Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

новая папка / 4006346

.html
Скачиваний:
5
Добавлен:
29.11.2022
Размер:
225.05 Кб
Скачать

4006346-Desc-ru var ctx = "/emtp"; The translation is almost like a human translation. The translation is understandable and actionable, with all critical information accurately transferred. Most parts of the text are well written using a language consistent with patent literature. The translation is understandable and actionable, with most critical information accurately transferred. Some parts of the text are well written using a language consistent with patent literature. The translation is understandable and actionable to some extent, with some critical information accurately transferred. The translation is not entirely understandable and actionable, with some critical information accurately transferred, but with significant stylistic or grammatical errors. The translation is absolutely not comprehensible or little information is accurately transferred. Please first refresh the page with "CTRL-F5". (Click on the translated text to submit corrections)

Patent Translate Powered by EPO and Google

French

German

  Albanian

Bulgarian

Croatian

Czech

Danish

Dutch

Estonian

Finnish

Greek

Hungarian

Icelandic

Italian

Latvian

Lithuanian

Macedonian

Norwegian

Polish

Portuguese

Romanian

Serbian

Slovak

Slovene

Spanish

Swedish

Turkish

  Chinese

Japanese

Korean

Russian

      PDF (only translation) PDF (original and translation)

Please help us to improve the translation quality. Your opinion on this translation: Human translation

Very good

Good

Acceptable

Rather bad

Very bad

Your reason for this translation: Overall information

Patent search

Patent examination

FAQ Help Legal notice Contact УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ US4006346A[]

