DE19757440A1

DE19757440A1 - Automatisiertes Einstellen der Verstärkung in Regelkreisen

Info

Publication number: DE19757440A1
Application number: DE19757440A
Authority: DE
Inventors: Richard Rutschmann
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 1999-06-24
Also published as: ID21539A; SG71873A1; DE69826229D1; US6263251B1; DE69826229T2; RU2234115C2; KR100544212B1; EP0926575B1; JP4305985B2; CN1221254A; CN1115775C; EP0926575A1; JPH11327605A; KR19990062943A; MY123977A; HK1018666A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum automatisierten Einstellen der Verstärkung in Regelkreisen, wie sie beispielsweise in CD- oder DVD-Spielern angewendet werden, um den abtastenden oder aufzeichnenden Licht beziehungsweise Laserstrahl auf dem optischen Aufzeichnungsträger zu fokussieren oder der Informationsspur zu folgen.

Zum Einstellen der Verstärkung in einem Regelkreis ist es bereits bekannt, der Führungsgröße ein sinusförmiges Signal zu überlagern und die Regelgröße und die Regeldifferenz miteinander zu vergleichen, um daraus ein Kriterium zum Einstellen der Regelverstärkung zu gewinnen, vergleiche DE-OS 36 35 859. Hierzu werden vorzugsweise die Amplituden der Regelgröße und der Regeldifferenz miteinander verglichen. Es ist weiterhin erwähnt, eine Phasenreserve zu messen und daraus ein Kriterium zum Einstellen der Regelverstärkung abzuleiten. Beim Amplitudenvergleich werden unter Verwendung von Synchrongleichrichtern diejenigen Schwingungsanteile der Regeldifferenz und der Regelgröße herausgefiltert, deren Frequenz gleich der eingekoppelten Frequenz ist. Mit einer Steuer- und Kontrolleinheit wird dann die Verstärkung des Reglers so lange verändert, bis mit einem Vergleicher festgestellt wird, daß die herausgefilterten Schwingungsanteile der Regelgröße und der Regeldifferenz gleich groß sind. Bei dem bekannten Verfahren handelt es sich somit um ein iteratives Verfahren, daß aufgrund des schrittweisen Abgleichs zeitaufwendig bzw. langsam ist. Das Auswerten der Phaseninformation erfordert einen hohen Aufwand und ist, durch einen schrittweisen Abgleich bedingt, ebenfalls langsam. Das Verringern der Anzahl der Vergleichsschritte führt zwangsläufig zu einer größeren Ungenauigkeit. Beim Vergleich der Amplituden der Regelgröße und der Regeldifferenz ist weiterhin zu beachten, daß eine genaue Einstellung der Regelverstärkung nicht vorliegt, da Schwingungsanteile mit der eingekoppelten Frequenz der Regelgröße und der Regeldifferenz nicht in Phase sind. Darüber hinaus setzt das Verwenden einer von der kritischen Frequenz abweichenden Frequenz voraus, daß die Schleifenverstärkung bei dieser Frequenz bekannt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zum automatisierten Einstellen der Verstärkung in Regelkreisen zu schaffen, die durch einen schnellen und trotzdem zuverlässigen Einstell- beziehungsweise Abgleichvorgang gekennzeichnet sind.

Diese Aufgabe wird mit den in Hauptansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben.

