DE2646086C3 - Einrichtung zum Vermeiden von sprungartigen Änderungen der Stellgröße - Google Patents
Einrichtung zum Vermeiden von sprungartigen Änderungen der StellgrößeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches I.
Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 23 553 bekannt. Um das Auftreten von Ausglcichsvorgängen
beim Schließen von miteinander verknüpften Regelkreisen zu vermeiden, werden die Führungsgrößen
eines oder mehrerer dieser Regelkreise vor dem Schließen den Istwerten der jeweiligen Regelkreise
durch Hilfsregclkreise angeglichen, in denen der jeweilige Istwert als Fiihrungsgrößc und die jeweilige
Führungsgroße als Regelgröße dicnl. Die Zeilkonstanten
der Angleichvorgänge über die Hilfsrcgelkreisc können jedoch nicht frei gewählt werden, da sie durch
die Zeitkonstanten der jeweiligen Regler vorgegeben sind. Weiterhin ist zwischen dem die Regelabweichung
für den Führungsrcgier bildenden Vergleichsglied und dem Eingang des Führungsreglers ein von dem
Umschalter von Handbetrieb auf Kaskadenrcgelung betätigter UmsQhaltkontakt erforderlich;
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Vermeiden von sprungartigen Änderungen
der Stellgröße beim Zusammenschalten eines einen Führungsregler und einen Folgeregler enthaltenden
elektrischen Kaskadenreglers mit der Regelstrecke zu schaffen, in der die Zeitkonstanten der im
Handbetrieb stattfindenden Angleichvorgänge unabhängig von den Zeitkonstanten von Führungs- und
Folgeregler sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die ini
Patentanspruch I gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der
Einrichtung nach dem Patentanspruch I sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 gekennzeichnet
Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzelheiten und Vorteilen anhand eines in den
Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher
ίο erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild der Erfindung,
Fig.2 ein erstes elektrisches Prinzipschallbild des Führungsreglers und des ihm zugeordneten Vergleichers und
Fig.2 ein erstes elektrisches Prinzipschallbild des Führungsreglers und des ihm zugeordneten Vergleichers und
Fig.3 ein zweites elektrisches Prinzipschaltbild des
Führungsreglers und des ihm zugeordneten Vergleichers.
Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild .i/ies Regelkreises
mit Kaskadenregelung. Ein Summierglicd 1 bildet aus der von einem Meßumformer 2 gelieferten Regelgröße
Ai und der Führungsgröße w\ für die Kaskadenregelung
die Regelabweichung ww \ für den Führungsregler 3. Die
Regelabweichung .v„ ι ist dem Führungsregler 3 sowohl
bei Kaskadenregelung als auch im Handbetrieb zugeführt. Ein weiteres Summierglied 4 bildet aus der
von dem Meßumformer 5 gelieferten Hilfsregelgröße .\> und dem Ausgangssignal wi des Führungsreglers 3 die
«) Regelabweichung V^2 für den Folgeregler 6. Die
Regelabweichung xw 2 ist mit dem Folgeregler 6 sowohl
bei Kaskadenregclung als auch im Handbetrieb zugeführt.
Die Meßumformer 2 und 5 sind an die Regelstrecke 7
J) angeschlossen. Das Ausgangssignal yn des Folgcreglers
6 ist über den Schalter 8.7 und die Leitung 9 einem Ventil 10 als Stellgröße/zugeführt. Das Ventil 10 befindet sich
als Stellglied im Eingang der Regelstrecke "i. Die Schalter 8.7, Sb, Sc und 8i/ befinden sich bei
•10 Kaskadenregelung in der mit ausgezogenen Linien
dargestellten Lage und im Handbetrieb in der durch Strichlinien dargestellten Lage. Die Schalter 8,7. Sb, Sc
und Sd sind miteinander gekoppelt und werden beim Umschalten zwischen Kaskadenrcgelung und Handbe-
4·> trieb gemeinsam betätigt.
Der Führungsregler 3 weist Pl-Vcrhalten auf, das
durch Parallelschaltung eines I-Gliedes und P-Gliedcs
entsteht. Die Regelabweichung y„ 1 ist dem P-Glicd 11
zugeführt,dessen Verstärkungsfaktorden Proportional-
)(i bereich Xp des Führungsreglers 3 bestimmt. Das
P-Glicd Il bewirkt in Verbindung mit dem Summierglied
13 zusätzlich eine Vorzeichenumkehr, so daß sich d'is Ausgangssignal vv2 des Fiihriingsrcglers 3 erhöht,
wenn die negative Regelabweichung größer wird. Das
'>'>
Ausgangssignal des P-Gliedes 11 ist über die Leitung 12,
die einem P-Glied mit dem Verstärkungsfaktor V = I entspricht, dem Eingang 13a des Summiergliedes 13
zugeführt. Das Ausgangssignal des P-Gliedes 11 ist weiterhin auf den Eingang 14,7 des I-Gliedcs 14 geschaltet.
Das !«Glied 14 weist einen weiteren Eingang 14£>
auf. Die über die Eingänge 14a und 14ύ dein ί-Glied
14 zugeführten Signale überlagern sich additiv, jedoch unterscheiden sich die Eingänge 14.7 und \4b in der
Bewertung der Eingangssignal. Wie weiter unten im
y> einzelnen noch ausgeführt wird, ist der Eingang \4b
höher bewertet als der Eingang 14a. Das Ausgangssignal des I-Gliedes 14 ist dem Eingang 13i>
des Summiergliedes 13 als zweites Eingangssignal züge-
führt. Das Ausgangssignal des Siimmierglicdes 13 ist die
Rihrungsgröße 112 für den Folgcrcgier 6. Weitere
Einzelheiten des Aufbaus des Führungsreglcrs 3 zeigt die F i g. 2.
