close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2335010

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(19)
(11)
2 335 010
(13)
C1
(51) МПК
G05D 23/19
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2007114259/28, 16.04.2007
(72) Автор(ы):
Лохов Сергей Прокопьевич (RU),
Файда Евгений Леонидович (RU),
Варганов Виталий Викторович (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
16.04.2007
(45) Опубликовано: 27.09.2008 Бюл. № 27
2 3 3 5 0 1 0
R U
(57) Реферат:
Изобретение
относитс к
технической
кибернетике и может быть использовано дл управлени электронагревательным устройством.
Техническа задача изобретени заключаетс в
расширении
зоны
устойчивости
процесса
регулировани и упрощении устройств контрол температуры.
Способ
управлени электронагревательным устройством,
подключенным к сети энергоснабжени с
использованием управл ющего блока, заключаетс в
последовательных
двухтактных
циклах
регулировани мощности электронагревательного
устройства. Включают в первом цикле устройство
на полную мощность, если контролируема температура ниже желаемого значени , и
отключают устройство, если температура равна
или выше желаемого значени . В каждом такте
следующих циклов устанавливают мощность
электронагревательного
устройства
при
температуре ниже желаемого значени равной
сумме
среднего
значени мощности
электронагревательного устройства в предыдущем
цикле
и
первой
поправки
к
мощности,
обеспечивающей запас устойчивости процесса
управлени при изменении внешних возмущений в
виде теплопотерь. А при температуре, равной или
выше желаемого значени - равной разности
среднего
значени мощности
электронагревательного устройства в предыдущем
цикле
и
второй
поправки
к
мощности,
обеспечивающей запас устойчивости процесса
управлени при изменении внешних возмущений в
виде теплопоступлений. Поправки к мощности в
каждом такте измен ют по закону возрастающей
функции. 2 ил.
Страница: 1
RU
C 1
C 1
(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ
2 3 3 5 0 1 0
Адрес дл переписки:
454080, г.Чел бинск, пр. им. В.И. Ленина, 76,
ЮУрГУ, технический отдел
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2249287 С2, 27.03.2005. RU 2189684
С2, 20.09.2002. RU 2029348 C1, 20.02.1995. RU
2287886 C1, 20.11.2006. EP 0688085 A,
20.12.1995.
(73) Патентообладатель(и):
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образовани "Южно-Уральский государственный университет"
(RU)
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 335 010
(13)
C1
(51) Int. Cl.
G05D 23/19
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2007114259/28, 16.04.2007
(72) Inventor(s):
Lokhov Sergej Prokop'evich (RU),
Fajda Evgenij Leonidovich (RU),
Varganov Vitalij Viktorovich (RU)
(24) Effective date for property rights: 16.04.2007
(45) Date of publication: 27.09.2008 Bull. 27
C 1
2 3 3 5 0 1 0
R U
to power ensuring stability margin for control
process when external disturbances are changed as
heat supplies. Corrections to power in each cycle
are changed against increasing function law.
EFFECT: expansion of control stability zones
and simplification of temperature monitoring devices.
2 dwg
Страница: 2
EN
C 1
(57) Abstract:
FIELD: heating.
SUBSTANCE:
invention
is
referred
to
engineering cybernetics and may be used for
controlling
electrical
heating
device.
Control
method for electrical heating device connected to
power supply mains with the use of controlling
unit
is
the
application
of
serial
bi-cyclic
control of heating device power. Firstly, device
is switched on at full power of monitored
temperature is below needed value. The device is
switched off if temperature is equal or above
needed value. In each step of the next cycles,
power of heating device is set at temperature
below needed value but equal to the sum of
average power value in the previous cycle and
first
correction
to
power
ensuring
stability
margin
for
control
process
when
external
disturbances are changed as thermal losses. If
temperature is equal or higher needed value power value is set to difference of average power
value in the previous cycle and second correction
2 3 3 5 0 1 0
(54) METHOD OF ELECTRICAL HEATING DEVICE CONTROL
R U
(73) Proprietor(s):
Gosudarstvennoe obrazovatel'noe uchrezhdenie
vysshego professional'nogo obrazovanija
"Juzhno-Ural'skij gosudarstvennyj universitet" (RU)
Mail address:
454080, g.Cheljabinsk, pr. im. V.I. Lenina,
76, JuUrGU, tekhnicheskij otdel
RU 2 335 010 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к технической кибернетике и может быть использовано дл управлени электронагревательным устройством, например, при электрообогреве
(охлаждении) помещени .
Известен способ управлени температурно-временным режимом
электронагревательных устройств (см. патент РФ №2189684, МПК H02J 13/00, G05D 23/19),
осуществл ющий оптимизацию работы нагревательного устройства с учетом желательной
циклограммы пользовател , включающую желаемое изменение температуры. Однако
данный способ характеризуетс низким качеством регулировани : отклонени температуры
от желаемого значени из-за присущей нагреваемой среде тепловой инерционности могут
намного превосходить допустимые пределы вариации.
