WO2014065707A1 - Способ повышения точности измерения аналогового сигнала и устройство для измерения аналогового сигнала - Google Patents
Способ повышения точности измерения аналогового сигнала и устройство для измерения аналогового сигнала Download PDFInfo
- Publication number
- WO2014065707A1 WO2014065707A1 PCT/RU2013/000772 RU2013000772W WO2014065707A1 WO 2014065707 A1 WO2014065707 A1 WO 2014065707A1 RU 2013000772 W RU2013000772 W RU 2013000772W WO 2014065707 A1 WO2014065707 A1 WO 2014065707A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- averaging
- analog signal
- readings
- threshold value
- control means
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/124—Sampling or signal conditioning arrangements specially adapted for A/D converters
- H03M1/1245—Details of sampling arrangements or methods
- H03M1/1265—Non-uniform sampling
- H03M1/127—Non-uniform sampling at intervals varying with the rate of change of the input signal
Definitions
- the invention relates to analog-to-digital measuring equipment for measuring an analog signal and can be used in any device that requires high accuracy of measuring an analog signal containing errors in the form of linear displacement and fluctuations in readings introduced by the measuring system and external noise.
- an integrating ADC ed. St. SU12118866
- a disadvantage of the known device is the low speed of the ADC.
- the closest analogue of the present invention is an ADC with periodic adjustment of the constant component, known from patent RU 2198463. This device contains the ADC itself, control means made with the possibility of reducing the error in the form of linear displacement by compensating for this linear displacement, and averaging means made with the possibility reduce fluctuation errors
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) readings by averaging readings during averaging.
- said device provides an increase in the accuracy of tuning the constant component by eliminating the influence of the arising errors on the results of the analog-to-digital conversion.
- a disadvantage of the known device is the inability to maintain the dynamic characteristics of the measurement in the case of measuring a rapidly changing signal, in other words, the device known from RU 2198463 in the case of a rapidly changing signal is unable to provide the necessary measurement accuracy.
- it is required to ensure high accuracy of measuring the analog signal in control modes, along with maintaining the dynamics of signal measurement in the case of measuring a rapidly changing signal, for example, in emergency operation.
- the regulation of the operation of the turbine in electro-hydraulic systems is carried out by adjusting the position of the shut-off valve (03), which moves the stem of the main servomotor (fuel), which in turn controls the control valves, i.e. steam supply to the turbine.
- the applied methods for regulating the position of the shut-off spool assume that the shut-off spool is in a certain unambiguous position corresponding to the steady-state position of the servomotor. However, for steam turbines with heavily loaded servomotors this is not true.
- the objective of the present invention is to provide a method for improving the accuracy of measuring an analog signal, ensuring the preservation of the dynamic characteristics of the measurement in the case of measuring a rapidly changing signal.
- Another objective of the present invention is to provide a device for measuring an analog signal, which improves the accuracy of measurement of an analog signal while maintaining the dynamic characteristics of the measurement in the case of measuring a rapidly changing signal.
- the applicant has proposed a method for increasing the accuracy of measuring an analog signal containing errors in the form of linear displacement and fluctuations in the readings, according to which the specified measurement is performed using the ADC.
- the error in the form of the indicated linear offset of the readings is reduced by means of control means by compensating for this linear bias, and the error in the form of the indicated fluctuations in the readings is reduced using averaging means by averaging the readings during the averaging time.
- control means the rate of change of the analog signal is compared with a pre-set threshold value.
- the indicated averaging of readings is performed dynamically by changing, with the help of the control means, the averaging time from zero to a preset maximum value if the analog signal starts to change at a speed lower than the preset threshold value and by turning off the indicated averaging of the readings using control means if the specified speed exceeds the pre-set threshold value.
- the technical result of the invention is to increase the accuracy of measuring an analog signal by preserving the dynamic characteristics of the measurement in the case of processing a rapidly changing signal and by providing a dynamic increase in the accuracy of measurement of the specified analog signal when it begins to change at a speed less than a predetermined threshold value.
- the measurement of the analog signal is carried out in a predetermined measurement range.
- a device for measuring an analog signal containing an ADC, control means configured to reduce an error in the form of a linear bias by compensating for this linear bias, and averaging means made to reduce an error in the form of an oscillation of readings by averaging readings during averaging.
- control means are additionally configured to compare the rate of change of the analog signal with a pre-set threshold value, with the possibility of changing the averaging time from zero to a pre-set maximum value in the event that the change in the analog signal starts at a speed lower than the pre-set threshold value and with the ability to turn off the averaging indications if the specified speed exceeds the pre-set por value with dynamic averaging of readings.
- a device for measuring an analog signal configured to be used as part of an electro-hydraulic turbine control and regulation system.
- FIG. 1 illustrates the dependence of the speed of the main servomotor on the displacement of the shut-off valve from the cut-off position.
- SARZ automatic control and protection systems
- SARZ consists of an electro-hydraulic control system (EGSR) and an electronic safety device.
- EGSR is designed to control the technological modes of operation of the turbine; monitoring the state of turbine hardware, including SARZ; automatic regulation of turbine parameters with a certain and constant quality of performance in the technological modes of its operation; protecting the turbine and its equipment from exceeding the permissible values of the rotor speed during the implementation of technological processes.