Der Folgercglcr 6 weist den gleichen grundsätzlichen
Aufbau wie der Rihrungsregler 3 auf. Das P-Glied. dessen Verstärkungsfaktor den Proportionalbereich Xp
des Folgereglers 6 besiimmt, isl mit dem Bezugszeichen 15 versehen, die Leitung zum Eingang 17« des
Summiergliedes 17, die einem P-Glied mit dem Verstärkungsfaktor V = I entspricht, mit dem Beztigs-/eichen
16. das Snmmicrglied mil dem Hezugs/eichen 17
und diis I-Cilied mit dem Bezugs/eichen 18. Die beiden
Eingänge des I-Gliedes 18 sind mit ilen Uezugszeiehen
18,; und 186 verschen. Die über die Eingänge 18.; ui.d
18/uletn I-Cilied 18 /!!geführten Signale überlagern sich
additiv, jedoch unterscheiden sich die Eingänge 18.; und
186 in der Bewertung der (''inpnrurssipniile. Wii- wi'itrr
unten im ein/einen noch ausgeführt wird, ist der
Eingang 18/) höher heuertet als der Eingang 18.7. Wie das P-Cilied 11 bewirkt das P-Cilied 15 eine Vorzcichenumkehr.
so dall sich das Ausgangssignal \r des Eolgercglers 6 erhöht, wenn sich die Hilfsregelgröße *.-verringert
oder das als Führungsgrnße für den rolgercglcr β dienende Ausgangssignal ii; des I Ulirungsreglers
3 sich erhöht.
Im Handbetrieb befinden sich die Schalter 8.7. 86. 8t'
und 8i/ in der durch .Strichlinien dargestellten Lage.
Damit ist die Verbindung /wischen dem Ausgang des
Folgereglers 6 und der /ii dem Ventil 10 führenden
Leitung 9 unterbrochen. Die Leitung 9 ist im Handbetrieb mit dem Ausgang eines weiteren I-Ciliedes
19 verbunden, das das im Handbetrieb als Stellgröße \
dienende Handsieuersignal Vs speichert. Eine Änderung
des Handstcucrsignals ts erfolgt durch Auslenkung
eines Schalters 20 aus seiner in der F i g. I dargestellten Ruhelage heraus. Bei einer Auslenkung des Schalters 20
nach oben wird dem Eingang des I-Ciliedes 19 über den
Schalter 8(/ ein positives Signal zugeführt, da* das
Handsieuersignal \.s erhöht, bei Auslenkung des
Schalters 20 nach unten wird dem Mingang des I-Ciliedes i^ über cien Schalter et/cm negatives Mgrial ziigelulirt.
das das Handstcuersignal ν s verringert. In der Ruhestellung
des Schalters 20 speichert das I-Glied 19 den
let/ten Wert des I landsteuersignals ι ν
Im Handbetrieb ist das Ausgangssignal eines ersten Vergleichers 21 als Korrektursignal auf den Eingang
186 des I-Gliedes 18 geschaltet. Dem Eingang 21.; des
Vergleichers 21 ist über den Schalter 86 das Handsteuersignal ι.ν zugeführt und dem Eingang 216 des
Vergleichers 21 ist über die Leitung 22 das Ausgangssignal Ir des Folgercglcrs 6 zugeführt. Aufgrund der
hohen Bewertung des Eingangs 186 des I-Gliedes 18 erfolgt — unabhängig von der Nachstellzeitkonstante
des Folgereglers 6 — ein schneller Angleich des Ausgangssignals v« des Folgereglers 6 an das Handsteuersignal
ys. Das Ausgangssignal des I-Gliedes 18 am
Eingang 176 des Summiergliedes 17 gewährleistet — unabhängig von einer im Handbetrieb am Eingang des
Folgereglers 6 anstehenden Regelabweichung a„ 2 —
den Angleich des Ausgangssignals yg des Folgereglers 6
an das Handsteuersignal y$. Im Handbetrieb ist das
Ausgangssignal eines weiteren Vergleichers 23 als Korrektursignal auf den Eingang 146 des I-Gliedes 14
geschaltet. Dem Eingang 23a des Vergleichen 23 ist Ober den Schalter 8c die Hilfsregelgröße xi zugeführt
und dem Eingang 236 des Vergleichers 23 ist über die Leitung 24 das Ausgangssignal κ·? des Führungsrcglers 3
zugeführt. Aufgrund der hohen Bewertung des Mingangs (46 des I-Gliedes 14 erfolgt — unabhängig von der
Nachslcllzcitkonslante des Führungsrcglers 3 — ein schneller Angleich des Ausgangssignals ti} des Führungsreglers
3 an die Hilfsregelgröße .x-j. Das Ausgangssignal
des I-Gliedes 14 am Eingang 136 des Summiergliedes 13 gewährleistet — unabhängig von der im
Handbetrieb anstehenden Regelabweichung .ν» ι — den
Angleich des Ausgangssignals W} des Führungsreglers 3 an die Hilfsregelgröße x}. Wie weiter unten anhand der
F i g. 2 noch beschrieben wird, sind die von den Vergleichern 21 und 25 abgegebenen Korrektlirsignale
mir im Handbetrieb, jedoch nicht bei Kaskadenregelung,
wirksam. Die von den Vergleichen) 23 und 21 im
Handbetrieb abgegebenen Korrektursignale sorgen dafür, daß im Handbetrieb das Ausgangssignal 11 >
des Führungsreglcrs 3 gleich der Hilfsregelgröße \.>
und tlas AiK.iTimiTt.'.itmul io dp», f MtgeregkT'. h gk'i'.'h i'eni
Handsieuersignal 1 \. Die Umschaltung von Handbetrieb auf Kaskadenregelung erfolgt stoßfrei, da im
Umschaltaugenblick einerseits die Regelabweichung x» >
gleich Null und andererseits das Ausgangssignal \h
ties I ührungsreglers 6 gleich dem HaiuKteuersignal Vs
isl. Nach dem Umschalten läuft die Stellgröße \
entsprechend den eingestellten Parametern von Folgeregler C) und I iihrungsrcgler } iiuf den durch die
Führung.* rröße »1 und das Übertragungsverhalten der
Regelstrecke bestimmten Wert. Eine sprungartige Änderung der Stellgröße .1 beim Umschalten von
Handbetrieb auf Kaskadenregelinv: tritt somit nicht aiii.
