DE1280376C2 - Anordnung zur regelung des drehzahlverhaeltnisses zwischen einem leit- motor und einem (oder mehreren) folgemotor(en) - Google Patents

Description

^{3 4}I

Verhältnisses den Praporttonalitätsfaktor nur der Fig. 1 die zeitliche Zuordnung der erzeugten m

einen dieser beiden Spannungen gemeinsam mit der pulse, . „unnrHnnna eernäß

ersten einstellbaren Spannung ändert. F i g. 2 das Schema einer Regelanordnung gema.

Eine weitere bekannte Einrichtung zur Regelung der Erfindung, , ,. _Mn immilsfolee

wird in der deutschen Auslegeschrift 1 106 998 be- 5 In der in Fig. 1 mit « bezeichneten Impuisimg^

schrieben. Bei dieser bekannten Anordnung wird ist die Impulsfrequenz proportional aer ^ι

einem bidirektionalen Zähler mit Analogausgang eine eines Leitmotors. In einer weiteren, mit " °" j

der zu regelnden Winkelgeschwindigkeit entspre- len Impulsfolge ist d.e ^ImP^ubfr^^ue"*.£°^P°„_und

chende Impulsfolge und eine der führenden Winkel- der Differenz der Drehzahlen des Leiumn

geschwindigkeit unter Berücksichtigung des Dreh- io des Folgemotors, also proportional aer a . ν

Zahlverhältnisses entsprechende zweite Impulsfolge frequenz der beiden Motoren. Dip impulsireq

zugeführt. Vom Ausgang dieses Zählers wird dann der Impulsfolge b ist also wesentlich kleinerjus; ui

eine der Drehwinkelabweichung proportionale Aus- jenige der Impulsfolge β. Stimmen die ™^ⁿ

gangsgröße abgegriffen, die als Korrektursollwert des Leitmotors und des Fo.gemotors uDere;m

einer Analogregelung addiert wird. is treten in der Impulsfolge b überhaupt keine Impulse

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur auf. , , A_eT

Regelung des Drehzahlverhältnisses zwischen einem Es wird nun eine feste Zahl η der impulse u

Leitmotor und einem (oder mehreren) Folgemotor(en) I impulsfolge α gezählt. Der Beginn der £^anlu"J ^e

gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 106 998 unter folgt in Abhängigkeit vor., Auftreten der^im> ■ j

Verwendung einer Analogregelung und einer über- 20 der Impulsfolge b, und zwar ist, wie aus *.

lagerten Dif italregelung, bei welcher dem Regler des ersichtlich ist, der erste gezahlte mpuls a aerjemgt

Antriebsmotors eine Surnmenspannung zugeführt der auf einen Impuls der Impulsfolge ö föl t. Aur

wird, die sich einerseits aus Spannungen proportional Erzeugung einer Impulsfoh., c deren Imp 11 se u

zu den Drehzahlen des Leitmotors und des Antriebs- der Drehzahl des Leitmotors, ? so der F equenz der

motors als analoge Komponenten und andererseits *₅ Impulsfolge a, umgekehrt proportionaU. zeancn

aus einer von drehzahlabhäneigen Impulsreihen ab- Länge und einen der Differenz der Drehzahlen des

geleiteten digitalen Reuelspannung zusammensetzt, Leit- und des Folgemotors also der ^ImP"^lsfrec)^ueJ^Z.

wobei bei der Ableitung-der digitalen Regelspannung der Impulsfolge b umgekehrt propornonalen zeit

die je in Frequenz und Amplitude den Drehzahlen liehen Abstand aufweisen, wird ^Is duah dt η von Leit- oder Antriebsmotor proportionalen 30 ersten und den letzten der gezahlten Impuls.^ der

Wechselstromsignale von Tachogeneratoren des Impulsfolge« eine Spannung zwischen zue Werten

1 eit- und des Antriebsmotors miteinander verglichen sprunghaft verändert. Beim Auft.eten des ersten im

