DE2640259C3 - Geschwindigkeitsregelanordnung für einen elektromotorischen Fahrzeugantrieb - Google Patents
Geschwindigkeitsregelanordnung für einen elektromotorischen FahrzeugantriebInfo
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Description
15
20
Die Erfindung bezieht sich auf eine Geschwindigkeitsregelanordnung
für einen elektromotorischen Fahrzeugantrieb unter Verwendung eines Proportionalreglers
als Geschwindigkeitsregler, dessen Ausgang die Strom- bzw. Zug- und/oder Bremskraftsollwertvorgabe
eines unterlagerten Regelkreises liefert. Eine derartige Geschwindigkeitsregelanordnung ist aus der Zeitschrift
»Deutsche Eisenbahntechnik«, 19 (1971), S. 433-437, bekannt
Moderne Geschwindigkeitsregelungen bei Lokomotiven sollen keine größeren Regelabweichungen von
vorgegebenen Sollgeschwindigkeiten zulassen, als etwa ±1 bis 2 km/h. Das bedingt einerseits eine große
Regelverstärkung, andererseits steht diese der Stabilität des Regelkreises entgegen. Integralregler ("/-Regler)
bzw. Proportional-Integralregler (P'ARegler) sind wegen
ihres großen Überschwingverhaltens bei Störungen von vornherein schlecht brauchbar. Proportionalregler
(P-Regler) dagegen führen bei den erforderlichen großen Verstärkungen leicht zu Instabilitäten, insbesondere
wenn die Regelstrecke, wie auch im vorliegenden Fall, Glieder mit größerem Zeitverhalten (Zeitkonstanten)
aufweist. Hauptsächliche Störgröße bei Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungen ist die Zugkraft bzw. der
dazu erforderliche Motorstrom. Diese Größen können zur Aufrechterhaltung einer geforderten Geschwindigkeit
je nach Zuggewicht und Gelände verschieden sein. Die Zugkraft kann für dieselbe Geschwindigkeit von
Null bis zu positiven Werten (Steigung) oder negativen Werten (Gefälle) variieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit einem P-Regler auf
relativ einfache Weise eine hohe Regelgenauigkeit ohne Instabilitäten oder Überschwingungen zu erreichen.
Gelöst wird diese Aufgabe für eine Geschwindigkeitsregelung der eingangs genannten Art dadurch, daß
unter Anwendung eines Proportionalreglers mit einer verhältnismäßig kleinen Verstärkung eine höhere
Genauigkeit der Regelung dadurch erzielt wird, daß dem Geschwindigkeitssollwert eine Korrekturgröße
überlagert ist, die der Differenz aus einer der Zug- bzw. Bremskraft proportionalen Größe und einer der
gemessenen Beschleunigung bzw. Verzögerung proportionalen Größe derart proportional ist, daß die bleibende
Regelabweichung des Geschwindigkeitsreglers
wenigstens angenähert ausgeglichen ist
In Verbindung mit einem P-Regler ist es an sich bekannt (»Einführung in die Technik selbsttätiger Regelungen«,
Göschen, Bd. 714/714a, 195o, S. 79/80), Regelstrecken
durch Störgrößenaufschaltung regelungstechnisch zu verbessern. Dies geschieht beim Bekannten
dadurch, daß der Sollwert in Abhängigkeit von der Störgröße beeinflußt und der Istwert mit der Summe aus
der Störgröße und dem Sollwert verglichen wird. Dabei verringert sich die P-Abweichung um den Beirag, den die
aufgeschaltete Störgröße sonst verursachen würde. Bei der Erfindung wird die zur Vermeidung von Instabilitäten
in Kauf genommene geringere P-Verstärkung durch Korrektur bzw. Verfälschung des Sollwertes mittels der
Störgröße selbst wieder ausgeglichen. Die Einführung der Beschleunigung bzw. Verzögerung ist
dabei von Wichtigkeit, um während einer Beschleunigungsphase (oder Verzögerungsphase) bis zur Annäherung
(Einlauf) an eine Sollgeschwindigkeit den Einfluß der Korrekturgröße Zugkraft zu mindern. Erst danach
greift die Korrekturgröße stärker werdend ein. Ein Überschwingen wird damit verhindert. Bei Beharrungsfahrt ist die Beschleunigung = 0 und damit ohne Einfluß
auf die Korrekturgröße Zug- bzw. Bremskraft
Ein Schaltungsbeispiel für die Erfindung wird im Nachstehenden näher erläutert Die Figur zeigt in einem
Schaltungsausschnitt eine Geschwindigkeitsregelanordnung für die Bildung eines Stromsollwertes lso\i eines
unterlagerten Motorstromregelkreises. Von den dargestellten 3 Operationsverstärkern ist der Operationsverstärker
1 der eigentliche Proportionalregler für die Geschwindigkeitsregelung und die beiden Verstärker 2
und 3 dienen der Bildung und Aufschaltung der Korrekturgrößen auf den Eingang des Geschwindigkeitsreglers.
