DE2155267B2

DE2155267B2 - Funktionsgenerator, insbesondere für ein stetiges Nachformsystem mit Auswertung des Betrages der Ffihlerauslenkung

Info

Publication number: DE2155267B2
Application number: DE2155267A
Authority: DE
Inventors: Holger 8771 Wombach Krohn
Original assignee: Indramat Gesellschaft fuer Industrie Rationalisierung und Automatisierung
Current assignee: Rexroth Indramat GmbH
Priority date: 1971-11-06
Filing date: 1971-11-06
Publication date: 1979-05-10
Also published as: US3816736A; DE2155267A1; DE2155267C3

Description

Vy — Vo- sin 2 · π

Die Erfindung betrifft einen Funktionsgenerator von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung, wie sie aus der OE-PS 8 15 559 bekannt ist, insbesondere für ein Nachformsystem mit Auswertung des Betrages der FUhlerauslenkiing durch proportionalintegrale Umsetzung der elektrischen Darstellung des Auslenkbetrages eines Kopierfühlcrs in Winkelfunktionen zur Bildung der Geschwindigkeits-Sollwerte für /wui Achsen. Die Geschwindigkeils-Sollwerte sollen in Smax

Smax

Folgen.

Hierin bedeuten:

Vo = Bahngeschwindigkeit, S = momentane Fühlerauslenkung, Smax = maximale Fühlerauslenkung.

In bekannter Weise erfolgt die Umsetzung der Fühlerauslenkung in Geschwindigkeitswerte mit Hilfe von Funktionsbildnern. Weiter ist es bekannt, die Fühlerauslenkung durch Verwendung eines proportional-integralen Signalverstärkers konstant zu halten. Hierbei tritt in den vorgenannten Gleichungen an Stelle der momentanen Fühierauslenkung Sder Wert S-,:

S₁ = S + -ψ\ S dt.

Da ein Funktionsgeber im allgemeinen keine endlose Fortführung der Funktion zuläßt, wird das integrale Glied des Signalverstärkers durch ein Schaltsignal zu Null gesetzt, wenn im Funktionsgeber ein abgeschlossener zu wiederholen anstehender Funktionsteil durchfahren ist; oder der Funktionsgeber wird nur für die Darstellung des Proportionalanteils verwendet und der Arbeitspunkt dadurch quasi konstant gehalten, daß der Integralanteil durch Überlagerung eines elektromechanisch betätigten Endlosfunktionsgebers. insbesondere eines Motors mit einem Drehmelder oder Funktionspotentiometer, eingeführt wird. Bei elektrischen Rechengeräten ist es bekannt, daß ein Impulsgenerator einen Kippgenerator und einen S'aus-Generator mit gleicher Frequenz zum Schwingen bringt, wobei mit Hilfe einer unabhängigen Variablen in einem Komparator dessen Vergleichspegel von einem der beiden Frequenzgeneratoren zu liefern ist, ein Schaltsignal erzeugt wird, das mit Hilfe weiterer Schaltglieder das Herausschneiden der Augenblicksspannung eines der Frequenzgenfatoren bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem technischem Aufwand die Einstellung eines Vektors im Einheitskreis, insbesondere zur Nutzung für einen Kopiervorgang gesteuert durch ein elektrisches Signal, das im Falle der Kopiersteuerung aus der Differenz zwischen einer Soll- und Istfühlerauslenkung gebildet wird, mit proportionalintegralem Verhalten über einen unbegrenzten Bereich durchzuführen, und /war unter Meidung der Nachteile der bekannten L.osimgsmoglichkeitcn.

Nach der Erfindung wird dies durch die Merkmale des Anspruchs I erreicht.

Die Erfindung bietet abgesehen von den funklioncllcn Verbesserungen den Vorteil, daß sie mit einem wesentlich geringeren Aufwand an llauelementen auskommt und damit geringere Kosten und eine höhere statistische Sicherheit bietet. Vorteilhaflerweise verläuft die angeschnittene Schwingung und deren Kofunktion harmonisch oder angenähert harmonisch.

In weiterer Ausbildung der Erfindung weist der Frcquen/geiieralor, dessen Ausgangssignal dem Komparator /um Vergleich mit dem Eingangssignal

zugeführt wird, mindestens an einer Flanke des Ausgangssignals eine mindestens angenähert zeitproportionale Signalveränderung auf. Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Schaltsignal des Kompa. aiurs einen monostabilen Zeitkipper startet, dessen Start nur auf einer Flanke bestimmter Polarität erfolgt ZweckmäOigerweise werden die Ausgangssignale durch Steuerung der Kippzeit des Zeitkippers oder durch Veränderung '!er Amplitude der angeschnittenen Schwingung verändert. Im letzteren Fall ist es vorteilhaft, wenn die Amplitude der angeschnittenen Schwingung mit Hilfe eines Multiplizierers verändert wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

In dem proportional wirkenden Verstärker I wird die Differenz aus dem Sollwert Ssoll und dem Istwert Sist gleich Sw gebildet und dem Spannungsfrequenzwandler 2 sowie dem Komparator J zugeführt. Der Spannungsfrequenzwandler 2 ist ein beliebiger Schwinger oder Multivibrator, dessen Ausgangssigp.a! an. mindestens einer Flanke im Bereich des Nulldurchgangf-j zeitproportional verläuft und dessen Frequenz über einen Spannungseingang verändert werden kann. Diese Anforderung wird von jedem Sinus- oder Dreieckgenerator erfüllt Besonders geeignet aufgrund einfachen Aufbaues und des fast über 2 π reichenden zeitproportionalen Flankenstieges ist ein Sägezahngenerator. Der Spannungsfrequenzwandler 2 ist so eingestellt, daß beim Signal Sw=NuIl die Frequenz mit der des Sinusgenerators 5 übereinstimmt. In dem Komparator J wird das Ausgangssignal des Spannungsfrequenzwandlers 2 mit der Soll-Istwert-Differenz Sw verglichen, d. h., der Komparator J wechselt stets dann sein Ausgangssignal, wenn das Ausgangssignal des Spannungsfrequenzwandlers 2 gleich der Differenz Sw ist. Daraus folgt, daß beim Anstehen einer endlichen Differenz Sw zwei Dinge geschehen.