- the executive bodies of the SARZ are the shut-off spool (OZ) and the main servomotor (fuel and lubricants) controlled by the shut-off spool. All turbine control functions are realized due to an adjustable change in the position of the main
- SPS shut-off spool
- SPOZ is installed directly on the shut-off spools of the main servomotors of the regulation system.
- SDR in this embodiment 5 is a high-speed tracking system that automatically sets the current position 03 to a predetermined position relative to the cut-off position with an accuracy of no worse than 0.05 mm and a force of at least 5000 N. Signals of the target position OZ supplied to the input of the SDR are generated in the u electrical part of the SARZ.
- SPOS consists of a servo drive cabinet and an electromechanical transducer (EMF). The position of the shut-off valve, corresponding to the cut-off state, “floats” within 1 mm depending on the steam load, wear of parts, etc. The actual position of OZ in
- the cut-off state is automatically stored in the SDR each time at the time of firing the fuel when the control loop of the position of the fuel and lubricants leaves the equilibrium state.
- the SPR fulfills the task change in 0.2 s, almost independently of the magnitude of the task jump.
- the forced signal is used in load shedding mode according to the generator switch off signal with the restoration of the turbine speed of 3000 rpm.
- PK control valves
- the change in the position of the piston of the main servomotor occurs due to the supply of power oil through the shut-off valve in the cavity under or above the piston. In this case, another cavity is connected with drainage.
- the cut-off position ON
- the working barrels of the shut-off the spool (upper and lower) block the windows in the axle box through which power oil is supplied to the main servomotor. If 03 is in the cutoff position, the fuel does not move. With a shift of 03 from the cut-off position up (down), the gap between the spool barrel and the axlebox changes and power oil begins to flow into the upper (lower) cavity of the hydraulic cylinder with the piston moving.
- the speed of movement of the main servomotor is determined by the displacement of the shut-off valve (03) from the cut-off position (ON).
- FIG. Figure 1 shows the dependence of the speed of movement of fuels and lubricants on the amount of displacement 03 from PO.
- the speed of movement of fuel and lubricants is expressed in fractions of the full stroke of fuel and lubricants (320 mm) per second (1 / s).
- the speed of fuel and lubricants varies linearly within ⁇ 0.01 1 / s.
- the restriction of the 03 movement by means of the SDH means is implemented through the limitation of the range of the change in the position setting at the entrance of the SDH from -12 mm to 4 mm.
- the speed of movement of the fuel piston upwards is 0.2 1 / s.
- the speed of the fuel piston moving down is 2 1 / s.
- the cut-off position (zero speed of fuel and lubricants) and its zone is shifted depending on the position of the fuel and lubricants and during operation.
- the cutoff position zone can vary from 10 ⁇ m to 200 ⁇ m. ⁇
- an analog signal to set position 03 an increased accuracy of measuring the reference signal is required - up to 10 ⁇ m. Obtaining such accuracy is possible using the method and device of the present invention.
- dynamic averaging filtering is provided depending on the rate of change of the analog signal.
- a low rate of change of the signal a shallow section in Fig. 1, in the vicinity of the software
- the analog signal is measured using a device containing an ADC, averaging means configured to reduce the error in the form of fluctuations in the readings by averaging the readings during averaging (filtering the specified analog signal), and control means, made with the possibility of reducing the error in the form of linear displacement by compensating for this linear displacement, with the ability to measure the rate of change of analogues signal and with the ability to control the specified averaging means.
- This control includes controlling the dimension of the array of measurements of averaging means.
- the control means and averaging means according to this invention are made using at least one controller.
- the averaging means further comprises at least one storage means for storing an array of measurements of the analog signal.
- the ADC in this embodiment has a bit depth of 16 bits.
- various methods of measuring an analog signal there is an influence of communication lines (for example, wire resistance) on the measured result, which can be taken into account by introducing a linear correction.
- the error compensation in the form of a linear bias is eliminated by means of control means by measuring the analog signal at the boundaries of a predetermined measurement range and introducing a linear correction based on the measurements obtained.
- the measured signal is influenced by various types of noise, which are caused by pickups and operating characteristics of the issuing and measured equipment. Basically, these noises have normal Gaussian distribution and for filtering them in the device of the present invention uses a method of averaging the measured parameters during the averaging. To do this, the controller of averaging means with the help of 5 means stores the values of the analog signal for a pre-selected averaging time, followed by averaging of this analog signal.
- the measured analog signal is fed to the ADC input, which converts it to digital form; from the ADC output, the signal is digitally supplied to control means that compensate for linear displacement and measure the rate of change of the signal. From the output of the control means, the signal is digitally supplied to the averaging means.
- the measurement array contains the measured values of the analog signal used for averaging. If the rate of change of the signal exceeds the preset
- control means set the dimension of the array of measurements of averaging means to zero (no filtering) relative to the previous value of the measured parameter and thereby disable the specified averaging.
- the filter is switched off provided that
- the rate of change of the signal for one cycle of operation of the controller of the control means exceeds a pre-set threshold value equal to, for example, twice the noise amplitude. So, if the noise amplitude is 0.4% of the signal amplitude, the preset threshold value of the rate of change of the signal is 0.4% of the signal amplitude per cycle.
