Способ автоматического двухпозиционного регулирования

 

Изобретение относится к автоматическому управлению, а именно к двухпозиционному регулированию, и может быть использовано как в промышленности, так и в бытовой технике для регулирования различных параметров. Техническим результатом является улучшение качества двухпозиционного автоматического регулирования объектов с меняющейся нагрузкой. Сущность изобретения состоит в задании пяти значений сигналов регулируемой величины: номинального, равного заданному значению и служащего для переключения позиций регулятора, двух значений зоны адаптации, отличающихся на от номинального, и двух значений зоны реадаптации, отличающихся на от номинального, причем и при выбеге сигнала регулируемой величины за сигналы зоны адаптации изменяют значение сигнала позиции, не воздействующей в данный момент на объект, на шаг U в сторону сближения с сигналом действующей позиции, а при выбеге за зону реадаптации действующей позиции присваивают ее крайнее значение, при этом все время проводят сравнение сигналов позиций. 2 ил.

Изобретение относится к автоматическому управлению, а именно к двухпозиционному регулированию, и может быть использовано в системах автоматического двухпозиционного регулирования объектами как промышленного (регулирование уровня в кубах ректификационных, абсорбционных и иных колонн; температуры в нагревательных печах, зонах литьевых машин и экструдеров и т.п.), так и бытового назначения (холодильники, утюги).

Известен способ автоматического релейного регулирования, когда задают требуемое задание регулируемой величины и, в случае регулятора с прямой релейной характеристикой, формируют управляющее воздействие максимальной величины, если регулируемая величина больше задания, и минимальной, если она меньше задания или наоборот, если регулятор имеет обратную релейную характеристику. Основной недостаток такого способа регулирования заключается в тяжелой работе исполнительного элемента из-за его частотного срабатывания.

Другим способом является такой, при котором задают два значения задания регулируемой величины, определяющих зону неоднозначности, и формируют (при прямой характеристике) управляющее воздействие максимальной величины, если регулируемая величина стала больше большего из значений задания, и минимальной, если она становится меньше меньшего из значений (или наоборот при обратной характеристике регулятора). Этот способ называют двухпозиционным регулированием с зоной неоднозначности. Он позволяет избежать первого недостатка.

Однако и в том и другом способе можно улучшить качество регулирования, если использовать в них неполный приток и (или) отток энергии, т.е. способ двухпозиционного регулирования с использованием неполного притока и (или) оттока - прототип (см. например А.А. Кампе-Немм, Автоматическое двухпозиционное регулирование. М.: Наука, 1967, с. 27, 28). Кроме того, данный способ позволяет уменьшить частоту срабатывания исполнительного элемента. Недостатком способа-прототипа является то, что значения управляющих воздействий задаются фиксированными, что ухудшает качество регулирования объектов с меняющейся нагрузкой, вплоть до потери системой устойчивости, например, в случае превышения нагрузкой обоих значений управляющих воздействий позиций.

Цель изобретения улучшить качество двухпозиционного автоматического регулирования объектами с меняющейся нагрузкой, которая достигается тем, что значения управляющих воздействий (позиций регулятора) автоматически изменяются (адаптируются) в зависимости от значения нагрузки объекта.

Для реализации способа задают следующие сигналы: сигнал N срабатывания релейного элемента (номинальный), сигналы управляющих воздействий, соответствующих позициям релейного элемента, сигналы двух зон со значениями и соответственно от сигнала N срабатывания релейного элемента, т.е. N и N .

Номинальный сигнал используется как в обычном способе релейного регулирования для переключения управляющего воздействия с большего (U2) на меньшее (U1) или наоборот, причем в первоначальный момент формируют максимальное - Um2ax (для большего) и минимальное - Um1in (для меньшего) значения управляющих воздействий (позиций).