Bei Kaskadcnregclung ist das Ausgangssignal i«des
Folgereglers 6 über eine Leitung 25 auf ein .Speicherglied 26 geschaltet. Das Ausgangssignal }κ des
Folgereglers 6 ist dem einen Eingang eines Siimmierglicdes 27 zugeführt, dessen Ausgangssignal über den
Schalter 8i/auf den Eingang des I-Ciliedes 19 geschaltet
ist. Das Ausgangssignal des I-Ciliedes 19 ist über eine
Leitung 28 mit dem anderen Eingang des Summationsgliedes 27 verbunden. Es liegt eine starre Gegenkopplung
des I-Gliedes 19 vor. und das Ausgangssignal lies I-Gliedes 19. das im Handbetrieb als Handsteuersignal
is dient, lolgt bei Kaskadenregelung dem Ausgangssignal
ι« des Folgcreglers 6. Durch diese Maßnahme ist auch ein stoßfreies Umschalten von Kaskadenregeliing
auf I landbetrieb möglich.
Das in Fig. 2 dargestellte elektrische Prinzipschaltbild
zeigt Ein/elheitcn eines ersten Führungsreglers 3'
und des diesem zugeordneten Verglcichers 23'. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Prinzipschaltbild entsprechend F" ig. 2 geht "on Spannungssignalen aus. Das P-Glied 1Γ besteht aus
einem Gleichspannungsverstärker mit einstellbarer Verstärkung. Es weist einen Differenzverstärker 29 auf.
dessem mit » + « versehenen nichtinvertierenden Eingang die Regelabweichung .v» 1 über einen aus zwei
Widerständen 30 und 31 bestehenden Spannungsteiler zugeführt ist. Im Ausgang des Differenzverstärkers 29
liegt ein Potentiometer 32. dessen Schleifer mit dem mit »—« versehenen invertierenden Eingang verbunden ist.
Die Stellung des Schleifers des Potentiometers 32 bestimmt den Proportionalbereich A-,, des P-Gliedes 11'.
Der Integrator 14 weist einen weiteren Differenzverstärker 33 auf, dessen nichtinvertierender Eingang mit
dem Bezugspotential verbunden ist. Der Ausgang des Differenzversiärkers 33 äst über einen Kondensator 34
mit seinem invertierenden Eingang verbunden. Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers 33 ist
über einen Widerstand 35 mit dem Schleifer eines von
der Ausgungsspannung des ('-Gliedes IΓ beaufschlagten
Potentiometers 36 verbunden. Die Nachstell/eitkonstante
Tn des Pührungsreglers 3' ist durch den
Kondensator 34. den Widerstand 35 und die Stellung des Schleifers des Potentiometers 36 bestimmt. Durch
Verstellen des Schleifers des Potentiometers 36 läßt sich die NacVicllzcitkonstante Tn stufenlos verändern. Die
Ausgangsspannung des Differenz.verstärkers 33 stellt sich so ein, daß die Spannungsdifferenz zwischen dem
invertierenden und dem nichtinvertierenden Eingang /u Null wird. d. h. der invertierende Mingling des Differenzverstärker«.
3J lieg! praktisch auf Bczugspotential. Hin
weiterer Differenzverstärker 37, dessen Ausgang über eitlen Widerstand 38 mit seinem invertierenden Eingang
verbunden ist. bildet zusammen mit den Widerständen r> 39 bis 42 das Summicrglicd 13' mit dem invertierenden
Hingang 13';/und dem nichlinvcrticrenden Eingang i3'b.
Leitung 12 auf den invertierenden eingang I3';i des
Siimmicrgliedes 13' geschaltet und die Ausgangsspannung
des Diffcrenzverslärkers 33 ist auf den nichtinvcrlierendcn
Hingang \3'b des Summierglicdes 13'
geschaltet. Die Ausgangsspannung des Summierglicdes 13' ist die Führiingsgrößc »j für den Folgcrcgier. Die
Aiisgangsspannung 11 >
des .Summiergliedes 13' erhöhl 2ί
sich, wenn die negative Regelabweichung χ» ι vergrößert
wird. Wie in dem Blockschaltbild nach I' i g. I findet /wischen dem Hingang und dem Ausgang des
l'ührungsrcglcrs 3 eine Vorzeichenumkehr statt. Rir die Vur/ci( henumkchr sorgt im P-Kanal der invertierende Mi
Hingang 13';/dcs Sumniiergliedcs 13 und im I Kanal das
invertierend wirkende I-Cilied 14. Der Ausgang des
Summierglicdes 13' isl über die Leitung 24 mit dem
Hingang 2Tb des Vergleichen 23' verbunden. Der
Hingang 23';i des Vergleichers 23' isl im Handbetrieb r.