Известен способ управлени электронагревательным устройством (см. патент РФ
№2287886, МПК H02J 13/00, G05D 23/19), заключающийс в регулировании мощности
электронагревательного устройства в соответствии с величиной результирующих
возмущений: внешних и внутренних поступлений и потерь теплоты. В каждом такте
регулировани устанавливают мощность электронагревательного устройства при
температуре ниже желаемого значени равной сумме среднего значени мощности
электронагревательного устройства в предыдущем цикле и первой поправки,
обеспечивающей запас устойчивости процесса управлени при изменении внешних
возмущений в виде теплопотерь, а при температуре, равной или выше желаемого
значени - равной разности среднего значени мощности электронагревательного
устройства в предыдущем цикле и второй поправки, обеспечивающей запас устойчивости
процесса управлени при изменении внешних возмущений в виде теплопоступлений. При
отклонении температуры, превышающем допустимые пределы, управление осуществл ют
с первого цикла, во втором такте которого устанавливают мощность
электронагревательного устройства при температуре ниже желаемого значени равной
сумме среднего значени мощности электронагревательного устройства в цикле,
предшествующем началу первого цикла, и первой поправки, а при температуре, равной или
выше желаемого значени - равной разности среднего значени мощности
электронагревательного устройства в цикле, предшествующем началу первого цикла, и
второй поправки.
Недостатком данного способа вл етс то, что при заниженном значении поправок к
мощности под действием изменений результирующих возмущений отклонени температуры от желаемого значени могут возрастать, то есть процесс управлени может
оказатьс неустойчивым. При завышенном значении поправок к мощности увеличиваютс колебани температуры относительно желаемого значени , что снижает качество
регулировани . Дл возвращени системы в устойчивое состо ние требуетс контролировать допустимое отклонение температуры, что ведет к усложнению
термоизмерительного устройства и блока управлени .
Техническа задача предлагаемого изобретени заключаетс в расширении зоны
устойчивости процесса регулировани и упрощении устройств контрол температуры.
Указанна техническа задача достигаетс способом управлени электронагревательным устройством, подключенным к сети энергоснабжени с
использованием управл ющего блока, заключающимс в последовательных двухтактных
циклах регулировани мощности электронагревательного устройства, включа в первом
цикле устройство на полную мощность, если контролируема температура ниже желаемого
значени , и отключа устройство, если температура равна или выше желаемого значени ,
при этом в каждом такте следующих циклов устанавливают мощность
электронагревательного устройства при температуре ниже желаемого значени равной
сумме среднего значени мощности электронагревательного устройства в предыдущем
цикле и первой поправки к мощности, обеспечивающей запас устойчивости процесса
управлени при изменении внешних возмущений в виде теплопотерь, а при температуре,
равной или выше желаемого значени - равной разности среднего значени мощности
электронагревательного устройства в предыдущем цикле и второй поправки к мощности,
Страница: 3
DE
RU 2 335 010 C1
5
10
15
20
25
30
35
обеспечивающей запас устойчивости процесса управлени при изменении внешних
возмущений в виде теплопоступлений, согласно изобретению поправки к мощности в
каждом такте измен ют по закону возрастающей функции.
Изменение поправок в каждом такте регулировани по закону возрастающей функции
обеспечивает устойчивость процесса регулировани во всем диапазоне управлени .
Упрощаетс контроль температуры: не требуетс устанавливать и контролировать
допустимые пределы ее отклонени .
Подробное описание предлагаемого изобретени в одном из вариантов его реализации
приведено ниже совместно с сопровождающими чертежами.
На фиг.1 приведена структурна схема управлени дл осуществлени способа
предлагаемого изобретени .
На фиг.2 представлены диаграммы температуры в зоне расположени термоизмерительного устройств и мощности электронагревательного устройства, величина
которой условно показана отрезками пр мых линий.
Напр жение питающей сети Uc (фиг.1) через регул тор мощности 1 подаетс на
электронагревательное устройство 2. Управление регул тором мощности осуществл етс блоком управлени 3, на который поступает сигнал с термоизмерительного устройства 4.
Электронагревательное 2 и термоизмерительное 4 устройства размещены в одном
помещении, на температуру которого осуществл етс воздействие.
Способ управлени электронагревательным устройством осуществл етс следующим
образом.
В начальный момент времени t0 (фиг.2) температура ?, контролируема термоизмерительным устройством 4, меньше желаемого значени ?<?ж, с блока
управлени 3 на регул тор мощности 1 поступает команда включени электронагревательного устройства 2 на полную мощность Р(?<?ж)=Рmax и фиксируетс момент времени t0, соответствующий началу первого цикла.
В момент времени t1, когда температура ? достигает желаемого значени ?ж, блок
управлени 3 формирует команду отключени нагревательного устройства 2: Р(?>?ж)=0 и
фиксирует продолжительность интервала времени ?t(?<?ж)=t1-t0. За счет тепловой
инерционности как самого электронагревательного устройства 2, так и конвективных
потоков воздуха в помещении, еще некоторое врем продолжаетс рост температуры ? и
лишь потом происходит ее снижение. В момент времени t2, когда температура ?
