SU1381455A1

SU1381455A1 - Device for stabilizing temperature condition in closed space

Info

Publication number: SU1381455A1
Application number: SU864017139A
Authority: SU
Inventors: Сергей Алексеевич Исаков; Валерий Васильевич Шеваль; Павел Николаевич Винокуров
Original assignee: Предприятие П/Я М-5671
Priority date: 1986-02-04
Filing date: 1986-02-04
Publication date: 1988-03-15

Abstract

Изобретение относитс к области автоматического управлени температурой в замкнутых объемах. Цель изобретени - повышение быстродействи устройства. Решение поставленной задачи достигаетс за счет нагревани объекта с максимальной интенсивноThis invention relates to the field of automatic temperature control in closed volumes. The purpose of the invention is to increase the speed of the device. The solution of the problem is achieved by heating the object with a maximum intensity

Description

(Л(L

со 00from 00

ел ate

стью с одновременным измерением рассогласовани между измеренной и заданной температурой нагревательного элемента, а при достижении измеренного рассогласовани заданного значени нагревание объекта осуществл етс пропорционально измеренному рассогласованию между заданной и его текущей температурой, при этом момент начала нагревани объекта измен етс пропорционально измеренному значению величины запаздывани изменени температуры с одновременным изменением степени про порциональнос- ти относительно измеренного рассогласовани между заданной и истинной температурой объекта. Дл этого в устройстве содержитс канал форсаж81455with the simultaneous measurement of the mismatch between the measured and the set temperature of the heating element, and when the measured mismatch of the set value is reached, the object is heated in proportion to the measured mismatch between the set and its current temperature, while the start of heating of the object changes in proportion to the measured value of the delay of the temperature change from a simultaneous change in the degree of proportionality relative to the measured mismatch Ani between the predetermined and the true temperature of the object. For this, the device contains a forcing channel 81455

ного нагрева - элемент сравнени 9, датчик температуры нагревателей 21, компаратор 7, усилитель мощности 5, нагреватель 3, канал основного нагрева - датчик температуры замкнутого объема 20, задатчик 10, элемент сравнени 8, регул тор 6, усилитель мощности 4, нагреватель 2, а также узел определени чистого запаздывани и перестройки основного и форсажного каналов нагрева, образованный амплитудным детектором II, пороговыми элементами 12 и 13, инвертором 14, элементом И 15, преобразователем 16 ширина импульсов-напр жение, блоком выбора максимального сигнала 17, компаратором 18, задатчиком пороговых сигналов 19, 1 ил..heating element - element of comparison 9, temperature sensor of heaters 21, comparator 7, power amplifier 5, heater 3, main heating channel - temperature sensor of a closed volume 20, setting unit 10, element of comparison 8, controller 6, power amplifier 4, heater 2, as well as a node for determining the pure lag and rebuilding of the main and afterburner heating channels, formed by amplitude detector II, threshold elements 12 and 13, inverter 14, element 15, converter 16, pulse width-voltage, block for selecting the maximum signal 17, a comparator 18, a setpoint of threshold signals 19, 1 or ..

Изобретение относитс к области автоматического управлени температурой , в частности к устройствам стабилизации температуры, и может быть использовано, например, дл стабилизации температуры в промышленных термостатах.The invention relates to the field of automatic temperature control, in particular, temperature stabilization devices, and can be used, for example, to stabilize the temperature in industrial thermostats.

Цель изобретени - повьшение быстродействи устройства.The purpose of the invention is to increase the speed of the device.

На чертеже изображена функциональна схема предлагаемого устройства.The drawing shows a functional diagram of the proposed device.

Устройство содержит объект 1 управлени , основной нагреватель 2, форсажный нагреватель 3, основной усилитель 4 мощности, форсажный усилитель 5 мощности, регул тор 6, первый компаратор 7, первый элемент 8 сравнени , второй элемент 9 сравнени , задатчик 10 температуры, ампли- тудньй детектор 11, первый пороговый элемент 12, второй пороговый элемент 13, инвертор 14, элемент И 15, преобразователь 16 ширина импульсов - напр жение, блок 17 выбора максимального сигнала, второй компаратор 18, задатчик 19 пороговых сигналов, датчик 20 температуры замкнутого объема и датчик 21 температуры нагревателей .The device contains control object 1, main heater 2, afterburner heater 3, main power amplifier 4, afterburner power amplifier 5, controller 6, first comparator 7, first comparison element 8, second comparison element 9, temperature setpoint 10, amplitude detector 11, the first threshold element 12, the second threshold element 13, the inverter 14, the AND element 15, the converter 16 pulse width - voltage, the maximum signal selection block 17, the second comparator 18, the threshold signal adjuster 19, the closed volume temperature sensor 20 and the heater temperature sensor 21.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

