SU860017A1

SU860017A1 - Device for non-electric value regulation

Info

Publication number: SU860017A1
Application number: SU792778020A
Authority: SU
Inventors: Леонард Петрович Бобин; Станислав Михайлович Кейн; Юрий Петрович Барышнев
Original assignee: Специальное Конструкторское Бюро Агрофизического Научно-Исследовательского Института; Всесоюзная Ордена Ленина Академия Сельскохозяйственных Наук Им.В.И.Ленина
Priority date: 1979-06-07
Filing date: 1979-06-07
Publication date: 1981-08-30

Description

Изобретение относитс к электронной автоматике и может быть использо вано в системах автоматического управлени , например в системах кондиционировани . Известны устройства дл регулировани температуры, содержащие измерительный мост, датчик и задатчик температуры, фазочувствительный усилитель , регулирующее устройство и два дополнительных датчика, снабженные индивидуальными нагревател ми 1 и 12 . Недостатком известных устройств, нар ду с увеличенным энергопотреблением , необходимым дл индивидуальных нагревателей, сложностью изготов лени и настройки двух одинаковых датчиков в комплекте с индивидуальными нагревател ми, вл етс то,что коррекци регулируемой неэлектрической величины может осуществл тьс только по температуре. Сигнал корре ции вырабатываетс с помощью индиви дуальных нагревателей, моделирующих процесс изменени теплопритока, а не по непосредственному воздействию ре гулируемого параметра, его выработк невозможна при реверсивном регулиро вании непосое.аственным воздействием Кроме того, эти устройства имеют невысокую точность регулировани , обусловленную слабой помехозащищенностью и. как сл.едствие, большой зоной нечувствительности. Известно также устройство дл регулировани влажности газов, содержащее измерительный мост, датчик и задатг1ик влажности, фазочувствительные реверсивные усилители, автогенератор и релейный усилитель. В этом . устройстве за счет усложнени его схемотехнического решени удаетс несколько повысить точность регулировани путем увеличени чувстви:Тельности схемы по основному сигналу и частичного уменьшени его зависимости от изменени внешних УСЛОВИЙ з 1. Однако значительные амплитуды колебаний регулируемой величины, су- . щественное вли ние остаточной неравномерности и больша погрешность регулировани , обусловленные нескорректированной величиной времени транспортного запаздывани , а также сложность настройки и, как следствие, низка надежность устройства в целом не позвол ют получить высокое качество регулировани .The invention relates to electronic automation and can be used in automatic control systems, such as air conditioning systems. Temperature control devices are known, comprising a measuring bridge, a temperature sensor and temperature setter, a phase-sensitive amplifier, a regulating device, and two additional sensors equipped with individual heaters 1 and 12. A disadvantage of the known devices, along with the increased power consumption required for individual heaters, the difficulty of making and adjusting two identical sensors complete with individual heaters, is that correction of the adjustable non-electric quantity can be carried out only by temperature. The correction signal is produced using individual heaters that simulate the process of changing the heat gain, and not by the direct effect of the controlled parameter, its development is impossible when reversing control by indirect influence. In addition, these devices have a low control accuracy due to poor noise immunity and. As a word, a large dead zone. It is also known a device for regulating the humidity of gases, comprising a measuring bridge, a sensor and a humidity detector, phase-sensitive reversible amplifiers, an auto-oscillator and a relay amplifier. In that . the device due to the complexity of its circuit design, it is possible to slightly improve the accuracy of regulation by increasing the sensitivity of the circuit on the main signal and partially reducing its dependence on changes in external CONDITIONS by 1. However, significant amplitudes of oscillations of the controlled variable, su -. The significant effect of residual irregularity and large adjustment error due to the uncorrected amount of transport lag time, as well as the complexity of adjustment and, consequently, the low reliability of the device as a whole, do not allow to obtain high quality adjustment.

