SU840793A1 - Устройство управлени несколькимиОдНОТипНыМи Об'ЕКТАМи C иНЕРциЕй - Google Patents

Description

1 Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического управлени  инерционными технологическими процессами, осуществл емыми в нескольких параллельно работающих однотипных аппаратах, например алкилаторах. Известно многоканальное/устройство управлени , содержащее в каждом канале блок сравнени , дискретный (шаговый ) интегратор и регул тор, а также общие дл . всех каналов коммутатор и блок вычислени  заданных значений. Блок сравнени  в каждом канале по под ключенным к нему коммутаторам сигнала задани  и переменной выдает управл ющие импульсы, воспринимаемые шаговым интегратором, выходной сигнал которого  вл етс  заданием локальному регул тору. Устройство управлени  реализует U-закон регулировани , что не всегда достаточно дл  качественного управлени  инерционными объектами и имеет недостаточные функционалыше возможности ДЛЯ осуществлени  более сложных функций управлени  11J Известен автоматический оптимизатор группы объектов, который оптими зирует общий показатель с учетом характеристик работы отдельных объектов 12. Однако дл  управлени  объектами .с существенными динамическими параметрами (инерционность, запаздывание ) , а также дл  учета особенностей отдельных объектов его функциональные возможности оказываютс  недостаточными . Наиболее близкой по технической сущности  вл етс  система управлени  процессом алкилировани  бензола олефинами , котора  содержит устройство управлени  несколькими объектами с инерцией, включакнцее блок ввода-запоминани  состава алкилата, блоки определени  текущего и оптимального значений режимных параметров-, блок дифференцировани , блок формировани  режимных параметров, блок коррекции по различным параметрам, блоки запоминани  режимных параметров и требуемых расходов бензола, коммутаторы каналов объектов, осуществл ющие св зи с датчиками и между отдельными блоками -JS. . Недостатками системы  вл ютс  низкое качество Управлени  и сложность блоков ввода данных о режимных параметрах . Цель иэобретени  - повышение качества управлени . Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство управлени  несколькими однотипными объектами с инерцией , содержащее четыре группы комму таторов, блоки определени  текущего и оптимальногозначений режимных параметров объектов, входы которых объединены и подключены к выходам соответствующих коммутаторов первой группы, подключенных входами к информационным лини м инерционных режимных параметров объектов, к выходам блоков определени  текущего и оп тимального значений режимных параметров объектов подключен блок форми ровани  режимных параметров объекта, выход которого через вторую группу коммутаторов подключен-к входам блока запоминани  режимных параметров объектов, блок коррекции, к вхрдам которого через коммутаторы третьей группы подключены информационные вхо ды измер емых возмущений, а его выход через коммутатор четвертой группы соединен с входами блока запомина ни  управлений, выходы которого  вл ютс  выходами устройства, программ ный блок, выход которого подсоединены к соответствующим командным входам всех групп коммутаторов, блока запоминани  режимных парс1метров и блока дифференцировани , в канал каж дого объекта последовательно включен адаптивный блок экспоненциального сглаживани  и суммирующий блок, второй вход которого соединен с входом адаптивного блока экспоненциального сглаживани  и подключен к соответствующему выходу блока запоминани  режимных параметров и к соответствующему входу блока дифференцировани , соответствующий выход которого соеди нен с третьим входом суммирующего бл ка, к другим входам блока дифференци ровани  подключены информационные входы косвенных оценок режимных пара метров объектов, выходы суммирующих блоков через коммутатор третьей груп пы подсоединены к входу блока коррекции , к командным входам адаптивно го блока экспоненциального сглаживани  подключены соответствующие выход программного блока. Каждый адаптивный блок экспоненциального сглаживани  содержит две  чейки пам ти, входы которых подключены к замыкающему и размыкакмцему контактам первого переключател , сое диненного с выходом суммирукицего эле мента, один вход которого  вл етс  входом блока, а другой вход через эл мент с регулируемым коэффициентом пе редачи св зан с выходом блока и вторым переключателем, размыкагадий и за мыкающий контакты которого подсоединены к выходам  чеек пам ти, командные входы  чеек пам ти и переключате лей соединены с соответствующими командными входами блока. Кроме того, дифференцирующий блок содержит в канале каждого объекта последовательно включенные суммирующий элемент,  чейку пам ти и элемент сравнени , другой вход которого соединен с входом  чейки пам ти, а выход элемента сравнени  подключен к зажиму соответствующего выхода дифференцирующего блока, входы суммирующего элемента подключены к соответствующим зажимам первых и вторых входов дифференцирующего блока, а командные входы  чеек пам ти соединены с командными входами дифференцирующего блока. На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства управлени  несколькими однотипными объектами с Инерцией на фиг. 2 - временна  диаг-. рамма его работы; на фиг. 3 - структурна  схема адаптивного блока экспоненциального сглаживани ; на фиг.4структурна  схема блока дифференцировани . Устройство управлени  несколькими однотипными объектами с инерцией содержит четыре группы коммутаторов (I группа - коммутаторы 1 - 1, II группа - коммутатор 2, III группа - коммутаторы 3 и , IV группа - коммутатор 5), блоки 6 и 7 определени  текущего и оптимального значений режимных параметров объектов , блок 8 формировани  режимных параметров объектов, блок 9 запоминани  режимных параметров объектов , адаптивные блоки 10 10ц экспоненциального сглаживани , суммирующие блоки 1Ц блок 12 дифференцировани , блок.13 коррекции, блок 14 запоминани  управлений, программный блок 15. Каждый адаптивный блок экспоненциального сглаживани  содержит две  чейки 16, 17 пам ти, входы которых подключены к замыкающему и размыкающему контактам первого переключател  18, соединенного с выходом суммирующего элемента 19, один вход которого  вл етс  входом блока, а его другой вход через элемент 20 с регулируемым коэффициентом передачи соединен с выходом блока и вторым переключателем 21, размыкающий и замыкаю1ций контакты которого соединены с выходами  чеек 16, 17 пам ти. Дифференцирующий блок 12 содержит в канале каждого объекта последовательно включенные суммирующий элемент 22,  чейку 23 пам ти и элемент . 