über den Schalter 8c mil der ebenfalls in Form einer Spannung vorliegenden Hilfsregelgröße \>
verbunden. Hei Kaskadenrcgeliing isl die llilrsrcgclgröße A^ von
dem Hingang 23';) abgetrennt, d. h. diesem Hingang wird
bei Kaskadenregelung keine Spannung zugeführt. tu
Der Verglcicher 23 weist zwei als Komparatorcn
dienende IJillcrcn/verstarker 43 und 44 au). Der
nichlinverticrende Hingang des Differen/verstärkcrs 43
ist mit dem Hingang 23i> des Vergleichcrs 23'
verbunden und der inverlierende Hingang des Diffe- «5
renzvcrstärkcrs 43 ist mit dem Hingang 23';i des Vergleichcrs 23' verbunden. Im Handbetrieb bildet der
Differenzverstärker 43 aus der Rihriingsgrößc u2 für
den Folgeregler und der Hilfsregelgröße .vj ein
Korrcktursignal für den Hührungsregler 3. Dem v> invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 44 ist
eine erste konstante Spannung — U\ zugeführt. Der nichtinverticrende Eingang des Differenzverstärkers 44
ist mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 43 verbunden. Über einen Widerstand 45 ist «
eine zweite konstante Spannung — LA dem nichtinvertierenden
Eingang des Differenzverstärkers 44 und dem invertierenden Eingang des Differenzverstärker 43
zugeführt. Der Differenzverstärker 44 unterbricht die Signalvcrbindung zwischen dem Ausgang des Diffe- Mi
renzverstärkers 43 und dem Eingang 14£>
des Führungsreglers 3, wenn der Schalter 8c bei Kaskadenregelung geöffnet ist. Der Ausgang des Differenzverstärkers 43
ist über die Reihenschaltung eines Widerstandes 46 und einer Diode 47 mit dem als Stromsurnmationspunkt «·»
dienenden invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 33 verbunden. Parallel zu der Reihenschaltung
des Widerstandes 46 und der Diode 47 liegt die Reihenschaltung eines weiteren Widerstandes 48 und
einer weiteren Diode 49. Die Dioden 47 und 49 sind in entgegengesetzter Richtung gepolt. Der Ausgang des
Differenzverstärkers 44 ist über ein Diode 50 mit dem Verbindungspunkt zwischen der Diode 47 und dem
Widerstand 46 verbunden. Die Anode der Diode 50 ist mit der Anode der Diode 47 verbunden. Der
Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 46 und der Diode 47 ist über eine weitere Diode 51 mit
Bezugspotential verbunden. Der Verhindiingspunkl
zwischen dem Widerstand 48 und der Diode 49 ist über eine weitere Diode 52 mit Bezugspotential verbunden.
Die Hilfsregelgröße xj ist eine Spannung mit positivem
Vorzeichen. Im Handbetrieb steht deshalb am Eingang 23';/ des Vergleichcrs 23' eine positive Spannung an.
Diese Spannung ist direkt auf den nichtinvertierenden Hingang des Differenzverstärkers 44 geschaltet. Dem
invirliirrniliTi I'inwnnp flr« lliffiTrnyvrrUärlcrrc 44 isl
die Spannung - ll\, also eine negative Spannung,
zugeführt. Da die dem nichtinvcrtierenden Hingang des
Differenzverstärkers 44 /ugcführtc Spannug positiver als die dem invertierenden Hingang zugeführtc Spannung
ist. isl die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 44 positiv. Die maximale Höhe der Ausgangsspannung
des Diffcren/verstürkers 44 ist durch die Höhe der ihm zugcführien Versorgungsspannungen
vorgegeben. Im Handbetrieb wird die Diode 50 somit in Spcrrichiung betrieben. Ist die Hilfsregelgröße V2 im
Handbetrieb kleiner als die Führungsgröße w2 für den
Folgcrcgier, so ist die dem nichlinverticrcndcn Hingang
des Diffcrenzverslärkers 43 zugeführic Spannung positiver als die dem invertierenden Hingang zugeführtc
Spannung, und am Ausgang des Differenzverstärkers 43 steht die positive Versorgungsspannung an. Ober den
Widerstand 46. die Diode 47 und den Hingang 146 des
Integrators 14 fließt ein zusätzlicher Strom in den Stromsummationspunkt des Integrators 14. der die
Ausgangsspannung des Integrators 14 und damit auch die Führungsgröße iij für den Folgeregler so lange
verändert, bis die Führungsgröße u? für den Folgcrcgier
gleich der Hilfsregelgröße \; ist. Erhöht sich die Hillsregclgrößc X2. so ist die dem invertierenden
Eingang des Differenzverstärkers 43 zugeführte Spannung positiver als die dem nichtinvertierenden Eingang
des Differenzverstärker 43 zugeführtc Spannung, und am Ausgang des Differenzverstärkers 43 steht die
negative Versorgungsspannung an. Jetzt fließt ein als Korrektursignal dienender Strom von dem als Stroinsummationspunkl
dienenden invertierenden Hingang des Differenzverstärkers 33. die Diode 49 und den
Widtrstand 48 zum Ausgang des Differenzverstärker 43. Dieser Strom sorgt für eine Erhöhung der
Ausgangsspannung des Integrators 14 und damit auch der Führungsgröße w2 für den Folgeregler. Dieses
Korrektursignal ist so lange wirksam, bis die Führungsgröße W2 für den Folgeregler gleich der Hilfsregelgröße
x2 ist. Die Geschwindigkeit, mit der die Führungsgröße
w2 für den Folgeregler an die Hilfsregelgröße x2
angeglichen wird, ergibt sich aus der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 43. den Widerständen 46 bzw.
