DE1237827C2 - Schrittregler mit Rueckfuehrung - Google Patents
Schrittregler mit RueckfuehrungInfo
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- DE1237827C2 DE1237827C2 DE1964S0092101 DES0092101A DE1237827C2 DE 1237827 C2 DE1237827 C2 DE 1237827C2 DE 1964S0092101 DE1964S0092101 DE 1964S0092101 DE S0092101 A DES0092101 A DE S0092101A DE 1237827 C2 DE1237827 C2 DE 1237827C2
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Description
2. Schrittregler nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 Tritt eine Regelabweichung Xw auf, so arbeitet das
kennzeichnet, daß die Verschiebung mit einer Schaltglied 1, und der Einfluß der Rückführung, die
Zeitkonstanten derart erfolgt, daß bei an der An- an den Eingang des Reglers beispielsweise im Fall
sprechgrenze des Reglers liegenden Regelabwei- einer durch eine Spannung dargestellten Regelabweichungen
der Regler definierte kurze Impulse an chung Xw eine dieser entgegengerichtete Spannung
das Stellglied abgibt. 25 abgibt, nimmt mit der Zeitkonstanten Tr zu. Ist um-
3'. Schrittregler nach Anspruch 1 oder 2, da- gekehrt infolge des Regelvorganges und der Rück-
durch gekennzeichnet, daß die Verschiebung nach führung die Regelabweichung Xw am Eingang des
Abschalten des Schaltgliedes mit einer Zeitkon- Reglers so weit kompensiert, daß der Wert Xab er-
stanten verschwindet. reicht ist, so schaltet das Schaltglied 1 ab, und der
4. Schrittregler nach einem der Ansprüche 1 30 Rückführeinfluß vermindert sich mit der Zeitkonbis
3, mit zwei zur Impulserzeugung dienenden stante Tr. Sobald die Regelabweichung, vermindert
Kippstufen, von denen über eine Vorstufe der um den noch verbliebenen Rückführeinfluß, den Aneinen
die positiven und der anderen die negativen sprechwert X0n wiederum erreicht hat, beginnt der
Regelabweichungen zugeführt werden, dadurch Vorgang von neuem, so daß eine schrittweise Regegekennzeichnet, daß den Kippstufen ein Vorzugs- 35 lung durch impulsweises Ein- und Ausschalten des
weise durch einen Schalttransistor gebildeter ge- Stellgliedes 2 erzielt wird. Dabei ist der Regler im
meinsamer Schalter zugeordnet ist, der beim Ein- allgemeinen so aufgebaut, daß zwischen positiven
schalten einer der beiden Kippstufen von dieser und negativen Regelabweichungen insofern unterbetätigt
wird und ihrem Eingang über ein Zeit- schieden wird, als bei Anwendung eines Stellmotors
konstantenglied vorübergehend einem der Regel- 40 dieser je nach dem Vorzeichen der auftretenden
abweichung entgegengesetzten Vorstrom zuführt Regelabweichung in verschiedenen Drehrichtungen
und gleichzeitig dem Eingang der jeweils anderen erregt wird.
Kippstufe einen deren Ansprechgrenze erhöhen- Der kürzeste Impuls für die Betätigung des Stell-
den Vorstrom zuführt. gliedes 2 tritt dann auf, wenn die Regelabweichung
5. Schrittregler nach Anspruch 4, dadurch 45 xw gerade den Ansprechwert Xan des Schaltgliedes 1
gekennzeichnet, daß das Zeitkonstantenglied einen erreicht. Der Rückführeinfluß muß dann mit der
sich bei Betätigung des Schalters über einen Wi- Zeitkonstante T1. bis zum Betrag Xa — Xab ansteigen,
derstand aufladenden Kondensator (C) enthält um das Schaltglied 1 wieder abzuschalten. Daher ist
und die Kondensatorspannung zur Erzeugungides der kürzeste Impuls von den kennzeichnenden Grö-Vorstromes
dient. n 50 ßen T1. und V1. der Rückführung sowie der Schalthysterese
abhängig; gegebenenfalls gehen noch zu-
sätzliche Verzögerungen des Schaltgliedes verlängernd ein.
