SU1308259A1 - Устройство с переменной структурой дл регулировани температуры воздуха в теплице - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сельскому хоз йству. Цель изобретени  - повышение качества регулировани  температуры и экономи  тепловой энергии на обогрев. Устройство содержит измерительный преобразователь 1 и задат- чик 2 температуры воздуха в теплице, блок 3 сравнени , блок 4 дифференцировани . Регулирующие блоки выполнены релейными 5 и пропорционально-интегральными 6. Устройство включает блок 7выбора структуры и переключатель 8 изменени  структуры. Переключатель 8изменени  структуры подключает к входу исполнительного механизма 9 выходы релейного 5 или гропорциональ- но-интегрального 6 регулирующих блоков в зависимости от отклонени  и скорости изменени  регулируемой величины . Устройство обеспечивает необходимую точность регулировани  в статическом режиме и высокое быстродействие при возникновении сильного неравновеси . Когда значение температуры воздуха превышает заданное значение больше допустимого устройство обеспечивает быстротечный возврат. 2 ил. S (Л 00 ГС ел |) Фиг. 1

Description

Изобретение относитс  к сельскому хоз йству, в частности к системам автоматического управлени  устройствами обогрева воздуха теплиц, и может быть использовано в системах автоматического управлени  устройствами обогрева почвы теплиц.

Цель изобретени  - повьшшние качества регулировани  температуры и

15

25

экономи  тепловой энергии на обогрев. tO структуры. ПИ регулирующий блок 6

На фиг. 1 показана блок-схема уст- вырабатывает управл ющее воздейст- ройства; на фиг. 2 - фазовые траектории системы автоматического регулировани  с предлагаемым устройством на фазовой плоскости.

Устройство с переменной структурой дл  регулировани  температуры воздуха в теплице содержргг измерительный преобразователь и задатчик

2температуры воздуха в теплице, блок 20 нием скорости изменени  регулируе; юй

3сравнени , блок 4 дифференцирова- величины, умноженным на посто нну о ни , релейный 5 и пропорционально- интегральный (ПИ) 6 регулирующие блоки , блок 7 выбора структуры, а также

переключатель 8 изменени  структуры, выход которого подключен к исполнительному механизму 9, причем информационные входы переключател  8 изменени  структуры подключены к выходам релейного 5 и ПИ 6 регулирующих - блоков, а управл ющий вход подключен к выходу блока 7 выбора структуры, при этом входы релейного регулирующего блока 5 подключены к выходам блоков сравнени  3 и дифференцировани  4 , Вход, ПИ регулирующего блока б подключен к Выходу блока 3 сравнени .

входы блока 7 выбора стру стуры под- действи , а скорость изменени  регу Q лируемой величины больше заранее данного отрицательного значени , выходной сигнал блока 7 выбора стру1;ту- ры имеет положительную пол рность., при которой переключатель 8 изменв j ни  структуры под.:лк1чает к входу исполнительного механизма 9 выход ПИ регулирующего блока 6, т.е. положс - ние исполнительного механизма 9 огсре- дел етс  управл юнщм воздействием,,

j-Q выработанным ПИ регулирующим блоком 6.

Если выходной сигнал релейного регулирующего блока 5 принимает макси- м;1льное значение управл ющего воздей стви  или скорость изменени  регутш- руемой величины становитс  меньше заданного отрицательного значени , то блок 7 выбора структуры измен ет л рность своего выходного сигнала с

вие по отклонению регулируемой ве,пи- чины соответственно заложенному в него закону регулировани .

Релейный регулирующий блок 5 вырабатывает управл ющее воздействие в зависимости от следующих условий: если разность между значением отклонени  регулируемой величины и значввеличину (устанав,пиваемую в завис, мости от значени , имеющегос  в екте регулировани  транспортного запаздывани ; при отсутствии запаздывани  эта величина равна нулю), меньше заранее заданного отрицательно: о значени , то выходной сигнал релейного регулиру1он.|;его блока 5 равен 30 минимальному значению управл ющего воздействи , в противном случае B ji- ходной сигнал релейного регулирующего блока 5 равен максимальному значению управл ющего воздействи .