48, dem Kondensator 34 und der Verstärkung des Summiergliedes 13' am Eingang i3'b. Diese Geschwindigkeit
läßt sich durch die Dimensionierung der Widerstände 46 und 48 unabhängig von der Zeitkonstante
des !-Anteils des Führungsregiers 3 vorgeben. Die Einstellzeit für den Angleichvorgang kann wesentlich
kleiner als die kleinste Zeitkonstante des I-Anteils
des Führungsreglers 3 gewählt werden.
Bei Kaskadenrcgelung ist der Schalter 8c geöffnet. Da am Eingang 23'a keine Spannung von außen
vorgegeben wird, liegt unter der allgemein üblichen Voraussetzung, daß die Eingangswiderstände der
verwendeten Differenzverstärker sehr hoch sind und daß deshalb praktisch kein Strom über die Eingänge des
Differenzvers'ärkers fließt, an dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 4.3 und an dem
nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers
44 die konstante Spannung — U2. Die dem nichtinvertierenden
Eingang des Differenzverstärkers 4.3 ziigeführtc
Spannung ist bei Kaskadenregelung immer positiver als die dem invertierenden Eingang über den Widerstand
45 zugeführte Spannung — U2. Die Ausgangsspannung
des Differenzverstärkers 4.1 ist somit bei Kaskadenrcgelung immer positiv, so daß die Diode 49 in Spcrrichtung
beirieben wird. Die negative Spannung — U2 ist
betragsmäßig größer als die negative Spannung -JV1.
Die dem niehtinverticrcnden Eingang des Differenzverstärkers
44 zugeführte Spannung ist bei Kaskadenrcgelung immer negativer als die dem invertierenden
Eingang zugeführte Spannung. Die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 44 ist daher immer negativ, so
daß die Diode 50 in Durchlaßrichtung betrieben wird. Vom Ausgang des Differenzverstärkers 43 fließt über
den Widerstand 46 und die Diode 50 ein Strom zum Ausgang des Differenzverstärkers 44. Die Spannung am
Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 46 und d:r Diode 50 weist somit negatives Vorzeichen auf. Da
der invertierende Eingang des Differenzverstärker 33 praktisch auf dem ßezugspotential liegt, sperrt die
Diode 47. Bei Kaskadenrcgelung wird dem Eingang 146 des Integrators 14 somit kein Korrektursignal zugeführt.
Das in der Kig. 3 dargestellte Prinzipschattbild
entspricht im wesentlichen dem in der K i g. 2 dargeslcll- ;en Prinzipschaltbild. Abweichend von der !·' i g. 2 ist in
der Fig. 3 jedoch die Ausgangsspannung des Integrators 14 dem invertierenden Eingang 13"ö des symbolisch
dargestellten Summierglicdcs 13" zugeführt und der Ausgang des P-Glicdcs 11" ist mit dem nichtinvcr-
singeing Ϊ3«/
verbunden. Damit der Führungsrcglcr 3" das gleiche Übergangsverhaltcn wie der in der F i g. 2 dargestellte
Führungsregler 3' aufweist, daß sich also bei einer Vergrößerung der negativen Regelabweichung ν», ι die
Ausgangsspannung W2 erhöht, muß das P-Glied 11", an
dem der Proportionalbereich Xn des Führungsreg!crs3"
eingestellt wird, eine Vorzeichenumkehr zwischen Eingang und Ausgang bewirken. Der Aufbau derartiger
elektrischer P-Glieder kann als bekannt vorausgesetzt werden und braucht deshalb hier nicht im einzelnen
beschrieben zu werden. Die Verbindung des Ausgangs des Integrators 14 mit dem invertierenden Eingang 13"fe
des Summiergliedes 13" erfordert eine Umgestaltung des speziellen Aufbaus des Vergleichers, dessen
grundsätzlicher Aufbau jedoch beibehalten wird. Der Eingang 23"b des Vergleichers 23" ist mit dem
invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 43 verbunden. Der Eingang 23"a des Vergleichers 23" ist
mit dem nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers 43 und mit dem invertierenden Eingang des
Differenzverstärkers 44 verbunden. Dem nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers 44 ist die erste
konstante Spannung — i!\ zugeführt und über den Widerstand 45 ist die zweite konstante Spamumg — U2
dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 44 zugeführt Der Ausgang des Differenzverstärkers 44
ist über eine vyjilcre Diode 53 mit dem Verbindungspunkt zwischen der Diode 49 und dem Widerstand 48
verbunden. Dia Kathode der Diode 53 ist mit der Kathode der Diode 49 verbunden. Im Handbetrieb ist
die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 44 immer negativ, da die Hilfsregelgröße x2, die dem
invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 44 zugeführt ist, immer größer ist als die dem nichtinvertierenden
Eingang des Differenzverstärkers 44 zugeführte
to konstante Spannung — U\. Im Handbetrieb wird die
Diode 53 somit immer in Spcrrichtung betrieben. Ist die Hilfsregelgröße X2 im Handbetrieb kleiner als die
Führungsgröße w2 für den Folgcreglcr, so ist die dem
invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 43
r> zugcführic Spannung positiver als die dem nichtinvcrticrenden
Eingang zugeführte Spannung, und am Ausgang des Differenzverstärkers 43 steht die negative
Versorgungsspannung an. Über die Diode 49 und den Widerstand 48 fließt ein als Korrektursignal dienender
zusätzlicher Strom von dem Stromsummationspunkt des Integrators 14 zum Ausgang des Differenzverstärkers
43, der die Ausgangsspannung des Integrators 14 und damit auch die Führungsgröße w2 für den
Folgercgler so lange verändert, bis die Führungsgrößc
2r> W2 für den Folgcregler gleich der Hilfsregelgröße x2 ist.
