SU1198450A1 - Дискретный регулятор инерционных объектов - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для управления медленно протекающими процессами в инерционных объектах, снабженных газовыми 5

рубоквантовэнными исполнительными еханизмами, например, для регулирования расхода электроэнергии по заданному графику впечах графитации в электродном производстве. 10

Цель изобретения - повышение качества регулирования.

На фиг.1 представлена блок-схема дискретного регулятора·, на фиг.2 схема блока формирования ошибки', 15

на фйг.З - схема блока определения знака ошибки; на фиг.А - схема блока коррекции; на фиг.5 - схема двухпозиционного релейного элемента, на фиг.6 - схема блока сравнения ошиб- 20 ки; на фиг.7 - схема блока определения режима работы; на фиг.8 - схема трехпозиционного релейного элемента',’ на фиг.9 - схема генератора импульсов. . 25

Предлагаемый регулятор содержит формирователь 1 ошибки, датчик 2 и задатчик 3 регулируемого параметра, двухпозиционный 4 и трехпозиционный 5 релейные элементы, первый эле- 30 мент НЕ 6, генератор 7 импульсов, выходной блок 8, исполнительный механизм 9, объект 10 регулирования, блок 11 коррекции, программное реле 12 времени, блок -13 определения зна- 35 ка ошибки, блок 14 определения режима работы, блок 15 сравнения ошибки, второй элемент НЕ 16, семь элементов И 17-23, четыре элемента ИЛИ 2427, два триггера 28 и 29 и элемен- 40 ты 30 и 31 задержки.

2

Блок формирования ошибки состоит из элементов И 32 и 33, триггера 34, элемента ИЛИ 35 и шестиразрядных счетчиков 36 и 37.

Блок определения знака ошибки образуют шесть нуль-органов 38-43,

(39, 41 и 42 не изображены), элементы ИЛИ 44 и 45, элементы И 46 и 47.

Блок коррекции содержит элементы НЕ 48 и 49, триггер 50, элемент 51 задержки и элементы И 52-54.

Двухпозиционный релейный элемент состоит из элементов И 55 и 56, усилителей 57 и 58 и электромеханических реле 59 и 60.

Блок сравнения ошибки включает в себя декадный счетчик 61, дешифратор 62, задатчик 63 приращения регулируемой величины, элемент 64 сравнения, элемент НЕ 65 и элемент И 66.

Блок определения режима работы образует элемент ИЛИ 67, декадный счетчик 68, дешифратор 69, элемент 70 сравнения, задатчик 71 зоны нечувствительности и элементы И 72 и 73.

Трехпоэиционный релейный элемент ‘ состоит из усилителей 74 и 75 и электромеханических реле 76 и 77.

Генератор импульсов, содержит мультивибратор 78, электромеханические реле 79 и 80, конденсатор 81, контакты 82 и 83 и реле 79.

В таблице приведено состояние схемы регулятора, логически связывающее команды "Уменьшить" и "Увеличить" с состоянием фазовых координат регулирования.

В качестве примера рассмотрим

состояние $х₄>х У0^ £ =15 мин.

В конце такта регулятор воздействует на объект, снижая (команда

3 11

"Уменьшить") напряжение на одну ступень трансформатора. В дальнейшем при достижении заданной величины,т.е. выполняются условия 6 х=0 ^^15 мин

.регулятор воздействует на объект увеличивает напряжение на одну

' ступень.

Устройство работает следующим образом.

Текущее значение регулируемого параметра X с выхода объекта регулирования (датчика регулируемого параметра) в виде импульсов поступает через один из входов элемента ИЛИ 35 на вход счетчика 36 (фиг.2) формирователя 1 ошибки. А на вход счетчика 37 через элемент И 33 поступает заданная величина регулируемого параметра χ_ά·.

С выходов счетчиков 36 и 37 сигналы поступают на цифровые нуль-органы 3843 блока 13 определения знака ошибки, где происходит сравнение текущего значения регулируемого параметра X с

заданным значением X,(Х-Х =дХ). При о о

Х>Х_О величина ошибки дХ имеет знак "+", при Х<Х_О Если текущее значение регулируемого параметра X меньше заданного Х_о, то сигнал с элемента ИЛИ 44 (фиг.З) поступает на один из входов элемента И 45 и подготавливает его к работе. Со счетчиков 36 и 37 сигналы' поступают на цифровые нуль-органы 3843, и в зависимости от состояния счетчиков срабатывает один из нульорганов. С его первого выхода сигнал поступает на один из входов элемента ИЛИ 44, сигнал с выхода которого подготавливает элемент И 16 к работе.