_v._Arden pulses «, springt d.e Amplitude einer, Impulses der

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer derartigen Impulsfolge c vom WertO auf den Wert«. und beim Anordnung einen Zähler mit einer sehr kleinen 33 letzten gezählten Impuls«,, springt s.e v...der

Zählkapazität zu verwenden und dabei Drifterschei- zurück. _wi,_in(, Hienen-

nunaen der Digitalregelung zu vermeiden. In F i g. 2 .st das Schema der zur R^lung d enen

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Gesamtheit den Anordnung dargestellt. Eine Leitung fuhrt eine

der im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale. Wechselspannung, deren Freq^nz /0 ^{und S}P^an An s^h ist aus »Digitale Signalverarbeitung in der 40 nung«_;, proportional der D.e^ah.1 ^"/"^^. Regelungstechnik«. VDE-Buchreihe Band 8. 1V62, gestellten Le.tmotors s.nd und de du eh e.nen We.h sfll bis 219. eine Digitalregelung mit einer auf selstrom-Tachogcnerator erzeugt s.nd D »cst \U.h eine Walzendrehzahl bezogenen Differenzdrehzahl selspannung H₀ wird m einem Gluehr.chter als Reeelgröße bekannt. Der Ist-Wert dieser Regel- gleichgerichtet und über ein P-'" cröße wird unter Benutzung einer Impulsreihe ge- 45 Regelverstärker 7 als positive bildet, deren Folgefrequenz der absoluten Drehzahl- geführt. Der Ausgang des Re₁ differcnz entspricht und deren Impulse jeweils die tlußt die Drehzahl eines Folge. Ansteuerung eines Inipulszählers mit festem, ver- weise über d.e Feldwicklung des "leichswcise geringem Sollzählerstand duich eine der motor 2 .st mechanisch mit u. Bezugsfrequenz entsprechende Impulsreihe freigibt. 50 Tachogenerator 3 zur Erzeugung e, er Jeder Drchzahldiffercnz-Impuls markiert den Beginn nung gekuppelt, d.e auf de Leitung 4 einer Periode einer Rechteckimpulsreihe, bei der die und deren Frequenz /, und

_ ... ,-. 11 -Ί , a .1 Anr Flfnl,7'lh H <~ < 1"0.0("¹ITK

ersten und letzten z.aniimpuis umgc-scnauci., su uuu .χ>.. . ----- t. Die beschriebenen

die Rechteckimpulsreihe ein Tastverhältnis entspre- bilden also einen Analog-Rcgclkreis für den Folge-

icnd der bezogenen Drehzahldifferenz erhält. Der motor 2.

egclkreis wird durch ein Integralglied stabilisiert. Der Digital-Rcgelkreis ist wie folgt aufgebaut: Die

Im Gegensatz zum Bekannten wird bei der Er- 60 veil Tachogenerator des Leitmotors erzeugte Wcch-

- —· · · · < υ.--!..» -~u_nnn„„n„ ,, mit c\pr Freriucnz/,. ist von der Lei-

R^U^chun, »η die iewci,i_ee DrehzaM <ic_S «₅ mjy j, .

fercnzfrequenz I/ = /_n - /, gelangt an einen Impulsgeber 21, der die Spannung in Impulse mit der Frequenz/I/ oder der doppelten Impulsfrequenz umwandelt, indem beispielsweise bei jedem Nulldurchgang der Spannung mit der Differenzfrequenz Af ein Impuls erzeugt wird. Der Ausgang des Impulsgebers 21 ist mit dem einen Eingang 23 einer bistabilen Kippstufe 22 verbunden.