Erhöht sich nun z. B. die Hilfsregelgröße x2, so ist die
dem nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärker
43 zugeführte Spannung positiver als die dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 4.3
ίο zugeführte Spannung, und am Ausgang des Differcnzvcrstärkers
43 steht die positive Versorgungsspannung an. Jetzt fließt ein als Korreklursignal dienender Strom
von dem Ausgang des Diffcrenzvcrstiirkcrs 43 über den Widerstand 46 und die Diode 47 in den als
π Stromsummationspunkl dienenden invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 3.3. Dieser Strom größen
die negative Ausgangsspannung des Integrators 14. Da der Eingang 13"i>
des Summierglicdcs 13" das Ausgangssignal des Integrators 14 invertiert, ergibt sich
■to eine Erhöhung der Führungsgröße w2 für den Folgereglcr.
Dieses Korrektursignal ist so lange wirksam, bis die Füiiiuiig.sgrüBt.· W2 für ul-ii Foigeregier gleich der
Hilfsregelgröße X2 ist.
Bei Kaskadcnregclung ist der Schalter 8c· geöffnet.
4ri Da am Eingang 2.3";/ des Vergleichen 23" keine
Spannung von außen vorgegeben wird, liegt an dem nichtinverticrcnden Eingang des Differenzverstärker
43 und an dem invertierenden Eingang des Differenz-Verstärkers
44 die konstante Spannung — U2. Die dem
vi invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 43
zugeführte Spannung ist bei Kaskadenrcgclung positiver als die dem nichtinvcrticrcndcn Eingang über den
Widerstand 45 zugeführte Spannung -LZ2. Die Ausgangsspannung
des Differenzverstärkers 43 ist somit bei
ίΐ Kaskadenregelung immer negativ, so daß die Diode 47
in Sperrichtung betrieben wird. Die negative Spannung
— U2 ist betragsmäßig größer als die negative Spannung
— Ui. Die dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers
44 zugeführte Spannung ist bei Kaskadenre-
m> gelung immer negativer als die dem nichtinvertierenden
Eingang zugeführte Spannung. Die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 44 ist daher bei Kaskadenregelung
immer positiv, so daß die Diode 53 in Durchlaßrichtung betrieben wird. Vom Ausgang des
*■> Differenzverstärkers 44 fließt über die Diode 53 und den
Widerstand 48 ein Strom zum Ausgang des Differenzverstärkers 43. Die Spannung am Verbindungspunkt
zwischen dem Widerstand 48 und der Diode 53 weist
somit positives Vorzeichen auf. Da der invertierende
Eingang des Dirferenzverstärkers 33 praktisch auf dem
Bezugspotential, liegt sperrt die Diode 49. Bei Kaskadenregelung wird dem Eingang \4b dei Integrators
14 somit kein Korrektursignal zugeführt.
Die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Dioden 51 und 52 verbessern die Sperrwirkung der Dioden 47 bzw. 49,
wenn — z. B. aus Kostengründen — für die Dioden 47 und 49 keine Dioden mit Leckströmen in der
Größenordnung von 10 pA zur Verfügung stehen. Bei Einsatz der Dioden 51 und 52 steht an den Dioden 47
bzw. 49 — entsprechend dem Vor/eichen der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 43 — als
Sperrspannung nur die Durchlalispatuning der Diode 51
b/w. der Diode 52 und nicht die Ausgangsspannung des r, Diffcren/.vcrstärkcrs43 an.
Durch die Verwendung des Differenzverstärkers 44, des Widerstandes 45, der Diode 50 bzw. der Diode 53
sowie der Konstantspannungen — U\ und — Ui benötigt
der Führungsregler 3 keine zusätzliche Ansteuerung beim Umschalten von Handbetrieb auf Kaskadenregelung.
Es ist somit möglich, das Summierglied 1. den Führungsregler 3 und den Vergleieher 23 zu einer
Funktionseinheit zusammenzufassen, die in Fig. I a!_>
Block 54 dargestellt ist. Die für die Umschaltung von Handbetrieb auf Kaskadenregelung erforderlichen
Umschalter 8,), 8i>. 8c'und 8</könncn zusammen mit dem
Summierglied 4. dem Folgeregler 6, dem Vergleieher 21. der /. 15. den gleichen Aufbau wie der Vergleieher 23
aufweisen kann, und dem Speichcrglicd 26 zu einer weiteren Funktionseinheit zusammengefaßt wcrder.die
in F i g. 1 als Block 55 dargestellt ist.
