Способ настройки регулирования по отклонению на действующем объекте

 

Изобретение относится к области автоматического регулирования технологических параметров. Технический результат изобретения заключается в поддержании предельного быстродействия регулирования путем выравнивания параметров входа и выхода объекта регулирования. Способ настройки заключается в использовании контура пропорционально запоминающего регулирования, размыкающегося на время спадания отклонения регулируемого параметра, сравнении средних значений модуля ошибки регулирования и модуля регулирующего воздействия, выравнивании этих средних значений изменением коэффициента усиления одного из них и запоминании результата изменения коэффициента усиления. 3 ил.

Изобретение относится к системам автоматического регулирования технологических параметров.

Предельное быстродействие регулирования по отклонению (по результату измерения ошибки регулирования) - это повторение регулирующим воздействием возмущения регулируемого параметра через время, равное запаздыванию объекта, когда ошибка отработки возмущения определяется только этим запаздыванием. Ослабление повторения ведет к затягиванию отработки и, следовательно, к увеличению ошибки, но за счет раскачивания колебательных возмущений. Любой регулятор способен повторить возмущение (ПИ-регулятор это делает при постоянной интегрирования, равной запаздыванию объекта, с добавлением постоянной составляющей 0,5, а "регулятор Смита" - при передаточном коэффициенте, равном единице), но только при условии предварительного приведения друг к другу (выравнивания) регулирующего воздействия и ошибки регулирования.

Однако такое выравнивание параметров входа и выхода можно выявить и установить, но весьма сложно поддерживать, если объект регулирования изменяет в широких пределах свои свойства в зависимости от многих технологических параметров. Требуется способ оперативного измерения отличия от выравненного состояния, по результату которого можно автоматически изменять усиление или ошибки (входа), или воздействия (выхода) в процессе регулирования.

Поставлена цель контролировать предельное быстродействие регулирования.

Цель достигается на основе использования для настройки известного способа [1], согласно которому размыкают пропорционально запоминающий контур прямого регулирования (ПЗ-контур) на период уменьшения отклонения регулируемого параметра (запоминая на этот период воздействие) и наблюдают за ошибкой регулирования, по результату которого изменяют коэффициент усиления. Способ основан на том, что такое размыкание равносильно размыканию обратной связи, благодаря которому регулирование практически не зависит от запаздывания объекта, но становится весьма чувствительным к передаточному коэффициенту.

Однако известный способ недостаточен для контроля процесса настройки регулирования на предельное быстродействие - он не определяет выравненное состояние.

Предлагается дополнить известный способ определением модуля ошибки регулирования и модуля регулирующего воздействия, сравнением среднего значения которых получают требуемую информацию об отличиях настройки конкретных параметров регулирования от состояния выравнивания.

На фиг. 1 приведены осциллограммы реакции ПЗ-контура на треугольные колебания для различных его усилений. На фиг. 2 показана реализация предлагаемого способа на примере регулирования натяжения полосы воздействием на скорость валков предыдущей клети непрерывного стана холодной прокатки. На фиг. 3 показана реализация размыкания ПЗ-контура на базе операционного усиления.

Предлагаемый способ - это способ режима настройки, на который необходимо временно переключить предельно быстродействующее регулирование (ПИ-регулятор или "регулятор Смита") для выравнивания параметров входа и выхода объекта регулирования.

Сущность предлагаемого способа настройки видна из осциллограмм фиг. 1, если сравнить реакции UР ПЗ-контура на треугольное колебательное возмущение UB с оставшейся ошибкой UО для различных усилений контура: KУ = 0,5; KУ = 1,0; KУ = 1,5. Время выражено в единицах запаздывания объекта регулирования TЗ при измерении ошибки регулирования UО и регулирующего воздействия UР, а величины параметров регулирования UB, UР, UО - в приращении возмущения UB за время этого же запаздывания TЗ. На осциллограммах регулирующее воздействие UР повторяет с коэффициентом KУ нарастающую часть возмущения UB с задержкой на время запаздывания TЗ, запоминая максимальное значение на время его срабатывания (размыкая контур). Ошибка UО такого воздействия (как разность UB - UP) зависит от коэффициента усиления воздействия KУ. При KУ = 1,0 модуль ошибки |U0| в среднем равен модулю воздействия |Up|. Уменьшение усиления (например, до KУ = 0,5) в среднем увеличивает модуль ошибки за счет уменьшения модуля воздействия, а увеличение (например, до KУ = 1,5) - наоборот, в среднем уменьшает модуль ошибки за счет увеличения модуля воздействия. Под средним значением понимается низкочастотная составляющая, усредняющая ошибку и воздействие независимо от способа ее выделения. Из осциллограмм видно, что, сравнивая средние значения модулей ошибки и регулирующего воздействия ПЗ-контура, можно выявить состояние выравнивания этих параметров (KУ = 1,0) как нуль результата сравнения, а отличие от этого состояния - как отклонения от этого нуля.

Равенство ошибки воздействию не годится для регулирования, но позволяет настроить регулирование на предельное быстродействие (на равенство воздействия возмущению).

Кратковременная замена действующего, например, ПИ-регулятора на ПЗ-контур рационально осуществлять при смене режима работы объекта регулирования, если при этом нарушается выравненное состояние. Восстановление состояния выравнивания осуществляется изменением усиления регулирующего воздействия или ошибки регулирования под контролем предлагаемого способа (вручную или автоматически).