Значения первой зоны используют для формирования значения управляющего воздействия, т.е. для его адаптации к нагрузке. При этом, если регулируемая величина превысит значение N + и при этом включено, например, большее воздействие U2 (верхняя позиция регулятора), то меньшее значение U1 увеличивается на определенную величину U, т.е. приближается к верхнему управляющему значению на один шаг, принимая значение U1 + U.

Если, напротив, при той же прямой характеристике регулятора регулируемая величина стала меньше номинального сигнала задания N и при этом включилось меньшее (U1) управляющее воздействие (нижняя позиция), а затем она стала меньше N - , то большее значение U2 уменьшается на ту же величину U, т. е. приближается к меньшему управляющему воздействию на один шаг и станет равным U2 - U.

Иначе, при выходе регулируемой величины за первую зону управляющее воздействие (позиция), не воздействующая на данный момент на объект, адаптируется в сторону позиции, воздействующей на объект, т.е. изменяется в сторону сближения управляющих воздействий (позиций).

Если регулируемая величина продолжает изменяться в сторону следующей зоны и превысит значение N + или станет меньше N - , то формируют вместо действующего управляющего воздействия его максимальное или минимальное значение соответственно, т.е. устанавливают крайнее значение действующей позиции, т.е. Um2ax или Um1in .

Наконец, возможен случай, когда в результате адаптации значения управляющих сигналов, воздействующих на объект регулирования и не воздействующих на объект регулирования, сравняются или даже возникнет ситуация, что U1U2, т. е. что сигналы перехлестнутся. В этом случае реадаптируют подготовленное управляющее воздействие путем обратной добавки U (если она до этого была прибавлена, ее вычитают; если отнята - прибавляют), т.е. устраняют перехлест и вновь восстанавливают соотношение, при котором U1<U. Для этого все время проводят сравнение U1 и U2 позиций и в случае их равенства или перехлеста формируют соответствующую команду для реадаптации сигнала соответствующей позиции.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы регулирования, реализующая данный способ автоматического двухпозиционного регулирования (при прямой релейной характеристике регулятора).

Система состоит из адаптивного двухпозиционного регулятора I и объекта регулирования II с меняющейся нагрузкой F. Регулятор содержит шесть элементов сравнения 1-6 с пороговыми элементами, формирующих дискретные командные сигналы X1-X6, релейный элемент 7 с изменяющимися значениями верхней (U2) и нижней (U1) позиций, крайние значения которых могут достигать соответственно значений Um2ax и Um1in , управляющих элементов 8-10, образующих блок управления позициями III, выходного управляющего канала U и пяти входных каналов для задания сигналов заданий: Yзд = N; N и N .

Командный сигнал X3 управляет переключением позиций с U1 на U2 или наоборот. Сигнал X2 через элемент 8 уменьшает значение U2 на U, а сигнал X4 увеличивает значение U1 на U. Сигнал X1 через элемент 9 возвращает управляющее воздействие U1 к своему крайнему значению Um1in , а X5 - U2 к Um2ax . Наконец, сигнал X6 через элемент 10 раздвигает позиции между собой, изменяя U1 или U2 на шаг U в случае их равенства или перехлеста, т.е. при U1U2, приводя их к соотношению U1<U.

Приняв командные сигналы X1-X6 в виде следующих логических зависимостей: можно представить предлагаемый способ в виде алгоритма, описываемого сетью Петри (см. например, Юдицкий С.А., Магергут В.З. Логическое управление дискретными процессами. М.: Машиностроение, 1987) и представленного на фиг. 2.

Буквами в кружках на фиг. 2 обозначены: ВП - верхняя крайняя позиция регулятора, равная Um2ax ; НП - нижняя крайняя позиция регулятора, равная Um1in ; АВП - адаптивная верхняя позиция с текущим значением позиции U2; АНП - адаптивная нижняя позиция с текущим значением позиции U1; + U или - U - шаг (величина) адаптации позиций.