Für den Proportionalregler wird hier eine Verstärkung von V=IO angenommen. Über einen
Anschluß 4 und einen Vorwiderstand 5 erfolgt die Eingabe des Geschwindigkeitssollwertes vSoih über den
Anschluß 6 die Eingabe des Geschwindigkeitsistwertes Vj51. Die am Knotenpunkt 7 auftretende Differenz der
vorzeichenverschiedenen v5On- und v,s,-Werte wird dem
Eingang ( —) des Proportionalreglers 1 zugeführt. Der v/sr-Wert wird mittels eines P.C-Gliedes 8, 9 und des
Verstärkers 2 differenziert und als Beschleunigungsgröße a über Leitung 10 und Widerstand 11 dem Verstärker
3 zugeführt. An Anschluß 12 ist über Widerstand 13 das Strom-Istwertsignal (Motorstrom) /;si als proportionale
Ersatzgröße für die Zugkraft angelegt. Im Knotenpunkt 14 erfolgt über die Summation vorzeichenverschiedener
Werte eine Subtraktion der Beschleunigung a als elektrische Größe vom Strom-Istwertsignal /,«. Der
Differenzwert steuert den Verstärker 3, dessen Ausgang über Leitung 15 und einen Widerstand 16 auf den
Steuereingang (-) des Proportionalreglers 1 additiv einwirkt. Das erforderliche Verhältnis der Widerstandswerte
der Widerstände 5 und 16 richtet sich nach dem Grad der Verstärkung des Proportionalverstärkers 1,
um auf die geforderten Geschwindigkeitswerte gemäß der Erfindung zu kommen. Entsprechend dem gewählten
Beispiel einer Verstärkung v=10 muß hier ein Widerstandsverhältnis von 1:10 gewählt werden, um
mit auf 110% korrigiertem vIO;/auf 100% Vü,zu kommen.
Der Widerstand 16 weist somit den lOfachen Wert des Widerstandes 5 auf. Der /«,//-Wert am Ausgang des
Proportionalverstärkers 1 wird entsprechend angehoben. Mit 17 ist noch ein Anschluß für Bremskraftistwerte
Mbis, bezeichnet. An ihm treten an Stelle von Anschluß
12 Signale bei Bremsvorgängen (Gefälle) auf, wenn es
gilt, eine Geschwindigkeit zu halten. Mit 18 ist noch ein
Einspeisewiderstand für die var Werte bezeichnet
In Funktion würde bei einer Anfahrt der Sollwert der
Geschwindigkeit vw/ am Anschluß 4 anstehen und den Verstärker I bis in die Sättigung voll aussteuern. Der
v«,-Wert wächst langsam und ist zunächst ohne Einfluß,
da AV, d.h. K50;;- V«, den Verstärker weiter voll
aussteuert Die additive Korrekturgröße über Leitung 15 kommt bei höchster Beschleunigung nicht oder
wenig zum Tragen. Erst bei einem Einlauf in die Sollgeschwindigkeit wenn der P-Regler 1 infolge der
kleiner werdenden Soll-lstwertdifferenz zurückgeregelt
und die Beschleunigung zurückgeht, wird der additive Korrekturwert größer, bis er bei der Beschleunigung
a=0 den vollen Wert erreicht Dann ist das Fahrzeug auch auf die Sollgeschwindigkeit eingelaufen. Die
Beharrungsfahrt ist erreicht mit a=0, und der ICorrekturwert hat seine volle Größe. Er entspricht der
für die Beharrungsfahrt notwendigen Zugkraft Bei Bergfahrt wird der subtrahierend? Beschleunigungswert
a kleiner werden, so daß der Korrekturwert größer wird. Bei Talfahrt wird Z50Zi negativ, was einen
Bremssollwert MbxIi bedeutet /&, (Anschluß 12) ist in
diesem Falle 0. Die Korrektur wird nun vom Bremsmoment Mb^, (Anschluß 17) abgeleitet Die
Sollwertverfälschung erfolgt mit umgekehrtem Vorzeichen.
Durch die Erfindung wird auf einfache Weise die bleibende Regelabweichung eines Proportionalreglers
ausgeglichen, und es kann eine Geschwindigkeitsregelung höherer Genauigkeit erstellt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Geschwindigkeitsregelanordnung für einen elektromotorischen Fahrzeugantrieb unter Verwendung eines Proportionalreglers als Geschwindigkeitsregler, dessen Ausgang die Strom- bzw. Zug- und/oder Bremskraftsollwertvorgabe sines unterlagerten Regelkreises liefert, dadurch gekennzeichnet, daß unter Anwendung eines Proportionalreglers (1) mit einer verhältnismäßig kleinen Verstärkung eine höhere Genauigkeit der Regelung dadurch erzielt wird, daß dem Geschwindigkeitssollwert (vsoii) eine Korrekturgröße überlagert ist, die der Differenz aus einer der Zug- bzw. Bremskraft proportionalen Größe und einer der gemessenen Beschleunigung bzw. Verzögerung (a) proportionalen Größe derart proportional ist, daß die bleibende Regelabweichung des Geschwindigkeitsreglers wenigstens angenähert ausgeglichen ist10
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AT548077A AT356762B (de) | 1976-09-04 | 1977-07-27 | Schaltungsanordnung zur geschwindigkeits- regelung eines elektrischen triebfahrzeuges, insbesondere eines bahnfahrzeuges |
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Applications Claiming Priority (1)
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- 1976-09-04 DE DE2640259A patent/DE2640259C3/de not_active Expired
-
1977
- 1977-07-27 AT AT548077A patent/AT356762B/de not_active IP Right Cessation
- 1977-09-01 IT IT27184/77A patent/IT1087706B/it active
Also Published As
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