351 „ „

Когда выходной сигнал релейного

регулирующего блока 5 равен максимальному значение управл ющего возключены к выходам релейного регулирующего блока 5 и блока 4 дифференцировани , ,вход б.лока 3 сравнени  подключен к выходам измерительного преобразовател  1 и задатчика 2 температуры воздуха в теплице, а вход блока 4 дифференцировани  подключен к выходу измерительного преобразовател  I Т€1мпературы воздуха.

Устройство работает следующим образом .

Заданное задатчиком 2 значение требуемой температуры воздуха сравниваетс  в блоке 3 сравнени  с действительным значением температуры возду- ха в теплице, измеренным измерительным преобразователем 1. Выходной сигнал блока 3 сравнени  пропорцнональ- ны,й отклонению регулируемой величины (разности между заданным и действительным значени ми температуры воздуха в теплице), подаетс  на входы релейного 5 и ПИ 6 регулирующих бпо- ков. Выходной сигнал блока 4 дифференцировани , пропорциональный скорости изменени  регулируемой величины (температуры воздуха в теплице), подаетс  на входы релейного регулирующего блока 5 и блока 7 выбора

вырабатывает управл ющее воздейст-

вие по отклонению регулируемой ве,пи- чины соответственно заложенному в него закону регулировани .

Релейный регулирующий блок 5 вырабатывает управл ющее воздействие в зависимости от следующих условий: если разность между значением отклонени  регулируемой величины и значв5

величины, умноженным на посто нну о

действи , а скорость изменени  регувеличину (устанав,пиваемую в завис, мости от значени , имеющегос  в екте регулировани  транспортного запаздывани ; при отсутствии запаздывани  эта величина равна нулю), меньше заранее заданного отрицательно: о значени , то выходной сигнал релейного регулиру1он.|;его блока 5 равен 0 минимальному значению управл ющего воздействи , в противном случае B ji- ходной сигнал релейного регулирующего блока 5 равен максимальному значению управл ющего воздействи .

351 „ „

Когда выходной сигнал релейного

регулирующего блока 5 равен максимальному значение управл ющего воз

положительной на отрицательную, в св зи с чем переключатель 8 изменени  структуры переключает управление исполнительным механизмом 9 от ПИ регулируЛщего блока на релейный регу лирующий блок 5.

В качестве фазовых координат (фиг. 2) выбраны отклонение регулируемой величины X,TI-T и скорость изменени  регулируемой величины yi dT/dt, где Та и Т - соответственно заданное и действительное значени  температуры воздуха; t - врем .

Лини  переключени  релейного регулирующего блока 5 изображена на фазовой плоскости пр мой АВ, котора  описываетс  уравнением

,

где k - посто нна  величина, значение которой определ етс  исход  из значени  времени транспортного запаздывани  объекта регулировани ; Xj g - заданное отрицательное значе Е1ие допустимого OTKjfbHeHHH регулируемой величины. Лини  переключени  блока, выбора структуры 7 изображена ломанной ACD, где луч CD описываетс  уравнением

2.г

X д - заданное отрицательное значение скорости изменени  регулируемой величины.

Линии переключени  релейного регулирующего блока 5 и блока 7 выбора структуры разбивают фазовую плос- кос.тъ на три листа а,б, &. Когда изображающа  точкаэпоказьшающа  состо ни САР с предлагаемым регулирующим устройством , находитс  в области листа а, на исполнительный механизм 9 поступает управл ющее воздействие от ПИ регулирующего блока 6. Когда изображающа  точка находитс  в. области лис

та S управл ющее воздействие имеет минимальное значение, а в области :- листа Ь - максимальное значение.

Фазова  траектори  I (фиг.2) показывает поведение САР при скачкооб- 50ражающей точки измен етс , так как

разном увеличении задающего значени САР стремитс  с максимально возможтемпературы воздуха, если до этогоной быстротой приостановить уменьшеона находилась в установивщемс  сое-ние температуры воздуха.. В момент

то нии, изображенном на фазовой плос-достижени  изображающей точки луча

кости особой точкой SQ. Скачкообраз- CD происходит переключение блока 7

ное-увеличение задающего воздействи  вызывает скачкообразное увеличение отклонени  регулируемой величины, и изображающа  точка мгновенно перемевыбора структуры и на исполнительный механизм 9 поступает управл ющее воздействие , выработанное ПИ регулирующим блоком 6. Через врем , равно е

щаетс  из точки Sg фазовой плоскости в точку S,, котора  также находитс  на листе q. Так как изображающа  точка не выходит из области листа Q , то управл ющее воздействие на исполнительный механизм 9 формируетс  по ПИ закону регулировани  и дальнейшее движение изображающей точки в случае отсутстви  существенных изменений внешних воздействий происходит по траектории I (типа устойчивый фокус ) , постепенно приближа сь к особой точке Sn.