Die Rückführung ist im Hinblick auf die günstigste
Die Erfindung betrifft einen Schrittregler mit 55 Anpassung ihrer Eigenschaften an diejenigen der
einem beim Auftreten einer Regelabweichung von Regelstrecke ausgelegt, und zwar abhängig von dem
dieser abhängige Impulse an ein nachgeschaltetes Zeitverhalten und der Verstärkung der Strecke. Da-Stellglied,
beispielsweise einen Stellmotor, abgeben- durch ist auch der kürzestmögliche Impuls, und daden
Schaltglied sowie einer Rückführung, deren Ein- mit über das Stellglied der kürzeste Stellschritt, festgang mit dem Ausgang des Stellgliedes oder des Schalt- 60 gelegt. Über die Streckenverstärkung ergibt sich dargliedes
verbunden und deren Ausgangsgröße der Re- aus die kleinstmögliche Veränderung der Regelgröße,
gelabweichung am Reglereingang entgegengeschaltet Dies bedeutet aber, daß bei einer bestimmten optiist.
Die Ausgangsgröße der Rückführung ist der Re- malen Auslegung der Rückführung der Regler zwar
gelabweichung am Reglereingang entgegengeschaltet. Störungen ausregeln kann, aber in dem Fall, in dem
Ein derartiger Regler besitzt also das in F i g. 1 wie- 65 die Beeinflussung der Eingangsgröße des Schaltgliedergegebene
Prinzip. Die Regelabweichung Xw wird des 1 bei dem kürzesten Stellimpuls Ymin gerade so
dem in der Regel als Verstärker ausgebildeten Schalt- groß wie die tote Zone 2 ■ Xm des Reglers ist, die Geglied
1 zugeführt, das bei einem bestimmten Ansprech- fahr des Schwingens des Reglers auftritt.
3 4
Um diesem Schwingen zu begegnen ist es bekannt, von etwaigen Verzögerungen in den Schaltgliedern
in die übliche Rückführung bei Dreipunktreglern ein oder Verstärkern unabhängige zusätzliche Rückfüh-..
zusätzliches Glied einzuschalten, das die Wirkung der rung vorgesehen, die bewirkt, daß beim Schalten des
Rückführung vorübergehend so erhöht, daß eine Schaltgliedes die Ansprechgrenze des Reglers vorKompensation
der Regelabweichung zum Abschalten 5 übergehend auf einen höheren Wert Xan 1 verschoben
des Stellgliedes bzw. zur Beendigung des Stellschrit- wird. Demgemäß ändert sich auch die Lage des Wertes
führt, was eine Verschiebung der Ansprechgren- tes, bei dem das Schaltglied 1 aberregt wird, von dem
zen bedeutet. Diese zusätzliche Rückführung wirkt Wert Xab auf einen höheren Wert Xabl. Diese mit
jeweils auf den Zweig des Reglers ein, dessen Schalt- einer bestimmten Zeitkönstanten erfolgende Verschieglied
auf Grund der Regelabweichung betätigt wird. io bung des Abfallwertes hat die Abgabe eines Impulses
Treten jedoch Verzögerungen im Rückführkreis auf, definierter Dauer zur Folge. Ferner bewirkt die erfindie
beispielsweise auf nicht optimale Dimensionierung dungsgemäß vorgesehene zusätzliche Rückführung
oder Anpassung an die Regelstrecke zurückzuführen eine Spreizung der Kennlinie des Reglers (dicke Kursind,
so kann bei den Dreipunktreglern mit der be- ven) in dem Sinne, daß die zusätzliche Rückführung
kannten zusätzlichen Rückführung eine Überkompen- 15 beide Ansprechgrenzen vorübergehend nach höheren
sation der Regelabweichung auftreten, dergestalt, daß Werten für die Regelabweichung verschiebt,
ein Überschwingen auftritt und das Schaltglied des ■ Die bevorzugte Ausführungsform der mit zwei zur anderen Zweiges zum Ansprechen gebracht wird. Impulserzeugung dienenden Kippstufen, von denen
ein Überschwingen auftritt und das Schaltglied des ■ Die bevorzugte Ausführungsform der mit zwei zur anderen Zweiges zum Ansprechen gebracht wird. Impulserzeugung dienenden Kippstufen, von denen
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu- über eine Vorstufe der einen die positiven und der
gründe, einen Schrittregler der eingangs beschriebenen 20 anderen die negativen Regelabweichungen zugeführt
Art anzugeben, bei dem die Schwingungsneigung werden, arbeitenden Anordnung sieht vor, daß den
beim Auftreten von gerade den Ansprechwert des Kippstufen ein vorzugsweise durch einen Schalttran-Reglers
erreichenden Regelabweichungen unterbun- sistor gebildeter Schalter zugeordnet ist, der beim
den ist und der ganz allgemein den Vorteil einer Einschalten einer der beiden Kippstufen von dieser
guten Stabilität besitzt. 25 betätigt !wird und ihrem Eingang über ein Zeitkon-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- stantenglied vorübergehend einen der Regelabwei-
löst, daß die zusätzliche Rückführung beim Schalten chung entgegengesetzten Vorstrom zuführt. Verständ-
des Schaltgliedes die Ansprechgrenzen des Reglers licherweise kann statt eines Vorstromes, falls erfor-
sowohl für positive als auch für negative Regelabwei- derlich, auch eine entsprechende Vorspannung zu-
chungen gleichzeitig nach höheren Werten für den 30 geführt werden. Im Sinne der in F i g. 2 dargestellten
Betrag der Regelabweichung verschiebt. Kennlinien führt der Schalter gleichzeitig auch dem
Ein mit einer derartigen zusätzlichen Rückführung Eingang der jeweils anderen Kippstufe einen deren
versehener Dreipunktregler wird somit vorübergehend Ansprechwert vergrößernden Vorstrom bzw. eine
für beide Schaltrichtungen unempfindlicher. Vorspannung zu.
Die Verschiebung erfolgt zweckmäßigerweise mit 35 Man wird das Zeitkonstantenglied als RC-Glied
einer derart gewählten Zeitkonstanten, daß bei an mit einem Kondensator ausführen, der sich bei Beder
Ansprechgrenze des Reglers liegenden Regel- tätigung des Schalters auflädt und dessen Ladestrom
abweichungen der Regler definierte kurze Impulse an zur Erzeugung des Vorstromes bzw. der Vorspannung
das Stellglied abgibt. Diese Impulse können so kurz dient. Für die Entladung werden zweckmäßigerweise
sein, daß sie von dem vorzugsweise als Stellmotor 40 zusätzliche Entladewiderstände vorgesehen, und die
ausgebildeten Stellglied gerade noch verarbeitet wer- Entladezeitkonstante des Kondensators dient zur Beden
können. Stimmung der Impulsfrequenz des Reglers.
Bei unruhigen Meßgrößen wird man die Ver- In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel des erfin-
schiebung der Ansprechgrenze des Reglers und die dungsgemäßen Schrittreglers dargestellt. Die jeweilige
Zeitkonstanten so groß wählen, daß unerwünschtes 45 Regelabweichung Xw wird über die Vorstufe 10 den
häufiges Schalten des Reglers infolge der Unruhe der beiden Kippstufen 11 und 12 zugeführt, von denen
Meßgröße vermieden ist. Zweckmäßigerweise läßt die erste beispielsweise positiven Regelabweichungen
man die Verschiebung nach Abschalten des Schalt- zugeordnet ist und bei deren Auftreten das Relais H
gliedes mit einer Zeitkonstanten verschwinden. betä igt, während die Kippstufe 12 beispielsweise
An Hand der in Fig. 2 wiedergegebenen Kenn- 50 negadven Regelabweichungen zugeordnet ist und
linie des erfindungsgemäßen Schrittreglers soll dessen dann das Relais T betätigt. Die Kontakte für den Anprinzipielle
Wirkungsweise kurz erläutert werden. Auf trieb des Stellgliedes und die Rückführung sind mit
der Abszisse des dort dargestellten Diagramms ist die 13 und 14 bezeichnet; die sie enthaltende Schaltung
Regelgröße X aufgetragen, während sich der positive ist hinsichtlich der Erfindung von untergeordneter
Ordinatehbereich auf das eine, mit ff bezeichnete Re- ss Bedeutung, so daß sie aus Gründen der Übersichtlais,
der negative Ordinatenbereich auf das andere, lichkeit nicht im einzelnen angegeben ist.