В конце такта программное реле 12 времени подготавливает к работе элемент И 17, а элемент И 32 открывает. . Импульсы е генератора 7 импульсов (с мультивибратора 78) с частотой 100 Гц поступают через элементы И 32 и '

ИЛИ 35 на счетный вход счетчика 36, . ас элемента И 32 в заранее подготовленный элемент И 46 блока определения знака ошибки. Элемент 46 открывается и через один из входов элемента ИЛИ 67 сигналы от генератора 7 импульсов поступают на счетный вход счетчика 68. Счетчики 36, 68 и 61 начинают работать синхронно от генератора 7 импульсов . Если д х< д (где АХц половина зоны нечувствительности предельно допустимой величины регулируемого параметра при трехпозиционном регулировании, задаваемая задатчиком 71),

98450 4

то счетчик 36 раньше достигнет заданного значения, чем счетчик 68 достигнет величины, заданной задатчиком 71. Элемент 70 сравнения выдает запрет

5 на элементы И 72 и 73 и тем самым отключает трехпозиционный релейный элемент 5.

Из.-за отсутствия сигналов на входе элемента ИЛИ 24 исчезает запрет с

Ю элемента НЕ 6, который подключает через элемент И 17 двухпозиционный релейный элемент 4 и блок 11 коррекции, в котором триггер 50 устанавливается в рабочее положение и подго15 ггавливает элементы К 53 и 54 к работе.

Сигнал с выхода элемента И 17 через элемент НЕ 16 блокирует элементы И 19 и 20. Сигнал с блока 2 определения знака ошибки поступает на элемент И 55 двухпозиционного релейного элемента 4, сигнал с которого через усилитель 57 включает реле 60. Сигнал с реле 60 поступает на один из входов элемента И 21, подготавливая его к работе а через элемент ИЛИ 27 запускает генератор 7 импульсов. Срабатывает реле 80 и замыкает нормально разомкнутые контакты, ранее заряженная емкость 81 (по цепочке

источника - нормально замкнутые контакты 83 - реле 79 - "+" источника) разряжается через катушки реле 80. Время разрядки необходимо для перехода переключателя напряжения печного. трансформатора на одну ступень. Реле 80 срабатывает и выдает сигнал на элемент И 21, который, в свою очередь, разрешает работу элемента И 66 блока 15 сравнения. Если в данный момент число на. счетчике 61 меньше заданного задатчиком 73, элемент 64 сравнения через элемент НЕ 65 открывает элемент И 66, сигнал, с выхода которого (выхода блока 15) устанавливает триггер 29 в рабочее положение, подготавливая тем самым элемент И 23 к работе. Сигнал с блока 15 поступает также на элемент ИЛИ 26, через выходной блок 8 включает исполнительный механизм 9, с. выхода которого команда на увелнчение напряжения подается на объект 10 регулирования. Регулируемый параметр увеличивается. '

Программное реле 12 времени после.

окончания такта выдает сигнал на

сбросовые'входы счетчиков 36, 68 и

61 и устанавливает их в исходное,

5 11

а триггер 34 - в рабочее состояние, тем самым разрешает работу элемента И 33, на второй вход которого поступают импульсы Х^ (количество импульсов определяется вводимой в печь мощностью^ в данном случае цена одного импульса 10 кВт£ например, при увеличении мощности на 50 кВт/ч количество импульсов 5, а при 100 кВт 10 и т.д.). При достижении равенства ю фактической величины X и заданной X* блок 13 определения знака ошибки снимает запрет с элементов НЕ 48 и 49, а через элемент ИЛИ 27 подготавливает генератор 7 импульсов к рабо- 15 те. · Сигнал с элемента НЕ 48 проходит через элемент И 53 и поступает на ранее подготовленный элемент И__23, а. "также через элемент ИЛИ 27 запускает генератор 7 импульсов, где срабатыва- 20 ,ет реле 79. Емкость 81 разряжается через нормально разомкнутые контакты реле 79 и срабатывает реле 80, выдает сигнал на ранее подготовленный элемент И 23. Сигнал с элемента И 23 25 (на его входе все три сигнала) поступает на вход элемента ИЛИ 25, с выхода которого сигнал через выходной блок 8 включает исполнительный механизм 9. Исполнительный механизм 9 вы- 30 дает команду на объект 10 регулирования на уменьшение напряжения. Одновременно с элемента ИЛИ 25 сигнал поступает на вход подготовленного триггера 29 через элемент 31 задержки, который задерживает сигнал (время задержки 2,1 с). После этого триггер 29 устанавливается в исходное состояние. С элемента И 52 сигнал поступает через элемент 51 задержки на вход дц триггера 50, устанавливая его в исходное состояние (время задержки 2.2 с). ' . .