На переходах (черточках) ti сети записываются условия их срабатывания в виде булевых функций от командных сигналов X1-X6. Для соответствующего перехода они такие:
Начальная маркировка сети дана для случая работы верхней адаптивной позиции (метка в кружке АВП) и одновременной прибавки к нижней адаптивной позиции значения + U (метка в нижнем кружке + U). Верхний кружок + U работает в алгоритме в случае реадаптации АВП при действующей на объект АНП.

Аналогичное назначение кружков - U.

Сеть подтверждает однозначность предложенного способа адаптивного двухпозиционного регулирования.

В настоящее время авторы разрабатывают ряд устройств - регуляторов, работающих по данному способу, а также занимаются его программной реализацией с целью внедрения предложенного способа в системах регулирования промышленных и бытовых объектов.

Ожидаемое улучшение качества регулирования, особенно для объектов с меняющейся нагрузкой, является основанием получения экономических эффектов от его применения.


Формула изобретения

Способ автоматического двухпозиционного регулирования, основанный на задании сигнала N срабатывания релейного элемента и сигналов управляющих воздействий, соответствующих позициям релейного элемента, отличающийся тем, что дополнительно задают сигналы двух зон со значениями и соответственно от сигнала N срабатывания релейного элемента, причем при выбеге сигнала регулируемой величины за сигналы первой зоны, т.е. за N , изменяют значение сигнала управляющего воздействия, не воздействующего в данный момент на объект регулирования, на шаг U в сторону сближения с сигналом управляющего воздействия, воздействующим на объект регулирования, при выбеге сигнала регулируемой величины за сигналы второй зоны, т.е. за N , формируют командные сигналы, которые возвращают сигнал управляющего воздействия, воздействующий на объект регулирования, на его крайнее значение, все время проводят сравнение сигнала управляющего воздействия, воздействующего на объект регулирования, и сигнала управляющего воздействия, не воздействующего на объект регулирования, и, в случае их равенства или перехлестывания, сигнал управляющего воздейсвия, не воздействующий на объект регулирования, изменяют на шаг U в сторону удаления от сигнала управляющего воздействия, воздействующего на объект регулирования.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пневматическим регулирующим устройствам и может быть использовано для управления технологическими параметрами Цель изобретения - расширение области применения

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации, а именно к пневматическим двухпозиционным регуляторам с гистерезисом, и может быть использовано в системах автоматизации технологических процессов, например в системах автоматического дозирования и в системах регулирования уровня

Изобретение относится к технике измерения и поддержания заданного расхода жидкости, может быть использовано в химической промышленности и позволяет расширить область применения и повысить точность стабилизатора

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации, а именно к пневматическим двухпозиционным регуляторам

Изобретение относится к облас ти обогащения в горнорудной н химической промышленности и предназначено для регулирования расхода сыпучих материалов, например, из бункера питания конвейера

Изобретение относится к оборонной технике, в частности к управляемым снарядам

Изобретение относится к оборонной технике, в частности к управляемым снарядам

Изобретение относится к силовым системам управления летательных аппаратов и может быть использовано в рулевых приводах и автопилотах малогабаритных управляемых снарядов

Изобретение относится к сигнализаторам тревожной сигнализации, работающим от сети переменного тока и может быть использовано во всех областях их применения, как например, в охранной, и пожарной сигнализации, а также для сигнализации уровня слабоэлектропроводных жидкостей при помощи датчиков проводимости и неэлектропроводиных жидкостей и сыпучих материалов емкостными и индуктивными датчиками резонансным методом, как в производственных, так и в бытовых условиях

Изобретение относится к оборонной технике, к управляемым снарядам

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления прецизионными позиционными следящими электропроводами постоянного тока с цифроаналоговыми и аналоговыми регуляторами положения, с вращающимися и линейными электродвигателями

Изобретение относится к средствам автоматизации

Изобретение относится к технике автоматического управления, в частности к технике формирования управляющего сигнала в резервированных системах

Изобретение относится к автоматике и предназначено для автоматического регулирования тока электродвигателя измельчителя кормов
Наверх