На фиг. 2 показана реализация предлагаемого способа на примере регулирования межклетевого натяжения полосы 1 воздействием на скорость валков предыдущей клети 2 непрерывного стана холодной прокатки 3 на базе пропорционально запоминающего устройства 4 [1]. Измеренное отклонение натяжения (ошибка регулирования UО) с коэффициентом KУ воздействует UР на скорость валков, но только при нарастании ошибки UО (при спадании воздействие UР запоминается). Такое воздействие на скорость полосы уменьшает нарастание натяжения в KУ раз, но с запаздыванием в стане 3 при измерении 1 и при воздействии 2. Если KУ 1, то сравнение 5 данных |Up| и |U0| измерителей модулей 6 и 7 (усредненных конденсаторами 8 и 9) отклонится от нуля. Для настройки достаточно изменить усиление KУ вручную или автоматически (условно показан потенциометр 10, действующий через умножитель 11) до состояния KУ = 1,0. Потенциометр запомнит и сохранит выравненное состояние KУ и после отключения 12 ПЗ-контура. В данном примере рационально выравнивать ошибку регулирования натяжения полосы, принимая за базу воздействие на скорость клети. Вообще-то можно и наоборот.

На фиг. 3 показана реализация [1] пропорционально запоминающего устройства на примере операционного усилителя У, действующего в режиме единичного усиления на конденсаторах (C1 = C2 = C3) раздельно по полярности входного сигнала UО, но только при заряде конденсатора C1 (или C2) через диоды Д1, Д3 (или Д2, Д4). Разряд этого конденсатора при уменьшении UО происходит через диод Д5 (или Д4) и резистор R1 (или R2), минуя усилитель У, конденсатор C3 в отрицательной обратной связи которого сохраняет при этом сигнал на его выходе UР.

Источник информации 1. А. с. 340472 от 09.03.70. "Способ экспериментального определения передаточного коэффициента объекта регулирования". Бюллетень N 18, 1972.

Формула изобретения

Способ настройки регулирования на действующем объекте, заключающийся в использовании контура пропорционально-запоминающего регулирования, размыкающегося на время спадания отклонения регулируемого параметра, отличающийся тем, что сравнивают средние значения модуля ошибки регулирования и модуля регулирующего воздействия, поддерживают равенство этих средних значений изменением коэффициента усиления одного из них и запоминают результат изменения коэффициента усиления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 04.03.2004

Извещение опубликовано: 20.12.2004        БИ: 35/2004




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области систем автоматического управления, в частности к технике формирования управляющих сигналов в системе с люфтом

Изобретение относится к области систем автоматического управления и регулирования, в частности к технике формирования управляющих сигналов, и может найти применение в робото-, аэрокосмической технике, следящих системах

Изобретение относится к области автоматического регулирования, а конкретно к приводам подъемных механизмов, работающих в условиях значительной неуравновешенности нагрузки, например, электрогидравлические приводы стрелового оборудования экскаваторов, кранов, подъемников и т.п

Изобретение относится к области систем автоматического управления, в частности к технике формирования управляющих сигналов в системе с люфтом

Изобретение относится к автоматическим системам управления для магнитных измерений и исследования характеристик магнитотвердых материалов

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления различными инерционными объектами, например, поворотными платформами, промышленными роботами, летательными аппаратами

Изобретение относится к области систем автоматического управления, в частности к технике формирования управляющих сигналов в системе с люфтом

Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования и может быть использовано при построении систем регулирования объектами с несколькими управляющими и одним выходным воздействиями

Изобретение относится к области регулирования и может быть использовано в каналах управления летательного аппарата, электропривода робота и при автоматизации различных технологических процессов

Изобретение относится к области систем автоматического управления, в частности к системам управления положением инерционных объектов, установленных на самоходном шасси

Изобретение относится к электромеханическим интегрирующим приводам переменного тока, управляемым сигналами постоянного тока и предназначенным для использования в высокоточных системах приборной автоматики

Изобретение относится к области цифровых автоматических систем комбинированного регулирования и может быть использовано в следящих системах радиотелескопов, оптических телескопов, радиолокационных станций, а также в следящих приводах наведения и стабилизации с источником питания ограниченной мощности

Изобретение относится к области использования микроэлектронных устройств, а именно логических микросхем, предпочтительно цифровых, и может быть использовано во всех областях техники при управлении технологическими процессами посредством регистрации и обработки аналоговых сигналов, характеризующих технологические процессы

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления астатическими объектами с запаздыванием

Изобретение относится к системам управления технологическими процессами с постоянным транспортным запаздыванием материальных потоков, которое может быть определено с точностью не хуже 30%, а материальные потоки подвержены аддитивному возмущению

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования сигнала синусно-косинусного трансформатора в сигнал сельсина в системах автоматического управления летательными аппаратами

Изобретение относится к системам управления с переменной структурой и предназначено для управления объектами с переменными параметрами, а именно с изменяющимся моментом инерции, приведенным к валу исполнительного электродвигателя

Изобретение относится к системам управления с переменной структурой и предназначено для управления объектами с переменными параметрами, а именно с изменяющимся моментом инерции, приведенным к валу исполнительного электродвигателя

Изобретение относится к робототехнике, в частности к средствам управления приводами роботов и манипуляторов
Наверх