DE2510992B2 - Regeleinrichtung für einzeln zu- und abschaltbare Stellglieder - Google Patents
Regeleinrichtung für einzeln zu- und abschaltbare StellgliederInfo
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/14—Automatic controllers electric in which the output signal represents a discontinuous function of the deviation from the desired value, i.e. discontinuous controllers
- G05B11/18—Multi-step controllers
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Description
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für einzeln zu- und abschaltbare, jeweils einer Teilstellgröße
einer Gesamtstellgröße zugeordnete Stellglieder mit Zweipunktverhalten mit einem Dreipunktregler und
einem von diesem angesteuerten, die Stellglieder betätigenden elektronischen Stufenschaltwerk, wobei
ein dem Dreipunktregler nachgeschalteter Impulsgeber vorgesehen ist, der eine die Impulse auslösende
Integrationsstufe aufweist.
Bei einer aus der DE-AS 19 21424 bekannten
Regeleinrichtung werden die von Thyristoren gebildeten Stellglieder von dem Dreipunktregler über ein
impulszählwerk angesteuert. Mit diesem nach dem Prinzip der Impulsintegration arbeitenden Schaltwerk
ist eine Regelung in lediglich weiten Grenzen, d. h. unter relativ großem Über- bzw. Unterschwingen des
Sollwertes möglich, da das Abschalten der überschießenden bzw. Zuschalten des letzten den Sollwertausgleich
herbeiführenden Stellgliedes das Zurücksetzen bzw. Belegen des Zählwerkes mit der der Stufe
zugehörigen Impuls erforderlich macht, wozu bei der im • Sollwertbereich niedrigen Impulsfolge des Dreipunktregelgliedes
eine große Zeitspanne benötigt wird, in der der bestehende Regelzustand erhalten bleibt.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Regeleinrichtung der beschriebenen Art, mit
deren Hilfe eine schnelle Anpassung der Stellgröße in Fällen plötzlicher großer Regelabweichungen bei
gleichzeitig Gewährleistung einer großen Regelmäßigkeit nach Erreichen der Sollwertbedingungen.
Die Erfindung besteht darin, daß das Stufenschaltwerk von einer der Zahl der Stellglieder entsprechenden
Zahl von parallel geschalteten Schwellwertschaltern mit stufenweise festgelegter Referenzspannung
gebildet ist, die mittels einer Und-Oder-Verknüpfungslogik mit einem Zweipunktregeiglied verknüpft sind, das
ein Signal für die Regelabweichung der Gesamtstellgröße abgibt und in der Ruhezone zwischen den
Hysteresislinien (Hd~, H0 +) des Dreipunktreglers
liegende Hysteresis (H£) aufweist, wobei die den
Schwellwertschaltern der niedrigsten und der höchsten
Referenzstufe zugeordneten ODER-Gatter über einen npn-Schalter mit einem der Integrationsstufe vorgeschalteten
Unterbrecher verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung gewährleistet eine der Charakteristik des Dreipunktreglers mit
großer Genauigkeit folgende Regelung und damit bei Erzielung genauer PI-Verhältnisse einer plötzlichen
hohen Regelabweichung schnell folgende proportionale Steuerung. Hierbei wird durch die Verknüpfung mit
einem ebenfalls aus der Regelstrecke angesteuerten Zweipunktregeiglied in der angegebenen Weise eine
korrektive Obersteuerung der Dreipunktregelung erreicht dahingehend,
<iaß nach Erreichen der Sollwertbedingungen bereits innerhalb der engen Grenzen der
Hysteresiskennlinie des Zweipunktregelgliedes liegende Sollwertabweichungen sofort nachgeregelt werden.
Es wird daher neben der schnellen Nachregelung großer Sollwertänderjngen auch eine große Regelgenauigkeit
erzielt, wobei mittels des über die Verknüpfungslogik auf die Integrationsstufe wirkenden Schalters ein
sofortiges Anspringen des ersten Stellgliedes beim Einschalten und darüber hinaus ein definiertes Anfahrverhalten
erzielt wird.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt
F i g. 1 das Gesamtschaltbild der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung,
F i g. 2 eine schematische Darstellung der Hysteresiskennlinien der sich einander überlagernden Dreipunkt-
und Zweipunktregler,
F i g. 3 eine schematische graphische Darstellung des Regelvorganges bei einer angenommenen Regelabweichung.