Es ist ein Aspekt der Erfindung, den Abgleichvorgang beim automatisierten Einstellen der Verstärkung zu beschleunigen. Hierzu wird der endgültige Abgleichwert durch eine einmalige Messung und anschließende Berechnung eingestellt. Es ist keine schrittweise Annäherung an den Abgleichwert mehr notwendig, wodurch ein wesentlich schnellerer Abgleich erreicht wird. In nur einem Verfahrensschritt wird ein aktueller Verstärkungsfaktor während des Einkoppelns eines Abgleichsignals gemessen, eine vorzunehmende Änderung zum Erreichen des gewünschten Wertes berechnet und der gewünschte Wert der Verstärkung eingestellt. Als Abgleichsignal bzw. Abgleichfrequenz wird vorzugsweise eine sinusförmige Störfrequenz verwendet, die gleich der Frequenz ist, bei welcher der Betragsverlauf der Verstärkung des offenen Kreises die 0 dB-Linie schneidet. Die sinusförmige Störfrequenz wird beispielsweise zur Regelgröße des Regelkreises addiert. Als Wert der aktuellen Verstärkung bzw. als aktueller Verstärkungsfaktor wird beispielsweise der Quotient der Amplituden von Regelgröße und Regeldifferenz gebildet. Zum Vermeiden der sich aus der Phasenreserve zwischen Regelgröße und Regeldifferenz ergebenden Nachteile werden die Amplituden von Regelgröße und Regeldifferenz aus einem bandpaßgefilterten, quadrierten, tiefpaßgefilterten und radizierten Signal von Regelgröße bzw. Regeldifferenz gebildet. Mit einem Bandpaßfilter wird die Abgleichfrequenz aus dem Regel- bzw. Regeldifferenzsignal herausgefiltert. Das Quadrieren der Signale ist vorgesehen, um ein vorzeichenunabhängiges Signal zu erzeugen, und mit einem Tiefpaßfilter wird ein Mittelwert der quadrierten Abgleichfrequenz gebildet, aus welcher die Amplitude mittels Multiplikation und Wurzelfunktionsberechnung bestimmt wird. Die beispielsweise derartig gebildeten Amplitudensignale von Regelgröße und Regeldifferenz repräsentieren einen aktuellen Verstärkungsfaktor, der als Quotient der Amplituden von Regelgröße und Regeldifferenz angegeben wird. Die gewünschte Verstärkung von beispielsweise gleich 1 beziehungsweise 0 dB wird dann mit dem reziproken Wert des gemessenen Verstärkungsfaktors eingestellt. Hierzu ist im Regelkreis ein Verstärkungseinstellmittel vorgesehen, daß beispielsweise von einem Multiplizierer gebildet wird. Damit wird in nur einem Verfahrens schritt die Verstärkung auf einen gewünschten Wert eingestellt. Da der Betragsverlauf der Verstärkung im Bereich der Abgleichfrequenz annähernd linear ist, lassen sich auch vom Wert 1 abweichende Verstärkungsfaktoren mit hoher Genauigkeit einstellen. Dies erfolgt dadurch, daß der frequenzabhängige Anstieg der Verstärkung aus dem Quotienten der Amplituden von Regelgröße und Regeldifferenz bestimmt wird. Da es sich hierbei um eine gemessene aktuelle Verstärkung handelt, wird eine hohe Zuverlässigkeit des Abgleichvorgangs im Vergleich zu Lösungen erreicht, die beispielsweise anhand von Tabellen, die anhand eines Modells ermittelt werden, die Verstärkung verändern.

Neben der vorgenannten Ausführung, bei der zum Messen der Verstärkung Regelgröße und Regeldifferenz herangezogen werden, sind jedoch auch andere Ausführungen möglich, die zum Messen der Verstärkung andere Anschlußpunkte im Regelkreis verwenden. Dabei sind dann die sich aus der Wahl der Anschlußpunkte für Verstärkungsmessungen ergebenden Besonderheiten zu beachten. Werden beispielsweise zur Verstärkungsmessung das eingekoppelte Störsignal und die Regelabweichung verwendet, ist eine derartige Messung mit einem Offset von 6 dB behaftet, unterscheidet sich jedoch grundsätzlich nicht von der hier angegebenen Lösung. Der Offset von 6 dB ist dann bei der Bewertung des gemessenen Verstärkungswertes zu berücksichtigen. Unter diesem Gesichtspunkt ist das erfindungsgemäße Verfahren zum automatisierten Einstellen einer Verstärkung in einem Regelkreis von der Wahl der Anschlußpunkte zur Verstärkungsmessung relativ unabhängig.

Um sicherzustellen, daß der aktuelle Verstärkungsfaktor im linearen Bereich der Verstärkungskennlinie ermittelt wurde, wird zusätzlich überprüft, ob der Quotient der Amplituden von Regelgröße und Regeldifferenz einen Wert kleiner als 1 aufweist. Sollte dies nicht zutreffend sein, wird die Verstärkung einem weiteren Aspekt der Erfindung entsprechend bereits vor der Messung mit einem Faktor kleiner als 1, vorzugsweise 0,75, verringert eingestellt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Prinzipskizze zum automatisierten Einstellen einer Verstärkung,

Fig. 2 Prinzipskizze zum automatisierten Einstellen einer Verstärkung mit Abgleichsignalmessung,

Fig. 3 Prinzipskizze zum automatisierten Einstellen einer Verstärkung mit Regelkreissignalmessung,