- the control means dynamically increase the dimension of the measurement array of the averaging means and, accordingly, ensure uniform clipping of high-frequency noise, and then as the array dimension and low-frequency noise increase.
- a dynamic change in filtering quality (averaging) is provided depending on the rate of change of the analog signal.
- the specified control and averaging means can be implemented both on one controller, and on various controllers or other devices providing the performance of these functions.
- the specified method for improving the accuracy of measuring an analog signal, implemented using the device according to one embodiment of the invention, can be illustrated by the following example:
- a signal in the range of 4..20 mA is applied to the input of the analog signal measuring device of the present invention.
- the average value obtained by measuring the ADC output is 4.00 mA, the minimum is 3.97 mA, and the maximum is 4.034 mA.
- a proportional coefficient is introduced that takes into account the linear bias, with a maximum value of 0.016 mA and a minimum of 0 mA.
- a filter (averaging means) is introduced, the principle of operation of which is based on averaging the array of measurements over a certain averaging time, the value of which corresponds to the dimension of the processed array.
- the current averaging time is defined as the product 15 of the current dimension of the array and the cycle time of the controller of averaging means equal to 5 ms.
- Variable averaging time provides dynamic averaging of the analog signal depending on its rate of change.
- the dimension of the array is a dynamic quantity, 20 the minimum value of 0 corresponds to the disabled filter. If the signal change speed exceeds a certain predetermined threshold value, the filter is turned off; upon entering the working interval of the speed change, the array dimension starts
- the average value is 4.00 mA, the minimum 3.9993 mA and the maximum 4.0007 mA.
- the average value is 20.00 mA, with a minimum value of 19.9994 mA and a maximum of 20,0006 mA.
- the maximum amplitude of fluctuations in the steady state is not more than 0.001 mA, which corresponds to 0.006% of the full range.
- the indicated method for increasing the accuracy of measuring an analog signal can also be illustrated by the following algorithm.
- tempi: templ + mass [ii]
- dtype_prev dtype
- a similar method is used in another device as part of the SARZ to improve the accuracy of measuring the frequency of rotation of the turbine rotor. Moreover, the accuracy of measuring the speed after processing turned out to be 0.01 rpm relative to the nominal frequency of 3000 rpm, which is 0,0003%
- the above method and the corresponding devices implementing this method can be applied in any technical field where an increase in the accuracy of signal measurement without loss of measurement dynamics is required.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к аналого-цифровой измерительной технике. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения аналогового сигнала за счет измерения скорости изменения аналогового сигнала с предварительно установленным пороговым значением. В заявленном способе измерение аналогового сигнала производят с использованием АЦП, а при этом погрешность в виде указанного линейного смещения показаний уменьшают с помощью управляющих средств путем компенсации этого линейного смещения, а погрешность в виде указанных колебаний показаний уменьшают с помощью усредняющих средств путем усреднения показаний за время усреднения. С помощью управляющих средств сравнивают скорость изменения аналогового сигнала с предварительно установленным пороговым значением. Усреднение показаний выполняют динамически путем изменения с помощью управляющих средств времени усреднения от нуля до предварительно установленного максимального значения в случае начала изменения аналогового сигнала со скоростью, меньшей предварительно установленного порогового значения. В случае превышения указанной скоростью предварительно установленного порогового значения, указанное усреднение показаний отключают с помощью управляющих средств.
Description
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АНАЛОГОВОГО
СИГНАЛА
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ Изобретение относится к аналого-цифровой измерительной технике для измерения аналогового сигнала и может быть использовано в любых устройствах, где требуется высокая точность измерения аналогового сигнала, содержащего погрешности в виде линейного смещения и колебаний показаний, вносимые измерительной системой и внешними шумами.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны схемы преобразования аналогового сигнала в цифровой с использованием АЦП и различных схем уменьшения погрешностей в виде линейного смещения и колебаний показаний, вносимых измерительной системой и внешними шумами. Например, известен интегрирующий АЦП (авт. св. SU1211886), содержащий управляющее устройство и логическую схему и выполненный с возможностью повышения точности аналого-цифрового преобразования. Недостатком известного устройства является низкое быстродействие АЦП. Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является АЦП с периодической подстройкой постоянной составляющей, известный из патента RU 2198463. Данное устройство содержит собственно АЦП, управляющие средства, выполненные с возможностью уменьшения погрешности в виде линейного смещения путём компенсации этого линейного смещения, и усредняющие средства, выполненные с возможностью уменьшения погрешности в виде колебаний
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
показаний путём усреднения показаний за время усреднения. В качестве технического результата указанное устройство обеспечивает повышение точности подстройки постоянной составляющей за счет исключения влияния на результаты аналого- цифрового преобразования возникающих погрешностей. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности сохранения динамических характеристик измерения в случае измерения быстроизменяющегося сигнала, другими словами, известное из RU 2198463 устройство в случае быстроизменяющегося сигнала неспособно обеспечить необходимую точность измерения. В ряде случаев, в частности в управляющих и регулирующих системах требуется обеспечение высокой точности измерения аналогового сигнала в режимах регулирования наряду с сохранением динамики измерения сигнала в случае измерения быстроизменяющегося сигнала, например при управлении в аварийных режимах. Такие требования существуют, например, в управляющих системах для управления электрогидравлическими системами автоматического регулирования и защиты (САРЗ), предназначенных, в частности, для управления турбинами или турбогенераторами. Регулирование работы турбины в электрогидравлических системах осуществляется посредством регулирования положения отсечного золотника (03), перемещающего шток главного сервомотора (ГСМ), который в свою очередь управляет регулирующими клапанами, т.е. подачей пара на турбину. Применяемые способы регулирования положения отсечного золотника предполагают нахождение отсечного золотника в определенном однозначном положении, соответствующем установившемуся положению сервомотора. Однако для паровых турбин с высоконагруженными сервомоторами это не соответствует действительности. Под действием многочисленных, зачастую не поддающихся прогнозированию факторов, таких как температура,
завоздушенность, давление масла, износ трущихся деталей и др., нулевое положение отсечного золотника изменяется, что приводит к пульсациям сервомотора и снижению вследствие этого точности установки положения регулирующих клапанов, а также снижению ресурса. При использовании аналогового сигнала для управления положением 03 необходима повышенная точность измерения задающего сигнала, обеспечивающая возможность управления положением ОЗ с точностью до 10 мкм. Поэтому существует потребность повышения указанной точности измерения при сохранении динамических характеристик измерения в случае измерения быстроизменяющегося сигнала.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является создание способа повышения точности измерения аналогового сигнала, обеспечивающего сохранение динамических характеристик измерения в случае измерения быстроизменяющегося сигнала. Также задачей настоящего изобретения является создание устройства для измерения аналогового сигнала, обеспечивающего повышения точности измерения аналогового сигнала с сохранением динамических характеристик измерения в случае измерения быстроизменяющегося сигнала.