24 сравнени , другой вход которого соединен со входом  чейки 23 пам ти, а его выход подключен к зажиму соответствующего данному объекту выхода блока. Входы суммирующего элемента 22 в канале каждого объекта подключены к соответствующим данному объекту первому и второму входам блока, а ко мандные входы  чеек 234-23 пам ти подсоединены к командным входам блока дифференцировани . Устройство управлени  работает сл дующим образом. Очередность обслуживани  п однотипных объектов и цикличность опроса информационных входов устройства определ етс  программн 1м блоком 15, уп рощенна  временна  диаграмма работы которогр представлена на фиг. 2. По командам а программного блока 15 последовательно дл  кахдото из п объектов коммутаторы подключают информационные линии инерционных режимнцх параметров объекта к входам блоков б и 7 определени  те кущего и оптимального значений режим ных параметров. На основе этих значений в блоке 8 формируетс  отклонение режимного параметра по данному объекту и через коммутатор 2 подключаетс  дл  записи (по той же команде а) к соответствующей  чейке пам ти блока 9 запоминани  режимных параметров. Значение. (высокий уровень) команды а по каждому из п объектов (см.- фиг. 2) соответствует подключению каналов данного объекта на входы или выходы соответствующих блоков 6-8 и установлению режима Запись в соответствующей данному объекту  чейке пам ти блока 9, а зна чение О (низкий уровень) команды а соответствует отключению каналов объектов от блоков и режиму Считывание в  чейках пам ти. Таким образом/ после обслуживани  по командам а последнего (п-го) объекта в  чейках пам ти блока 9 записываютс  новые значени  режимных параметров объёктов, которые используютс  дл  выработки управлений на объекты. Цикл ввода данных (период Т) определ етс  дискретностью получени  информации об инерционных режимных параметрах объектов. Дл  процесса алкилировани  этот период составл ет Т 2 ч. Ячейки пам ти блока 9 запоминани  режимных параметров объектов (а также других запоминающих блоков устройства управлени ) обеспечивают полезный выходной сигна не только в режиме Считывание, но и в режиме Запись. Команды а вырабатываютс  в блоке 15 по жесткой программе, сигнализиру  оператору онеобходимости ввода данных о режимных параметрах объектов . В другом случае эти комаац и вырабатываютс  в программном блоке 15 по сигналам оператора при вводе им очередных данных состава алкилата пр этом циклы Tlj и Т2 могут быть несинхронизированы . В блоке 12 дифференцировани  по командам б программного блока 15 последовательно дл  каждого из п j объектов в начале каждого цикла с периодом Т (обычно значительно меньше Т - в устройстве управлени  несколькими алкилаторами Т 34 мин-) осуществл етс  запись (при б 1) в каждой из п  чеек 23, 23(i пам ти блока суммы 2-х сигналов - режимного параметра объекта (с соответствующего выхода блока 9) и его косвенной оценки (с соответствующего информационного входа устройства). Сразу после записи этих сигналов в  чейку пам ти данного объекта сигнал на соответствующем выходе блока равен нулю, так кач на элемент 24 сравнени  поступают равные сигналы. Однако в дальнейшем при изменении входных сигналов блока (в первую очередь, косвенной оценки режимного параметра температуры в зоне реакции алкилатора ) выходной сигнал также измен етс  и представл ет собой текущее значение (т.е. значение в данный момент t на интервале О - Т) первой разности входных сигналов блока. Таким образом, любые отклонени  входных сигналов от их зафиксированных в начале цикла в  чейке 23 пам ти значений сразу привод т к изменению соответствующего выходного сигнала блока, используемого дли выработки управлени  по данному объекту. При этом в устройстве управлени  несколькими алкилаторами учитываютс  резкие выбросы температуры в зоне реакции алкилаторов, что  вл етс  его важным преимуществом по сравнению с известными устройствами. Одновременно в блоке 12 дифференцировани  вырабатывает-, с  сигнал коррекции по производной (первой разности) состава алкилата, что позвол ет повысить -качество управлени  в переходных режимах. Сигналы с выходов блока 9 запоминани  режимных параметров и дифференцирующего блока 12 поступают на входы соохветствукицих суммирующих блоков . Эти сигналы  вл ютс  пропорциональными и дифференциальными составл к цими закона формировани  управлений на объекты. Кроме этого, на входы суммирующих блоков поступают сигналы с выходов адаптивных блоков э.кспоненциального сглаживани  , эквивалентные интегральной составл ющей закона формировани  управлений на объекты. Однако в отличие от обычного ингёгратора (дискретного или непрерывного) в этих блоках происходит забывание предьщущих значений входньГх сигналов (отклонений режимных параметров от оптимальных значений) в соответствии с адаптивным алгоритмом экспоненциального срлаживани . Это позвол ет фильтровать .ошибки измерени  состава алкилата, определ ющего, режимные параметры объектов в устройстве управлени  несколькими алкилаторами с инерцией , обеспечива  высокре качество уравлени  в стационарных и переходных режимах, а также при изменении или йеидентичности характеристик отдельHfcjjx алкилаторов.