Hierzu j ßiatt z-eicnnungen
Claims (7)
1. Einrichtung zum Vermeiden von sprungartigen Änderungen der Stellgröße beim Zusammenschalten
eines einen Führungsregler und einen Folgeregler enthaltenden elektrischen Kaskadenreglers mit
der Regelstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Führungsregler (3) als auch der
Folgeregler (6) einen durch Parallelschaltung je eines !-Gliedes (14 bzw. 18) gebildeten I-Anteil
aufweist und jedes der beiden I-GJieder(14 bzw. 18) zwei Eingänge(14a, 14bbzw. 18a, leöjunterschiedücher
Bewertung besitzt, daß im Handbetrieb dem Führungsregler (3) und dem Folgeregler (6) die
Differenz aus der jeweiligen Führungsgröße (w\ bzw. wi) und der jeweiligen Regelgröße fx, bzw. x2)
zugeführt ist, die Verbindung zwischen dem Ausgang des Folgereglers (6) und dem Stellglied (10)
unterbrochen ist, das Ausgangssignal eines ersten Vergleichers i21), dessem einen Eingang (2ia) das ^o
Handsteuersignal (ys) und dessem anderen Eingang (216J das Ausgangssignal (yR) des Folgereglers (6)
zugeführt ist, dem I-Glied (18) des Folgereglers (6)
über den höherbewerteten Eingang (\Sb) aufgeschaltet ist und das Ausgangssignal eines zweiten ·»
Vergleichers (23), dessem einer Eingang (73a) die Hilfsregelgröße (x2) und dessem anderen Eingang
(lib) das Ausgangssignal (w2) des Führungsreglers
(3) zugeführt ist, dem [-Glied (14) des Führungsregiers
über den höherbewerteten Eingang (146J
>o aufgeschaltet irt und daß bei Kaskadenregelung die
Ausgangssignale der beiden Vergleichen (21, 23)
nicht wirksam sind (F i g. 1).
2. Einrichtung nach Ansprach K dadurch gekennzeichnet, daß bei Kaskadenregciting ein Speicher- »
glied (26) mit dem Ausgangssignal (y^) des
Folgereglers (6) beaufschlagt ist, daß das Stellglied (10) im Handbetrieb mit dem Ausgang des
Speichergliedes (26) verbunden ist und die Veränderung des Handstcuersignals (ys) über das Speicher- ·"'
glied(26)erfolgt(Fig. I).
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsregelgröße (xj) dem
zweiten Vergleicher (23'; 23") im Handbetrieb über einen bei Kaskadenregelung geöffneten Schalter ir>
(Sc) zugeführt ist, der zweite Vcrgleichcr (23'; 23")
einen Komparator (43) aufweist, der im Handbetrieb aus der Differenz der beiden dem zweiten
Vergleicher (23'; 23") zugefiihrten Signale (x2, wj)
ein Korrcktursignal für den Führungsrcgier (3'; 3") >
<> bildet und daß bei geöffnetem Schalter (Sc) eine elektronische Schalteranordnung (43, 44, 45, 46, 47,
49, — Ui, — U2 und 50 bzw. 53) die Signalvcrbindung
zwischen dem Ausgang des Komparator (43) und dem Führungsregler (3'; 3") selbsttätig unterbricht '"'
(Fig. 2und3).
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das I-Glied (14) des Führungsreglers
(3') einen ersten Differenzverstärker (33) aufweist, dessem invertierenden Eingang über einen ersten h0
Widerstand (35) die Eingangsspannung des I-Gliedes (14) und über einen Kondensator (34) die Ausgangsspannung
des ersten Differenzverstärkers (33) zugeführt ist und dessen nichtinverlierender Eingang
auf Nullpotenlial liegt, daß der Ausgang des h>
I-Gliedes (14) mit einem nichtinverlterenden Eingang
(13'ö)des Summationsgliedes (13') verbunden
ist, daß als Komparator ein zweiler Differenzverstärker
(43) dient, dessem nichtinvertierenden Eingang die Ausgangsspannung (to) des Führungsreglers (3') zugeführt ist und dessen invertierender
Eingang mit dem Schalter {Se) verbunden ist, der Ausgang des zweiten Differenzverstärkers (43) über
die Reihenschaltung eines zweiten Widerstandes (46) und einer ersten Diode (47) mit dem als
Stromsummationspunkt dienenden invertierenden Eingang des ersten Differenzverstärkers (33) verbunden
ist, parallel zu dieser Reihenschaltung die Reihenschaltung eines dritten Widerstandes (48) und
einer zweiten Diode (49) liegt, die Flußrichtung der ersten Diode (47) so gewählt ist, daß dem
Stromsummationspunkt des I-Gliedes (14) bei positiver Ausgangsspannung des zweiten Differenzverstärkers
(43) Strom zugeführt wird, und die zweite Diode (49) in entgegengesetzter Richtung
gepolt ist, daß dem invertierenden Eingang eines dritten Differenzverstärkers (44) eine erste konstante
Spannung (—U\) zugeführt ist, der nichtinvertierende
Eingang des drillen Differenzverstärkers (44) mit dem invertierenden Eingang des zweiten
Differenzverstärkers (43) verbunden ist und dem nichtinvertierenden Eingang des dritten Differenzverstärkers
(44) über einen vierten Widerstand (45) eine zweite konstante Spannung (— L/J zugeführt ist,
daß der Ausgang des dritten Differenzverstärkers (44) über eine dritte Diode (50) mit dem Verbindungspunkt
zwischen der ersten Diode (47) und dem zweiten Widerstand (46) verbunden und die Anode
der dritten Diode (50) mit der Anode der ersten Diode (47) verbunden ist, daß die erste konstante
Spannung (— U\) negativer als die im Handbetrieb über den Schalter (Sc) zugeführte Spannung (X2) ist.