Наиболее близким к предлагаемому ,по технической сущности вл етс УСТРОЙСТВО (регул тор температуры), содержащее источник и стабилизатор напр :;:ени , измерительный мост, датчик и задатчик температуры, автогенератор , усилитель, формирователь,выпр митель и нагреватель, причем перг ва диагональ измерительного моста включена между средней точкой делител напр жени и входом автогенератора , выход цепи обратной св зи которого подключен к второй диагонали измерительного моста, а выход автогенератора подключен к входу усилител выход последнего соединен с входом формировател , при этом выход формировател через выпр митель и нагреватель подсоединен к истрчнику и. стабилизатору напр жени 4J.The closest to the proposed technical entity is a DEVICE (temperature controller) containing a source and a stabilizer, eg:;: Y, measuring bridge, temperature sensor and temperature adjuster, auto oscillator, amplifier, driver, rectifier and heater, with the diagonal the measuring bridge is connected between the midpoint of the voltage divider and the input of the oscillator, the output of the feedback circuit of which is connected to the second diagonal of the measuring bridge, and the output of the oscillator is connected to the input of the amplifier output the last one is connected to the input of, and the output of the rectifier and across the heater and is connected to istrchniku. voltage regulator 4J.

Недостатками известного устройств вл ютс отрицательное вли ние на точность регулировани влени остаточной неравномерности и низкое качество регулировани , обусловленное наличием эквивалентного (суммарного) времени транспортного запаздывани . а также смещением среднего значени .регулируемой величины по сравнению с заданным уровнем при воздействии на объект регулировани дестабилизирующих факторов. Жесткое регламентирование функций (только регулирование температуры) накладывает ограничение на применение устройства как унифицированного узла в системах автоматического регулировани неэлектрических величин.The disadvantages of the known devices are the negative effect on the control accuracy of the phenomenon of residual non-uniformity and the poor quality of control, due to the presence of the equivalent (total) transport delay time. as well as a shift in the mean value of the regulated value in comparison with a predetermined level when the destabilizing factors are affected by the control object. Strict regulation of functions (only temperature control) imposes a restriction on the use of the device as a unified node in automatic control systems of non-electric quantities.

Цель изобретени - повышение точности устройства.The purpose of the invention is to improve the accuracy of the device.

Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл .регулировани неэлектрических величин, содержащее подключенные к источнику питани последовательно соединенные автогенератор и двухпозиционный коммутатор , выходом соединенный со входом ключевых элементов, а также подключенный к выходу автогенератора первый измерительный мост в первые противоположные плечи которого включены чувствительные элементы, а в другие плечи - задающие элементы,содержит последовательно соединенные второй измерительный мост и сумматор второй вход которого св зан с выходом первого измерительного моста, а выход - со входом автогенератора, с выходом КОТОРОГО соединен вход второго измерительного моста, плечи которого образованы чувствительными элементами,The goal is achieved by the fact that a device for adjusting non-electrical quantities, containing a series-connected auto generator and a two-position switch connected to a power source, an output connected to the input of key elements, and a first measuring bridge connected to the output of the auto generator, and on the other shoulders, the defining elements, contains a second measuring bridge connected in series and an adder; a second cat input It is connected with the output of the first measuring bridge, and the output with the input of the autogenerator, with the output of which the input of the second measuring bridge is connected, the shoulders of which are formed by sensitive elements,