Реализаци  адаптивных алгоритмов экспоненциального сглаживани  в блоках 10 10и осуществл етс  по командам в, г и д программного блока 15 (фиг. 2). Команда д (обща  дл  всех блоков ) определ ет положение переключателей блока (при д О закорочены размыкающие контакты, а при д 1 - замыкающие), а команды виг управл ют режимами Запись (при в 1 или г 1) и Считывание (при в О или г 0) соответственно первой и второй  чейки пам ти в адаптивном блоке данного объекта.

В момент записи информации, например в первую  чейку 16 блока 10 (при этом команды на его входах , ), на ее вход через замкнутый замыкающий контакт первого переключател  18 с выхода суммирующего элемента 19 подаетс  сумма входного сигнала блока и взвешенного значени  его выходного сигнала, т.е. содержимого второй  чейки 17 пам ти, выходной сигнал которой через замкнутый замыкающий контакт (д 1) второго переключател  21 и элемент 20 с регулируемым коэффициентом передачи , определ ющим вес предьщущих значений в адаптивном алгоритме экспоненциального сглаживани , подаетс  на суммирующий элемент 19. Таким образом , в очередном полуцикле (при д 0) на выходе этого блока по вл етс  выходной сигнал цервой  чейки 16, представл ющий собой сумму последнего и всех предыдущих отклонени режимного параметра данного объекта от его оптимального значени , причем вес предыдущих значений убывает (при коэффициенте передачи регулируемого элемента блока, меньшем единицы ) по мере их удалени  от текущего момента времени. Отклонение, записанное в одну из  чеек этого блока, дес ть шагов (полуциклов) назад при коэффициенте передачи регулируемого элемента, равным О,9, учитываетс  в сумме на текущем шаге с весом 0, - 0,38. В начале очередного полуцикла при д О, в О и г 1 запись производитс  во вторую  чейку 17 пам ти блока 10 и так далее. Циклы записи в каждОй из  чеек пам ти блока повтор ютс  с периодом 2 Та выходной сигнал блока измен етс  два раза за этот период, т.е. один раз в полуцикл, равный Т. Аналогично работают и остальные блоки .