Для решения задачи повышение точности измерения аналогового сигнала заявителем предложен способ повышения точности измерения аналогового сигнала, содержащего погрешности в виде линейного смещения и колебаний показаний, согласно которому указанное измерение выполняют с использованием АЦП. Согласно указанному способу погрешность в виде указанного линейного смещения показаний уменьшают с помощью управляющих средств путем компенсации этого линейного
смещения, а погрешность в виде указанных колебаний показаний уменьшают с помощью усредняющих средств путем усреднения показаний за время усреднения. При этом с помощью управляющих средств сравнивают скорость изменения аналогового сигнала с предварительно установленным пороговым значением. Указанное усреднение показаний выполняют динамически путём изменения с помощью управляющих средств времени усреднения от нуля до предварительно установленного максимального значения в случае начала изменения аналогового сигнала со скоростью меньшей предварительно установленного порогового значения и путём отключения указанного усреднение показаний с помощью управляющих средств в случае превышения указанной скоростью предварительно установленного порогового значения.
Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения аналогового сигнала за счёт сохранения динамических характеристик измерения в случае обработки быстроизменяющегося сигнала и за счёт обеспечения динамического повышения точности измерения указанного аналогового сигнала в случае начала его изменения со скоростью, меньшей предварительно установленного порогового значения.
Требование сохранения динамических характеристик в случае обработки быстроизменяющегося сигнала актуально при использовании изобретения в составе регулирующих систем, в частности в области энергетики в электрогидравлических системах регулирования турбин.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения, измерение аналогового сигнала производят в заранее известном диапазоне измерений.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения, предложено устройство для измерения аналогового сигнала, содержащее АЦП, управляющие средства, выполненные с возможностью уменьшения погрешности в виде линейного смещения путём компенсации этого линейного смещения, и усредняющие средства, выполненные с возможностью уменьшения погрешности в виде колебаний показаний путём усреднения показаний за время усреднения. При этом управляющие средства дополнительно выполнены с возможностью сравнения скорости изменения аналогового сигнала с предварительно установленным пороговым значением, с возможностью изменения времени усреднения от нуля до предварительно установленного максимального значения в случае начала изменения аналогового сигнала со скоростью меньшей предварительно установленного порогового значения и с возможностью отключения указанного усреднение показаний в случае превышения указанной скоростью предварительно установленного порогового значения с обеспечением динамического усреднения показаний.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения, предложено устройство для измерения аналогового сигнала, выполненное с возможностью использования в составе электрогидравлической системы управления и регулирования турбин.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА
Ниже приведено описание предпочтительного варианта реализации настоящего изобретения со ссылками на прилагаемый чертеж.
Фиг. 1 иллюстрирует зависимость скорости главного сервомотора от смещения отсечного золотника из положения отсечки.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже со ссылками на сопроводительный чертеж описан предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения.