In Fig. 1 der Zeichnung ist mit 1 ein üblicher Schrittregler mit Ausgängen 2 und 3 für Dreipunktregelung
und einem weiteren Ausgang 4 für Zweipunktregelung bezeichnet. Er arbeitet in der Weise, daß bei einer
dem Einschaltwert der Hysteresiskennung entsprechenden positiven Regelabweichung das Relais geschlossen
wird und damit am Ausgang 2 ein Potential von — 12 Volt ansteht, während im Falle einer entsprechend
hohen negativen Regelabweichung das Reglerrelais 3a schließt und damit am Ausgang 3 ein Potential von
+ 12 Volt ansteht. Am Zweipunktreglerausgang 4 steht umgekehrt bei positiver Regelabweichung positives
Potential von jeweils 10 Volt an.
Dem Regler 1 ist eine Integrationsstufe nachgeschaltet, die von je einer Konstantstromschaltung aus je
einem Feldeffekttransistor 5,6, je einem Stellwiderstand 5a, 6a für jeden Ausgang des Dreipunktregelgliedes,
weiterhin einer dieser nachgeschalteten Kondensator-/ Verstärkeranordnung 7, 8 gebildet ist und auf das das
die Stellglieder betätigende Stufenschaltwerk wirkt.
Das Stufenschaltwerk ist von einer der Zahl der
W) Steilglieder entsprechenden Zahl von parallel geschalteten
Schwellwertschalter!! 10,11, 12, 13 mit stufenweise
festgelegter Referenzspannung gebildet, die mittels einer Und-Oder-Verknüpfungslogik 15,16,17 mit einem
Zweipunktregeiglied 4 verknüpft sind, das ein Signal für
t>5 die Regelabweichung der Gesamtstellgröße abgibt und
eine in der Ruhezone zwischen den Hysteresislinien Hd~, Hd+ des Dreipunktreglers liegende Hysteresis Hz
aufweist, wobei die den Schwellwertschaltern 10, 13 der
niedrigsten und der höchsten Referenzstufe zugeordneten ODER-Gatter 146, 176 über einen npn-Schalter mit
einem der Integrationsstufe 7, 8 vorgeschalteten Unterbrecher 19 verbunden sind.
Im Beispielsfalle sind vier Schwellwerk schalter 10—13
für entsprechend vier Stellglieder, etwa Brenner-Magnetventile vorgesehen, die an den Anschlüssen Yu Y2,
Yi und Ya angeklemmt sind. Damit sind der Leistungsbereich
bzw. die Gesamtstellgröße in vier Teilstellgrößen geteilt mit jeweils einem Aussteuerbereich von
/7(SIeIIgI.)
= 5 V/Stellglied.
Hieraus ergibt sich auch die für die einzelnen Schwellwertschalter vorzugebende Referenzspannung
URcf.
Un ein-Un aus
(2 h-
worin Un die Ein- bzw. Ausschaltspannung des n-ten Schwellwertschalters bezeichnen. Für das dargestellte
Beispiel ergeben sich Referenzspannungen von — bezogen auf - 12 V=0-4,5 V für Schalter 10, 9,5 V für
Schalter 11, 14,5 V für Schalter 12 und 19,5 V für Schalter 13, die mit Hilfe der Spannungsteiler Rt bis Rs
eingestellt werden. Der Hysteresis von jewe'ls ±2,5 V, bezogen auf die jeweilige Referenzspannung, wird mit
Hilfe der Widerstände /?pund Rn eingestellt.
