專利名稱：可逆計數(shù)二次調節(jié)器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有獲得特別性能裝置的自動控制器，特別是涉及一種輸入信號為開關量、輸出信號為模擬量的二次調節(jié)器。
某些工業(yè)控制對象，由于其受控參數(shù)只需或只能進行定性檢測，所以一次檢測儀表的輸出信號為開關量。開關量一次信號的特點是只給出與設定值的偏差的性質(正偏差還是負偏差)，而不知其偏差的大小。傳統(tǒng)的工業(yè)控制PID調節(jié)器，屬于模擬控制器，只適合處理一次儀表輸出的表示定量信息的連續(xù)信號，不能處理表示定性信息的開關信號；最新推出的模糊控制器雖然能夠處理模糊的和定性的信息，但是從目前的報道來看，絕大多數(shù)模糊控制器的控制功能尚不理想，且都是借助于計算機來實現(xiàn)的，其結構復雜、價格昂貴；本發(fā)明人申報的CN87217250專利(雙介質模糊界面超聲檢測儀)的技術方案中，原則上提出了用一時間常數(shù)合適的積分電路處理一次開關信號可以改善調節(jié)特性，但是采用運算放大器構成的模擬積分器的積分常數(shù)較小，容易引起積分飽和，造成系統(tǒng)嚴重超調，且難以實現(xiàn)微分功能，不能滿足大滯后工業(yè)控制系統(tǒng)的控制要求。
本發(fā)明的目的在于提供一種開關量輸入、模擬量輸出的可逆計數(shù)二次調節(jié)器，以改善大滯后工業(yè)控制系統(tǒng)的調節(jié)特性。
簡要地說，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的用邏輯電路構成控制開關，該控制開關分別與可進行加法和減法計數(shù)的可逆計數(shù)器、時鐘振蕩器、即時加減電路連接。控制開關受開關量一次信號控制，且在其作用下，可逆計數(shù)器對時鐘振蕩器產生的時鐘脈沖或進行連續(xù)加1的加法計數(shù)或進行連續(xù)減1的減法計數(shù)。即時加減電路中設計一個能產生設定脈沖數(shù)的信號發(fā)生器，在開關量一次信號轉換的同時，在控制開關的作用下，能即時從可逆計數(shù)器所計數(shù)據(jù)中減去或加上一個預先設定的數(shù)。所設計的時鐘振蕩器，其加法時鐘振蕩周期和減法時鐘振蕩周期要求分別可調。由邏輯門電路構成的限溢出譯碼電路，可用來限制可逆計數(shù)器的計數(shù)區(qū)間，并要求通過數(shù)模轉換電路使計數(shù)區(qū)間的計數(shù)值與執(zhí)行機構的動作量一一對應。


圖1是實現(xiàn)本發(fā)明的邏輯方框圖，其中1為控制開關，2為可逆計數(shù)器，3為時鐘振蕩器，4為限溢出譯碼電路，5為即時加減電路，6為數(shù)模轉換器，7為數(shù)據(jù)顯示器，8為輸出電路，9為執(zhí)行機構。
圖2是本發(fā)明的一個實施例的具體電路圖，其中與圖1的對應部分用虛線大致框出。
下面將結合附圖對本發(fā)明進一步加以說明。
圖1中，1／0為開關量一次信號，它表示受控參數(shù)與設定值的定性的正負偏差。開關量一次信號進入控制開關(1)，控制開關(1)將依據(jù)該信號的性質(1或0)，使可逆計數(shù)器(2)對時鐘振蕩器(3)產生的時鐘脈沖進行連續(xù)加1的加法計數(shù)或連續(xù)減1的減法計數(shù)，即進行所謂積分運算。時鐘振蕩器(3)包括的振蕩電路，可以產生振蕩周期分別可調的加法或減法時鐘脈沖。