Способ повышения точности измерения аналогового сигнала, обеспечивающий сохранение динамических характеристик измерения, и соответствующее устройство, реализующее данный способ, могут применяться в составе систем автоматического регулирования и защиты (САРЗ), предназначенных для управления паровыми или газовыми турбинами или турбогенераторами. В соответствии с одним из вариантов реализации, САРЗ состоит из электрогидравлической системы регулирования (ЭГСР) и электронного автомата безопасности. ЭГСР предназначена для управления технологическими режимами работы турбины; контроля состояния технических средств турбины, включая САРЗ; автоматического регулирования параметров турбины с определённым и постоянным качеством рабочих характеристик в технологических режимах ее работы; защиты турбины и её оборудования от превышения допустимых значений частоты вращения ротора в процессе реализации технологических процессов. Исполнительными органами САРЗ являются отсечной золотник (ОЗ) и главный сервомотор (ГСМ), управляемый отсечным золотником. Все функции управления турбиной реализуются за счет регулируемого изменения положения главных
б
сервомоторов. Важнейшим компонентом исполнительной части САРЗ является следящий привод отсечного золотника (СПОЗ). СПОЗ устанавливают непосредственно на отсечные золотники главных сервомоторов системы регулирования. СПОЗ в данном варианте 5 реализации представляет собой быстродействующую следящую систему, которая автоматически выставляет текущее положение 03 в заданное положение относительно положения отсечки с точностью не хуже 0,05 мм и усилием не менее 5000 Н. Сигналы заданного положения ОЗ, подаваемые на вход СПОЗ, формируются в ю электрической части САРЗ. СПОЗ состоит из шкафа следящего привода и электромеханического преобразователя (ЭМП). Положение отсечного золотника, соответствующее состоянию отсечки, «плавает» в пределах 1 мм в зависимости от паровой нагрузки, износа деталей и т.п. Фактическое положение ОЗ в
15 состоянии отсечки автоматически запоминается в СПОЗ каждый раз в момент страгивания ГСМ при выходе контура регулирования положения ГСМ из равновесного состояния. При скачкообразном изменении сигнала СПОЗ отрабатывает изменение задания за 0,2 с, практически независимо от величины скачка задания.
20 Форсированный сигнал используется в режиме сброса нагрузки по сигналу отключения выключателя генератора с восстановлением частоты вращения турбины 3000 об/мин. При плановом останове турбины по команде управления с закрытием регулирующих клапанов (РК) без закрытия стопорных заслонок рекомендуется
25 установка положения ОЗ в положение - минус 1,2 мм в сторону закрытия ГСМ.
Изменение положения поршня главного сервомотора происходит за счет подачи силового масла через отсечной золотник в полости под или над поршнем. При этом другая полость соединена зо с дренажем. В положении отсечки (ПО) рабочие бочки отсечного
золотника (верхняя и нижняя) перекрывают окна в буксе, через которые силовое масло подводится к главному сервомотору. Если 03 находится в положении отсечки, ГСМ не перемещается. При смещении 03 от положения отсечки вверх (вниз) изменяется зазор между бочкой золотника и буксой и силовое масло начинает поступать в верхнюю (нижнюю) полость гидроцилиндра ГСМ с обеспечением перемещения поршня. Скорость перемещения главного сервомотора определяется величиной смещения отсечного золотника (03) от положения отсечки (ПО). На Фиг. 1 приведена зависимость скорости перемещения ГСМ от величины смещения 03 от ПО. Скорость перемещения ГСМ выражается в долях полного хода ГСМ (320 мм) в секунду (1/с). При отклонении 03 от ПО в пределах ±0,7 мм скорость ГСМ линейно изменяется в пределах ±0,01 1/с. При отклонении 03 от ПО в пределах от ±0,7 мм до ±3 мм скорость ГСМ линейно изменяется в пределах от ±0,01 до ±0,1 1/с. При смещении 03 более чем на ±3 мм наклон зависимости «смещение 03 от ПО - скорость ГСМ» увеличивается до 0,2 1/с на 1 мм хода ОЗ.
Ограничение перемещения 03 средствами СПОЗ реализовано через ограничение диапазона изменения задания положения на входе СПОЗ от -12 мм до 4 мм. При выходе 03 на верхнее ограничение 4 мм скорость перемещения поршня ГСМ вверх равна 0,2 1/с. При смещении 03 вниз от ПО на 12 мм скорость перемещения поршня ГСМ вниз равна 2 1/с. Кроме того, положение отсечки (нулевая скорость ГСМ) и ее зона смещается в зависимости от положения ГСМ и в процессе эксплуатации. Зона положения отсечки может изменяться от 10 мкм до 200 мкм. δ
При использовании аналогового сигнала для установки положения 03 необходима повышенная точность измерения задающего сигнала - до 10 мкм. Получение такой точности возможно с использованием способа и устройства по настоящему изобретению.
Точность измерения задания до 10 мкм в совокупности с алгоритмом автоподстройки нуля ОЗ, например в соответствии с евразийским патентом N? 13903 «Способ регулирования положения отсечного золотника с динамической коррекцией положения «нуля», применяемый в системе регулирования паровой турбины», позволяет избавиться от пульсаций органов парораспределения, повысить качество поддержания технологических параметров (частоты вращения, положения клапанов, электрической мощности, давления пара), а также повысить ресурс органов парораспределения и ресурс оборудования, что позволяет увеличить межремонтные периоды и, соответственно, увеличить выработку электроэнергии.
В соответствии с данным вариантом реализации изобретения обеспечено динамическое усреднение (фильтрация) в зависимости от скорости изменения аналогового сигнала. При малой скорости изменения сигнала (пологий участок на Фиг. 1, в окрестности ПО) наиболее важно обеспечивать необходимую степень фильтрации (усреднения) сигнала, в то время как при быстром изменении сигнала наиболее важно обеспечить сохранение динамики измерения, что, в свою очередь, позволяет обеспечить большую точность измерения относительно средств измерения, не обладающих достаточным быстродействием, чтобы обеспечить необходимую динамику измерения.