Fig. 4 Prinzipskizze zur Meßsignalbildung,

Fig. 5 Prinzipskizze einer Ausführung zur Meßsignalbildung,

Fig. 6 Blockschaltbild eines Störsignalgenerators,

Fig. 7 Blockschaltbild eines Bandpaßfilters,

Fig. 8 Blockschaltbild eines Tiefpaßfilters,

Fig. 9 Amplituden-Zeit-Diagramm einer Störfrequenz,

Fig. 10 Amplituden-Zeit-Diagramm einer Störfrequenz mit überlagerter Regeldifferenz,

Fig. 11 Amplituden-Zeit-Diagramm einer bandpaßgefilterten Störfrequenz mit überlagerter Regeldifferenz,

Fig. 12 Amplituden-Zeit-Diagramm einer bandpaßgefilterten und quadrierten Störfrequenz,

Fig. 13 Amplituden-Zeit-Diagramm einer bandpaßgefilterten, quadrierten und tiefpaßgefilterten Störfrequenz.

Bezugszeichen sind in den Figuren übereinstimmend verwendet. In Fig. 1 ist die Prinzipskizze zum automatisierten Einstellen einer Verstärkung in nur einem Verfahrensschritt angegeben. In einem aus einem Regelverstärker CT und einer Regelstrecke RS bestehenden Regelkreis wird mit einem Abgleichsignalgenerator G ein Abgleichsignal d in den Regelkreis eingekoppelt und während des Einkoppelns oder nach dem Einkoppeln des Abgleichsignals d wird mit einem Verstärkungseinstellmittel GA die Verstärkung in nur einem Verfahrens schritt automatisiert eingestellt. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Einkoppeln des Abgleichsignals d zwischen dem Ausgang der Regelstrecke RS und dem Eingang des Regelverstärkers CT vorgesehen. Oder anders ausgedrückt: Das Abgleichsignal d wird an einem Summationspunkt eingekoppelt, dem die Regelgröße x zugeführt wird und dessen Ausgang die Regeldifferenz xd bereitstellt. Grundsätzlich ist das Einkoppeln eines Abgleichsignals d jedoch in jedem Punkt des Regelkreises möglich. Der Ort des Einkoppelns des Abgleichsignals d muß jedoch bei der Berechnung eines mit dem Verstärkungseinstellmittel GA einzustellenden Verstärkungsfaktors berücksichtigt werden. Beim Ermitteln des aktuellen Verstärkungsfaktors durch Vergleich des Abgleichsignals d mit der Regeldifferenz xd ist beispielsweise ein Offset von 6 dB zu beachten. Mit dem Verstärkungseinstellmittel GA werden ein aktueller Verstärkungsfaktor des Regelkreises gemessen und eine vorzunehmende Veränderung in der Verstärkung berechnet, mit der die Verstärkung dann automatisiert im Regelkreis eingestellt wird. Allgemein können eine Verstärkung oder ein Verstärkungsfaktor als Verhältnis eines Referenzsignals zu einem Meßsignal angegeben werden. Es ist bereits bekannt, die Amplituden oder die Phase von Abgleich- und Meßsignal miteinander zu vergleichen und die Verstärkung im Regelkreis so lange zu ändern, bis ein vorgegebenes Amplituden- bzw. Phasenverhältnis erreicht ist. Den bekannten Verfahren entsprechend wurde die Verstärkung im Regelkreis schrittweise geändert, um sich auf diese Art und Weise dem gewünschten Verhältnis zu nähern. Zum automatisierten Einstellen der Verstärkung in einem Regelkreis waren daher mehrere Verfahrensschritte erforderlich. Das Einstellen der Verstärkung in nur einem Verfahrens schritt wird dadurch ermöglicht, daß ein aktueller Verstärkungsfaktor gemessen und eine vor zunehmende Änderung zum Erreichen eines gewünschten Werts der Verstärkung berechnet wird. Der berechnete Wert stellt dann den Wert dar, mit dem die Verstärkung eingestellt wird. Als Meßsignal wird ein Signal des Regelkreises verwendet, das den aktuellen Verstärkungsfaktor repräsentiert. Das den aktuellen Verstärkungsfaktor repräsentierende Signal ist vorzugsweise die Amplitude eines Meßsignals während des Einkoppelns des Abgleichsignals d. Um den aktuellen Verstärkungsfaktor zu berechnen, wird das Meßsignal, das einen Verstärkungsfaktor während des Einkoppelns des Abgleichsignals d in den noch nicht abgeglichenen Regelkreis repräsentiert, zu einem Referenzsignal ins Verhältnis gesetzt. Das Referenzsignal wird vom Abgleichsignal d gebildet, das aufgrund der bekannten Parameter des Abgleichsignals d bekannt ist. Ein aus dem Meßsignal und dem Referenzsignal gebildeter Quotient repräsentiert dann den aktuellen Verstärkungsfaktor. Der den aktuellen Verstärkungsfaktor repräsentierende Quotient wird vorzugsweise mit einem Mikroprozessor gebildet, der im Verstärkungseinstellmittel GA vorgesehen ist. Da als Abgleichsignal d beispielsweise eine Abgleichfrequenz vorgesehen ist, die von einer sinusförmigen Störfrequenz gebildet wird, deren Frequenz gleich in der Frequenz ist, bei welcher der Betragsverlauf der Verstärkung des offenen Kreises die 0 dB-Linie schneidet, ist im Regelkreis eine Verstärkungsänderung vorzunehmen, die den aktuellen Verstärkungsfaktor berücksichtigt. Um beispielsweise eine Verstärkung von 1 einzustellen, wird die Verstärkung im Regelkreis mit dem reziproken Wert des den aktuellen Verstärkungsfaktor repräsentierenden Quotienten multipliziert. Dadurch wird ein automatisiertes Einstellen der Verstärkung im Regelkreis mit nur einem Verfahrensschritt erreicht. Da die zum Einstellen einer Verstärkung von 1 vor zunehmende Veränderung der Verstärkung im Regelkreis bekannt ist, können auch vom Wert 1 abweichende Verstärkungswerte eingestellt werden. Dies ist insbesondere dadurch möglich, da der Betragsverlauf der Verstärkung im Bereich der Abgleichfrequenz annähernd linear ist. Der endgültige Abgleichwert wird durch eine einmalige Messung und anschließende Berechnung ermittelt. Es ist keine schrittweise Annäherung erforderlich, wodurch ein wesentlich schnellerer Abgleich erreicht wird.