a) Der Schaltpunkt des Komparators 3 wird an der Flanke Jes Ausgangssignals des Spannungsfrequenzwandlers 2 verschoben. Die zeitliche Verschiebungbeträgt

It =

mit

h = ~rj' =

■Sw

Γ · u'

mit

frequenz zwischen dem Spannungsfrequenzwandler 2 und dem Sinusgenerator 5 zur Folge hat

Γ = Periodendauer am Generator 5 .
Somit ist 7 - HSn).

b) Die Frequenz des .Spanniingsfrequenzwandlers 2 wird durch das Signal der Soll-Istwertdifferenz Sw verändert, was eine in Sw proportionale Differenz-Dadurch kommt es zu einer mit der Zeit anwachsenden Verschiebung zwischen der Schwingung des Generators 5 und dem Signal des Spannungsfrequenzwandlers 2, Diese Verschiebung drückt sich in einer Verschiebung des Schaltwinkels des Komparators 3 zur Schwingung des Generators 5 aus:

IZ,- It= 17 f_r= Frequenz
und da

IZr = Z(Sw),
ist

7' = /(Sw).

Aus Vorstehendem geht hervor, \!<\ü zwischen der Sinusschwingung des Generators 5 und dem Schaltpunkt des Komparators 3 folgende Beziehung besieht:

T = Integrationszeitkonstante.

Das monostabile Schaltglied 4 gibt ausgelöst von einer Flanke des Schaltsignals des Komparators 3 ein Schalisignai von vorbestiminender Dauer ab.

Für die Dauer dieses Schaltsignals schließen die elektronischen Schalter 7 und tragen den Momentanwert der Sinusschwingung und der über das phasendrehende Glied 6 erzeugten Kosinusschwingung auf zwei Ausgänge, auf denen dann die Signale

u'_a = zeitliche Änderung des Generatorausgangssignals;

was sich in einer Verschiebung des .Schaltwinkels des Komparators J /ur Schwingung des Generators 5 ausdrückt.

Vy = ii · -

' sin

yjsw· dl )·/,(?)]

Γ)

Vx = Ci-j- cos Usw + ^Sw · dt) · fM)]

zu finden sind.

Diese Signale sind die, für einen Kopiervorgang mit zwei rechtwinkelig zueinander stehenden Achsen, in Abhängigkeit von dem Betrag der Fühleraiislenkung ^u bildenden idealen Gescfiwindigkeitssollwerte und können als solche direkt den durchregelbaren .Servoantrieben zugeführt werden.

Die resultierende Geschwindigkeit ist für jeden Hewegiingswinkel konstant und beträgt:

Diese Geschwindigkeit kann in einfädler Weise durch die .Steuerung von roder f/bestimmt werden.

Hierzu 1 Hlait Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Funktionsgenerator mit zwei Frequenzgeneratoren, wobei eine unabhängige Variable die Ver- Schiebung des Schnltpegels an einem Komparator bewirkt, dessen Vergleichspegel von einem der Frequenzgeneratoren zu liefern iist und mit Hilfe eines Schaltsignals des Komparator aus einer der beiden Schwingungen der Frequenzgeneratoren der ι ο Momentanwert herausschneidbar ist, insbesondere für ein stetiges Nachformsystem mit Auswertung des Betrages der Fühlerauslenkung durch proportional-integrale Umsetzung der elektrischen Darstellung des Auslenkbetrages eines Kopierfühlers in i> Winkelfunktionen zur Bildung der Geschwindigkeitssollwerte für zwei Achsen, dadurch gekennzeichnet, daß die unabhängige Variable gleichzeitig die Einstellung einer Differenzfrequenz zwischen (Sen beiden Frequenzgeneratoren (2, 5) bewirkt und von dem herausgeschnittenen momentanwert der Schwingung gleichzeitig dessen Kofunktion zu bilden ist und beide Momentanwerte auf getrennten Kanälen auszugeben sind.

2. Funktionsgenerator nach Anspruch I, dadurch r> gekennzeichnet, daß die angeschnittene Schwingung und deren Kofunktion harmonisch oder angenähert harmonisch verläuft.

3. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzjjenerator, dessen Ausgangssign: ί dem Komparator (3) zum Vergleich mit dem Eingangssignal (Sw) zugeführt ist, mindestens in einem Bereich des Ausgangssignals eine mindestens angenähert zeitpropoTtionale Signalveränderung aufweist. r>

4. Funktionsgenerator nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltsignal des Komparators einen monostabilcn Zeitkipper (4) startet, dessen Start nur auf einer Fkinke bestimmter Polarität erfolgt.

5. Funktionsgenerator nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale durch Steuerung der Kippzeit des Zeitkippers (4) zu verändern sind.

6. Funktionsgenerator nach Anspruch I, dadurch i> gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale durch Veränderung der Amplitude der angeschnittenen Schwingung des Frequenzgenerators zu verändern sind.

7. Funktionsgenerator nach den Ansprüchen 1 bis >o 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der angeschnittenen Schwingung mit Hilfe eines Multiplizierers /11 verändern ist.

idealer Weise den Funktionen Vx = Vo · cos 2 · λ