Устройство автоматического регулирования процесса сушки материала — SU 1313923 (original) (raw)

(54) УСТРОЙСТВО АВТОМА ЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СУШ ЕСКОГО РЕГУМАТЕРИАЛА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к регулированию процесса сушки длинномерногоматериала, предварительно пропитываемого технологическим составом и отжимаемого в валках, преимущественнона шлихтовальной машине. Целью изобретения является повышение точности регулирования путе влияющих на процес содержит датчик 3 ной влажности мате и задатчик 9 скоро риала, датчик 19 в на входе в сушилку ратуры пропитывающ 24 температуры пов барабанов, датчик риала в сушилке, У но в виде комбинир ти движения матери выходной влажности чины с учетом есте риала, датчик 8 сти двчжения мателажности материаладатчик 21 темпеего состава, датчик ерхности сушильных 25 натяжения матестройство выполнеованной САР скоросала по отклонению от заданной вели- ственной нелинейности сушилки, которая учитывается при формировании сигнала задания скорости движения материала, Устройство содержит также корректирующие звенья, функциональные преобразователи, которые позволяют учитывать параметры, влияющие на процесс сушки, 1 ил,1 - длина заправленного материалав сушильной камере.Аналогично (2) для температуры 35 Тс пропитывающего состава можно на- писатьВеличина 1 является функцией многих параметров условий сушки, среди которых (как оказывающие наибольшее 45 влияние на сушку) можно выделитьвлажность В, натяжение материала Р и температуру поверхности барабанов Т. Таким образом, Е есть естественоная нелинейность1 о1 с (Вьых Р Т), (4)Естественная нелинейность (4) оказывает отрицательное влияние на динамические свойства устройства авто- регулирования процесса сушки, ограничивает возможности повышения его точности. Вследствие наличия (4) возникают дополнительные погрешности, увеличивается время переходного процес 13139Изобретение относится к автоматизации процесса сушки длинномерного материала после обработки его технологическим составом и отжима в валках преимущественно на шлихтовальныхбарабанных машинах,Цель изобретения - повышение точности регулирования путем учета параметров, влияющих на процесс сушки,10 На чертеже представлена блок-схема устройства авторегулирования процесса сушки,Устройство содержит обьект 1 управления (сушильную камеру), блок 215сравнения, входы которого соединеныс выходами датчика 3 и задатчика 4выходной влажности В ыматериала, авыход через блок 5 нечувствительности подключен к входу интегратора 6,блок 7 сравнения, входы которого соединены с выходами датчика 8 скорости Ч движения материала и задатчика9 скорости, а выход связан с блоком2510 управления скоростью движения материала. Выход датчика 8 соединенчерез первый Функциональный преобразователь 11 с первыми входами блока12 переменного запаздывания и корректирующего звена 13, а через нелинейЗОный блок 14 - с первым входом блока15 умножения, второй вход которогосоединен с выходом интегратора 6, авыход - с первым входом сумматора16, Первый вход сумматора 17 черезвторой функциональный преобразователь 18 соединен с выходом датчика19 влажности Вматериала на входев сушильную камеру, второй вход через третий функциональный преобразователь 20 связан с выходом датчика2 1 температуры То пропитывающего состава, а выход сумматора 17 через последовательно подключенные блок 12и звено 13 соединен с вторым входомсумматора 16, выход которого связанс первым входом второго блока 22 умножения, второй вход которого соединен с выходом вычислительного блока23, входами подключенного к выходамдатчика 3 выходной влажности, датчика 24 температуры Т поверхности су 6шильных барабанов и датчика 25 натяжения Р материала в сушильной камере. Выход блока 22 соединен с входом задатчика 9. Выход блока 5 черездифференцирующее звено 26 соединенс третьим входом сумматора 16, четвертым входом подключенного к выходублока 5,Датчик 3 выходной влажности (В,)материала установлен на выходе иззоны сушкиДатчик 19 влажности(В ) материала на входе в сушильнуюкамеру устанавливает влажность материала после отжима и может бытьвыполнен, например, в виде датчикадавления воздуха в пневмокамерах последней по ходу движения материалапары отжимных валков,Устройство автоматического регулирования процесса сушки выполненов виде комбинированной САР.Передаточная Функция сушильнойкамеры по отношению к скорости Чдвижения материала приближенно выражается а по отношению к влажности В мавх териала после отжима, т,е. влажности на входе в сушильную камеруг е,-1 т (р) - . 1 е ч (2)3 13 са, возможна потеря устойчивости устройства,В устройстве естественная нелинейность учитывается пуТем включения последовательной компенсирующей нелинейности. Для этого применяются вычислительный блок 23 и блок 22 умножения,Зависимость (4) ввиду большойсложности математического описанияпроцесса сушки затруднительно получить аналитически. Поэтому ее целесообразно определить экспериментальнона автоматизируемом объекте, например, в виде уравнения регрессии1 с = Ь + ЬВвых+ ЬгР + ЬвТс +где Ьо х Ь, Ьгг, Ьвв - коэффициентырегрессии,В вычислительном блоке 23 опреде 1ляется текущее значениепо иноформации, поступающей от датчиков3 выходной влажности, 24 температурыТв и 25 натяжения Р.