Bei der in Fig. 1 angegebenen Ausführung wurde davon ausgegangen, daß das Abgleichsignal d im wesentlichen konstant ist. Unter dieser Voraussetzung wird mit nur einem Meßsignal der aktuelle Verstärkungsfaktor bestimmt, da das Abgleichsignal d als bekannt vorausgesetzt werden kann und das Abgleichsignal d eine sinusförmige Störfrequenz ist, deren Frequenz gleich oder annähernd der Frequenz ist, bei welcher der Betragsverlauf der Verstärkung des offenen Kreises die 0 dB-Linie schneidet.

Es ist jedoch auch möglich, wie in Fig. 2 dargestellt, das als Referenzsignal verwendete Abgleichsignal d in den Meßvorgang einzubeziehen. Die Regelstrecke RS gemäß Fig. 1 wird in Fig. 2 von einem Aktuator ACT und einem Detektor DET gebildet. Der im Verstärkungseinstellmittel GA vorgesehene Mikroprozessor bestimmt den Zeitpunkt, wann das Abgleichsignal d in den Regelkreis eingekoppelt wird. Der Abgleichsignalgenerator G ist hierzu mit dem Verstärkungseinstellmittel GA verbunden. In einem Regelkreis, wie er beispielsweise in CD- oder DVD-Spielern verwendet wird, um den abtastenden Licht- bzw. Laserstrahl auf der Plattenoberfläche zu fokussieren und der Informationsspur zu folgen, werden der Aktuator ACT und der Detektor DET von einem Pick-up gebildet. Die Mittel zur Spurführung oder zur Fokussierung des Lichtstrahls sind der Aktuator mit seiner Objektivlinse und die Photodioden, mit denen das vom Aufzeichnungsträger reflektierte Licht ausgewertet wird, bilden den Detektor DET. Darüber hinaus weist der Detektor DET in der Regel einen Vorverstärker auf. Aufgrund von Fertigungstoleranzen sowohl bei der Herstellung des Aktuators ACT als auch des Detektors DET sowie aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften der abzutastenden Aufzeichnungsträger, ist davon auszugehen, daß die Regelkreisparameter herstellungsbedingt variieren. Das bedeutet, daß die Verstärkung des Abgleichsignals d, obwohl die Parameter des Abgleichsignals d bekannt sind, nicht mehr im voraus bestimmbar bzw. als bekannt angesehen werden können. Durch Einbeziehen des als Referenzsignal verwendeten Abgleichsignals d in den Meßvorgang wird dennoch ein automatisiertes Einstellen der Verstärkung in einem Verfahrensschritt ermöglicht. Das Prinzip einer derartigen Ausführung ist in Fig. 3 dargestellt. Der wesentliche Aspekt dieser Ausführung besteht darin, daß mit dem Verstärkungseinstellmittel GA Meßsignale vor und nach dem Punkt der Einkopplung des Abgleichsignals d gemessen werden. Die in Fig. 3 dargestellte Prinzipskizze ist bereits auf ein nachfolgendes Ausführungsbeispiel ausgerichtet, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist, daß die Meßsignale unmittelbar vor und nach der Einkopplung des Abgleichsignals d abgegriffen werden.

Eine bevorzugte Ausführung zur Meßsignalbildung ist in Fig. 4 dargestellt. Fig. 4 entsprechend wird das Abgleichsignal d an einem Punkt des Regelkreises eingekoppelt, der in der Regel der Führungsgröße entspricht. Das Abgleichsignal d kann auch von einer nicht dargestellten Führungsgröße überlagert werden. In der Regel wird die Führungsgröße in den genannten Regelkreisen jedoch zu 0 gewählt. Der in Fig. 4 dargestellten Prinzipskizze zur Meßsignalbildung entsprechend werden die Signale einer Regelgröße x und einer Regelabweichung xd jeweils einem Bandpaßfilter BPF1, BPF2 zugeführt. Die Bandpaßfilter BPF1, BPF2 sind jeweils mit einem Quadrierer Q1, Q2 verbunden, dem ein Tiefpaßfilter LPF1, LPF2 nachgeschaltet ist. Mit den Bandpaßfiltern BPF1, BPF2 wird das von einer sinusförmigen Störfrequenz gebildete Abgleichsignal d, daß gleich der Frequenz ist, bei welcher der Betragsverlauf des offenen Kreises die 0 dB-Linie schneidet, aus dem Regelsignal x bzw. der Regeldifferenz xd herausgefiltert. Die Quadrierer Q1 bzw. Q2 erzeugen ein vorzeichenunabhängiges Signal, und mit den anschließenden Integratoren bzw. Tiefpaßfiltern LPF1, LPF2 wird der Mittelwert der quadrierten Störfrequenz gebildet. Ein Ausgangssignal A1 des ersten Tiefpaßfilters LPF1 und ein Ausgangssignal A2 des zweiten Tiefpaßfilters LPF2 werden dann einem Mikroprozessor zugeführt, der Amplitudenbetragswerte des Regelsignals bzw. des Regeldifferenzsignals berechnet. Hierzu werden im Mikroprozessor die Ausgangssignale A1, A2 jeweils mit sich selbst multipliziert und anschließend die Wurzelfunktion berechnet. Der Quotient der Amplituden von Regelgröße x und Regeldifferenz xd stellt dann den aktuellen Verstärkungswert des Regelkreises dar. Ist der Quotient bzw. die aktuelle Verstärkung des Regelkreises von 1 abweichend, bedeutet dies für den Regelkreis, daß die Abgleichfrequenz bzw. die sinusförmige Störfrequenz in der gegenwärtigen Einstellung dem aktuellen Verstärkungswert entsprechend verstärkt bzw. gedämpft wird. Da als Abgleichfrequenz eine sinusförmige Störfrequenz gewählt wurde, die gleich der Frequenz ist, bei welcher der Betragsverlauf des offenen Kreises die 0 dB-Linie schneidet, ist in der Regel ein Abgleich auf einen Verstärkungswert 1 bzw. zu 0 dB erwünscht. Diese gewünschte Verstärkung wird automatisiert eingestellt, indem mit einem Verstärkungseinstellmittel GA die aktuelle Verstärkung des Regelkreises mit dem reziproken Wert des Quotienten der Amplituden von Regelgröße x und Regeldifferenz xd multipliziert wird. Der Regelverstärker CT des Regelkreises weist hierzu vorzugsweise einen Multiplizierer auf, der auf den reziproken Wert des als aktuelle Verstärkung gemessenen Wertes eingestellt wird. Zum automatisierten Einstellen der Verstärkung im Regelkreis ist somit nur ein einziger Verfahrensschritt erforderlich. Das Ermitteln des einzustellenden bzw. aktuellen Verstärkungswertes aus dem Quotienten der Amplituden von Regelgröße x und Regeldifferenz xd wird dadurch ermöglicht, daß der Betragsverlauf der Verstärkung im Bereich der Abgleichfrequenz annähernd linear ist.

Unter Berücksichtigung des vorgenannten Prinzips wird das Verfahren ebenfalls verwendet, um von einer Verstärkung = 1 abweichende Verstärkungswerte automatisiert einzustellen. Bei einem von 1 abweichenden aktuellen Verstärkungswert wird dann der Quotient der Amplituden von Regelgröße x und Regeldifferenz xd zusätzlich zur Multiplikation mit dem reziproken Wert dieses Quotienten mit dem gewünschten Verstärkungswert multipliziert.

Sollte der Anstieg der Verstärkung des Regelkreises bekannt sein, ist als Abgleichsignal d auch eine sinusförmige Störfrequenz verwendbar, die eine Frequenz aufweist, die von der Frequenz, bei welcher der Betragsverlauf der Verstärkung des offenen Kreises die 0 dB-Linie schneidet, abweichend ist. Die Bandpaßfilter BPF1, BPF2 und gegebenenfalls auch die Tiefpaßfilter LPF1, LPF2 sind dann dieser Frequenz entsprechend auszulegen. Mit dem erfindungsgemäß gemessenen aktuellen Verstärkungswert, der Frequenz, bei der dieser Verstärkungswert ermittelt wurde und dem als bekannt vorausgesetzten Anstieg der Verstärkung wird dann die Frequenz bestimmt, bei welcher die Verstärkung den Wert 1 aufweist bzw. die 0 dB-Linie schneidet.

Wie bereits aus der in Fig. 4 dargestellten Prinzipskizze zur Meßsignalbildung ersichtlich ist, werden zum Bilden der Ausgangssignale A1, A2 übereinstimmende Baugruppen verwendet. Die Ausführung einer Schaltungsanordnung zur Meßsignalbildung ist deshalb einer in Fig. 5 dargestellten Prinzipskizze entsprechend vorgesehen. Eine von einem Detektor DET bereitgestellte Regelgröße x und eine vor dem Regelverstärker CT auftretende Regeldifferenz xd werden Fig. 5 entsprechend nacheinander dem Verstärkungseinstellmittel GA zugeführt, das in vorteilhafter Weise nur ein Bandpaßfilter, einen Quadrierer und ein Tiefpaßfilter aufweist. Das mit dem Abgleichsignalgenerator G erzeugte Abgleichsignal d wird dann sowohl während des Messens der Amplitude der Regelgröße x als auch während des Messens der Amplitude der Regeldifferenz xd in den Regelkreis eingekoppelt. Der Abgleichsignalgenerator G ist vorzugsweise als Oszillator mit wählbarer Frequenz und konstanter Amplitude ausgeführt.

Ein Ausführungsbeispiel für einen Abgleichsignalgenerator G ist in Fig. 6 dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine digitale Ausführung, die aus einem Trigger T besteht, an dem ein erstes Register R1 und ein erster Multiplizierer C1 angeschlossen sind. Dem ersten Register R1 ist ein zweiter Multiplizierer C2 nachgeschaltet, dessen Ausgang mit einem Addierer A1 verbunden ist, dem auch das Ausgangssignal des ersten Multiplizierers C1 zugeführt wird. Ein Eingang des eines zweiten Addierers A2 ist mit dem Ausgang des ersten Addierers A2 verbunden und der Ausgang des zweiten Addierers A2 ist auf den Eingang eines zweiten Registers R2 geführt. Das zweite Register R2 weist einen ersten Ausgang auf, der mit einem dritten Multiplizierer C3 verbunden ist, und der zweite Ausgang des zweiten Registers ist zu einem dritten Register R3 geführt. Am Ausgang des dritten Registers R3 ist ein Multiplizierer C4 angeschlossen, dessen Ausgang mit einem Eingang eines dritten Addierers A3 verbunden ist, während der Ausgang des dritten Multiplizierers C3 über einen Quadrierer x2 mit dem anderen Eingang des Addierers A3 verbunden ist. Der Ausgang des Addierers A3 ist auf einen Eingang des Addierers A2 geführt, und am gemeinsamen Verbindungspunkt des Addierers A2 mit dem zweiten Register R2 ist ein fünfter Multiplizierer angeschlossen, dessen Ausgang ein Frequenzsignal F bereitstellt, dessen Frequenz durch Einstellen der Parameter der Multiplizierer wählbar ist und eine konstante Amplitude aufweist.