Это изобретение относится к способам контроля. Более конкретно, это изобретение относится к способу, в котором, по меньшей мере, на один параметр процесса влияет возмущающая переменная и операция управления, и при этом управляющая операция выполняется в ответ на возмущающую переменную. This invention relates to control methods. More specifically, this invention relates to a method wherein at least one parameter of a process is influenced by a disturbance variable and by a control operation and wherein the control operation is carried out responsive to the disturbance variable. ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ BACKGROUND OF THE INVENTION Различные химические и физические процессы, напр. процессы полимеризации, процессы крекинга нефти, процессы теплообмена и т. д. могут быть автоматизированы путем управления одним или несколькими параметрами этих процессов. Вообще говоря, в способе управления воспринимается возмущающая переменная, и в ответ на нее управляемая переменная регулируется таким образом, чтобы достичь желаемого поведения параметра процесса. В большинстве случаев желательно сохранить определенный параметр процесса, т.е. температура или скорость превращения, постоянная. Various chemical and physical processes, e.g. polymerization processes, petroleum cracking processes, heat exchange processes, etc., can be automatized by controlling one or more parameters of these processes. Generally speaking, in a control method a disturbance variable is sensed and responsive thereto a manipulated variable is regulated such as to reach a desired behavior of a process parameter. In most instances, it is desirable to keep a certain process parameter, e.g. a temperature or a conversion rate, constant. Системы и методы управления можно по существу разделить на две группы. Первая группа, управление с обратной связью, представляет собой методы, в которых управляющий сигнал генерируется после того, как параметр процесса, которым необходимо управлять, показывает отклонение от функции или значения, которое этот параметр должен иметь. Вторая группа, управление с прямой связью, представляет собой методы, в которых переменные процесса воспринимаются до того, как они станут эффективными для контролируемого параметра, и предпринимается операция управления для предотвращения отклонения параметра от значения. Современные системы и методы управления сочетают в себе управление с обратной и прямой связью для получения более точных результатов. The control systems and methods can essentially be divided into two groups. The first group, the feedback controls, are methods in which a control signal is generated after the parameter of the process which is to be controlled shows a deviation from the function or value this parameter is supposed to have. The second group, the feedforward controls, are methods in which variables of a process are sensed before they become effective on the parameter to be controlled and a control operation is taken to prevent a deviation of the parameter from the value. Modern control systems and methods combine both the feedback and the feedforward control to obtain more accurate results. Каждый метод управления начинается с данного процесса и модели или функциональной взаимосвязи, посредством которой в ответ на каждое изменение возмущающей переменной выполняется определенная операция управления. Таким образом, процесс и способ управления связаны. Однако функциональная взаимосвязь должна определяться отдельно для каждого процесса. Кроме того, как только эта функциональная взаимосвязь установлена, как правило, невозможно дальнейшее совершенствование метода управления без установления совершенно новой функциональной взаимосвязи или работы с дополнительными методами управления. Таким образом, было бы крайне желательно иметь доступный метод управления, который можно было бы применять к широкому кругу процессов и в котором различались бы только константы упомянутого функционального соотношения, в котором эти константы, однако, определялись бы несколькими константами динамика процесса. Every control method starts from a given process and a model or functional relationship by which responsive to every disturbance variable change a certain control operation is carried out. Thus, the process and the control method are connected. However, the functional relationship has to be determined separately for every process. In addition, once this functional relationship is established, it is generally impossible to further improve the control method without either establishing a completely new functional relationship or operating with additional control methods. It would thus be highly desirable to have a control method available that can be applied to a wide variety of processes and in which only the constants of the functional relationship mentioned differ, in which these constants, however, are defined by a few constants of the process dynamics. ИЗОБРЕТЕНИЕ THE INVENTION Таким образом, одной из целей настоящего изобретения является создание нового способа управления. It is thus one object of this invention to provide a new control method. Другой целью настоящего изобретения является создание способа управления параметром процесса, в котором возмущающая переменная и операция управления влияют на этот параметр. Another object of this invention is to provide a method for controlling a process parameter wherein a disturbance variable and a control operation influence this parameter. Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа управления, который по существу определяется одной функциональной взаимосвязью между возмущающей переменной и управляющим сигналом для множества процессов, подлежащих управлению, при этом константы, участвующие в упомянутой функциональной взаимосвязи, определяются несколькими процессами. динамические константы, которые могут быть легко определены или уже хорошо известны. Still another object of this invention is to provide a control method which is essentially defined by one functional relationship between the disturbance variable and a control signal for a variety of processes to be controlled wherein the constants involved in said functional relationship are defined by a few process dynamics constants which can be easily determined or are already well known. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING Эти и другие цели, преимущества, варианты осуществления, признаки и детали настоящего изобретения станут очевидными из следующего описания при рассмотрении в связи с прилагаемыми чертежами, на которых; These and other objects, advantages, embodiments, features and details of this invention will become apparent from the following description when considered in connection with the accompanying drawing, in which; ИНЖИР. 1 схематично показана система процесса и управление им; FIG. 1 shows schematically a system of a process and the control thereof; ФИГ. 2a, b, c и d показывают диаграммы динамического поведения процесса, показанного на фиг. 1; FIGS. 2a, b, c and d show diagrams for the dynamic behavior of a process illustrated in FIG. 1; ФИГ. 3a и b показывают аналоговую схему управления для управления с обратной и прямой связью; FIGS. 3a and b show an analog control circuit for a feedback and feedforward control; ИНЖИР. 4 показывает систему контроля температуры полиэтиленового реактора; FIG. 4 shows a temperature control system for a polyethylene reactor; ИНЖИР. 5 представлена двойная логарифмическая диаграмма с результатами, полученными в примере; а также FIG. 5 shows a double logarithmic diagram with the results obtained in the example; and ИНЖИР. 6 показана диаграмма, иллюстрирующая взаимосвязь между постоянными времени. FIG. 6 shows a diagram to illustrate the relation between the time constants. В соответствии с этим изобретением я теперь нашел способ управления параметром химического или физического процесса, на который влияет возмущающая переменная и управляемая переменная, причем способ управления включает автоматическое измерение упомянутой возмущающей переменной, автоматическое создание возмущения. сигнала (ds) как функцию времени, соответствующего измеренной переменной возмущения, преобразуя указанный сигнал возмущения (ds) в компьютере в управляющий сигнал (cs), который связан с сигналом возмущения (ds) уравнением управления # #EQU1## где K1 — коэффициент усиления параметра процесса в установившемся режиме, вызванный единичным изменением возмущающей переменной, K2 — коэффициент усиления параметра процесса в установившемся режиме, вызванный единичным изменением управляющей переменной, Dd — мертвое время динамики возмущения, Dc — мертвое время динамики управления, L — оператор преобразования Лапласа, а T1 и T2 определяются следующими уравнениями: ##EQ U2## Tc – постоянная времени динамики управления, а Td – постоянная времени динамики возмущения, при дальнейшем условии, что либо Dd = Dcor Tc = Td ; In accordance with this invention, I have now found a method for controlling a parameter of a chemical or physical process which parameter is influenced by a disturbance variable and by a manipulated variable, which control method comprises automatically measuring said disturbance variable, automatically generating a disturbance signal (ds) as a function of the time corresponding to said disturbance variable as measured, converting said disturbance signal (ds) in a computer into a control signal (cs) which is related to the disturbance signal (ds) by the control equation ##EQU1## wherein K1 is the steady state gain of the process parameter caused by the unit change of the disturbance variable, K2 is the steady state gain of the process parameter caused by the unit change of the manipulated variable, Dd is the dead time of the disturbance dynamics, Dc is the dead time of the control dynamics, L is the Laplace transform operator, and T1 and T2 are defined by the following equations: ##EQU2## Tc being the time constant of the control dynamics and Td being the time constant of the disturbance dynamics, with the further provision thateither Dd = Dcor Tc = Td ; и автоматическое преобразование упомянутого сигнала управления с прямой связью (cs) в соответствующую операцию управления, воздействующую на регулируемую переменную и, таким образом, на параметр процесса. Определение постоянных времени процесса, а именно Dd, Dc, Tc и Td, дано ниже в связи с фиг. 2. and automatically converting said feedforward control signal (cs) into a corresponding control operation influencing the manipulated variable and thereby the process parameter. The definition of the process time constants, namely, Dd, Dc, Tc and Td, are given later in connection with FIG. 2. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения измеренная переменная возмущения преобразуется в сигнал электрического возмущения, и этот сигнал электрического возмущения фильтруется, а затем преобразуется в упомянутый управляющий сигнал. Эта операция фильтрации имеет то преимущество, что на систему управления не влияют сильные, но очень кратковременные помехи. В частности, в химических процессах такие нарушения происходят не часто и из-за обычно больших масс, с одной стороны, не поддаются контролю, а с другой стороны, не слишком влияют на результаты. Эта операция фильтрации предпочтительно выполняется путем пропускания сигнала электрических помех через фильтр для удаления всех компонентов, имеющих частоту, превышающую верхнюю предельную частоту. In accordance with a preferred embodiment of this invention, the measured disturbance variable is converted into an electrical disturbance signal and this electrical disturbance signal is filtered and thereafter converted into said control signal. This filtering operation has the advantage that the control system is not influenced by strong but very short disturbances. Particularly in chemical processes, such disturbances do not occur often and because of the generally large masses involved, on the one hand, cannot be controlled and, on the other hand, do not overly affect the results. This filtering operation is preferably carried out by passing the electrical disturbance signal through a filter for removing all components having a frequency greater than an upper limit frequency. Еще один вариант осуществления этого изобретения предусматривает осуществление способа изобретения в аналоговой схеме. В соответствии с электрической версией этого варианта осуществления сигнал помехи является электрическим сигналом и, по существу, сигналом постоянного тока и передается через входной резистор, имеющий сопротивление Ri, и через конденсатор, параллельный этому резистору, емкостью Ci к инвертирующему вход операционного усилителя, выход которого подключен к инвертирующему входу через резистор обратной связи сопротивлением Rb и параллельно этому резистору через конденсатор обратной связи емкостью Cb, в результате чего на выходе операционный усилитель, соответствующий управляющему сигналу cs, в котором сопротивления и емкости выбраны так, чтобы соответствовать уравнениям Ri Ci = T2rb Cb = T1 ##EQU3##, где Ri и Rb измеряются в омах, Ci и Cb измеряются в фарадах а T2 и T1 — постоянные времени уравнения управления в секундах. A further embodiment of this invention provides for carrying out the method of the invention in an analog circuit. In accordance with an electrical version of this embodiment, the disturbance signal is an electrical signal and essentially a direct current signal and is passed via an input resistor having the resistance Ri and via a capacitor in parallel to this resistor having the capacitance Ci to the inverting input of an operational amplifier, the output of which is connected to the inverting input via a feedback resistor having the resistance Rb and in parallel to this resistor via a feedback capacitor having the capacitance Cb, thus resulting in an output signal at the output of the operational amplifier corresponding essentially to the control signal cs wherein the resistances and capacitances are selected such as to comply with the equationsRi Ci = T2rb Cb = T1 ##EQU3## wherein Ri and Rb are measured in ohms, Ci and Cb are measured in farads and T2 and T1 are the time constants of the control equation in seconds. Если отношение сопротивлений равно отношению коэффициентов усиления К1 и К2, то выходной сигнал операционного усилителя является сигналом управления. Однако, конечно, можно пропустить выходной сигнал, полученный только что описанным операционным усилителем, через дополнительную схему, чтобы изменить его абсолютное значение. В настоящее время предпочтительно иметь регулируемые как сопротивления, так и обе емкости, чтобы одну и ту же аналоговую схему можно было использовать для широкого спектра управления технологическими процессами, и только сопротивления и емкости должны были регулироваться таким образом, чтобы соответствовать конкретной динамике процесса в соответствии с отношения, приведенные выше. If the ratio of the resistances equals the ratio of the gain constants K1 and K2, the output signal of the operational amplifier is the control signal. However, it is, of course, possible to pass the output signal received by the operational amplifier just described through a further circuit in order to change the absolute value thereof. It is presently preferred to have both resistances and both capacitances adjustable so that the same analog circuit can be used for a wide variety of process controls and only the resistances and capacitances have to be adjusted such as to meet the specific process dynamics in accordance with the relationship given above. Во многих случаях управление с обратной связью представляет собой надлежащее средство точного управления. Таким образом, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения в настоящее время предпочтительно измерять параметр процесса, подлежащего управлению, или характеристику, на которую влияет этот параметр, генерировать соответствующий управляющий сигнал с обратной связью и линейно комбинировать управляющий сигнал с обратной связью. и сигнал управления с прямой связью автоматически, например, для создания сигнала управления, в соответствии с которым автоматически выполняется операция управления. Под линейным комбинированием управляющих сигналов прямой связи и обратной связи подразумевается любая операция, такая как сложение или вычитание, с умножением или без умножения каждого из этих сигналов на одну и ту же или другую константу. In many instances a feedback control constitutes a proper means of fine control. It is, therefore, in accordance with a further embodiment of this invention, presently preferred to measure the parameter of the process to be controlled or a feature influenced by this parameter, to generate a corresponding feedback control signal and to linearly combine the feedback control signal and the feedforward control signal automatically such as to produce a control signal in accordance with which a control operation is automatically carried out. By linearly combining the feedforward and the feedback control signals, any operation such as adding or subtracting, with or without multiplying each of these signals with the same or different constant, is meant. Процесс, которым управляют в соответствии со способом по настоящему изобретению, может быть любым процессом, включающим по меньшей мере две переменные, одна из которых является по меньшей мере измеримой, а другая является регулируемой и ею можно манипулировать. Обе функции должны влиять на параметр процесса, которым необходимо управлять. Измеряемой переменной или возмущающей переменной может быть та, которая фактически не поддается контролю (например, внешняя температура или влажность), или эта возмущающая переменная может быть той, которой можно управлять, но, например, по экономическим причинам, она не контролируется. Примером последнего может служить состав исходного потока, скорость потока или производительность. Управляемой переменной может быть любая переменная процесса, влияющая на то, чтобы параметр оставался постоянным. Примерами таких регулируемых переменных являются скорость потока жидкостей, газов, твердых тел, механическое движение, подвод тепла, потребляемая мощность, сила