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Устройство содержит источник 1 питани , автогенератор 2/ двухпозиционный коммутатор 3, ключевые элементы 4 и 5, сумматор 6, первый измерительный мост 7, содержащий чувствительные элементы 8 и 9, и задающие элементы 10 и 11, второй измерительный мост 12, включающий чувствительные элементы 13 и 14 с посто нной времени Т, и чувствительные элементы 15 и 16 с посто нной времени Т К выходам ключевых элементов 4 и 5 подключаютс пусковые механизмы исполнительного устройства (не показаны7 . Чувствительные элементы 8 и 9 размещаютс в объекте регулировани и имеют непосредственный физический контакт с регулируемым параметром . Чувствительные элементы 13 16 устанавливаютс на локальном репрезентативном участке исполнительного устройства и- имеют непосредственный физический контакт с процессом изменени энергии регулируемого параметра , например тепловой контакт с выходом распределител , реверсирующего изменение энергии теплохладоносител , который циркулирует в теплохладообменном аппарате. На задаю- . щих элементах 10 и 11 фиксируетс требуемое значение регулируемой величины .The device contains a power source 1, an oscillator 2 / two-position switch 3, key elements 4 and 5, an adder 6, a first measuring bridge 7 containing sensitive elements 8 and 9, and defining elements 10 and 11, a second measuring bridge 12 including sensitive elements 13 and 14 with a constant time T, and sensitive elements 15 and 16 with a constant time T The actuators of the actuating device are connected to the outputs of the key elements 4 and 5 (not shown 7. The sensitive elements 8 and 9 are placed in the control object and have direct physical contact with an adjustable parameter.The sensitive elements 13-16 are installed in the local representative area of the actuator and have direct physical contact with the process of changing the energy of the controlled parameter, such as thermal contact with the output of the distributor reversing the change in the energy of the heat carrier that circulates in the heat exchanger. On asking-. The elements 10 and 11 fix the desired value of the regulated value.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В момент включени на выходных зажимах первого измерительного моста 7 и второго измерительного моста 12 вырабатываютс сигналы ошибки и коррекции , амплитуды и начальные фазы которых завис т от величины знака отклонени регулируемого параметра от заданного значени . В сумматоре 6 сигналы ошибки и коррекции, суммируютс в фазе по модулю и воздействуют с выхода сумматора .6 на вход автогенератора 2. Если сдвиг фаз между выходным и входным напр жени ми автогенератора на некоторой резонансной частоте fp равен нулю, а произведение коэффициента передачи по напр жению первого измерительного моста 7 второго измерительного моста 12 и сумматора 6 на коэффициент усилени автогенератора 2 больше или равно единице, то на выходе автогенератора 2 установ тс незатухающие колебани Автогенератор выполнен по схеме избирательного усилител с глубокой отрицательной обратной св зью через селективный элемент, например двойной т-образный RC -мост, и с замкнутой петлей положительной обратной св зи с выхода автогенератора через входные зажимы первого измерительного моста 7, второго измерительного моста 12 и выход сумматора 6. Такое решение обеспечивает надежную помехозащищенность и сводит диапазон нечувствительности устройства регулировани к допустимому минимуму. Наличие колебаний на выходе автогенератора 2 вызывает опрокидывание двухпозиционного коммутатора 3 (напримерAt the moment of switching on, the output terminals of the first measuring bridge 7 and the second measuring bridge 12 produce error and correction signals, the amplitudes and the initial phases of which depend on the sign of the deviation of the controlled parameter from the specified value. In adder 6, the error and correction signals are summed modulo in phase and are applied from the output of adder .6 to the input of the auto-oscillator 2. If the phase shift between the output and input voltages of the auto-oscillator at some resonant frequency fp is zero, If the first measuring bridge 7 of the second measuring bridge 12 and the adder 6 are amplified by the gain of the auto-oscillator 2 is greater than or equal to one, then the continuous oscillator is set at the output of the auto-oscillator 2. A selective amplifier with deep negative feedback through a selective element, such as a double T-shaped RC bridge, and with a closed loop of positive feedback from the output of the oscillator through the input terminals of the first measuring bridge 7, the second measuring bridge 12 and the output of the adder 6. Such the solution provides reliable noise immunity and reduces the dead band of the control device to an acceptable minimum. The presence of oscillations at the output of the oscillator 2 causes the two-position switch 3 to overturn (for example