die zweite konstante Spannung (-U2) negativer als
die erste konstante Spannung (—Lh) ist und bei Kaskadcnrcgelung die zweite konstante Spannung
(— U2) negativer als die Ausgangsspannung (w2) des
Führungsrcglers (3') ist (F i g. 2).
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das I-Glied (14) des Führungsrcglers
(3") einen ersten Differenzverstärker (33) aufweist, dessem invertierenden Eingang über einen ersten
Widerstand (35) die Eingangsspannung des I-Glicdcs (14) und über einen Kondensator (34) die Ausgangsspannung
des ersten Differenzverstärkers (33) zugeführt ist und dessen nichtinverlierender Eingang
auf Nullpotenlial liegt, daß der Ausgang des I-Gliedes (14) mit einem invertierenden Eingang
(\3"b) des Summalionsglicdcs (13") verbunden isl,
daß als Komparator ein zweiter Differenzverstärker (43) dient, dessem invcrlicrcndcn Eingang die
Ausgangsspannung (w2) des Führungsrcglers (3") zugeführt isl und dessen nichtinverlierender Eingang
mit dem Schalter (8c·^ verbunden ist, der Ausgang des zweiten Diffcrcnzvcrstärkcrs (43) über
die Reihenschaltung eines zweiten Widerstandes (46) und einer ersten Diode (47) mil dem als
Stromsummationspunkt dienenden invertierenden Eingang des ersten Differenzverstärker (33) verbunden
isl, parallel zu dieser Reihenschaltung die Reihenschaltung eines dritten Widerstandes (48) und
einer zweiten Diode (49) liegt, die Flußrichtung der ersten Diode (47) so gewählt ist, daß dem
Stromsummationspunkt des I-Gliedcs (14) bei positiver Ausgangsspannung des zweiten Differenzverstärkers
(43) Strom zugeführt wird, und die Zweite Diode (49) in entgegengesetzter Richtung
gepolt ist, daß dem niehtinvertierenden Eingang
eines dritten Differenzverstärker (44) eine erste konstante Spannung (— U\) zugeführt ist, der
invertierende Eingang des dritten .Differenzverstärkers (44) mit dem nichtinvertierenden Eingang des
zweiten Differenzverstärkers (43) verbunden ist und dem invertierenden Eingang des dritten Differenzverstärkers
(44) über einen vierten Widerstand (45) eine zweite konstante Spannung (— Ut) zugeführt ist,
daß der Ausgang des dritten Differenzverstärkers (44) über eine vierte Diode (53) mit dem Verbindungspunkt
zwischen der zweiten Diode (49) und dem dritten Widerstand (48) verbunden und die
Kathode der vierten Diode (53) mit der Kathode der zweiten Diode (49) verbunden ist, daß die erste
konstante Spannung (-Ui) negativer als die im
Handbetrieb über den Schalter (8c; zugeführte
Spannung fa) ist, die zweite konstante Spannung
{—Lh) negativer als die erste konstante Spannung (— U\) ist und bei Kaskadenrege lung die zweite
konstante Spannung (—Lh) negativer als die Ausgangsspannung (wj) des Führungsreglers (3") ist
(F ig. 3).
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt zwischen
der ersten Diode (47) und dem zweiten Widerstand (46) über eine fünfte Diode (51) und der
Verbindungspunkt zwischen der zweiten Diode (49) und dem dritten Widerstand (48) über eine sechste
Diode (52) so mit Nullpotential verbunden sind, daß die Anode der fünften Diode (51) und die Kathode
der sechsten Diode (52) auf Nullpotential liegen (Fig. 2und3).
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Vergleichen (21) den gleichen Aufbau wie der zweite Vcrglcicher
(23) aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762646086 DE2646086C3 (de) | 1976-10-13 | 1976-10-13 | Einrichtung zum Vermeiden von sprungartigen Änderungen der Stellgröße |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762646086 DE2646086C3 (de) | 1976-10-13 | 1976-10-13 | Einrichtung zum Vermeiden von sprungartigen Änderungen der Stellgröße |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2646086A1 DE2646086A1 (de) | 1978-04-20 |
DE2646086B2 DE2646086B2 (de) | 1979-11-22 |
DE2646086C3 true DE2646086C3 (de) | 1980-07-31 |
Family
ID=5990315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19762646086 Expired DE2646086C3 (de) | 1976-10-13 | 1976-10-13 | Einrichtung zum Vermeiden von sprungartigen Änderungen der Stellgröße |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2646086C3 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3130099C2 (de) * | 1981-07-30 | 1983-05-19 | Vdo Adolf Schindling Ag, 6000 Frankfurt | Einrichtung zur elektrischen Regelung der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs |
-
1976
- 1976-10-13 DE DE19762646086 patent/DE2646086C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2646086B2 (de) | 1979-11-22 |
DE2646086A1 (de) | 1978-04-20 |
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