В соответствии с одним из вариантов реализации данного изобретения, измерение аналогового сигнала производят с помощью устройства, содержащего АЦП, усредняющие средства, выполненные с возможностью уменьшения погрешности в виде колебаний показаний путём усреднения показаний за время усреднения (фильтрации указанного аналогового сигнала), и управляющие средства, выполненные с возможностью уменьшения погрешности в виде линейного смещения путём компенсации этого линейного смещения, с возможностью измерения скорости изменения аналогового сигнала и с возможностью управления указанными усредняющими средствами. Это управление, в частности, включает управление размерностью массива измерений усредняющих средств. Управляющие средства и усредняющие средства по данному изобретению выполнены с использованием по меньшей мере одного контроллера. Усредняющие средства дополнительно содержат по меньшей мере одни запоминающие средства для хранения массива измерений аналогового сигнала. АЦП в данном варианте реализации изобретения имеет разрядность 16 бит. При различных способах измерения аналогового сигнала присутствует влияние линий связи (например, сопротивления проводов) на измеряемый результат, что можно учесть, введя линейную поправку. В устройстве по настоящему изобретению компенсацию погрешности в виде линейного смещения устраняют при помощи управляющих средств, измеряя аналоговый сигнал на границах заранее известного диапазона измерения и на основании полученных измерений вводя линейную поправку. Кроме того, на измеряемый сигнал оказывают влияния различные типы шумов, которые вызваны наводками и особенностями работы выдающего и измеряемого оборудования. В основном, данные шумы имеют
нормальное гауссовское распределение и для их фильтрации в устройстве по настоящему изобретению используется способ усреднения измеряемых параметров за время усреднения. Для этого контроллер усредняющих средств при помощи запоминающих 5 средств производит запоминание значений аналогового сигнала за предварительно выбранное время усреднения с последующим усреднением этого аналогового сигнала.
В устройстве по данному изобретению измеряемый аналоговый сигнал поступает на вход АЦП, который преобразует его в цифровой ю вид, с выхода АЦП сигнал в цифровом виде поступает на управляющие средства, которые производят компенсацию линейного смещения и производят измерение скорости изменения сигнала. С выхода управляющих средств сигнал в цифровом виде поступает на усредняющие средства. Управляющие средства
15 определяют скорость изменения сигнала и на основании этого управляют размерностью массива измерений усредняющих средств. Массив измерений содержит измеренные значения аналогового сигнала, используемые при усреднении. В случае, если скорость изменения сигнала превышает предварительно установленное
20 пороговое значение, управляющие средства устанавливают размерность массива измерений усредняющих средств в ноль (отсутствие фильтрации) относительно предыдущей величины измеряемого параметра и тем самым отключают указанное усреднение. Отключение фильтра производят при условии, если
25 скорость изменения сигнала за один цикл работы контроллера управляющих средств превышает предварительно установленное пороговое значение равное, к примеру, удвоенной амплитуде шума. Так, если амплитуда шума составляет 0,4% амплитуды сигнала, предварительно установленное пороговое значение скорости зо изменения сигнала составляет 0,4% амплитуды сигнала за цикл. В
случае, если скорость изменения сигнала становится меньше предварительно установленного порогового значения, управляющие средства динамически увеличивают размерность массива измерений усредняющих средств и, соответственно, обеспечивают равномерное отсечение сначала высокочастотных помех, а затем по мере увеличения размерности массива и низкочастотных помех. Таким образом, в данном варианте реализации изобретения обеспечивается динамическое изменение качества фильтрации (усреднения) в зависимости от скорости изменения аналогового сигнала.
Указанные управляющие и усредняющие средства могут быть реализованы как на одном контроллере, так и на различных контроллерах или других устройствах, обеспечивающих выполнение указанных функций. Указанный способ повышения точности измерения аналогового сигнала, реализованный с помощью устройства по одному из вариантов реализации изобретения, может быть проиллюстрирован на следующем примере:
1. На вход устройства для измерения аналогового сигнала по настоящему изобретению подают сигнал в диапазоне 4..20 мА.
2. Для измерения сигнала с точностью 0,001 мА используют АЦП с разрядностью 16 бит.
3. При задании 4 мА на входе устройства среднее значение, получаемое в результате измерения на выходе АЦП - 4,00 мА, минимальное - 3,97 мА, а максимальное - 4,034 мА.
4. При задании 20 мА на входе устройства среднее значение, получаемое в результате измерения на выходе АЦП - 20,016 мА, минимальное значение - 19,98 мА, а максимальное - 20,05 мА.
5. На основании результатов п.З, 4 можно сделать вывод, что в диапазоне 4..20 мА присутствуют линейное смещение показаний 0,016мА и колебания показаний около ±0,03 мА, что соответствует смещению 0,1% и колебаниям в пределах
5 0,19% от полного диапазона.
6. Для компенсации смещения вводят пропорциональный коэффициент, учитывающий линейное смещение, с максимальный значением 0,016 мА и минимальным 0 мА.
7. Для повышения точности и уменьшения амплитуды колебаний ю входного сигнала введен фильтр (усредняющие средства), принцип действия которых основан на усреднении массива измерений за определенное время усреднения, величина которого соответствует размерности обрабатываемого массива. Текущее время усреднения определяют как произведение 15 текущей размерности массива на длительность цикла контроллера усредняющих средств, равного 5 мс. Переменное время усреднения обеспечивает динамическое усреднение аналогового сигнала в зависимости от скорости его изменения.
