DE2646086C3 - Einrichtung zum Vermeiden von sprungartigen Änderungen der Stellgröße - Google Patents

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.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 w_w \ 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 x_w 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 X_p 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 t_s 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 T_n 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 T_n 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.

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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-

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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 X_n 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

2^r> 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.

4^ri 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)

Patentansprüche;

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 (y_R) 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 i^rt 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.