Влажность В и температура Т,являются возмущениями для регулируемой величины Вв. Согласно предлагаемому способу влияние этих возмуцений уменьшается путем корректирования скорости движения материалачерез сушильную камеру по величинеэтих возмущений,Учитывая, что нелинейность К компенсируется, а также учитывая передаточную функцию 1,(р) между скоростью материала и управляющим воздействием регулятора скорости, получаютследующие передаточные функции корректирующих устройств:для параметра Вв,х(Тв+1) -Р 7П Е е "(1 В +КТ) (8)1 рс(р ) 1 вх г сЕ, и Е являются нелинейностями:1 с,(В ) и 1 с (Тс). Поэтому (8) можно записать в более простом для реализации (без двух блоков умножения) виде,10 Ч - скорость транспортированияматериала,Переменный коэффициент Е осуществляется с помощью блока 15 умножения и нелинейного блока 14, реализующего зависимость (10).Устройство работает следующим образом.После подачи команды "Рабочая скорость" блок б переводится в режим интегрирования, а вход задатчика 9 скорости подключается к выходу блока 22 умножения. Так как материал был пересушен, выходной сигнал блока 22 имеет высокий уровень и под его дей ствием с помощью регулятора скорости, построенного на элементах 7, 8, 9 и 10, скорость движения материала увеличивается, По мере увеличения ско 13923 4+ Г,(Т,), (9)Нелинейности Г, и Г , как и1 (В,к, Р, Т, ),проще и точнее определяются экспериментально. В зависимости от вида датчика параметраВ характер нелинейности 1, можетвкбыть различным, В частности, для датчика давления воздух в пневмокамерах отжимных валков Г, близка к нелинейности типа насыщение", Приэтом 1, и Гг реализуются преобразователями 18 и 20 соответственно,е- блоком 2 переменного запазды(Т 1+1)гвания,а " , , корректирующимрзвеном 13. Время запаздывания блока12 и постоянная времени Т звена 13автоматически перестраиваются обратно пропорционально скорости 7, чтодостигается подачей на первые входы125 этих, блоков сигнала - с выхода перво.7го функционального преобразователя 11.На элементах б, 14, 15, 1 б, 26построен ПИД - регулятор с переменным коэффициентом усиления интегральной части1313923 рости влажность Вы повышается следовательно, увеличивается выходнойсигнал датчика 3 и уменьшается выходной сигнал блока 5 нечувствительности, Устройство переходит в состояниединамического равновесия, Устойчивость этого равновесия обеспечивается ПИД-регулятором с переменным ко"эффициентом усиления интегральнойчасти 1 с,Блок нечувствительности 5 устраняет раскачку колебаний гармоническойпомехи, Для получения минимальнойошибки регулирования зону нечувстви: -тельности устанавливают равной амплитуде гармонической помехи.Выходной сигнал блока 23 соответствует обратной величине коэффициен -та передачи объекта 1. Этот сигналопределяется на основе информации,поступающей с датчиков 3, 2 А и 25,я подача его на второй вход блока 22умножения делает независимым коэффициент усиления прямой цепи устройства авторегулирования от влажностиматериала В , натяжепия материала)в сушильной камере и температуры поверхности сушильных барабанов,Выходной сигнал блока 13 изменяет управляющее воздействие регулятора скорости движения материала длякомпенсации таких возмущений. какдавление воздуха ь пневмокамерах отжимныэ: валков и температуры пропитыв ающе 1 о со става, ло 1 эректи 1 эующийнал с выхода блока 13 определяетсяна основе информации об указанных параметрах, поступающей с датчиков19 и 21, путем ее обработки в блоках18, 20 1/, 12 и 13, Бремя запаздывания блока 12 и постоянные временифорсирующих цепочек блока 13 автоматически перестраиваются обратно пропорционально скорости движения материала, что достигается подачей науправляющие входы этих блоков сигнала с выхода блока 11. Ф о р м у л а изобретения Устройство автоматического регулирования процесса сушки материала преимущественно на шлихтовальной машине, содержащее датчик выходной влажности материала, соединенный с первым, входом первого блока сравнения, к второму входу которого подключен задатчик влажности материала, а выходпервого блока сравнения через блокнечувствительности подключен к входу,интегратора, входы второго блокасравнения соединены с выходами датчика и задатчика скорости, а выход связан с блоком управления скоростью,а также датчики влажности материалана входе в сушильную камеру, темпера туры поверхности барабанов и пропитывающего состава и датчик натяженияматериала, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностирегулирования путем учета параметров, 15 влияющих на процесс сушки, оно содержит Функциональные преобразователи,блок переменного запаздывания, корректирующее и дифференцирующее звенья, вычислительный блок, сумматоры, 20 нелинейный блок, блоки умножения,причем выход датчика скорости черезпервый Функциональный преобразователь соединен с первыми входами блока переменного запаздывания и корректирующего звена, а через нелинейныйблок - с первым входом первого блокаумножения, второй вход которого соединен с выходом интегратора, а выход - с первым входом первого сумма тора, первый вход второго сумматорачерез второй функциональный преобразователь соединен с выходом датчикавлажности материала на входе в сушильную камеру, второй вход через третий 35 Функциональный преобразователь связан с выходом датчика температурыпропитывающего состава, а вьгход второго сумматора через последовательноподключенные блок переменного запаз дывания и корректирующее звено соединен с вторым входом первого сумма -тора, выход которого связан с первымвходом второго блока. умножения, второй вход которого соединен с выходом 45 вычислительного блока, входами подключенного к выходам датчиков температуры поверхности барабанов, выходной влажности материала и натяженияматериала, выход второго блака умно жения соединен с входом зядатчикаскорости, при этом вход дифференцирующего звена соединен с выходомолока нечувствительности, а выход -с третьим входом первого сумматора,55 четвертым входом подключенногок выходу блока нечувствительности.

Смотреть

Устройство автоматического регулирования процесса сушки материала