8. Размерность массива является динамической величиной, 20 минимальное значение 0 соответствует отключенному фильтру. При превышении скоростью изменения сигнала некоторого предварительно определенного порогового значения фильтр отключается, при входе в рабочий интервал изменения скорости размерность массива начинает
25 увеличиваться до максимального значения фильтрации
(максимальная размерность массива 100). С учетом того, что цикл контроллера 5мс, цикл фильтрации в установившемся режиме соответствует 500мс. Динамическая фильтрация введена для сохранения быстродействия отработки зо форсированного сигнала.
С учетом введения коэффициента пропорционального смещения и фильтрации входного сигнала получены следующие результаты :
о При задании 4 мА среднее значение 4,00 мА, минимальное 3,9993 мА и максимальное 4,0007 мА.
о При задании 20 мА на входе среднее значение 20,00 мА, при этом минимальное значение 19,9994 мА и максимальное 20,0006 мА.
о В процессе измерения промежуточных значений в диапазоне 4..20 мА, максимальная амплитуда колебаний значений в установившемся режиме - не более 0,001 мА, что соответствует 0,006% от полного диапазона.
Таким образом, при использовании аналогового сигнала в качестве задатчика для установки положения ЭМП при рабочем ходе 20 мм (4..20 мА), используя вышеперечисленные способы повышения точности, возможно повысить точность измерения задания до 5 мкм.
Указанный способ повышения точности измерения аналогового сигнала может быть проиллюстрирован также следующим алгоритмом.
(*Компенсация пропорционального смещения сигнала*)
inl : =AnalogInR. Value - shift_a*(AnalogINR.Value/20.0); (*Сброс фильтрации*)
if re(ini) or dtypeodtype_prev or (abs(inl- mass[0])>filt_d) then
inc_t: =0;
templ : =0.0;
14
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
end_if;
(*Алгоритм фильтрации сигнала*)
if re(t_10ms) then
inc(inc_t);
if inc_t>=size_p then inc_t: =size_p; end_if;
mass[0] : = inl;
templ : =0.0;
for ii: =0 to inc_t-l do
tempi : =templ+mass[ii];
end_for;
ROL_ARREAL(l,mass);
mass[0] : = inl;
out: =templ/int_to_real(inc_t);
end_if;
dtype_prev: =dtype;
В соответствии ещё с одним вариантом реализации изобретения аналогичный способ использован в другом устройстве в составе САРЗ для повышения точности измерения частоты вращения ротора турбины. При этом точность измерения частоты вращения после обработки получилась 0,01 об/мин относительно номинальной частоты 3000 об/мин, что составляет 0,0003%
Таким образом, вышеуказанный способ и соответствующие реализующие этот способ устройства возможно применять в любой области техники, где требуется повышение точности измерения сигнала без потери динамики измерения.
15
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
Claims
1. Способ повышения точности измерения аналогового сигнала, содержащего погрешности в виде линейного смещения и колебаний показаний, причём указанное измерение выполняют с
5 использованием АЦП, а согласно способу погрешность в виде указанного линейного смещения показаний уменьшают с помощью управляющих средств путем компенсации этого линейного смещения, а погрешность в виде указанных колебаний показаний уменьшают с помощью усредняющих средств ю путём усреднения показаний за время усреднения, отличающийся тем, что: сравнивают скорость изменения аналогового сигнала с предварительно установленным пороговым значением с помощью управляющих средств;
15 указанное усреднение показаний выполняют динамически путём изменения с помощью управляющих средств времени усреднения от нуля до предварительно установленного максимального значения в случае начала изменения аналогового сигнала со скоростью меньшей предварительно установленного порогового значения
20 и путём отключения указанного усреднение показаний с помощью управляющих средств в случае превышения указанной скоростью предварительно установленного порогового значения.
2. Способ по п. 1, в котором измерение аналогового сигнала производят в заранее известном диапазоне измерений.
25 3. Устройство для измерения аналогового сигнала, содержащее АЦП, управляющие средства, выполненные с возможностью уменьшения погрешности в виде линейного смещения путём
компенсации этого линейного смещения, и Пес1усредняющие средства, выполненные с возможностью уменьшения погрешности в виде колебаний показаний путём усреднения показаний за время усреднения,
5 отличающееся тем, что управляющие средства дополнительно выполнены с возможностью сравнения скорости изменения аналогового сигнала с предварительно установленным пороговым значением, с возможностью изменения времени усреднения от нуля до ю предварительно установленного максимального значения в случае начала изменения аналогового сигнала со скоростью меньшей предварительно установленного порогового значения и с возможностью отключения указанного усреднение показаний в случае превышения указанной скоростью предварительно
15 установленного порогового значения с обеспечением динамического усреднения показаний.
4. Устройство по п. 3, выполненное с возможностью использования в составе электрогидравлической системы управления и регулирования турбин.