Als Bandpaßfilter wird vorzugsweise eine Fig. 7 entsprechende Struktur verwendet, wobei an einem Eingang EBPF des Bandpaßfilters ein viertes Register R4 und ein sechster Multiplizierer C6 angeschlossen sind. Der Ausgang des sechsten Multiplizierers C6 ist auf einen vierten Addierer A4 geführt, und der andere Eingang des Addierers A4 ist mit dem Ausgang eines siebten Multiplizierers verbunden, der am vierten Register R4 angeschlossen ist. Über einen achten Multiplizierer C8 ist der Ausgang des vierten Addierers mit einem Eingang eines fünften Addierers A5 verbunden. Der Ausgang des fünften Addierers A5 bildet sowohl einen Ausgang ABPF des Bandpaßfilters als auch einen Anschlußpunkt für einen Rückkopplungszweig, der von einem fünften Register R5 und einem neunten Multiplizierer C9 gebildet wird, der auf den Eingang des fünften Addierers A5 geführt ist.

Die Struktur eines digitalen Tiefpaßfilters ist in Fig. 8 dargestellt. Ein Eingang ETPF des Tiefpaßfilters wird von einem zehnten Multiplizierer C10 gebildet, dessen Ausgang auf einen sechsten Addierer A6 geführt ist. Der Ausgang des sechsten Addierers A6 ist über ein sechstes Register R6 und einen elften Multiplizierer C11 auf den zweiten Eingang des Addierers A6 zurückgekoppelt, und der Ausgang des sechsten Addierers bildet über einen zwölften Multiplizierer C12 einen Ausgang ATPF des Tiefpaßfilters. Die Eigenschaften des Bandpaßfilters und des Tiefpaßfilters werden mit entsprechenden Koeffizienten eingestellt. Diese Koeffizienten sind die entsprechenden Einstellwerte der Multiplizierer.

Zum Veranschaulichen der Amplitudensignalbildung sind in den Fig. 9 bis 13 entsprechende Amplituden-Zeitdiagramme dargestellt.

Fig. 9 zeigt eine als Abgleichsignal d verwendete sinusförmige Störfrequenz, die vorzugsweise gleich der Frequenz ist, bei welcher der Betragsverlauf der Verstärkung des offenen Kreises die 0 dB-Linie schneidet. Das Einkoppeln des Abgleichsignals d in einen Regelkreis führt zu einer Regeldifferenz xd, die beispielsweise einen in Fig. 10 entsprechenden Verlauf aufweist.

Fig. 10 entsprechend ist erkennbar, daß ein Fig. 9 entsprechendes Abgleichsignal d im Regelkreis hinsichtlich seiner Amplitude und Phasenlage beeinflußt wird. Dies ist sowohl für die Regeldifferenz xd als auch für die Regelgröße x zutreffend. Das von der aktuellen Verstärkung bzw. den aktuellen Eigenschaften des Regelkreises beeinflußte Abgleichsignal d wird einer Bandpaßfilterung unterzogen, um die Frequenz des Abgleichsignals d aus dem Regelsignal x bzw. aus der Regeldifferenz xd herauszufiltern.

Am Ausgang des Bandpaßfilters wird ein Fig. 11 entsprechendes Signal bereitgestellt, daß hinsichtlich seiner Amplitude egalisiert ist und die Frequenz des Abgleichsignals d aufweist. Bei einem aktuellen Verstärkungswert des Regelkreises, der von 1 abweicht, ist das in Fig. 11 dargestellte Signal in seiner Phase zum Abgleichsignal d verschoben. Das hinsichtlich seiner Amplitude bereits egalisierte Signal entsprechend Fig. 11 wird dann quadriert, so daß ein vorzeichenunabhängiges Signal gemäß Fig. 12 am Ausgang des Quadrierers bereitgestellt wird. Aufgrund der Multiplikation mit sich selbst weist dieses Signal die doppelte Frequenz gegenüber dem in Fig. 11 dargestellten Signal auf.

Das Tiefpaßfilter des in Fig. 12 dargestellten Signals führt dann zu einem Amplitudensignal, welches in Fig. 13 dargestellt ist und der Amplitude der Regelgröße x bzw. der Regeldifferenz xd entspricht. Der Quotient der derartig gebildeten Amplitudensignale von Regelsignal und Regeldifferenzsignal entspricht dann der aktuellen Verstärkung des Regelkreises für das eingekoppelte Abgleichsignal d. Das automatisierte Einstellen eines gewünschten Verstärkungswertes im Regelkreis mit nur einem Verfahrens schritt wird dann, wie bereits vorstehend erläutert, durchgeführt.

Die Erfindung ist nicht auf das hier angegebene Ausführungsbeispiel, bei dem das Regelsignal und das Regeldifferenzsignal zum Messen der aktuellen Verstärkung des Regelkreises herangezogen wurden, beschränkt. Bei der Auswahl vom Ausführungsbeispiel abweichender Anschlußpunkte zum Ermitteln einer aktuellen Verstärkung des Regelkreises ist deren Einfluß auf den gemessenen Verstärkungsfaktor entsprechend zu berücksichtigen.

