DE2702713A1 - Control loop for pulsed control - uses error sign dependent drive channels for two state control elements - Google Patents

Abstract

A control loop for pulsed control has an input amplifier outputting the control error as deviation from a reference value to a control circuit varying the duty cycle of pulsed signal driving the two-state final control element so as to reduce the error. It is designed for efficient accurate control given any control problem. The circuit contains a pulsed signal source feeding a level shifting circuit which outputs two different biased periodic control signals lying either side of the reference value. These are input to separate comparators corresp. to error sign and driving associated two-state control elements.

Description

Reglerkette für getastete Regelung Control chain for keyed control

Die Erfindung betrifft eine Reglerkette für eine getastete Regelung, mit eine. Eingsngsverträrker, dem eine dem Istwert der Regelgröße entsprechende elektrische Größe aufschaltbar ist und der abhangig von Sollwert der Regelgröße derart einstellbar ist, daß sein Ausgangssignal die Regelabweichung in Richtung und Betrag als Abweichung von einem Bezugswert darstelit, sowie lit einer nachfolgenden Reglerschaltung, die abhängig von diesem Regelabweichungssignal das Tastverhãltnis eines Ein-Aus-Signals vorgebbarer Wechselfrequenz für mindestens ein auf die Regelgröße einwirkendes Zweipunkt-Stellglied in Sinne einer Verminderung der Regelabweichung verändert.The invention relates to a control chain for a keyed control, with one. Input amplifier to which one corresponds to the actual value of the controlled variable electrical variable can be switched on and depends on the setpoint of the controlled variable is adjustable so that its output signal the control deviation in the direction and amount shown as a deviation from a reference value, as well as a subsequent one Controller circuit, which depends on this control deviation signal the duty cycle an on-off signal specifiable alternating frequency for at least one on the controlled variable Acting two-point actuator in the sense of reducing the control deviation changes.

Je nach dem Typ der in einen Regelkreis eingesetzten Reglerkette unterscheidet aan zwischen echter stetiger Regelung, Zweipunktregelung und getasteter Regelung. Bei stetiger Reiz lung wird ein die Regelgröße beeinflussendes Stellglied kontinuierlich als Funktion der Regelabweichung in Sinne einer Verminderung dieser Abweichung verstellt. Es gibt jedoch tnwendungsfälle, wie z.B. die Regelung einer Temperatur oder eines Gemischs, bei denen stufenlos veränderbare Stellglieder relativ aufwendig werden. Um Stellgrößen wie etwa Heizung, Kühlung, Dosage von Zusätzen usw. kontinuierlich verändern zu können, sind recht komplizierte und teure Geräte wie z.B.Depending on the type of control chain used in a control loop aan between real continuous control, two-point control and keyed control. With constant stimulation, an actuator influencing the controlled variable becomes continuous adjusted as a function of the control deviation in the sense of reducing this deviation. However, there are applications, such as controlling a temperature or one Mixtures in which continuously variable actuators are relatively expensive. To control variables such as heating, cooling, dosing of additives, etc. continuously to be able to change are quite complicated and expensive devices such as

Thyristorschaltungen oder regelbare Drosselventile notwendig.Thyristor circuits or adjustable throttle valves necessary.

Man weicht daher in solchen Fällen gerne auf Zweipunktregler aus, bei denen das Stellglied je nachdem, ob die Regelgröße ihren Sollwert über- oder unterschreitet, das betreffende Stellglied einfach aus- oder eingeschaltet wird. Dieses Regelungsprinzip hat jedoch andererseits den Nachteil, daß zwangsläufig eine relativ breite Oszillation der Regelgröße um den Sollwert eintritt. Einen Ausweg bildet hier die erwähnte getastete Regelung, bei der das Stellglied mit fester Frequenz intermittierend eingeschaltet wird, wobei das Verhältnis zwischen den Jeweiligen Einschalt- und Ausschaltintervallen, d.h. das Tastverhältnis der Einschaltimpulse, abhängig vom Regelabweichungssignal gesteuert wird. Obwohl sich die Stellgröße zu öße hierbei unstetig" zwischen nur zwei Werten ändert, kann man dennoch eine "quasistetige" Regelung erreichen, indem man die Schaltfrequenz so wählt, daß ein einziges Einschaltintervall für sich allein noch nicht zu einer meßbaren Änderung der Regelgröße führt.In such cases, one therefore likes to switch to two-position controllers, in which the actuator depends on whether the controlled variable exceeds or exceeds its setpoint falls below, the actuator in question is simply switched off or on. However, this control principle has the other disadvantage that inevitably a relatively broad oscillation of the controlled variable around the setpoint occurs. A way out forms the aforementioned keyed control, in which the actuator has a fixed frequency is switched on intermittently, the relationship between the respective Switch-on and switch-off intervals, i.e. the duty cycle of the switch-on pulses, is controlled depending on the control deviation signal. Although the manipulated variable is too If the variable here changes discontinuously "between only two values, one can still use a" quasi-continuous " Achieve control by choosing the switching frequency so that a single switch-on interval does not in itself lead to a measurable change in the controlled variable.