計數(shù)器從00加至99或從99減至00的總時間就是本調節(jié)器的正負積分常數(shù)，由于現(xiàn)有技術有足夠的技術手段任意加大時鐘周期，從而使本發(fā)明能滿足大滯后工業(yè)控制系統(tǒng)所需的特長積分常數(shù)的要求。即時加減電路(5)主要由能產生設定脈沖數(shù)的信號發(fā)生器構成，該信號發(fā)生器在開關量一次信號由負(正)偏差轉換為正(負)偏差的同時，在控制開關(1)的作用下，即時先行發(fā)出一個或一組設定數(shù)的脈沖，由可逆計數(shù)器(2)進行加法或減法計數(shù)，即進行所謂微分運算。上述所說的信號發(fā)生器，其振蕩周期遠小于時鐘振蕩器(3)的振蕩周期，且其即時發(fā)出的加法脈沖數(shù)與減法脈沖數(shù)分別可調。由于即時加減電路(5)的引進，可以提高控制系統(tǒng)對誤差正負轉換的響應速度，從而減小超調量。
本發(fā)明應用于工業(yè)控制系統(tǒng)中的工作原理是這樣的若系統(tǒng)的硬件設計使可逆計數(shù)器(2)中的數(shù)據(jù)與執(zhí)行機構(9)的調節(jié)量之間的對應關系為反比關系，則數(shù)據(jù)大時負向調節(jié)量大，數(shù)據(jù)小時正向調節(jié)量大。當一次檢測儀表給出正偏差信號時，控制開關(1)使可逆計數(shù)器(2)對時鐘脈沖進行加法計數(shù)，每隔一個加法周期即加1，如此，執(zhí)行機構(9)的負向調節(jié)量就隨之逐步增大，最終將導致正偏差的消除，負偏差的出現(xiàn)。出現(xiàn)負偏差后的正向調節(jié)過程則與上述過程相反。
本發(fā)明在受控系統(tǒng)工況趨于平衡狀態(tài)時，有一個穩(wěn)定工作點，在此工作點，執(zhí)行機構(9)在計數(shù)值N與N＋1所對應的動作量之間作小幅度快速調節(jié)。如果設定可逆計數(shù)器(2)的計數(shù)區(qū)間為0－M，則當M設計得足夠大時，可以認為輸出信號是連續(xù)的。通常的開關式控制的特點是輸出信號在“0”與“1”之間跳動，要么全關閉，要么全開啟；而本發(fā)明在系統(tǒng)工況處于平衡狀態(tài)時，可使執(zhí)行機構(9)的動作量在“N／M”與“(N＋1)／M”之間跳動，相當于一個“微調開關”。
至此，已完整地敘述了本發(fā)明的技術方案。
本發(fā)明所提供的可逆計數(shù)二次調節(jié)器具有以下主要優(yōu)點①可實現(xiàn)開關量一次信號輸入、模擬量二次信號輸出；②正、負積分常數(shù)，正、負微分常數(shù)皆分別可調；③積分常數(shù)可以調得足夠大，從而能消除積分飽和帶來的超調現(xiàn)象，能滿足大滯后工業(yè)控制系統(tǒng)的要求；④當受控系統(tǒng)工況平衡時，有一個穩(wěn)定工作點；⑤可以與計算機兼容。
下面結合圖1和圖2對本發(fā)明的一個具體實施例予以公開。在圖2中，控制開關(1)包括兩個非門電路?？赡嬗嫈?shù)器(2)由兩塊BCD雙時鐘可逆計數(shù)器級連而成，且包括一個兩位數(shù)碼的數(shù)據(jù)顯示器(7)。時鐘振蕩器(3)和即時加減電路(5)主要由兩塊555時基振蕩器構成。限溢出譯碼電路(4)中包括一個或門和一個與非門電路，其限定可逆計數(shù)器(2)的計數(shù)區(qū)間為00－99。輸出電路(8)包括一個由運算放大器構成的電壓／電流轉換器，以保證計數(shù)值為“00”時輸出20mA電流，計數(shù)值為“99”時輸出4mA電流。