DE2155267C3

DE2155267C3 - Funktionsgenerator, insbesondere für ein stetiges Nachformsystem mit Auswertung des Betrages der Fühlerauslenkung

Info

Publication number: DE2155267C3
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: 1980-01-31
Also published as: US3816736A; DE2155267B2; DE2155267A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Funktionsgenerator von _bn der im Oberbegriff des Anspruchs t angegebenen Gattung* Wie sie aus der DE-PS 8 15 559 bekannt ist, insbesondere für ein NachförfiisystenT mit Auswertung des Delrages der Fühlerauslenkung durch proportionalintegrale Umsetzung der elektrische»! Darstellung des Auslenkbetrages eines kopierfühlers in Winkelfunktionen zur Bildung der öeschwindigkcils-Söllwerte für zAvei Achseti; Die Geschwindigkeits-Sollwerte sollen in K.v = Va -cos2·π Vy- Vo- sin 2 · π

Smax

S Smax

folgen.

Hierin bedeuten:
Vo = Bahngeschwindigkeit,
S = momentane Fühlerauslenkung,
S)?iflx = maximale Fühlerauslenkung.

!n 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 Fühlerauslenkung S der Wert S·:

S₁ = s + 1 -Js 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 Sinus-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 Herausschneidet' der Augenblicksspannung eines der Frequenzgeneratoren bewirkt.

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

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

Die Erfindung biete! abgesehen vein den funktioneilen Verbesserungen den Vorteil, daß sie mit einem Wesentlich geringeren Aufwand an Bauelementen auskommt Und damit geringere Koste« Und eine höhere statistische Sicherheit bietet. Vorteilhafterweise verläuft die angeschnittene Schwingung und deren Kofunktion harmonisch oder angenähert harmonisch.

In weiterer Ausbildung der Erfindung weist tief Ffequenzgenefalor, dessen Ausgangssighal dem Komparator zum Vergleich mit dem Eingangssignal

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r\cn

zugeführt wird, mindestens an einer Flanke des Ausgangssignals eine mindestens angenähert zeitproportionale Signalveränderung auf. Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Schaltsignal des Komparators einen monostabilen Zeilkipper startet, dessen Start nur auf einer Flanke bestimmter Polarität erfolgt. Zweckmäßigerweise werden die Ausgangssignale durch Steuerung der Kippzeit des Zeitkippers oder durch Veränderung der 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 1 wird die Differenz aus dem Sollwert Ssoll und dem Istwert Sist gleich b'w gebildet und dem Spannungsfrequenzwandler 2 sowie dem Komparator 3 zugeführt Der Spannungsfrequenzwandler 2 ist ein beliebiger Schwinger oder Multivibrator, dessen A.usgangssigna! an mindestens einer Flanke im Bereich des Nulldurchgang^-s 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 zeätproportionalen Flankenstieges ist ein Sägezahngenerator. Der Spannungsfrequenzwandler 2 ist so eingestellt, daß beim Signal SiV=NuIl die Frequenz mit der des Sinusgenerators 5 übereinstimmt. In dem Komparator 3 wird das Ausgangssignal des Spannungsfrequenzwandlers 2 mit der Soll-Istwert-Differenz Sw verglichen, d. h., der Komparator 3 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 Flanki des Ausgangssignals des Spannungsfrequenzwandlers 2 verschoben. Die zeitliche Verschiebungbeträgt

Ii =

mit

u'_a — zeitliche Ändcung des Generatorausgangssignals;

was sich in einer Verschiebung des .Schaltwinkels des Komparators 3 zur Schwingung des Generators 5 ausdrückt.

2.1 Ii	mit	In- Sw
Iv= _T	T = Periodendaucr am	Tu'_a
Somit ist ψ - /(Sw).
Generator 5.

b) Die Frequenz des Spannungsfrcquenzwandlers 2 wird durch das Signal der Söll-Istwertdifferenz Sw verändert, wüs eine zu Sw proportionale Differenzfrequenz zwischen dem Spannungsfrequenzwandler 2 und dem Sinusgenerator5 zur Folge hat.

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 ίο Verschiebung des Schaltwinkels des Komparatore 3 zur Schwingung des Generators 5 aus:

l/_r · At = .Uf f_r = Frequenz
und da

l/r = f(Sw),
ist

Aus Vorstehendem geht hervor, da^p· zwischen der Sinusschwingung des Generators 5 und dem Schaltpunkt des Komparators 3 folgende Beziehung besteht:

'/ + 'i'T = f(Sw),

mit
T = Integrationszeitkonstante.

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

Für die Dauer dieses Schaltsignals schließen die J₅ 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

Vy = ύ ■ γ ■ sin

+ y

dl) ■ fM)]

und

Vx = if — ■ cos

-dt

zu finden sind.

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

Die resultierende Geschwindigkei: ist für jeden Bewegungswinkel konstant und beträgt:

= u--f\ sin

QQS²!

Diese Geschwindigkeit kann in einfacher Weise durch die Steuerung von / oder u bestimmt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

01 RR Patentansprüche:

1. Funktionsgenerator mit zwei Frequenzgeneratoren, wobei eine unabhängige Variable die Ver-Schiebung des Schaltpegels an einem Komparator bewirkt, dessen Vergleichspegel von einem der Frequenzgeneratoren zu liefern ist und mit Hilfe eines Schaltsignals des !Comparators aus einer der beiden Schwingungen der Frequenzgeneratoren der 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 Winkelfunktionen zur Bildung der Geschwindigkeitssollwerte für zwei Achsen, dadurch gekennzeichnet, daß die unabhängige Variable gleichzeitig die Einstellung einer Differenzfrequenz zwischen ^en beiden Frequenzgeneratoren (2, 5) bewirkt unJ von dem herausgeschnittenen Momentanwert der Schwingung gleichzeitig dessen Kofunktion zu bilden ist und beide Momentanwerte auf getrennten Kanälen auszugeben sind.

2. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angeschnittene Schwingung und deren Kofunktion harmonisch oder angenähert harmonisch verläuft.

3. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgenerator, dessen Ausgangssicrol dem Komparator (3) zum Vergleich mit dem Eingangssignal (Sw) zugeführt ist, mindestens in einem Bereich des Ausgangssignals eine mindestens angenähert ze-tproportionale Signalveränderung aufweist.

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

5. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale durch Steuerung der Kippzeit des Zeitkippers (4) zu verändern sind.

6. Funktionsgenerator nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale durch Veränderung der Amplitude der angeschnittenen Schwingung des Frequenzgenerators /u verändern sind.

7. Funktionsgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der angeschnittenen Schwingung mit Hilfe eines Multipli/ierei's /u verändern ist.

idealer Weise den Funktionen