Das Stufenschaltwerk und damit das Dreipunktregelglied
ist mit dem Zweipunktregelglied mittels einer Verknüpfungslogik verbunden, die aus je einer Und-/
Oder-Gatterkombination 14a, 146... 17a, 17b für jeden
Schwellwertschalter 10... 13 besteht und die mit den Schwellwertschaltern und dem Zweipunktregelausgang
4 derart verschaltet ist, daß die Eingänge der Und-Gauer 146—176 über jeweils einen Analog-TTL-Umsetzer
18 mit den Ausgängen des zugehörigen Schwellwertsrhalters 10—13 einerseits und des zugehörigen
Oder-Gatters 14a—17a andererseits verknüpft sind, während die Eingänge der Oder-Gatter 14a—17a
einerseits gemeinsam über ebenfalls einen Analog-TTL-Umsetzer
18 mit dem Zweipunktreglerausgang 4 und andererseits mit dem Schwellwertschalter der jeweils
nachgeordneten Schaltstufe verschaltet sind. Der freie Eingang des in der Reihe letzten Oder-Gatters 17a ist
dauerhaft an Pluspotentiai gelegt. Es ergibt sich hierdurch die in F i g. 2 wiedergegebene Regelcharakteristik,
bei der größere Regelabweichungen durch Aussteuerung über das Dreipunktglied entlang den
Hysteresisbreiten Ho bzw. Ho+ nachgeregelt werden
und die Feinregelung nach Erreichen von Sollwertverhältnissen durch Übersteuerung des letzten Stellgliedes
von dem Zweipunktregelglied entsprechend der Hysteresiskennung Hz erfolgt. Durch die in F i g. 2 durch
strichlinierte Darstellung eines Hysteresispaares kenntlich gemachte Verstellung der Kennung des Dreipunktregelgliedes
und die hierdurch bewirkte Veränderung des Ruhezonenbereiches können abgegrenzte Regelzonen
unter Wirtschaftlichkeilsgesichtspunkten eingestellt werden etwa dergestalt, daß bei Justierung der
Einschaltwerte des Zweipunktreglers und Dreipunktreglers auf einen Abstand von beispielsweise 3°C die
Ansteuerung des nächsten Stellgliedes eine länger andauernde Wirksamkeit einer Störgröße dieser Größenordnung
voraussetzt.
Es ist zur Verbesserung des Einschaltverhaltens den Konstantstromgliedern ein gemeinsamer systemgesteuerter
Unterbrecher 19 vorgeschaltet der mittels eines npn-Schalters mit im Basiskreis vorgeschaltetem
NAND-Gatter 20 betätigt wird, dessen einer Eingang direkt mit dem Ausgang des Und-Gatters 146 der ersten
Schaltstufe und dessen anderer Eingang über einen Inverter 21 mit dem Ausgang des UND-Gatters 176 der
letzten Schaltstufe Yt, verknüpft sind. Es ist darüber
hinaus der Anfahrweg zum ersten Schwellwertschalter
IK 10 unterbrochen und dieser Eingang dauerhaft an
Plus-Potential gelegt Hierdurch wird einerseits ein sofortiges Anspringen des ersten Stellgliedes beim
Einschalten des Reglers undl darüber hinaus ein definiertes Anfahrverhalten erzielt Durch die strichlinierte
Verbindung zum Operationsverstärker soll verdeutlicht werden, daß diese Unterbrechung nur für
das erste Steilglied gilt d. h. sich auch bei beispielsweise
Hintereinanderschaltung mehrerer (gedruckter) Schaltkarten nicht wiederholt
»ο Die dargestellte Regeleinrichtung wirkt v, ie folgt:
Beim Einlegen des Hauptschalters liegen der Schwellwertschalter 10, der Spannungsteiler Rt... Rb
und das Gatter 17a mit seinem einen Eingang an Potential. Gleichzeitig stehen infolge der beim erstmaligen
Einschalten bestehenden negativen Regelabweichung der Regelstrecke am Ausgang 3 bzw. nach
Schließen des Schalters 3a an der Konstantstromquelle
5, 5a positives Potential und am Ausgang 4 negatives Potential an. Dies fühn: nach Aneilog-TTL-Umsetzung in