20
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012145196/08A RU2506697C1 (ru) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | Способ повышения точности измерения аналогового сигнала, устройство для измерения аналогового сигнала |
| RU2012145196 | 2012-10-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2014065707A1 true WO2014065707A1 (ru) | 2014-05-01 |
Family
ID=50032380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2013/000772 WO2014065707A1 (ru) | 2012-10-24 | 2013-09-05 | Способ повышения точности измерения аналогового сигнала и устройство для измерения аналогового сигнала |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2506697C1 (ru) |
| WO (1) | WO2014065707A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114741905A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-07-12 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种实测能耗数据修正方法、装置、电子设备及存储介质 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1830538C (ru) * | 1991-02-11 | 1993-07-30 | Институт кибернетики им.В.М.Глушкова | Устройство дл оценки скорости изменени аналогового сигнала |
| RU2198463C1 (ru) * | 2001-05-17 | 2003-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Инженерный центр ЭРА" | Ацп с периодической подстройкой постоянной составляющей |
| US20110001644A1 (en) * | 2009-07-01 | 2011-01-06 | Intersil Americas Inc. | Meter and freeze of calibration of time-interleaved analog to digital converter |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5974041A (en) * | 1995-12-27 | 1999-10-26 | Qualcomm Incorporated | Efficient parallel-stage power amplifier |
| SE517536C2 (sv) * | 2000-03-14 | 2002-06-18 | Ericsson Telefon Ab L M | Anordning samt metod för bakgrundskalibrering av A/D- omvandlare |
| RU2252395C1 (ru) * | 2003-12-29 | 2005-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем (ФГУП НИИКИ ОЭП) | Способ измерения линейного смещения объекта и устройство для его осуществления |
| EA201000166A1 (ru) * | 2009-12-28 | 2010-08-30 | Закрытое Акционерное Общество "Диаконт" | Способ регулирования положения отсечного золотника с динамической коррекцией положения "нуля", применяемый в системе регулирования паровой турбины |
-
2012
- 2012-10-24 RU RU2012145196/08A patent/RU2506697C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2013
- 2013-09-05 WO PCT/RU2013/000772 patent/WO2014065707A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1830538C (ru) * | 1991-02-11 | 1993-07-30 | Институт кибернетики им.В.М.Глушкова | Устройство дл оценки скорости изменени аналогового сигнала |
| RU2198463C1 (ru) * | 2001-05-17 | 2003-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Инженерный центр ЭРА" | Ацп с периодической подстройкой постоянной составляющей |
| US20110001644A1 (en) * | 2009-07-01 | 2011-01-06 | Intersil Americas Inc. | Meter and freeze of calibration of time-interleaved analog to digital converter |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114741905A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-07-12 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种实测能耗数据修正方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN114741905B (zh) * | 2022-06-13 | 2022-09-13 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种实测能耗数据修正方法、装置、电子设备及存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2506697C1 (ru) | 2014-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2176544B1 (en) | A wind turbine and a method for compensating for disparities in a wind turbine rotor blade pitch system | |
| CA2770540C (en) | Wind power plant having an adjustable power reserve | |
| US8033788B2 (en) | Method for determining fatigue load of a wind turbine and for fatigue load control, and wind turbines therefor | |
| US8695391B2 (en) | Method and apparatus for suppression of oscillations in a rolling installation | |
| EP2955842B1 (en) | Motor drive device | |
| CN110945236B (zh) | 具有改进的风向跟踪的风力涡轮机偏航控制系统 | |
| GB2411011A (en) | Method and apparatus for drum level control for drum-type boilers | |
| DK3156646T3 (en) | WIND ENERGY INSTALLATION WITH A SPEED AND GENERATOR REGULATOR | |
| Leithead et al. | Global gain-scheduling control for variable speed wind turbines | |
| CN110134015B (zh) | 一种风电机组液压变桨距系统的h∞鲁棒控制方法 | |
| US11060412B2 (en) | Method for controlling a gap minimization of a gas turbine | |
| RU2506697C1 (ru) | Способ повышения точности измерения аналогового сигнала, устройство для измерения аналогового сигнала | |
| KR20190095402A (ko) | 풍력 발전 설비의 운전을 위한 방법, 풍력 발전 설비의 제어 및/또는 조절을 위한 수단 및 전력을 생성하기 위해 로터 및 로터에 의해 구동되는 발전기를 구비한 해당 풍력 발전 설비 | |
| RU2490492C1 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем и система для его осуществления | |
| CN112476439B (zh) | 机器人阀控缸驱动器自适应反馈线性化控制方法及系统 | |
| CN111946405B (zh) | 汽轮机阀序切换优化控制方法、装置、终端及存储介质 | |
| WO2011081569A1 (en) | Method of adjusting position of riding cutoff valve | |
| KR102434062B1 (ko) | 전동 프레스 및 그 교정방법 | |
| KR101189101B1 (ko) | 선박용 엔진 제어 시스템 및 방법 | |
| CN107005178B (zh) | 压电定位装置以及使用这样的压电定位装置的定位方法 | |
| KR102399402B1 (ko) | S-특성을 갖는 유압 기계의 회전 속도를 안정화시키는 방법 및 유압 에너지를 전기 에너지로 변환하는 설비 | |
| CN113027676B (zh) | 风力发电机组的液压变桨控制方法和装置 | |
| CN110723594B (zh) | 一种系绳张力控制装置及方法 | |
| RU2729584C1 (ru) | Способ управления турбогенератором | |
| US20150102783A1 (en) | Method of controlling speed of a variable speed generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13849208 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13849208 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |