Устройство для управления нагревом

 

УСТРОЙСТВО. даЯ УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ по авт.св. 851386, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него-введены два. умножителя, модель и последовательно соединенные делитель и функциональный преобразователь, а также в обратную связь по току введен фильтр, причем выход первого сумматора соединен че-. рез первый умножитель с первым входом первого регулирующего блока, второй вход которого соединен с выходом второго умножителя, входы которого соединены соответственно с вторым выходом задатчика и выходом делителя, первый вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя и к первому входу модели объекта, а второй вход - к выходу модели объекта , второй вход которой соединен с выходом фильтра, второй вход первого умножителя подключен к выходу функционального преобразователя, Ш

0% Ok) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК

ИЯ) G 05 D 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 851386 (21) 3327307/18-24 (22) 24.08.81 (46) 15.07,83, Вюл. Р 26 (72) Е,Г.Шкурко, С.Г.Вильдман и В.В.Волков (53) 621. 555.6 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 851386 кл. G D 23/19, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВ9 ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

НАГРЕВОИ по авт.св. Р 851386, о тл и ч а ю ц е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него -введены два..умножителя, модель обЪекта и последовательно соединенные делитель и функциональный преобразователь, а также в обратную связь по току введен фильтр, причем выход первого сумматора соединен че . рез первый умножитель с первым входом первого регулирующего блока, второй вход которого соединен с выходом второго умножителя, входы которого соединены соответственно с вторым выходом задатчика и выходом делителя, первый вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя и к первому входу модели объекта, а второй вход — к выходу модели объекта, второй вход которой соединен с выходом фильтра, второй вход первого умножителя подключен к выходу функционального преобразователя. . : Е

1029153

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для управления нагревом; на фиг..2 — зависимость параметров объекта от температуры. устройство для управления нагревом содержит эадатчик 1,соединенный с первым сумматором 2, а также последовательно соединенный первый

Изобретение относится к програм мно-управляемым средствам и может быть использовано в качестве систем автоматического управления по зара нее заданным программам процессами, нагрева конструкций при теплопрочностных испытаниях систем автоматического управления технологическими процессами.

По основному авт. св. Р 851386 . известно устройство для управления 10 нагревом, содержащее последовательно соединенный эадатчик, первый сумматор, регулирующий блок, второй сумматор, второй регулирующий блок, инерционное звено, регулятор мощ- 15 ности, исполнительный блок (система нагреватель-конструкция), датчик и измерительный преобразователЬ, выход которого соединен (отрицательной обратной связью по температуре) 20 с вторым входом первого сумматора, при этом выход регулятора мощности соединен (отрицательной обратной связью по току) с вторым входом второго сумматораt1)

Недостатками известного решения являются невысокая точность в свя. зи с постоянной настройкой динамических параметров контура температуры и непостоянство степени устойчивости замкнутой системы, обусловленное переменной инерционностью объекта управления.

Целью изобретения является повышение точности устройства

Поставленная цель достигается 35 тем, что в устройство для управления нагревом введены два умножит ел я, модель объекта и по следов ательно соединенные делитель и функциональный преобразователь, а 40 также в обратную связь по току вве-. ден фильтр, .причем выход первого сумматора соединен через первый умножитель с первым входом первого регулирующего блока, второй вход ко- 45 торого соединен с выходуа--второго умножителя, входы которого соединены соответственно с вторым выходом эадатчика и выходом делителя, первый вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя и к первому входу модели объекта, а второй вход — к выходу модели объекта, второй вход которой соединен с выходом фильтра, второй вход первого умножителя подключен к выходу функцио нального преобразователя. регулирующий блок 3, второй сумматор

4, второй регулирующий блок 5, инерционное звено 6, регулятор мощности

7, исполнительный блок 8 (система нагреватель-конструкция (СНК), дат чик 9 и измерительный преобразователь 10, выход которого соединен с вторичным прибором 11 и с вторым входом первого сумматора 2.

Обратная связь по току включает датчик тока 12 и фильтр 13.

В устройство введены корректирующая цепь по скорости программного изменения температуры и функцио нальный контур 14.

Корректирующая цепь выполнена в виде умножителя 15, управляемого сигналами — командой от второго канала задатчика 1 и сигналом от функционального контура 14 ° Выход умножителя 15 соединен с вторым входом первого регулирующего блока 3.

В функциональный контур 14 входят делитель 16., входом соединенный с измерительным преобразователем 10, а выходом — с вторым входом умножителя 15, функциональный преобразователь 17, соединенный выходом с одним входом умножителя 18, второй вход и выход которого соединен соответственно с выходом первого сумматора 2 и входом первого регулирующего блока 3. Функциональный преобразователь 19 и инерционное звено

20 представляют собой модель 21(инерционных параметров)объекта,,вход .функционального преобразователя 19 подключен к выходу измерительного преобраэо вателя 10, а выход - к управляющему входу инерционного звена 20, вход которого подключен к выходу фильтра 13, а выход — к второму входу делителя 16, Устройство для управления нагревом работает следующим образом.