На вход элементов 8 и 9 сравнени подаетс сигнал (t) требуемого значений температуры объекта 1. Сигналы с датчика 20, измер ющегоThe input of the elements 8 and 9 of the comparison is given a signal (t) of the required values of the temperature of the object 1. The signals from the sensor 20, measuring

температуру объекта 1, и датчика 21, измер ющего температуру нагревателей 2 и 3, поступают соответственно на вторые входы элементов 8 и 9 сравнени , где определ етс сигнал рассогласовани соответственно между требу- емым и истинным значением температуры об ъекта 1 и требуемым и действительным значением температуры нагревателей 2 и 3.the temperature of the object 1 and the sensor 21 measuring the temperature of the heaters 2 and 3, respectively, arrive at the second inputs of the comparison elements 8 and 9, where the error signal is determined, respectively, between the desired and true temperature values of object 1 and the desired and actual temperature values heaters 2 and 3.

При превышении сигнала на выходе элемента 8 сравнени некоторого порогового сигнала с выхода задатчика 19 пороговых сигналов и с выхода компаратора 18 на управл ющий вход амплитудного детектора 1I поступает сигнал,разрешающий работу амплитудного детектора 11. Амплитудный детектор I1 запоминает максимальное значение сигнала рассогласовани с выхода элемента 8 сравнени .When the output signal of the comparison element 8 is exceeded, a threshold signal from the output of the generator 19 of the threshold signals and from the output of the comparator 18 to the control input of the amplitude detector 1I receives a signal enabling the amplitude detector 11. The amplitude detector I1 stores the maximum value of the error signal from the output of element 8 compare.

Сигнал рассогласовани с выхода элемента 9 сравнени сравниваетс на компараторе 7 с выходным сигналом блока 17 выбора максимального сигнала , котО1%1й в начальный момент времени пропорционален минимально возThe error signal from the output of the comparison element 9 is compared at the comparator 7 with the output signal of the maximum signal selection unit 17, which is 1% at the initial time instant proportional to the minimum

можной дл стабилизируемого объекта 1 управлени температуре- (величина чистого запаздьшани ). При превышении сигнала рассогласовани с выхода блока 17, компаратор 7 переключает усилитель 5, который включает форсажный нагреватель 3.possible for the stabilized object 1 temperature control (the value of the net lag). When exceeding the error signal from the output of block 17, the comparator 7 switches the amplifier 5, which turns on the afterburner heater 3.

Сигнал рассогласовани с выхода элемента 8 сравнени через регул тор 6 и основной усилитель 4 мощности поступает на основной нагреватель 2.The error signal from the output of the comparison element 8 through the regulator 6 and the main power amplifier 4 is fed to the main heater 2.

Следовательно, в начальный момент времени происходит нагрев объекта I с максимальной интенсивностью нагревател ми 2 и 3.Consequently, at the initial moment of time, object I is heated with a maximum intensity of heaters 2 and 3.

Поскольку стабилизируемый объект I нестационарный, то при отработке заданного значени температуры необходимо определить величину чистого запаздывани объекта дл данного цикла управлени .Since the object to be stabilized I is non-stationary, it is necessary to determine the net object lag for a given control cycle when working out a given temperature value.

Величина чистого запаздывани объекта пропорциональна временному интервалу между моментами достижени одного и того же заданного значени сигналов рассогласовани с выходов элементов 8 и 9 сравнени .The magnitude of the pure object lag is proportional to the time interval between the instants of the achievement of the same given value of the error signals from the outputs of the elements 8 and 9 of the comparison.

Сигнал с выхода амплитудного детектора 11, пропорциональный максимальному значению сигнала рассогласовани между заданной и истинной температурами объекта, сравниваетс на пороговых элементах 12 и 13 с сигналами рассогласовани с элементов 8 и 9 сравнени . Коэффициент пропорциональности сигнала с выхода амплитудного детектора 11 выбираетс , как правило, равным 0,7 - 0,8.The output signal of the amplitude detector 11, proportional to the maximum value of the error signal between the target and true temperatures of the object, is compared at the threshold elements 12 and 13 with the error signals from the elements 8 and 9 of the comparison. The coefficient of proportionality of the signal from the output of the amplitude detector 11 is chosen, as a rule, equal to 0.7 - 0.8.

Пороговый элемент 12 измен ет свое состо ние в момент достижени сигнала рассогласовани с элемента 9 сравнени выбранного значени , а пороговый элемент 13 - в момент достижени сигнала рассогласовани с элемента 8 сравнени того же значени .The threshold element 12 changes its state when the error signal from the comparison element 9 of the selected value is reached, and the threshold element 13 changes when the error signal from the comparison element 8 of the same value is reached.