становитс меньше желаемого значени ?ж, блок управлени 3 фиксирует
продолжительность интервала времени ?t(???ж)=t2-t1, в течение которого температура ?
была равна или больше желаемого значени ?ж. По полученным данным рассчитываетс среднее значение мощности электронагревательного устройства 2 за первый цикл
регулировани на интервале времени [t0, t2] согласно выражению
40
45
50
В момент времени t2 блок управлени 3 подает команду на регул тор мощности 1,
согласно которой мощность электронагревательного устройства 2 при температуре ?<?ж
измен етс по закону Р(?<?ж)=Pcp[t0,t2]+Pn1(t), где Pn1(t) - поправка к мощности, закон
изменени которой представл ет возрастающую функцию. Поправка обеспечивает
компенсацию изменений результирующих возмущений, возникновение которых возможно в
текущем такте управлени на интервале времени [t2, t3] соответственно при
температуре ?<?ж в виде дополнительных потерь теплоты. Какими бы ни были по величине
дополнительные теплопотери, мощность электронагревательного устройства будет
увеличиватьс до тех пор, пока теплопоступлени от него не будут превосходить
теплопотери, и температура в помещении не станет увеличиватьс и не достигнет
желаемого значени .
За счет тепловой инерционности еще некоторое врем продолжаетс снижение
Страница: 4
RU 2 335 010 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
температуры ? и лишь потом происходит ее рост. В момент времени t3, когда температура ?
достигает желаемого значени ?ж, в блоке управлени 3 фиксируетс продолжительность
интервала времени ?t(?<?ж)=t3-t2, в течение которого температура ? была меньше
желаемого значени ?ж. Рассчитываетс среднее значение мощности
электронагревательного устройства 2 за цикл регулировани на интервале времени [t1, t3]
согласно выражению (1).
В момент времени t3 блок управлени 3 подает команду на регул тор мощности 1,
согласно которой мощность электронагревательного устройства 2 при температуре ?<?ж
устанавливаетс равной Р(???ж)=Рср-Рn2, где Рn2 - поправка к мощности, закон изменени которой представл ет возрастающую функцию. Поправка обеспечивает компенсацию
изменений результирующих возмущений, возникновение которых возможно в текущем
такте на интервале времени [t2, t3] при температуре ???ж в виде дополнительных
поступлений теплоты. Какими бы ни были по величине дополнительные теплопоступлени ,
мощность электронагревательного устройства будет снижатьс до тех пор, пока
теплопоступлени от него не будут меньше теплопотерь и температура в помещении не
станет уменьшатьс и не достигнет желаемого значени .
На фиг.1 приведен пример, когда закон изменени поправки к мощности выбран
линейным. При необходимости увеличени быстродействи системы регулировани закон
изменени поправки к мощности может представл ть, например, квадратичную функцию.
Однако увеличение быстродействи св зано с увеличением амплитуды колебаний
регулируемой величины. Поэтому выбор закона изменени поправки к мощности
необходимо осуществл ть исход из требований обеспечени нужного качества
регулируемой величины с учетом параметров объекта регулировани и возмущающих
воздействий.
В момент времени t4 в блоке управлени 3 рассчитываетс среднее значение мощности
электронагревательного устройства 2 за цикл регулировани на интервале времени [t2, t4]
согласно выражению (1) и подаетс команда на регул тор мощности 1, согласно которой
мощность электронагревательного устройства 2 при температуре ?<?ж устанавливаетс равной Р(?<?ж)=Рср[t2,t4)+Рn1 и т.д.
Таким образом, поправки к мощности, закон изменени которых описываетс возрастающей функцией, позвол ют обеспечить устойчивость системы регулировани во
всем диапазоне изменени мощности электронагревательного устройства за счет того, что
изменение величины поправки к мощности электронагревательного устройства
осуществл етс до тех пор, пока температура в помещении ни достигнет желаемого
значени .
Формула изобретени Способ управлени электронагревательным устройством, подключенным к сети
энергоснабжени с использованием управл ющего блока, заключающийс в
последовательных двухтактных циклах регулировани мощности электронагревательного
устройства путем включени в первом цикле устройства на полную мощность при
контролируемой температуре ниже желаемого значени , и отключени его при
температуре, равной или выше желаемого значени , в каждом такте следующих циклов
устанавливают мощность электронагревательного устройства при температуре ниже
желаемого значени , равной сумме среднего значени мощности электронагревательного
устройства в предыдущем цикле и первой поправки к мощности, обеспечивающей запас
устойчивости процесса управлени при изменении внешних возмущений в виде
теплопотерь, а при температуре, равной или выше желаемого значени - равной разности
среднего значени мощности электронагревательного устройства в предыдущем цикле и
второй поправки к мощности, обеспечивающей запас устойчивости процесса управлени при изменении внешних возмущений в виде теплопоступлений, отличающийс тем, что
поправки к мощности в каждом такте измен ют по закону возрастающей функции.
Страница: 5
CL
RU 2 335 010 C1
Страница: 6
DR
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
129 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа