stej 13 w obwodzie zasilania silnika 7 nadajnika programu- 1 stanowi sygnal sterowania otwartego, spelniajacego warunki inwariantnosci, to znaczy zgodnie z poprzednio podana zaleznoscia czlon ste¬ rowania 2 opisuje operatorowa funkcja przejscia K2(p)K5(p) = ao + aip. Proporcjonalnie do tego sygnalu na wyjsciu czlonu nastawczego 5 pojawia sie moc elektryczna Y zalaczana i wylaczana do pieca 6 przez przekaznik P regulatora 4. Jezeli na uklad nie dzialaja zaklócenia, to przy spelnieniu warunków inwariantnosci, uchyb regulacji jest rów¬ ny zeru, a regulator 4 impulsuje ze wspólczynni¬ kiem wypelnienia impulsu d = 1 powodujac zmia¬ ne temperatury X w piecu 6 zgodnie z nastawionym programem w (t). Oddzialywanie zaklócen na uklad, na ogól niewspólmiernie male w stosunku do za¬ klócajacego oddzialywania wymuszenia programo¬ wego w (t), jest skutecznie i bardzo szybko kompen¬ sowane przez dwupolozeniowy regulator 4, który proporcjonalnie do uchybu regulacji xp wywolane¬ go tym zaklóceniem zmienia czas trwania impulsu wlaczenia mocy elektrycznej zwiekszajac lub zmniej- szojac srednia wartosc mocy Y dostarczanej do pie¬ ca przez czlon nastawczy 5.Czlon nastawczy 5 jest magnetycznym wzmacnia¬ czem z wewnetrznym sprzezeniem zwrotnym. Uzwo¬ jenie wejsciowe wzmacniacza wlaczone jest w ob¬ wód anodowy lampy elektronicznej, której siatka sterowana jest przez sygnal z ukladu regulujacego.Programowy regulator temperatury wedlug wyna¬ lazku moze byc, jak podano na przykladzie, zreali¬ zowany w sposób prosty przy uzyciu znormalizowa¬ nych i ogólnie dostepnych w handlu elementów. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Programowy regulator temperatury o klasycznym ukladzie regulacji ze sprzezeniem / zwrotnym, skla¬ dajacy sie z nadajnika programu, sumatora sygna¬ lów, dwupolozeniowego regulatora, i czlonu nastaw¬ czego, znamienny tym, ze ma czlon sterowania ot¬ wartego (2) tworzacy dodatkowy obwód sterowania otwartego spelniajacy warunek inwariantnosci, przy czym obwód ten jest utworzony przez szeregowe polaczenie nadajnika programu (1), czlonu stero¬ wania otwartego (2) i czlonu nastawczego (5). 10 15 20 25 80 85 40 45 50 • Z6KI. 42 q, 6 51915 MKP G 05 d. < r ' 1 ftegulcitor PJec v t A jm—u ljl^ i X r ^H ^i£ 1 Fig.1 2 |«r i V tz 6 ^- j r ^^l I ¦ ^""l J" |^"*•¦¦1 [Y • «J -\m' P r ¦q-F 4f I Regulator Piec -C^y-l ~1 F" R^ «2 _5!: ¥0 Z ^j Hi/. L J rrtr—~r 5M__i r- -# L PL