mit T bezeichnete Relais des in diesem Ausführungs- Die Kippstufen 11 und 12 sind in· an sich bekannbeispiel mit zwei Relais ausgerüsteten Reglers bezieht. ter Weise unter Verwendung von Schalttransistoren Dabei werden also dem Relais H die negativen Re- 15, 16 bzw. 17, 18 in Verbindung mit zur Einstellung gelabweichungen zugeführt, und diese Relais betäti- 60 des Arbeitspunktes und zur Erzielung der erfordergen beispielsweise einen Stellmotor in der zum Aus- liehen Rückkopplung dienenden, in der Figur nicht regeln der jeweils vorliegenden Regelabweichung ge- näher bezeichneten Widerständen aufgebaut,
eigneten Drehrichtung. Erfindungsgemäß ist die zusätzliche Rückführung
mit T bezeichnete Relais des in diesem Ausführungs- Die Kippstufen 11 und 12 sind in· an sich bekannbeispiel mit zwei Relais ausgerüsteten Reglers bezieht. ter Weise unter Verwendung von Schalttransistoren Dabei werden also dem Relais H die negativen Re- 15, 16 bzw. 17, 18 in Verbindung mit zur Einstellung gelabweichungen zugeführt, und diese Relais betäti- 60 des Arbeitspunktes und zur Erzielung der erfordergen beispielsweise einen Stellmotor in der zum Aus- liehen Rückkopplung dienenden, in der Figur nicht regeln der jeweils vorliegenden Regelabweichung ge- näher bezeichneten Widerständen aufgebaut,
eigneten Drehrichtung. Erfindungsgemäß ist die zusätzliche Rückführung
Die relativ dünn gezeichneten Kurven beziehen sich 19 vorgesehen, die in diesem Ausführungsbeispiel im
auf einen bekannten Regler mit einer einzigen Rück- 65 wesentlichen durch den Schalttransistor 20 mit dem
führung; sie wurden schon im Zusammenhang mit der Zeitkonstantenglied C, Rl, R 2 gebildet ist. Sobald
Rückführung 3 in F i g. 1 erläutert. Erfindungsgemäß beispielsweise eine den Ansprechwert des Reglers
ist nun eine zweite, von der ersten Rückführung und übersteigende positive Regelabweichung an die Basis
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des Vortransistors 15 der Kippstufe gelangt, wird die- größte Impulsfrequenz des Reglers bestimmt, um
ser Transistor gesperrt und dafür der Transistor 16 Schaltglieder und Antriebe zu schonen,
durchlässig, der das Relais H einschaltet. Es wird Mit der Erfindung ist ein Schrittregler mit Rückdann das Basispotential des Schalttransistors 20 so führung geschaffen, der keine Schwingungsneigungen beeinflußt, daß dieser Transistor gesperrt wird. Dann 5 besitzt, eine stabilisierte Regelung durchführt und, lädt sich der Kondensator C über den Ladewider- sofern die zusätzliche Rückführung gleichzeitig auf standRl auf; seine Spannung dient dazu, über den beide Kippstufen wirkt, nicht sofort hintereinander Widerstand R 2 das Basispotential des Vortransistors Regelimpulse unterschiedlichen Vorzeichens abgibt. 15 im die Ansprechgrenze des Reglers erhöhenden Der erfindungsgemäße Regler verhält sich vorüber-Sinne zeitweilig zu verschieben. Gleichzeitig wird io gehend wie ein Regler mit einer größeren Unempüber den anderen Widerstand R 2 das Basispotential findlichkeitszone; entsprechend der Zeitkonstante der auch der Kippstufe 12 in demselben Sinne ver- zusätzlichen Rückführung wird er mit der Zeit wieändert, der empfindlicher.