5

5 0

0

5

5

Фазова  траектори  II (фиг. 2) показывает поведение САР при резком возмущении с большой амплитудой, направленной на увеличение температуры воздуха. В этом случае ПИ регулирующий блок 6. не может быстро компенсировать возмущающее воздействие и изображающа  точка, двига сь по листу а. достигает луча СА в точке В этот момент происходит переключение релейного регулирующего блока 5 и блока 7 выбора структуры, и на исполнительный механизм 9 поступает сигнал, равный минимальному значению управл ющего воздействи , однако ха- Q рактер движени  изображающей точки сохран етс  в течение времени, равного длительности транспортного запаздывани  объекта регулировани . После этого, в результате того, что управл ющее воздействие прин ло минимальное значение, САР с максимально возможной быстротой приостанавливает увеличение температуры воздуха, а потом начинает понижать ее. Движение изображающей точки по листу S происходит по траектории типа узел. В момент достижени  изображающей точки луча СВ происходит переключение релейного регулирующего блока 5 и на исполнительный механизм 9 поступает сигнал, равный максимальному значению управл ющего воздействи . Через врем , равное длительности запаздывани , характер движени ,изобвыбора структуры и на исполнительный механизм 9 поступает управл ющее воздействие , выработанное ПИ регулирующим блоком 6. Через врем , равно е

длительности запаздывани ., когда значение х близко к нулю, характер движени  изображающей точки измен етс  и она по траектории, аналогичной траектории I, приближаетс  к особой точке SQ.

Рассматрива  также траектории III и ly, начатые.в произвольно выбранных точках Sq и 84 (куда Система может попасть в результате изменени  задаю- щего значени  или сильных возмущений ) , можно убедитьс , что когда система находитс  в состо нии сильного неравновеси , блок 7 выбора структуры обеспечивает подключение к ис- полнителъному механизму 9 релейного регулирующего блока 5, который форсирует движение системы в область, близкую к состо нию равновеси . Далее блок 7 выбора структуры обеспечи- вает подключение к исполнительному механизму 9 ПИ регулирующего блока 6 который осуществл ют окончательную стабилизацию температуры воздуха в теплице,

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает необходимую точность регулировани  в статическом режиме, высокое быстродействие при возникновении сильного неравно- веси , т.е. повьшение качества регулировани  температуры воздуха в теплице .

Когда значение температуры воздуха превьшает заданное значение боль ше допустимого, устройство обеспечивает быстротечный возврат, что  вл етс  достаточным условием дл  повьше

O 5 0

0

35

5

Claims (1)

1. ни  экономии тепловой энергии на обогрев . Формула изобретен i-i  

   Устройство с переменной структурой дл  регулировани  температуры воздуха в теплице, включающее измерительный преобразователь и задатчик температуры воздуха, блок сравнени , релейный и пропорционально-интегральный регулирующие блоки и переключатель изменени  структуры, выход которого подключен к исполнительному механизму , отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества регулировани  температуры и экономии тепловой энергии на обогрев, оно снабжено блоком выбора структуры и блоком дифференцировани , причем информационные входы переключател  изменени  структурь подключены к выходам пропорционально-интегральногс и релейного регулирующих блоков, а управл ющий вход подключен к входу блока выбора структуры,при этом входы релейного регулирующего блокг подключены к выходам блоков сравнени  и дифференцировани , а вход пропорционально-интегрального регулирующего блока подключен к выходу блока сравнени , входы блока выбора структуры подключены к выходам релейного регулирующего блока и блока дифференцировани  , входы блока сравнени  подключены к выходам измерительного преобразовател  и задатчика температуры воздуха, а вход блока дифференцировани  подключен к выходу измерительного преобразовател  температуры воздуха.

   ВНИИПИ Заказ 1652/3 Тира/к 630Подписное

   Проиэв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   1