регенеративного компаратора напр жени с заданным порогом срабатывани ) Выходной сигнал с него того или иного знака (относительно общей точки источника питани ) воздействует одновременно на противофазные входы ключевых элементов 4 и 5. Результатом воздействи -выходного сигнала вл етс срабатывание одного из ключевых элементов, через выходные зажимы которого осуществл етс реверс исполнительного устройства и происходит -изменение подачи энергии к объекту регулировани . Изменение энергии направлено так, что контролируема величина стремитс к заданному уровню. При совпадении величины регулируемого параметра с требуемым значением коэффициенты передачи по напр жению первого измерительного моста 7 и второго измерительного моста 12 станов тс равными нулю, а при перерегулировании фазы сигнала ошибки-и коррекции измен ютс на 180°. Это приводит к невыполнению одного из необходимых и достаточных условий баланса Фаз или баланса амплитуд и, как следствие, к срыву колебаний на выходе автогенератора 2. Последнее вызывает процесс возвращени двухпозиционного коммутатора 3 в исходное состо ние и далее через соответствующий ключевой элемент к режиму реверса исполнительного устройства. При воздействии на объект регулировани возмущающих факторов регулируема величина претерпевает непрерывные колебани , период, скважность и амплитуда которых завис т от качественных характеристик устройства регулировани , причем колебательный режим подобных устройств вл етс их нормальным состо нием. В стадии разгона и выхода в зону автоколебательного режима величина притока или оттока энергии регулируемого параметра , вырабатываема исполнительным устройством, не претерпевает существенных скачков. Поэтому на начальном этапе регулировани при значительных отклонени х регулируемой величины от требуемого значени вклад сигнала коррекции в суммарный сигнал, воздействующий на вход автогенератора 2, способствует форсированию процесса разгона и выхода регул тора на режим самонастройки. При этом величина амплитуды суммарного сигнала на выходе сумматора 6 такова, что компенсисует эквивалентное воем транспортного запаздывани системы регулировани .Как только произойдет перерегулирование контролируемого процесса, на выходе второго измерительного моста 12 (за счет разных значений посто нной времени чувствительных элементов 13-16) возникает противофазный основному сигналу ощибки сигнал рассогласова ни , обусловленный непосредственнымregenerative voltage comparator with a predetermined threshold) The output signal from it of one or another sign (relative to the common point of the power source) acts simultaneously on the antiphase inputs of the key elements 4 and 5. The output of the output signal is the operation of one of the key elements through the output the clamps of which are reversed in the actuating device and there is a change in the energy supply to the control object. The change in energy is directed so that the monitored quantity tends to a given level. When the value of the controlled parameter coincides with the required value, the transmission coefficients for the voltage of the first measuring bridge 7 and the second measuring bridge 12 become equal to zero, and when the phase of the error signal and correction signal is overregulated, they change by 180 °. This leads to non-fulfillment of one of the necessary and sufficient conditions for Phase balance or amplitude balance and, as a result, to a breakdown of oscillations at the output of the oscillator 2. The latter causes the return process of the two-position switch 3 to its initial state and then through the corresponding key element to the actuator reverse mode . When the disturbing factors are affected by the control object, the regulated value undergoes continuous oscillations, the period, the duty cycle and amplitude of which depend on the quality characteristics of the control device, and the oscillating mode of such devices is their normal state. In the stage of acceleration and exit to the zone of the self-oscillatory regime, the magnitude of the inflow or outflow of energy of the controlled parameter produced by the actuator does not undergo significant jumps. Therefore, at the initial stage of regulation, with significant deviations of the regulated value from the required value, the contribution of the correction signal to the total signal acting on the input of the auto-oscillator 2 contributes to forcing the acceleration process and the regulator's output to the self-tuning mode. The magnitude of the amplitude of the total signal at the output of the adder 6 is such that it compensates for the equivalent of the transport lag of the control system. As soon as the controlled process is overregulated, the output of the second measuring bridge 12 (due to different values of constant time sensitive elements 13-16) results in antiphase the main signal of the error, the error signal caused by the direct