Если текущее значение регулируемого параметра X больше заданного, то с вторых выходов цифровых нуль-органов 38-43 поступают сигналы на входы элемента ИЛИ 45. Сигнал с элемента ИЛИ 45 поступает на один из входов элемента И 47 и подготавливает его к работе. Через 47 сигнал с датчика регулируемого параметра X поступает на один из входов элемента ИЛИ 67 блока 14 определения режима работы и на один из входов эле- 55 мента И 56 двухпозиционного релейного элемента 4, подготавливая его к работе, а через элемент НЕ 49 выдаем

98450 6

запрет блоку 11 коррекции. С элемента ИЛИ 67 импульсы поступают на счетный вход счетчика 68. Считанные импульсы поступают через дешифратор 5 69 на элемент 70 сравнения, где

сравниваются с величиной Х^, заданной задатчиком 71. Если дх ·>·ώχ^ , через элемент ИЛИ 24 сигнал поступает на элемент НЕ 6 и подготавливает элемент И 17 к работе. В конце такта программное реле 12 времени через элемент И 17 включает в работу двухпозиционный релейный элемент 4 и блок 11 коррекции, где триггер 50 устанавливается в рабочее состояние, а через элемент НЕ 16 блокирует элементы И 18 и 19.

Сигнал с элемента И 56 через усилитель 58 включает реле 59, с выхода которого сигнал поступает на один из входов элемента И 20, подготавливая его к работе, и через элемент ИЛИ 27 запускает генератор импульсов 7. Срабатывая,з>еле 79 замыкает нормально разомкнутые контакты, ранее заряженная емкость 81 разряжается через катушку реле 80. Реле 80 срабатывает и выдает сигнал на ранее подготовленный элемент И 30. Сигнал с последнего поступает на элемент ИЛИ 25 и на вход триггера 28, устанавливая его в рабочее состояние. Триггер 28 подготавливает элемент И 22 к работе. Выходной сигнал элемента ИЛИ 25 через выходной блок 8 включает исполнительный механизм 9, с выхода которого команда на уменьшение напряжения подается*на объект 10.

После окончания такта программное реле времени выдает сигнал на сбросовые входы счетчиков 36, 68 и 61, устанавливая их в исходное, а триггер 34 - в рабочее состояние. При этом триггер 34 разрешает работу элемента И 33, на второй вход которого поступают импульсы Х$ с задатчика .

При достижении фактической величиной заданной (Х=Х₀) через элементы И 46 и 47 снимается запрет с блока коррекции 11 (через элементы ЙЕ 48 и 49), а через элемент ИЛИ 27 подготавливается генератор 7 к работе.

Сигнал с- элемента НЕ 49 проходит /

через элемент И 54 и поступает на

ранее подготовленный элемент И 22.

Сигнал с элемента И 22 поступает

7

1198450

8

на вход элемента ИЛИ 26, с выхода которого через выходной блок 8 включает исполнительный механизм 9. Исполнительный механизм 9 выдает команду на объект 10 регулирования 5

на увеличение напряжения. Одновременно с элемента ИЛИ 26 сигнал поступает на вход ранее подготовленного триггера 28 через элемент 30 задержки. После этого триггер 28 ус- 10 танавливается в исходное состояние.

С элемента И 52 сигнал поступает через элемент 57 задержки на вход триггера 50 и устанавливает его в исходное состояние. 15

Если текущее значение X больше заданного Χθ, то элемент ИЛИ 45 подготавливает элемент И 47 к работе, импульсы с датчика регулируемого па- 20 раметра через элемент И 47 поступают на элемент ИЛИ 67, с выхода которого импульсы подаются на вход счетчика 68. Если заданная задатчиком 71 величина больше или равна X, эле- 25 мент 70 сравнения открывает элемент И 73, сигнал с которого поступает на вход трехпозиционного релейного^- элемента 5, а также через элементы ИЛИ 24, НЕ 6 и И 17 на двухпозиционный релейный элемент. Элемент И 17 через элемент НЕ 16 снимает запрет с элементов И 18 и 19. Сигнал с элемента И 73 через усилитель 74 и реле 76 подготавливает элемент И 18 к работе, а через эле- ^5

мент ИЛИ 27 запускает генератор 71. Сигнал с реле 80 через элемент И 18 поступает на вход элемента ИЛИ 25,