durchlässig, der das Relais H einschaltet. Es wird Mit der Erfindung ist ein Schrittregler mit Rückdann das Basispotential des Schalttransistors 20 so führung geschaffen, der keine Schwingungsneigungen beeinflußt, daß dieser Transistor gesperrt wird. Dann 5 besitzt, eine stabilisierte Regelung durchführt und, lädt sich der Kondensator C über den Ladewider- sofern die zusätzliche Rückführung gleichzeitig auf standRl auf; seine Spannung dient dazu, über den beide Kippstufen wirkt, nicht sofort hintereinander Widerstand R 2 das Basispotential des Vortransistors Regelimpulse unterschiedlichen Vorzeichens abgibt. 15 im die Ansprechgrenze des Reglers erhöhenden Der erfindungsgemäße Regler verhält sich vorüber-Sinne zeitweilig zu verschieben. Gleichzeitig wird io gehend wie ein Regler mit einer größeren Unempüber den anderen Widerstand R 2 das Basispotential findlichkeitszone; entsprechend der Zeitkonstante der auch der Kippstufe 12 in demselben Sinne ver- zusätzlichen Rückführung wird er mit der Zeit wieändert, der empfindlicher.
Für die Länge der Impulse ist, sofern R 2 sehr groß Verständlicherweise ist die Erfindung nicht auf das
gegen R1 ist, die Zeitkonstante Rl- C maßgebend. 15 figürlich dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Diese Zeitkonstante wird.man so wählen, daß die So ist es auch möglich, zusätzliche gleichrichtende
kürzeste Impulslänge den Eigenschaften des Stellglie- Elemente, wie Dioden, einzuschalten, die eine saubere
des angepaßt ist. Trennung zwischen Lade- und Entladewiderständen
Die Entladezeit des Kondensators C ist proportio- durchführen. Ferner ist die Erfindung nicht an die
ij T.JW-R2--, j ojo· j· 20 Verwendung von mit Transistoren bestückten Kipp-
nal dem Produkt -yCund so groß, daß sie die gtufen gebu*den vv
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Schrittregler mit einem beim Auftreten einer ausgeführt ist, abgibt. Dieses Stellglied erzeugt seiner-Regelabweichung
von dieser abhängige Impulse 5 seits die Stellgröße Y, beispielsweise eine bestimmte
an ein nachgeschaltetes Stellglied abgebenden Ventilstellung.
Schaltglied sowie einer Rückführung, deren Ein- Das Schaltglied 1 des Reglers wird außer Betrieb
gang mit dem Ausgang des Stellgliedes oder des gesetzt, sobald die Regelabweichungen den Wert Xab
Schaltgliedes verbunden und deren Ausgangs- erreicht. Der Regler besitzt also eine Schalthysterese
größe der Regelabweichung am Reglereingang io Xan — Xab.
entgegengeschaltet ist, mit einer von der erst- Zur guten Anpassung des Reglerverhaltens an die
genannten Rückführung unabhängigen zusatz- jeweils vorliegende Regelstrecke ist die Rückfühlichen
Rückführung, dadurch gekennzeich- rung 3 vorgesehen, deren Eingang die Stellgröße Y
net, daß die zusätzliche Rückführung (19) beim zugeführt werden kann, die aber in Fig. 1 aus Grün-Schalten
des Schaltgliedes (1) die Ansprechgren- 15 den der einfachen Schaltung mit dem Ausgang des
zen des Reglers sowohl für positive als auch für Schaltgliedes 1 in Verbindung steht,
negative Regelabweichungen gleichzeitig nach Die kennzeichnenden Größen der Rückführung
negative Regelabweichungen gleichzeitig nach Die kennzeichnenden Größen der Rückführung
höheren Werten für den Betrag der Regelabwei- sind die Rückführamplitude V1. und die Zeitkonchung
verschiebt. stante T1..
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1964S0092101 DE1237827C2 (de) | 1964-07-17 | 1964-07-17 | Schrittregler mit Rueckfuehrung |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1964S0092101 DE1237827C2 (de) | 1964-07-17 | 1964-07-17 | Schrittregler mit Rueckfuehrung |
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DE1237827C2 true DE1237827C2 (de) | 1973-10-04 |
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ID=7516987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JPS54138978A (en) * | 1978-04-20 | 1979-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Temperature controller |
US4689967A (en) * | 1985-11-21 | 1987-09-01 | American Standard Inc. | Control and method for modulating the capacity of a temperature conditioning system |
DE3207815A1 (de) * | 1982-03-04 | 1983-09-15 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Regeleinrichtung fuer regelstrecken mit veraenderlicher streckenverstaerkung |
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- 1965-07-16 FR FR24883A patent/FR1440469A/fr not_active Expired
Also Published As
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