воздействием изменени энергии регулируемого параметра на его измерительные цепи, в сумматоре 6 сигнал рассогласовани алгебраически складываетс с основным сигналом ошибки, вырабатываемым, первым измерительным мостом 7. Это приводит к по влению на выходе сумматора б разностного сигнала ошибки, управл ющего режимом возбуждени автогенератора 2. Амплитуды и фаза разностного сигнала the influence of the change in the energy of the controlled parameter on its measuring circuits, in the adder 6, the error signal algebraically adds to the main error signal generated by the first measuring bridge 7. This results in the output at the output of the adder b of the difference signal error controlling the excitation mode of the autogenerator 2. Amplitudes and phase difference signal

0 ошибки таковы, что вызывают упреждающее реверсирование исполнительного устройства, обеспечивающего непосредственное изменение подачи энергии регулируемого параметра к объекту 0 errors are such that they cause a preemptive reversal of the actuator, which provides a direct change in the energy supply of the controlled parameter to the object

5 регулировани . При следующих скачкообразных изменени х энергии регулируемой величины процесс формировани сигнала коррекции повтор етс . Стабилизаци амплитуды колебател1 но0 го режима регулируемого параметра относительно среднего фиксированного значени контролируемой величины переводиТ устройство регулировани в режим самонастройки. При этом кратковременное импульсное реверсивное 5 adjustment. With the following stepwise changes in the energy of the regulated value, the process of forming the correction signal is repeated. Stabilizing the amplitude of the oscillatory mode of the adjustable parameter relative to the average fixed value of the monitored value translates the control device into the self-tuning mode. At the same time short-term pulse reverse

5 изменение энергии (с учетом эквивалентного времени транспортного запаздывани ) не приводит к по влению на выходе первого измерительного моста 7 основного сигнала ошибки. В 5, the change in energy (taking into account the equivalent transport lag time) does not result in the appearance at the output of the first measuring bridge 7 of the main error signal. AT

0 то же врем на выходных зажимах второго измерительного моста 12 присутствует измен ющийс по фазе на 180 сигнал коррекции, который через сумматор 6 воздействует на вход авто5 генератора 2, периодически поддержива на его выходе процесс возбуждени незатухаюцих колебаний или их срыв. При установке на задающих элементах 10 и 11 нового значени регу0 лируемой величины процесс выхода устройства на режим стабилизации и самонастройки повтор етс аналогично вышеизложенному.At the same time, at the output terminals of the second measuring bridge 12, there is a correction signal that is out of phase by 180, which through the adder 6 acts on the input of the auto5 generator 2, periodically maintaining at its output a process of exciting non-damping oscillations. When installed on the driver elements 10 and 11 of the new value of the variable value, the process of the device's exit to the stabilization mode and self-tuning mode is repeated as described above.

Таким образом, устройство дл регулировани неэлектрических величин Thus, a device for adjusting non-electrical quantities

5 позввл ёт получить высокий технический эффект, а именно повысить точность регулировани .5 allows to obtain a high technical effect, namely to increase the accuracy of regulation.

Claims

Invention Formula

A device for controlling non-electric values, containing a series-connected auto generator and a two-position switch, output connected to the input of key elements, as well as a first measuring bridge connected to the output of the auto generator, the sensitive elements are included in the first opposite shoulders characterized in that, in order to increase the accuracy of the device, it

:: odet the second measuring bridge connected in series and the adder whose second input is connected to the output of the first measuring bridge, and to the input of the autogenerator, to the output of which the input of the second measuring bridge is connected, the shoulders of which are formed by sensitive elements.

Sources of information taken into account in the examination

.. USSR author's certificate 128672, cl. 05 D 23/24. . “L; t ° Russian certificate of the USSR 190457, class. C 05 D 23/30, 1966.

5 3. USSR author's certificate 469960, c. 05 D 22/00, 1975.

4. USSR author's certificate No. 542181, cl. О 05 D 23/24, 1977 (prototype).