облучения и т. д. Параметром, который необходимо контролировать в соответствии со способом по настоящему изобретению, может быть любой параметр процесса, такой как температура, уровень реагентов, давление, состав продукта, температура кипения, вязкость, молекулярная масса, доходность и др. The process which is controlled in accordance with the method of this invention can be any process involving at least two variables, one of which is at least measurable and the other is adjustable and can be manipulated. Both features have to influence the parameter of the process which is to be controlled. The measurable variable or disturbance variable can be one which in fact cannot be controlled (e.g., the outside temperature or the humidity), or this disturbance variable can be one that can be controlled but, for instance for economical reasons, is not controlled. An example for the latter would be a feedstream composition, the flow rate or a production rate. The manipulated variable can be any of the process variables that influences the parameter to be kept constant. Examples for such adjustable variables are flow rates of fluids, gases, solids, mechanical movement, heat addition, power input, strength of irradiation, etc. The parameter that is to be controlled in accordance with the method of this invention can be any process parameter such as the temperature, the level of reactants, the pressure, the composition of a product, the boiling point, viscosity, the molecular weight, the yield, etc. Постоянные времени и мертвые времена контролируемого процесса могут изменяться в очень широких пределах. Могут иметь место постоянные времени и мертвые периоды от нескольких секунд до нескольких минут, и способ по настоящему изобретению может работать с такими значениями. The time constants and dead times of the process to be controlled can vary in very broad ranges. Time constants and dead times of about a few seconds up to several minutes can occur and the method of this invention can operate with such values. Изобретение станет более понятным для специалиста в данной области техники из следующего описания чертежей, и из них станут очевидными дополнительные предпочтительные варианты осуществления этого изобретения. The invention will be more fully understood by a person skilled in the art from the following description of the drawings, and further preferred embodiments of this invention will become apparent therefrom. ИНЖИР. 1 схематично показано устройство управления по данному изобретению. Контролируемый процесс осуществляется в блоке 1. Неуправляемая, хотя и не обязательно неуправляемая, первая входная переменная 2 влияет, по меньшей мере, на один параметр процесса, которым необходимо управлять. Примерами таких измеряемых, но не контролируемых переменных, т. е. возмущающих переменных, являются скорость потока сырья ректификационной установки, производительность экзотермического процесса, состав катализатора, влажность твердых веществ, подлежащих сушке, и т. д. FIG. 1 shows schematically the control of this invention. The process to be controlled is carried out in unit 1. An uncontrolled, although not necessarily uncontrollable, first input variable 2 influences at least one parameter of the process which is to be controlled. Examples for such measurable but not controlled variables, i.e., disturbance variables, are the feed flow rate of a fractionator, the production rate of an exothermic process, the catalyst composition, the humidity of solids to be dried, etc. Первая входная переменная 2 измеряется измерительной головкой 4. Выход этой измерительной головки 4 при необходимости может быть подключен к преобразователю 6. В этом блоке измеренная переменная возмущения преобразуется в сигнал, который вводится на вход блока опережения запаздывания 800. Этот блок 6 преобразования может, например, представлять собой преобразователь P/I, вырабатывающий электрический сигнал из пневматического сигнала. Преобразовательный блок 6 может также содержать такие элементы, как конденсаторы, для сглаживания принятой измеренной переменной в случае, если эта измеренная переменная возмущения должна иметь изменения, которые являются слишком экстремальными, чтобы их можно было использовать в последующем управляющем оборудовании. The first input variable 2 is measured with a measuring head 4. The outputof this measuring head 4, if necessary, can be connected to a converting unit 6. In this unit the measured disturbance variable is converted into a signal which is introduced into the input of a lead lag unit 800. This converting unit 6 can, for instance, be a P/I converter producing an electrical signal from a pneumatic signal. The converting unit 6 can also contain elements such as condensers to smooth the received measured variable in case this measured disturbance variable should have changes that are too extreme to be utilized by the downstream control equipment. В блоке опережения-запаздывания 800 принятый сигнал преобразуется, как будет подробно описано, в управляющий сигнал с прямой связью. Выходное напряжение блока опережения запаздывания 800 связано с его входным напряжением, по существу, в соответствии с приведенным выше уравнением управления. In the lead lag unit 800 the received signal is transformed, as will be described in detail, into a feedforward control signal. The output voltage of the lead lag unit 800 is related to the input voltage thereof essentially in accordance with the control equation given above. Выход блока опережения запаздывания 800 соединен с первым из двух входов блока суммирования 10. В случае, если управление с обратной связью не используется, этот выходной сигнал блока 800 опережения-запаздывания также можно использовать непосредственно для целей управления. The output of the lead lag unit 800 is connected to the first of two inputs of a summing unit 10. In case no feedback control is used, this output from the lead lag unit 800 can also be used directly for control purposes. В предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено управление с