с выхода которого сигнал через выходной блок 8 включает исполнительный механизм 9 на уменьшение подводимого· к печи напряжения. Если текущее значение X меньше заданного, элемент ИЛИ 44 подготавливает, элемент И 46 и в конце такта 12 открывает элемент И 32. Импульсы с генератора 7 поступают на элемент И 32 и через элемент ИЛИ 35 на счетный вход счетчика· 36, а через ранее подготовленный элемент И 46 на вход элемента ИЛИ 67 блока определения режима работы, с выхода которого попадает на счетный вход счетчика 68. Счетчики 36 и 68 начинают синхронно работать от генератора 7 импульсов. Если счетчик 68 насчитает число, равное заданному задатчиком 71, то сработает элемент И 72, сигнал с которого поступит на вход трехпозиционного релейного элемента 5, а также через элемент ИЛИ 24 вы- . даст запрет через элемент НЕ 6 и И 17 на двухпозиционный релейный элемент 4. Элемент И 17 снимает запрет через элемент НЕ 16 с элемента И 19. Сигнал с элемента И 72, блока 14 определения режима работы, через усилитель 75 и реле 77 трехпозиционного релейного элемента 5 подготавливает элемент И 19 к работе и запускает через элемент ИЛИ 27 генератор 7 импульсов. Сигнал с генератора 7 импульсов через элемент И 19 поступает на вход элемента ИЛИ 26, с выхода которого сигнал через выходной блок 8 включает исполнительный механизм 8 на увеличение подводимого к печи напряжения.

Состояние регулятора	Состояние объекта в данный момент
д х ε д х > 0	ДХ{'<Д Х<0	дх1?дх<0	дх^? дх>0	С 6 15	МИН
	15 мин	15 мин	15 мин	15 мин	Состояние объекта в предыдущий момент
					дх,> дх с0	| дх,>дх>0

+

+

+

"Увеличить"

"Уменьшить" +

Примечание.

- время такта^ задаваемое программным реле времени;.

Дх - рассогласование системы; Дх^ - половина зоны нечувствительности, х=0.

1198450

Фиг. 1

1198450

Фиг. 2

* * ψ ψ

Фиг. 3

Фиг. 4

1198450

φαίΒ

ЙЛ.7

Λ

Claims (1)

1. ДИСКРЕТНЫЙ РЕГУЛЯТОР ИНЕРЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ, содержащий формирователь огибки, подключенный первым входом к датчику, а вторым входом к задатчику регулируемого параметра, двухпозиционный и трехпозиционный релейные элементы, первый элемент НЕ, генератор импульсов, выходной блок, подсоединенный выходом через исполнительный механизм к объекту регулирования, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования, в регулятор введены блок коррекции, программное реле времени, блок определения знака ошибки, блок определения режима работы, блок сравнения ошибки, второй элемент НЕ, семь элементов И, четыре элемента ИЛИ, два триггера, два элемента задержки, при этом первый выход программного реле времени соединен со сбросовыми входами «Ьормирователя ошибки, блока определения режима работы и блока сравнения, второй выход которого соединен с третьим входом формирователя ошибки и через первый элемент И с первыми входами двухпозиционного релейного элемента и блока коррекции, блок определения знака ошибки подключен входами к выходам формирователя ошибки и датчику регулируемого параметра, а выходами - к второму и третьему чвходам блока определения режима работы, выходы блока определения режима работы подключены к входам трехпозиционного релейного элемента ‘и через первые элементы ИЛИ и НЕ к второму входу первого элемента Й, причем первый выход трехпозиционного релейного элемента' подсоединен последовательно через второй элемент И „ и второй,элемент ИЛИ к первому входу © выходного блока, а второй выход трехпозиционного релейного элемента подсоединен последовательно через третий элемент И и третий элемент ИЛИ к второму входу выходного

   блока, вторые входы второго и третьего элементов И соединены с первым выходом генератора импульсов, а их трег· тьи входы через второй элемент НЕ подключены к выходу первого элемента И, выходы двухпозиционного релейного элемента подсоединены к входам четвертого элемента ИЛИ, четвертого и пятого элементов И, при этом вторые входы последних элементов подсое-⁴ динены к первому выходу генератора импульсов, выходы блока коррекции подключены к входам шестого и седьмого элементов И, вторые входы которых подключены к первому выходу генератора импульсов, а третьи входы - к выходам первого и второго триггеров соответственно, выход четвертого элемента И соединен с входом первого

   511 „„1198450

   .1198450

   •триггера и одним из выходов второго элемента ИЛИ, выход пятого элемента И соединен с третьим входом блока сравнения ошибки, выход которого подключен к входу второго триггера и одному из входов третьего элемента ИЛИ, выходы шестого и седьмого элементов И соединены с одним из входов третьего и второго элементов ИЛИ соответственно, установочный вход первого триггера через первый элемент задержки подсоединен к выходу третьего элемента ИЛИ, а установочный вход второго триггера через второй элемент задержки подсоединен к входу второго элемента ИЛИ, второй выход генератора импульсов соединен с четвертым входом формирователя ошибки.

   1