Die vom Impulsgeber 12 erzeugten Impulse mit der Leitfrequenz /„ gelangen über ein UND-Tor 13 an den Eingang eines Impulszähler 14 mit fest eingestelltem Sollzählerstand. Das UND-Tor 13 läßt diese Leitimpulse nur dann passieren, wenn die bistabile Kippstufe 22 eine Ausgangsspannung liefert, da der Ausgang 25 dieser Kippstufe 22 ebenfalls mit dem UND-Tor 13 verbunden ist. Bei jedem Impuls, der vom Impulsgeber 21 abgegeben wird, d. h. bei jedem Nulldurchgang der Wechselspannung mit der Schlupffrequenz .1/, wird die bistabile Kippstufe 22 in den leitenden Zustand gesteuert und damit das UND-Tor 13 geöffnet. Der erste vom UND-Tor 13 ankommende Leitimpuls steuert einerseits den Impulszähler 14 an und andererseits über den Ausgang 15 des Zählers 14 eine bistabile Kippstufe 17. Ist der fest eingestellte Sollzählerstand erreicht, so gibt der Zähler 14 über den Ausgang 16 einen Impuls ab. der die Kippstufe 17 in den leitenden Zustand bringt und gleichzeitig die Kippstufe 22 über ihren Eingang 24 umsteuert. Dies hat zur Folge, daß das UND-Tor 13 geschlossen wird, daß also keine weiteren Leitimpulse an den Eingang des Zählers 14 gelangen können. Eine weitere Wirkung ist diejenige, daß über den Ausgang 26 der Kippstufe 22 der Zähler 14 wieder auf Null gestellt wird.

Beim nächsten vom Impulsgeber 21 abgegebenen Impuls der Schlupffrequenz Af wiederholen sich die Vorgänge in der beschriebenen Weise. Am Ausgang der Kippstufe 17 liegen demnach Impulse, deren Spannung sich zwischen zwei Werten sprunghaft ändert. Die zeitliche Länge der Impulse ist hierbei gegeben durch die Anzahl der gezählten Leitimpulse der Frequenz /₀, also umgekehrt proportional der Leitfrequenz/₀ und damit der Drehzahl des Leitmotors. Der zeitliche Abstand der Impulse ist gegeben durch den zeitlichen Abstand der Impulse der Frequenz Af und damit umgekehrt proportional der Differenz der Drehzahlen des Leit- und Folgemotors.

Die Ausgangsimpulse der Kippstufe 17 entsprechen also der in F i g. 1 dargestellten Impulsfolge c.

An den Ausgang der bistabilen Kippstufe 17 ist ein von ihr angesteuerter Schalter 27 angeschlossen, dessen Ausgangskreis durch die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Leitmotor-Tachogenerators gespeist wird. Der steuerbare Schalter 27 besteht beispielsweise aus einer Spannungsquelle, einem Thyristor und einem in Serie zum Thyristor liegen-

H) den Widerstand. Der Thyristor schaltet den Widerstand im Takte der ankommenden Impulse ein und aus. Der Mittelwert der am Widerstand abfallenden Spannungszeitflächen stellt ein Maß für die Drehzahldifferenz, also für die Ist-Spannung U₁ dar.

Diese Ist-Spannung U₁ wird mit einer das Drehzahlverhältnis der Digitalregelung bestimmenden Soll-Spannung dadurch verglichen, daß dem Ausgang des steuerbaren Schalters 27 eine Spannung U₀' entgegengeschaltet wird, die dem Gleichrichter 5 über ein Potentiometer 29 entnommen wird. Die Differenzspannung U_n'-U_t' wird als Fehlersignal einem Integrator 28 zugeführt. Das Ausgangssignal des Integrators 28 wird nun ebenfalls an den Eingang des Regelverstärkers 7 gelegt.

Wenn der Ausgangskreis des steuerbaren Schalters 27 von der gleichen Spannungsquelle gespeist ist wie die durci'i das Potentiometer 29 bewirkte Sollwertvorgabe, also von dem an die Leitung 1 angeschlossenen Gleichrichter 5, so wirken sich Schwankungen der Speisespannungsquelle nicht, mehr schädlich auf die Genauigkeit der Regelung aus. Die zur Sollwertvorgabe vorgesehenen Potentiometer 6 und 29 sind zweckmäßigerweise miteinander gekuppelt.