Claims

1. Verfahren zum automatisierten Einstellen einer Verstärkung in einem Regelkreis mit einem Abgleichsignal, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Verfahrens schritt eine aktuelle Verstärkung während des Einkoppelns eines Abgleichsignals (d) gemessen, eine im Regelkreis vorzunehmende Verstärkungsänderung aus einem gemessenen Wert der Verstärkung berechnet und mit der berechneten Verstärkungsänderung die Verstärkung automatisiert eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuelle Verstärkung während des Einkoppelns einer als Abgleichsignal (d) verwendeten Abgleichfrequenz mit konstanter Amplitude gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Abgleichfrequenz eine sinusförmige Störfrequenz verwendet wird, die gleich einer Frequenz ist, bei welcher der Betragsverlauf der Verstarkung des offen Regelreises die Null-dB-Linie schneidet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgleichsignal (d) zu einer Regelgröße (x) des Regelkreises addiert in den Regelkreis eingekoppelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuelle Verstärkung als ein Quotient von Amplitudenwerten (A1, A2) einer Regelgröße (x) und einer Regeldifferenz (xd) gemessen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dividend des Quotienten von einem Amplitudenwert (A2) der Regelgröße (x) und ein Divisor des Quotienten von einem Amplitudenwert (A1) der Regeldifferenz (xd) gebildet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenwerte (A1, A2) von Regelgröße (x) und Regeldifferenz (xd) aus einem bandpaßgefilterten, quadrierten, tiefpaßgefilterten und radizierten Signal der Regelgröße (x) beziehungsweise Regeldifferenz (xd) gebildet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Berechnen der vorzunehmenden Verstärkungsänderung zum automatisierten Einstellen der Verstärkung ein reziproker Wert der gemessenen Verstärkung verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkung von Eins beziehungsweise Null dB für das Abgleichsignal (d) im Regelkreises durch Multiplizieren der Verstärkung im Regelkreis mit einem Kehrwert der gemessenen Verstärkung automatisiert eingestellt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine von einer Verstärkung von Eins beziehungsweise Null dB für das Abgleichsignal (d) im Regelkreises abweichende Verstärkung durch Multiplizieren der Verstärkung im Regelkreis mit einem Kehrwert der gemessenen Verstärkung und Multiplizieren mit der von Eins beziehungsweise Null dB abweichenden Verstärkung automatisiert eingestellt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Verstärkung während des Einkoppelns eines ersten Abgleichsignals (d) und eine zweite Verstärkung während des Einkoppelns eines zweiten Abgleichsignals (d) gemessen, eine Verstärkungsänderung zum Einstellen einer Verstärkung für eine von den Frequenzen der Abgleichsignale (d) abweichende Frequenz berechnet und mit der berechneten Verstärkungsänderung die Verstärkung automatisiert eingestellt wird.

12. Anordnung zum automatisierten Einstellen einer Verstärkung in einem Regelkreis mit einem Abgleichsignal, dadurch gekennzeichnet, daß

- ein Abgleichsignalgenerator (G) zum Erzeugen eines in den Regelkreis einzukoppelnden Abgleichsignals (d),
- eine Schaltungsanordnung zum Messen einer aktuellen Verstärkung während des Einkoppelns des Abgleichsignals (d),
- ein Prozessor zum Berechnen einer Verstärkungsänderung aus der gemessenen aktuellen Verstärkung und
- ein Verstärkungseinstellmittel (GA) zum Einstellen der Verstärkung vorgesehen sind.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Abgleichsignalgenerator(G) ein grenzstabiles zweipoliges rekursives Digitalfilter zum Erzeugen eines Abgleichsignals(d) ist, das eine wählbare Frequenz bei konstanter Amplitude aufweist.

14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung zum Messen einer aktuellen Verstärkung während des Einkoppelns des Abgleichsignals (d),

- ein Bandpaßfilter (BPF1, BPF2),
- einen Betragsbilder (Q1, Q2) und
- ein Tiefpaßfilter (LPF1, LPF2) enthält.

15. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor zum Berechnen einer Verstärkungsänderung aus der gemessenen aktuellen Verstärkung ein Prozessor zum Bilden des Kehrwertes eines Quotienten von Amplitudenwerten (A1, A2) einer Regelgröße (x) und einer Regeldifferenz (xd) ist.

16. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungseinstellmittel (GA) ein in den Regelkreis eingefügter Multiplizierer ist.