輸出電流接入通用Ⅲ型儀表的執(zhí)行機構(9)，執(zhí)行機構(9)的動作量將與計數(shù)值一一對應，例如“00”對應于閥門完全關閉，“99”對應于閥門完全開啟。開關K1可將本發(fā)明由自動工作狀態(tài)切換到手動工作狀態(tài)，并為此設計了一個由555時基振蕩器構成的計數(shù)脈沖發(fā)生器。本發(fā)明工作時，可隨時利用手動按鈕K2和K3對可逆計數(shù)器(2)的所存數(shù)據(jù)進行調整。在本實施例中，時鐘振蕩器(3)的加法時鐘周期在3－30秒范圍內連續(xù)可調，減法時鐘周期在1－10秒范圍內連續(xù)可調。為了滿足實際情況的特殊需要，本實施例的兩個時鐘振蕩器均設有“快”、“慢”檔開關K4、K5，并設計快檔時鐘周期約為慢檔時鐘周期的四分之一，這樣僅需操作K4、K5兩個開關即可得到快加－快減、快加－慢減、慢加－快減、慢加－慢減四種不同的調節(jié)模式，增加了操作的靈活性。即時加減電路(5)在本實施例中利用了555時基振蕩器的復位端的控制功能，從而簡單地實現(xiàn)了當偏差由正變負時即時加1，偏差由負變正時即時減1。
權利要求1.可逆計數(shù)二次調節(jié)器，其特征在于-主要由控制開關(1)、可逆計數(shù)器(2)、時鐘振蕩器(3)、限溢出譯碼電路(4)、即時加減電路(5)、數(shù)模轉換器(6)組合構成，開關量一次信號輸入控制開關(1)，模擬量二次信號從數(shù)模轉換器(6)輸出，-受開關量一次信號控制的控制開關(1)，分別與可逆計數(shù)器(2)、時鐘振蕩器(3)、即時加減電路(5)連接，在控制開關(1)的作用下，可逆計數(shù)器(2)對時鐘振蕩器(3)產生的時鐘脈沖進行連續(xù)加1的加法計數(shù)或連續(xù)減1的減法計數(shù)，即時加減電路(5)在開關量一次信號轉換的同時，即時從可逆計數(shù)器(2)所計數(shù)據(jù)中加上或減去一個預先設定的數(shù)，-時鐘振蕩器(3)的加法時鐘振蕩周期和減法時鐘振蕩周期分別可調，-可逆計數(shù)器(2)由限溢出譯碼電路(4)限制其計數(shù)區(qū)間，其計數(shù)值與執(zhí)行機構(9)的動作量一一對應。
2.根據(jù)權利要求1所述的可逆計數(shù)二次調節(jié)器，其特征在于可逆計數(shù)器(2)中包括一個數(shù)據(jù)顯示器(7)，數(shù)模轉換器(6)后邊接一個用以驅動執(zhí)行機構(9)的輸出電路(8)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的可逆計數(shù)二次調節(jié)器，其特征在于當受控系統(tǒng)工況趨于平衡時，有一個穩(wěn)定工作點，在此工作點，執(zhí)行機構(9)在計數(shù)值N和N＋1所對應的動作量之間作小幅度快速調節(jié)。
專利摘要本實用新型涉及一種用于工業(yè)自動控制系統(tǒng)的輸入信號為開關量、輸出信號為模擬量的可逆計數(shù)二次調節(jié)器。該調節(jié)器主要由控制開關(1)、可逆計數(shù)器(2)、時鐘振蕩器(3)、限溢出譯碼電路(4)、即時加減電路(5)、數(shù)模轉換器(6)構成。其特點是可以實現(xiàn)開關量信號輸入、模擬量信號輸出，正、負積分常數(shù)與正、負微分常數(shù)可調，有特長的積分常數(shù)，用于大滯后工業(yè)自動控制系統(tǒng)有著良好的控制特性。
文檔編號G05B11/36GK2036289SQ8820638
公開日1989年4月19日 申請日期1988年5月28日 優(yōu)先權日1988年5月28日
發(fā)明者何毓寧 申請人:何毓寧