Es können auch Tachogeneratoren verwendet werden. die bereits impulsförmige Ausgangsspannungen erzeugen, deren Frequenz proportional den Drehzahlen der mit ihnen verbundenen Motoren ist. In diesem Falle werden der Diskriminator 20 und der Impulsgeber mit Vorteil durch eine Koinzidenzschaltung ersetzt. Ferner entfällt dann der Impulsgeber 12. In F i g. 2 ist nur ein einziger Folgemotor 2 vorgesehen. Selbstverständlich ist die Anzahl solcher Folgemotoren nicht beschränkt: vielmehr können mehrere Motoren, beispielsweise mit verschiedenen Soll-Drehzahlen, in gleicher Weise geregelt werden, indem jedem Motor ein entsprechender Regelkreis zugeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

ι 2 h) die der Regelabweichung proportionale Patentansprüche: Spannungsdifferenz (V0-V1) wird über einen Integrator (28) auf einen Eingang dps

1. Anordnung zur Regelung des Drehzahl- Analogregelkreises gegeben.

Verhältnisses zwischen einem Leitmotor und 5

einem (oder mehreren) Folgemotor(en) unter

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch geVerwendung einer Analogregelung und einer kennzeichnet, daß als Differenzfrequenzbildner überlagerten Digitalregelung, bei welcher dem ein Diskriminator (20) mit nachfolgendem Im-Regler des Folgemotors eine Summenspannung pulsgeber (21) vorgesehen ist. zugeführt wird, die sich einerseits aus Spannun- io

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gegen proportional zu den Drehzahlen des Leit- kennzeichnet, daß als Differenzfrequenzbildner motors und des Folgemotors als analoge Korn- eine Koinzidenzschaltung vorgesehen ist. ponenten und andererseits aus einer aus drehzahlabhängigen Impulsreihen gewonnenen digitalen Regelspannung zusammensetzt, wobei zur 15

Gewinnung der digitalen Regelspannung zwei in
der Frequenz den Drehzahlen von Leit- und
Folgemotor proportionale Impulsreihen miteinander verglichen werden, gekennzeich- In der Papierindustrie wie auch in anderen Indunet durch die Gesamtheit folgender Merk- 20 strien, in welchen band-oder schnurförmige Produkte male: erzeugt werden, die kontinuierlich dur-.-h mehrere

hintereinandergeschaltete Maschinen laufen müssen,

a) mit dem Leiirnotor und dem Folgemotor ist j_{st es} nötig, daß die Drehzahlen der verschiedenen je ein Tachogenerator mit drehzahlpropor- Maschinen" genau aufeinander abgestimmt sind und tionaler Frequenz (/„, Z₁) und Amplitude _{25 da}ß _sj_cn die Drehzahlverhältnisse nicht von selbst (u₀, U₁) seiner Ausgangsspannung verbunden: ändern können, sich jedoch wenigstens innerhalb

b) die Ausgänge (1, 4) der beiden Tachogene- gewisser Grenzen während des Betriebes ändern ratoren sind an einen Differenzfrequenzbild- lassen. Da die hintereinandergeschalteten Maschinen ner (20, 21) angeschlossen, der eine Impuls- üblicherweise mit Einr.ilantrieben versehen werden, reihe mit einer der Differenz (.if) zwischen 3° wurden bekannterweise Verfahren und Einrichtungen Leitfrequenz (/„) und Folgefrequenz (/,) pro- entwickelt, um das Drehzahlverhältnis zwischen zwei portionalen F-equenz erzeugt; Motoren unabhängig von Spannungs- und Be-

c) der Ausgang (1) des Leitmotor-Tachometers lastungsschwankungen konstant zu halten und innerliegt am ersten Eingang ein:.s UND-Tores halb gewisser Grenzen auch während des Betriebes (13), dessen zweiter Eingang rrit einem Aus- 35 zu verstellen.