обратной связью. Переменная процесса 13 измеряется в сенсорном блоке 12. Измеряемой переменной может быть контролируемый параметр, например, температура процесса или производительность. В любом случае на эту переменную, по меньшей мере, непосредственно влияет параметр, подлежащий управлению. Значение, измеренное в блоке 12 датчика, преобразуется в сигнал обратной связи в блоке 14 преобразования, который включает, например, пропорциональный интегральный регулятор. Выход этого блока 14 подключен ко второму входу сумматора 10. Выход сумматора 10 может быть подключен через I/P преобразователь 11 к блоку 16 управления. Этот блок управления преобразует управляющий сигнал от сумматора 10 в управляющее действие. Это управляющее воздействие может, например, закрывать или открывать клапан 18. In the preferred embodiment of this invention a feedback control is provided for. A process variable 13 is measured in sensing unit 12. The variable measured can be the parameter to be controlled, for instance the temperature of the process or the production rate. In any event, this variable is at least directly influenced by the parameter to be controlled. The value measured in the sensing unit 12 is converted into a feedback signal in a converting unit 14 which includes e.g. a proportional integral controller. The output of this unit 14 is connected to the second input of the adding unit 10. The output of the adding unit 10 can be connected via an I/P converter 11 to a control unit 16. This control unit converts the control signal from the adding unit 10 into a control action. This control action can, for instance, close or open valve 18. Таким образом, управляющий сигнал от сумматора 10 воздействует на вторую входную переменную 20 процесса 1, посредством которой можно управлять выходной переменной 13 процесса. Эта вторая входная переменная может, например, представлять собой скорость циркуляции или температуру теплообменной среды, подачу топлива, давление топлива, скорость подачи смеси, pH добавки и т. д. Неуправляемая, но поддающаяся измерению переменная возмущения 2 влияет на управляемый параметр процесса в соответствии с динамикой возмущения, тогда как регулируемая управляющая переменная 20, которая используется для управления параметром процесса, влияет на этот параметр процесса в соответствии с динамикой управления. Практически во всех упреждающих управлениях динамика возмущения и динамика управления различны. Другими словами, изменение измеряемой переменной 2 процесса влияет на контролируемый параметр процесса раньше или позже, быстрее или медленнее, чем изменение регулируемой переменной 20. The control signal from the adding unit 10 thus manipulates a second input variable 20 of the process 1 via which the output variable 13 of the process can be controlled. This second input variable can, for instance, be the circulation rate or temperature of a heat exchange medium, the fuel supply, the fuel pressure, the feed rate of a blending compound, the pH of an additive, etc. The uncontrolled but measurable disturbance variable 2 influences the process parameter to be controlled in accordance with disturbance dynamics whereas the adjustable control variable 20 which is used to control the process parameter influences this process parameter in accordance with control dynamics. In practically all feedforward controls the disturbance dynamics and the control dynamics are different. In other words, a change of the measured variable 2 of the process influences the process parameter which is to be controlled earlier or later, and faster or slower, than a change of the manipulated variable 20 does. Четыре основных значения времени процесса, подлежащего управлению, и значения коэффициента усиления, из которых вычисляются константы, участвующие в управляемой функции в соответствии с настоящим изобретением, поясняются более подробно в связи с фиг. 2а-г. The four essential time values of the process to be controlled and the gain values from which the constants involved in the controlled function in accordance with this invention are calculated, are explained in more detail in connection with FIGS. 2a to d. ИНЖИР. 2а показано изменение управляющей или регулируемой или управляемой переменной 20 приблизительно в ступенчатой функции от исходного значения, которое для простоты принято равным нулю, до значения М. Динамика регулирования определяется изменением представленного параметра процесса переменной процесса 13 в ответ на такое ступенчатое изменение управляющей переменной 20. Эта реакция переменной процесса показана на фиг. 2б. Соответственно, фиг. 2c показано изменение переменной возмущения от исходного значения, которое опять же для простоты предполагается равным нулю, до значения U. Предполагается также, что переменная возмущения является приблизительно ступенчатой функцией. В ответ на это ступенчатое изменение переменной 2 возмущения параметр процесса изменяется от значения А до значения Х, как показано на фиг. 2д. Динамика, связанная с этим изменением, называется динамикой возмущения. FIG. 2a shows a change of the control or adjustable or manipulated variable 20 approximately in a step function from an original value which, for simplicity, is assumed to be zero to a value M. The control dynamics are defined by the change of the process parameter represented by the process variable 13 responsive to such a step change in the control variable 20. This response of the process variable is shown in FIG. 2b. Correspondingly, FIG. 2c shows a change of the disturbance variable from an original value, which again for simplicity reasons is assumed to be zero to a value U. The disturbance variable also is assumed to be approximately a step function. Responsive to this step change of the disturbance variable 2, the process parameter changes from a value A to a value X as shown in FIG. 2d. The dynamics involved in this change are called disturbance dynamics. Способ управления по данному изобретению основан на следующих условиях: The control method of this invention is based on the following conditions: а. В ответ на ступенчатое изменение возмущающей переменной или регулируемой переменной параметр процесса изменяется как функция времени от своего исходного значения на гладкой кривой, имеющей одну точку наклона или перегиба, до нового значения. Параметр процесса устойчиво находится на исходном значении перед ступенчатым изменением и устойчиво находится на новом значении после завершения переходных эффектов ступенчатого изменения. a. Responsive to a step change of the disturbance variable or of the adjustable variable, the process parameter changes as a function of time from its original value in a smooth curve having one inclination or inflection point to a new value. The process parameter is steadily at the original value before the step change and is steadily at the new value after the conclusion of the transient effects of the step change. б. Независимо от реальной функциональной связи между управляющей переменной и параметром и возмущающей переменной и параметром, уравнение управления основано на моделировании запаздывания плюс мертвое время как для динамики возмущения, так и для динамики управления. b. Regardless of the real functional relationship between the control variable and the parameter and the disturbance variable and the parameter, the control equation is based on a simulation of a lag plus dead time both for the disturbance dynamics and for the control dynamics. Мертвые времена Dc и Dd и постоянные времени Tc и Td для динамики управления и для динамики возмущения определяются и определяются, как показано на фиг. 2а, 2б, 2с и 2г. Как показано на фиг. 2b и фиг. 2d, касательная проведена через функцию параметра процесса-времени в ее точке перегиба. Время между началом соответствующей ступенчатой функции и точкой, в которой эта касательная в точке наклона соответствующего параметра-времени-функции пересекает ось времени или достигает исходного значения параметра процесса, называется мертвым временем Dd или Dc соответственно. . Время между точкой, где указанная касательная пересекает ось времени или достигает исходного значения параметра процесса, и точкой, где эта касательная достигает нового значения или асимптотического значения X или Y соответственно, называется постоянной времени Tc или Td соответственно. . Постоянные времени Tc или Td также могут быть выражены уравнениями ##EQU4##, в которых Tc и Td — постоянные времени для динамики управления и динамики возмущения, соответственно, x и y — стационарное состояние или асимптотические изменения параметр процесса p, вызванный единичным скачком изменения возмущающей переменной или единичным скачком управляющей переменной соответственно, а ##EQU5## — наклон касательной к функции p(t) параметра процесса в точка перегиба. The dead times Dc and Dd and the time constants Tc and Td for the control dynamics and for disturbance dynamics are defined and determined as shown in FIGS. 2a, 2b, 2c and 2d. As shown in FIG. 2b and FIG. 2d, a tangent is drawn through the process parameter-time-function in the inflection point thereof. The time between the beginning of the respective step function and the point where this tangent in the inclinaton point of the corresponding parameter-time-function intersects the time axis or hits the original value of the process parameter is the dead time Dd or Dc, respectively. The time between the point where said tangent intersects the time axis or hits the original value of the process parameter and the point where this tangent hits the new value or asymptotic value X or Y, respectively, is called the time constant Tc or Td, respectively. The time constants Tc or Td can also be expressed by the equations ##EQU4## in which Tc and Td are the time constants for the control dynamics and the disturbance dynamics, respectively, x and y are the steady state or asymptotic changes of the process parameter p caused by the unit step change of the disturbance variable or the unit step change of the control variable, respectively, and ##EQU5## is the slope of the tangent to the function p(t) of the process parameter at the inflection point. Эта точка перегиба обычно определяется как решение уравнения ##EQU6##. Точка перегиба также может быть определена геометрически и приближенно. This inflection point is defined usually as the solution of the equation ##EQU6## The inflection point can also be determined geometrically and by approximation. Таким образом, четыре величины времени, а именно мертвые времена Dd и Dc и постоянные времени Tc и Td, могут быть легко определены либо графически, либо расчетным путем и во многих случаях известны для данного управляемого процесса. По этим значениям можно легко определить постоянные времени для управляющего уравнения T1 и T2 в соответствии с определением, данным выше. Неожиданно в соответствии с данным изобретением было обнаружено, что эти постоянные времени T2 и T1 связаны с постоянными времени Tc и Td процесса простым соотношением ##EQU7## Этот результат будет показан и обсужден более подробно. в связи с примерами. Thus, the four time values, namely, the dead times Dd and Dc and the time constants Tc and Td, can be readily determined either graphically or by calculation and, in many instances, are known for the given process to be controlled. From these values the time constants for the control equation T1 and T2 can be readily determined in accordance with the definition given above. Surprisingly, in accordance with this invention, it has been found that these time constants T2 and T1 are related to the time constants Tc and Td of the process by the simple relationship ##EQU7## This result will be shown and discussed in more detail in connection with the examples. Значение коэффициента усиления K2 для динамики управления определяется уравнением K2 = y/M The gain value K2 for the control dynamics is given by the equationK2 = y/M и соответственно значение коэффициента усиления K1 для динамики возмущения определяется уравнением K1 = x/U and correspondingly the gain value K1 for the disturbance dynamics is given by the equationK1 = x/U где x и