den Umsetzern 18 des Schwellwertschalters 10 und des Zweipunktreglers 4 über die Gatter 14a, 146 zu einem
Einschaltbefehl an das Stellglied Yt. Gleichzeitig erfolgt über die Gatterkombination 20, 21 Sperrung des
Transistors 19a und Entregung des Unterbrechers 19,
J5 der damit in Schließstellung fällt Das Einlegen des
Hauptschütz führt damit unmittelbar und ohne Zeitverzögerung zum Einschalten des ersten Stellgliedes
einerseits und zur zeitproportionalen Beladung des Kondensators 7 entsprechend der Regelcharakteristik
des Dreipunktregelgliedes. Dieser Vorgang ist in F i g. 3 in schematischer Darstellung unter Zugrundelegung
einer linearen Regelabv/eichung von 50% (3A) wiedergegeben, die Regelimpulse der in Fig.3B wiedergegebenen
Zeit- und Schrittfolge auslöst. Diese Regelimpulse führen (Fig.3B) zu einer der P-Anteils-Kennlinie
folgenden Beladung des Kondensators 7 während der Zeit Zp, innerhalb der nach den wiedergegebenen
Bedingungen die Einschaltspannung des Schwellwertschalters 11 erreicht wird, was zu einem zusätzlichen
Einschalten des Stellgliedes Y7 führt. Unter der
gestellten Bedingung einer bleibenden Regelabweichung von 50% würde sich die weitere Regelung mit
verkürzter Impulsfolge entlang der dargestellten gestuften Kennlinie vollziehe;!, die der gemittelten 1-Anteils-Kennlinie
entspricht. Der Regler folgt damit genau P-I-Regelverhältnissen.
Für das Folgende soll davon ausgegangen werden. daß nach Einschalten des zweiten Stellgliedes Sollwertbedingungen
erreicht sind, in welchem Fall der
bo Unterbrecher 3a geöffnet wird. Infolge dieser Unterbrechung
einerseits und des hohen Eingangswiderstandes am Operationsverstärker 8 andererseits bleibt die
Ladung des Kondensators 7 erhalten. Es stellen damit am Ausgang des Schwellwertschalters 11 und damit an
b5 den verbundenen Eingängen der Gatter 14a und 156
log 1 an, wodurch das Stellglied Yt dauerhaft und das Stellglied Vi solange in Funktion gehalten werden,
solange die Ausschaltschwelle des Zweipunktreglers
η Btcanw*&ν μ
noch nicht erreicht ist, d. h. das Gatter 15a vom Ausgang 4 her noch mit log 1 belegt ist. Bei Erreichen der
Ausschaltschwelle am Zweipunktregelglied tritt Wechsel des log-Befehls am Gatter 15a und damit auch am
Gatter 156 ein mit der Folge, daß das Stellglied V'2 irotz
Erhaltung des Einschaltbefehls am Schwellwertschalter 11 ausgeschaltet wird. Es tritt somit eine Übersteuerung
des Dreipunktschrittreglers für das letzte eingeschaltete Stellglied ein. Erst bei Auftreten einer größeren, in den
Bereich Hp' bzw. Ho* gem. F i g. 2 reichende Regelabweichung
tritt durch Schließung des Schalters 2a oder 3a und der hierdurch erfolgenden weiteren Beladung
oder Entladung des Kondensators 7 eine weitergehende Änderung der Regelungsverhältnisse ein, bis bei
Erreichen der Sollwertverhältnisse die Übersteuerung des letzten Stellgliedes in der beschriebenen Weise
durch das Zweipunktregelglied übernommen wird.
Bei Erreichen der Zuschaitsch welle für den letzten Schwellwertschalter 13 erfolgt Änderung der Belegung des NAND-Gatters 21 und damit Umschaltung des Transistorschalters 19a, der ein öffnen des Hauptschalters 19 bewirkt und damit die Beladung des Kondensators 7 unterbricht. Bei Einschalten des letzten Stellgliedes verbleibt somit der Kondensator in einer definierten Ladung, was die Grundlage dafür darstellt, daß sich die eventuell anschließende Rückschaltfolge bereits für das erste Glied in genauer Zeitproportionalität vollzieht.