Выходные сигналы суммирун цих блоКОБ 11 -11, периодически по командам е 1 подключаютс  коммутатором 3 третьей группы к одному из входов бл

ка 13 коррекции. На другие входы этого блока по тем же командам е 1 коммутаторы 4 -4к подключаю-т информационные входы измер емых возмущений На основе этих данных в блоке 13 коррекции определ ютс  требуемые значени  управлений на объекты, которые по. тем же командам е 1 подключаютс  коммутатором 5 на входы блока 14 запоминани  управлений. Выходные сигналы этого блока, остающиес  посто нными при е О до следующего цикла записи,  вл ютс  задани ми локальных регул торов отработки управл ющих воздействий на объекты, например расходов бензола на алкилаторы.

Применение предлагаемого устройства позвол ет увеличить качество управлени .путем учета при формировании управлений по каждому объекту информации об отклонени х режимных параметров от оптимальных значений, накопленной на предыдущих шагах управлени  по данному объекту, и текущего значени  первой разности сигналов о режимных параметрах и их оценках.

Claims (3)

1. Устройство управлени  несколькими однотипными объектами с инерцией , содержащее четыре группы коммутаторов , блоки определени  текущего и оптимального значений режимных параметров объектов, входьг которых объединены и подключены к выходам соответствующих коммутаторов первой группы, входы которых подсоединены к информационным лини м инерциойных режимных параметров объектов к выходам блоков определени  текущего и оптимального значений режимных параметров объектов подключен блок формировани  режимных параметро объекта, выход которого через вторую группу коммутаторов подключен к входам блока запоминани  режимных параметров объектов, блок коррекции, к входам которого через коммутаторы третьей группы подключены информационые входы измер емых возмущений, а его выход через коммутатор четвертой группы соединен с входами блока запоминани  управлений, выходы которог  вл ютс  выходами устройства, программный блок, выходы которого подсоединены к соответствующим командным входам всех групп коммутаторов, блока запоминани  режимных парметров и блока дефференцировани , отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества управлени , в канал ка здого объекта последовательно включены адаптивный блок экспоненциального сглаживани  и суммирующий блок, второй вход которого соединен с входом адаптивного блока

экспоненциального сглаживани  и подключен к соответствующему выходу блока запоминани  режимных параметров и к соответствующему входу блока дифференцировани , соответствующий выход которого соединен с третьим входом суммирующего блока, к другим входам блока дифференцировани  подключены информационные входы косвенных оценок- режимных параметров объектов , выходы, суммирующих блоков через коммутатор третьей группы подсоединены к соответствующему входу блока коррекции, к командным входам адаптивного блока экспоненциального сглаживани  подключены соответствующие выходы программного блока.

2. Устройство поп. 1, отличающеес  тем, что каждый адаптивный блок экспоненциального сглаживани  содержит две  чейки пам ти , входы которых подключены к замыкающему и размыкающему контактам первого переключател , соединенного с выходом суммирующего элемента, один вход которого  вл етс  входом блока, а другой вход через элемент с регулируемым коэффициентом переда .чи св зан с выходом блока и вторым переключателем, размыкающий и замыh-h

Г

12

кающий контакты которого подсоединены к выходам  чеек пам ти, командные входы  чеек пам ти и переключателей соединены с соответствующими команд 1ыми входами блока.

3. Устройство по п. 1, о т л и чающеес  тем, что дифференцирующий блок содержит в канале каждого объекта последовательно включенные cy ввlpv oщий элемент,  чейку пам ти и элемент сравнени , другой

o вход которого соединен с входом  чейки пгин ти, а выход элемента сравнени  подключен к зажнму соответствующего выхода дифференцирующего блока, входы суммирующего элемента подклю5 чены к соответствующим зажимгии первых и вторых входов дифференцирующего блока, а командные, входы  чеек пам ти соединены с командными входами дифференцирующего блока.

0

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.-Авторское свидетельство СССР № 401957, кл. G 05 В 11/58, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР

5 №462166, кл. G 05 В 13/02, 1973.

3.Авторское свидетельство СССР по за вке 2445510, 10.01.77.

2 V

I

5V