На выходе элемента И 15 получаетс импульсный сигнал, ширина которю- го пр мо пропорциональна величине чистого запаздывани стабилизируемого объекта 1.At the output of element 15, a pulse signal is obtained, the width of which is directly proportional to the net lag of the object to be stabilized 1.

Преобразование ширины импульсного сигнала с выхода элемента И 15 в аналоговый сигнал происходит в преобразователе 16,The conversion of the width of the pulse signal from the output element And 15 in the analog signal occurs in the Converter 16,

Начало преобразовани происходит в момент изменени состо ни порогового элемента 12 по его вькодному сигналу.The start of the conversion occurs at the moment when the state of the threshold element 12 changes according to its initial code.

00

5five

00

5five

00

5five

00

Сигнал г выхода преобразовател 16 поступает в блок 17 выбора максимального сигнала. Если измеренна величина чистого запаздьшани больше величины, установленной в задатчике 19, то на выходе блока 17 по вл етс сигнал, пропорциональный измеренной величине чистого запаздьшани . При этом на компаратор 7 поступает новое значение порогового сигнала, а в регул торе 6 измен етс величина зоны нечувствительности.The signal g of the output of the Converter 16 is supplied to the block 17 selection of the maximum signal. If the measured net delay value is greater than the value set in the setting unit 19, then the output of block 17 is a signal proportional to the measured net delay value. In this case, a new value of the threshold signal is supplied to the comparator 7, and in the controller 6, the value of the deadband changes.

При достижении величины рассогласовани с элемента 9 сравнени нового порогового значени с выхода блока 17 компаратор 7 через усилитель 5 отключает форсажный нагреватель 3 и Дальнейший нагрев осуществл ет лишь нагреватель 2. Нагреватель 2 осуществл ет нагрев объекта 1 пропорционально сигналу рассогласовани с выхода элемента 8 сравнени , причем зона |Нечувствительности регул тора 6 выб- рана с учетом действительной величины запаздьшани объекта I, что обеспечивает отсутствие перерегулирований в рассматриваемой системе.When the mismatch value is reached from the comparison element 9 from the output of the block 17, the comparator 7 switches off the afterburner heater 3 through the amplifier 5 and the further heating is carried out only by the heater 2. Heater 2 performs heating of the object 1 proportional to the error signal from the output of the comparison element 8, and The zone | insensitivity of the regulator 6 was selected taking into account the real value of the object I delayed, which ensures the absence of overshoots in the system under consideration.

По окончании переходного процесса, т.е. когда сигнал с выхода элемента 8 станет меньше порогового сигнала с выхода задатчика 19, компаратор 18 выдает сигнал, запрещающий работу амплитудного детектора 1I на его управл ющий вход, в результате чего сигнал на выходе амплитудного детектора 11 становитс равным нулю, пороговый элемент 12 измен ет свое состо ние и обнул ет преобразователь 16. Система готова к следующему цик- рЛу управлени .At the end of the transition process, i.e. when the signal from the output of element 8 becomes less than the threshold signal from the output of the setting device 19, the comparator 18 outputs a signal prohibiting the operation of the amplitude detector 1I to its control input, as a result of which the signal at the output of the amplitude detector 11 becomes equal to zero state and zero the converter 16. The system is ready for the next control cycle.

Claims

(Formula of the invention

A device for stabilizing the temperature in a closed volume, containing the first and second comparators, the afterburner power amplifier and the afterburner heater connected in series, the closed volume temperature sensor and the temperature setpoint device connected to the inputs of the first reference element, the main amplifier connected to the output Power and main heater, characterized in that, in order to increase the speed of the device, it contains series-connected e a heater temperature sensor and a second reference element, to the second input of which the temperature setpoint output is connected, an amplitude detector connected in series, a first threshold element, an inverter, an I element, a pulse width converter — a voltage and a maximum signal selection unit, and a second threshold element and threshold signal adjuster, corresponding outputs connected to the second input of the maximum signal selection unit and to the first input of the second comparator, the second input connected to the output the house of the first reference element, with the input of the amplitude detector and

the second input of the second threshold element, the first input of which is connected to the output of the amplitude detector, and the output to the second input of the element I, the control input of the amplitude detector is connected to the output of the second comparator, the output of the first threshold element is connected to the yoke

the converter pulse width is voltage, the second input of the first threshold element is connected to the output of the second comparison element and the first input of the first comparator, the output

connected to the afterburner power amplifier input, the second input of the first comparator and the control input of the regulator are connected to the output of the maximum value selector unit.