y представляют собой устойчивое состояние или асимптотические изменения параметра процесса, вызванные ступенчатым изменением характеристики управления M или ступенчатым изменением характеристики возмущения U соответственно. wherein x and y are the steady state or asymptotic changes in the process parameter caused by a control feature step change of M or by a disturbance feature step change of U, respectively. Поскольку указанный способ управления является приблизительным, в объем настоящего изобретения входит дополнительная настройка управления путем незначительных изменений Т2 и Т1. Однако способ управления по данному изобретению в очень многих случаях уже является оптимальным и даже не требует тонкой настройки. Since the control method as indicated is an approximation, it is within the scope of this invention further to tune the control by minor changes in T2 and T1. However, the control method of this invention in very many instances is optimal already and does not even need fine tuning. Обратимся теперь к фиг. 3а и б показана аналоговая схема только что описанной системы управления. На этом рисунке показаны размеры резисторов и конденсаторов. Буква k используется для обозначения килоома, M — для мегаома, mF — для микрофарад, V — для вольта и .mu. A используется для микроампер. Referring now to FIGS. 3a and b, there is shown an analog circuit for the control system just described. In this drawing the sizes of the resistors and capacitors are shown. The letter k is used for kiloohm, M is used for megaohm, mF is used for microfarad, V is used for volt, and .mu. A is used for microampere. Аналоговая схема, показанная на фиг. 3 состоит в основном из шести отдельных блоков: 200, 800, 400, 600, 300 и 500. Вход 220 многофункционального усилителя 200 соединен с выходом блока (не показан), формирующего электрический сигнал, соответствующий измерению возмущающего параметра на неуправляемом первом входе 2 процесса 1 (см. фиг. 1). Сигнал, подаваемый на вход 220, может быть выходным сигналом компьютера, который вычислил это значение из одной или нескольких переменных процесса, чтобы сгенерировать сигнал прямой связи. Выход 206 многофункционального усилителя 200 подключен к входу 820 блока 800 опережения-запаздывания. Этот блок 800 опережения-запаздывания вырабатывает сигнал управления с прямой связью, упомянутый выше. Выход 806 блока опережения/запаздывания 800 соединен с первым входом 420 многофункционального усилителя 400. Выход 406 этого многофункционального усилителя подключен к входу 620 выходного модуля 600, выход 6006 которого подключен к реальному контроллеру, например, через преобразователь I/P, который, в свою очередь, пневматически регулирует уставку пневматического контроллер клапана. The analog circuit shown in FIG. 3 consists essentially of six separate units, 200, 800, 400, 600, and 300 and 500. The input 220 of the multiuse amplifier 200 is connected to the output of a unit (not shown) which generates an electrical signal corresponding to the measurement of the disturbance variable at the uncontrolled first input 2 of the process 1 (see FIG. 1). The signal which is fed to the input 220 can be the output of a computer which has calculated this value from one or more process variables in order to generate a feedforward signal. The output 206 of the multiuse amplifier 200 is connected to the input 820 of the lead lag unit 800. This lead lag unit 800 produces the feedforward control signal referred to above. The output 806 of the lead lag unit 800 is connected to a first input 420 of a multiuse amplifier 400. The output 406 of this multiuse amplifier is connected to the input 620 of an output module 600, the output 6006 of which is connected to the actual controller, e.g., via an I/P converter, which in turn pneumatically adjusts the setpoint of a pneumatic valve controller. Выход 6006 этого модуля вывода также может быть подключен к имеющемуся в продаже контроллеру, например, модулю контроллера Veritrak 555 RC 1135 (Westinghouse Electric Corporation). Вход 320 многофункционального усилителя 300 соединен с блоком (12, фиг. 1), не показанным на фиг. 3, который генерирует управляющий сигнал с обратной связью, например, термопара. Выход 306 многофункционального усилителя 300 подключен к входу 520 пропорционально-интегрального регулятора 500. Выход 540 этого пропорционально-интегрального контроллера 500 подключен ко второму входу 430 многофункционального усилителя 400. The output 6006 of this output module can also be connected to a commercially available controller, e.g., a Veritrak controller module 555 RC 1135 (Westinghouse Electric Corporation). The input 320 of a multiuse amplifier 300 is connected to a unit (12, FIG. 1) not shown in FIG. 3 which generates a feedback control signal, from e.g. a thermocouple. The output 306 of the multiuse amplifier 300 is connected to the input 520 of a proportional integral controller 500. The output 540 of this proportional integral controller 500 is connected to the second input 430 of the multiuse amplifier 400. Многофункциональный усилитель 200 по фиг. 3 поясняется более подробно ниже. Центральным блоком этого многофункционального усилителя 200 является операционный усилитель 250 с внутренней компенсацией. Такие операционные усилители являются коммерчески доступными устройствами, например, доступными под торговой маркой .mu. 741C от Fairchild Corporation. Входы и выходы усилителя 250 имеют ту же последнюю цифру, что и в брошюре Fairchild, описывающей этот усилитель. Таким образом, вход 202 является инвертирующим входом (обозначен цифрой 2 в брошюре Fairchild). Этот инвертирующий вход 202 операционного усилителя 250 соединен с входом 220 многофункционального усилителя 200 через резистор 210. Инвертирующий вход 202 также соединен через последовательную комбинацию регулируемого резистора 211 обратной связи и фиксированного резистора 221 обратной связи с выходом 206 операционного усилителя 250, выход которого также является выходом многофункционального усилителя 200. Регулируемый ре

Соседние файлы в папке новая папка