gang (25) einer von dem Diffeienzfrequenz- Neuere bekannte Verfahren und Einrichtungen

bildner (20, 21) angesteuerten ersten bi- dieser Art. die dazu dienen, das Drehzahlverhällnis

stabilen Kippstufe (22) verbunden ist; zwischen einem oder mehreren Antriebsmotoren und

d) der Ausgang des UND-Tores (13) liegt an ^einem Leitmotor konstant zu halten und zu regeln. einem Eingana eines Impulszähler (14) mit ⁴° verwenden entweder eine reine Uigit=lregelung oder fest eingesteiftem Sollzählerstand (n), der ^eini; Analogregelung mit überlagerter Digitalregebeim Zählen des jeweils ersten auf einem >^un8·

Differenzfrequenz-Impuls folgenden Leit- ^{Bei einer aus der} deutschen Auslegeschr.ft frequenz-Impulses (a.) an einem ersten Aus- ^{l 156 157} bekannten Anordnung zur Regelung der gang (15) und beim Erreichen des Sollzäh- ⁴⁵ Drehzahl-Zahlverhältnisse bzw. zur Gleichlaufregelerstandes (n) an einem zweiten Ausgang ^lun£ ^für Mchrmotorenantncbe werden die zu rceeln-(16) je einen Impuls abgibt, wobei die Aus- ^den Motoren durch eine analog arbeitende Grundgänge (15, 16) des Impulszählers (14) mit regelung ihrer Ankerspannungen ungefähr auf Soliden Eingängen einer zweiten bistabilen drehzahl gebracht, während man zur genauen Em-Kippstufe (17) verbunden sind; 50. haltung des Gleichlaufes oder fines vorgegebenen

-, ·. , -.a ΐΛϋ\ λ τ · Drehzahlvcrhältni^ses einen digital arbeitenden PDI

c) mit dem zweiten Auseane (16) des Impuis- -, , , , ,-· ¹^ , ,

ui /ΛΛ\ ■ c ■ %,■■ ι ii · ^K„,, Rec rr verwendet, dessen Einaanpstorschaltung von

Zahlers (14) ist ein Rucksteile.ngang (24) . - _{cinstelihnrcn} Leitfrequenz beaufschlagt und für

der ersten Kippstufe (22) verbunden, die _{drchzahlproportionale} Zeitintervalle aufgesteuert

über ihren zweiten Ausgang (26) die Ruck- J _e Ausgangsgröße einen Teil der Mo-

stellung des Impulszah ers (14) bewirkt; , . . ^{fr fc b}

. ' _ΙΛ \ torrcgelunu steuert.

f) der zweiten Kippstufe (17) ist ein von ihr _{Fcrner isl aus der} französischen Patentschrift ansteuerbarer Schalter (27) nachgeordnet, 1 398 315 ein Verfahren bekannt, bei welchem man dessen Ausgangskreis durch die gleich- _{die gcspe}j_chcrte impulszahldifTcrenz in einem nachgenchtete Ausgangsspannung (h₀) des Leit- 60 geschalteten Digital-Analog-Wandle- :_:, dnc propormotor-Tachogenerators gespeist wird; _tionale Spannung umwandelt, diese zu einer ersten

g) der Ausgangsspannung (V₁) des Schalters einstellbaren Spannung addiert und die Summen-(27) wird eine das Drehzahlverhältnis der spannung während einer bestimmten Integrationszeit Digitalregelung bestimmende Sollspannung in einem Analog-Integrator integriert, dann die inte- (V₀) entgegengeschaltet, die an einem durch 65 grierte Spannung zu einer der Soll-Drehzahl des Leitdie gleichgerichtete Ausgangsspannung (h„) motors proportionalen Spannung und einer der Istdes Leitmotor-Tachogenerators gespeisten Drehzahl des Folgemotors proportionalen Spannung Potentiometer (29) abgegriffen wird; addiert, wobei man zur Änderung des Drehzahl-