Основным назначением устройства является управление температурой исполнительного блока 8, причем необходимое изменение температуры по времени представляет из себя определенную функциональную зависимость, которую в дальнейшем удоб нее рассматривать как программное управляющее воздействия. В структурной схеме устройства функцию формирования программного сигнала выполняет задатчик 1, который формирует две функциональные зависимости в виде сигналов напряжения постоянного тока, приведенных к стандартной шкале 0-10 В. Одна из них представляет зависимость температуры по времени, другая — зависимость скорости измерения температуры по времени.С выхода эадатчика 1 сигнал

Х,), пропорциональный изменению температуры по времени, поступает.1029153 на вход сумматора 2 где происходит его алгебраическое суммирование с сигналом отрицательной обратной связи, пропорциональным текущему значению температуры, а с другого выхода задатчика 1 поступает сигнал Х . Выходной сигнал Х> сумматора 2, про" порциональный рассогласованию (ошИб ке) между программным,и текущим значениями температуры, поступает на вход умножителя 18, где происходит 10 его умножение на сигнал,у, связанный заданной нелинейной функцией, реализуемой Функциональным преобразователем 17 с сигналом У . Выходной сигнал У4 умножителя.18 поступает ha первый вход регулирующего блока 3, на второй вход которого поступает сигнал У1 . Регулирующий блок 3 обеспечивает преобразовасуммы 3<Н У4. в выходной cHrHarr Х4в соответствии с законом управления.

Цепь элементов: сумматор 4, регулирующий блок 5, инерционное звено

6, регулятор 7 мощности, датчик 12 тока и фильтр 13, замкнутый отрицательной обратной связью на вход сумма ,тора 4, образует следящую систему по координате Х8, физическим аналогом которого является ток в нагреBGTBBBHoA панели. Конкретное значение температуры определяется статическим коэффициентом исполнительного блока, который является нелинейной зависимостью в функции испытываемой конструкции.

Изменение выходного параметра У8 ® 35 (температуры) осуществляется датчиком 9 обратной связи (тЕрмопарой),.

Измерительный преобразователь 10 приводит выходной сигнал датчика 9 к стандартной шкале 0-10В (Х ) . g()

Функциональный преобразователь

19 характеризует изменение инерционных свойств исполнительного. блока 8 (объекта) в зависимости. от температуры нагреваемой конструкции и описы 45 ваемой графически нелинейной зависимостью (фиг. 2а). Конкретная информация об инерционных свойствах объекта получается из сравнительного. анализа переходных характеристик сис« темы нагреватель-конструкция, снятых на экспериментальных образцах различных типов конструкций в днапазоне 50-1200 С и переходных харак1 теристик, определенных аналитическими

Ф расчетами.

С выхода нелинейного преобраэое вателя 19 сигнал поступает на инер- . ционное звено первого порядка 20 с постоянной времени, изменяющейся пропорционально сигналу Х «с учетом инерционности объекта. На вход звена 20 в качестве основного сигнала поступает сигнал, пропорциональ. ный току в нагревательной панели. По существу преобразователь 19 и звено

20 являются моделью, характеризующей изменение инерционных параметров объекта в зависимости от изменения выходного параметра Ув «(температуры), С выхода звена 20 сигнал поступает на второй вход делителя 16, на выхо" де которого — сигнал, пропорциональ ный1(щ(где К,щ — статический коэффи% циент системй нагреватель-конструкция ) . С. выхода делителя 16 сигнал поступает на первый вход умножителя

15, на второй вход которого поступает сигнал с задатчика 1, пропорцио" нальный скорости программного изме» нения температуры.

Умножитель 15 ВЭОдит В контур управления температурой корректирую-. щий сигнал по производной программы с Коэффициентом4 К к . Наличие этой цепи обеспечивает независимость (инвариантность) скоростной ошибки контура управления температурой от выходного параметра (температуры).Нелинейное изменение коэффициента разомкнутой системы в зависимости от выходного параметра (температуры), определяющее постоянную степень устойчивости замкнутого контура управления температурой во всем диапа зоне изменения воспроизводимых температур, реализуется функциональным преобразователем 17 и умножителем

18. Конкретный вид нелинейной зависимости преобразователя 17 (фиг.2б) определяется из расчетов на устойчивость замкнутого контура управления температурой, проведенных для конкретных видов испытываемых конструкций.:В качестве функциональных преобразователей используются блоки

БНП-П системы АКЭСР, которые до1ускают перестройку реа изуемых на них нелинейных зависимостей.,ВЙИИПИ Заказ 4 9 7 8/46

Тираж 824 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4