Bei Erreichen der Zuschaitsch welle für den letzten Schwellwertschalter 13 erfolgt Änderung der Belegung des NAND-Gatters 21 und damit Umschaltung des Transistorschalters 19a, der ein öffnen des Hauptschalters 19 bewirkt und damit die Beladung des Kondensators 7 unterbricht. Bei Einschalten des letzten Stellgliedes verbleibt somit der Kondensator in einer definierten Ladung, was die Grundlage dafür darstellt, daß sich die eventuell anschließende Rückschaltfolge bereits für das erste Glied in genauer Zeitproportionalität vollzieht.
Der im Prinzip analoge Vorgang vollzieht sich am Ende der Rückschaltfolge bei Abschalten des ersten
Stellgliedes Vi, mit dem gleichzeitig ebenfalls der Schalter 19 geöffnet und ein weiteres Entladen unter
den gewünschten bzw. definierten Einschaltwert verhindert und durch den eine genaue Zeitproportionalität der
Einschaltfolge bei dem sich anschließenden Zuschaltvorgang erreicht wird.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Regeleinrichtung für einzeln zu- und abschaltbare, jeweils einer Teilstellgröße einer Gesamtstellgröße zugeordnete Stellglieder mit Zweipunktverhalten mit einem Dreipunktregler und einem von diesem angesteuerten, die Stellglieder betätigenden elektronischen Stufenschaltwerk, wobei ein dem Dreipunktregler nachgeschalteter Impulsgeber vorgesehen ist, der eine die Impulse auslösende Integrationsstufe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stufenschaltwerk von einer der Zahl der Stellglieder entsprechenden Zahl von parallel geschalteten Schwellwertschaltern (10, 11, 12, 13) mit stufenweise festgelegter Referenzspannung gebildet ist, die mittels einer Und-Oder-Verknüpfungslogik (14,15,16,17) mit einem Ziveipunktregel-.flied (4) verknüpft sind, das ein Signal für die Regelabweichung der Gesamtstellgröße abgibt und eine in der Ruhezone zwischen den Hysteresislinien (HD-, Hp+) des Dreipunktreglers liegende Hysteresis (Hz) aufweist, wobei die den Schwellwertschaltern (10, 13) der niedrigsten und der höchsten Referenzstufe zugeordneten ODER-Gauer (146, i7b) über einen npn-Schalter mit einem der Integrationsstufe (7, 8) vorgeschalteten Unterbrecher (19) verbunden sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752510992 DE2510992C3 (de) | 1975-03-13 | 1975-03-13 | Regeleinrichtung für einzeln zu- und abschaltbare Stellglieder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752510992 DE2510992C3 (de) | 1975-03-13 | 1975-03-13 | Regeleinrichtung für einzeln zu- und abschaltbare Stellglieder |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2510992A1 DE2510992A1 (de) | 1976-09-23 |
DE2510992B2 true DE2510992B2 (de) | 1981-04-23 |
DE2510992C3 DE2510992C3 (de) | 1982-01-07 |
Family
ID=5941288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752510992 Expired DE2510992C3 (de) | 1975-03-13 | 1975-03-13 | Regeleinrichtung für einzeln zu- und abschaltbare Stellglieder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2510992C3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4016017C1 (de) * | 1990-05-18 | 1991-10-17 | Eckardt Ag, 7000 Stuttgart, De |
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DE102018004989B3 (de) | 2018-06-25 | 2019-09-12 | RUHR-UNIVERSITäT BOCHUM | Adaptiver Zweipunktregler und Verfahren zur adaptiven Zweipunktregelung |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB906125A (en) * | 1957-11-22 | 1962-09-19 | Rheostatic Co Ltd | Improvements in electronic controllers |
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DE1953760C3 (de) * | 1969-10-24 | 1978-06-15 | Paul Pleiger Maschinenfabrik, 5810 Witten | Elektronische Programmsteueranordnung |
-
1975
- 1975-03-13 DE DE19752510992 patent/DE2510992C3/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4016017C1 (de) * | 1990-05-18 | 1991-10-17 | Eckardt Ag, 7000 Stuttgart, De |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2510992A1 (de) | 1976-09-23 |
DE2510992C3 (de) | 1982-01-07 |
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Legal Events
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