Getastete Regler sind an sich bekannt, so z.B. der mechanische Kompensationsregler mit Meßgerät, periodisch bewegtem Druckkugel und Rastblech. Bei manchen Regelproblemen reicht es Jedoch nicht aus, ein in einem bestimmten Sinne auf die Regelgröße wirkendes Stellglied periodisch mit mehr oder weniger großem Tastverhältnis ein- und auszuschalten. Steht die Regelgröße unter dem Einfluß einer im gleichen Sinne wie das Stellglied wirkenden starken Störgröße, dann wird ein zweites, in entgegengesetztem Sinne wirkendes Stellglied notwendig sein, um diese Störgröße zu kompensieren. Bei Temperaturreglern beispielsweise wird man in diesem Fall neben einer Heizung auch eine Kühlung vorsehen lüssen.Keyed controllers are known per se, such as the mechanical compensation controller with measuring device, periodically moving pressure ball and locking plate. For some rule problems However, it is not sufficient to have one that acts on the controlled variable in a certain sense Switching the actuator on and off periodically with a more or less large pulse duty factor. If the controlled variable is under the influence of one in the same sense as the actuator acting strong disturbance variable, then a second, acting in the opposite sense Actuator may be necessary to compensate for this disturbance variable. With temperature controllers For example, in this case, cooling will also be provided in addition to heating kiss.

Um hier eine getastete Regelung mittels einer einzigen Reglerkette zu erreichen, könnte man ins Auge fassen, das zum Ein- und Ausschalten der Heizung bereitgestellte Schaltsignal in invertierter Form zum Aus- und Einschalten der Kühlung zu verwenden, bzw. gemäß dem im Tastverhältnis modulierten Schaltsignal zwischen Heizung und Kühlung umzuschalten. Beim Erreichen des Sollwerts würde diese Umschaltung dann in einem solchen Verhältnis erfolgen, daß sich beide Einflüsse im Mittel aufheben. Es würde also ständig zwischen Heizung und Kühlung umgeschaltet werden, obwohl an diesem Punkt im Grunde weder Heizung noch Kühlung erforderlich ist. Dies bedeutet eine beträchtliche Energieverschwendung. Bei einer Gemischregelung wie etwa der Regelung des pH-Werts eines Fermenters, ist dieses Problem noch unangenehmer.To here a keyed control by means of a single control chain To achieve this, one could consider turning the heating on and off provided switching signal in inverted Form for training and To use switching on the cooling, or according to the modulated in the duty cycle Switching signal between heating and cooling. When reaching the setpoint this switching would then take place in such a relationship that both On average cancel out influences. So it would be constantly between heating and cooling can be switched over, although at this point there is basically no heating or cooling is required. This means a considerable waste of energy. At a Mixture control, such as regulating the pH value of a fermenter, is this Problem even more uncomfortable.

Die erste Stellgröße wäre hier eine Säurezufuhr und die zweite, entgegengesetzt wirkende Stellgröße eine Laugenzufuhr. Ein ständiger Wechsel zwischen beiden Zusätzen mit variierendem Dosierungsverhältnis würde hier eine ungeheure Stoffverschwendung bedeuten.The first manipulated variable here would be an acid supply and the second, the opposite Acting manipulated variable a supply of lye. A constant change between the two additions with a varying dosage ratio, this would be an enormous waste of material mean.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Reglerkette der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß sie bei beliebigen Regelproblemen zur Durchführung einer besonders wirtschaftlichen und genauen getasteten Regelung eingesetzt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Reglerschaltung folgendes enthält: eine Quelle für ein periodisches Signal mit vorgebbarer Frequenz, welches aus einer abwechselnden Folge von ansteigenden und abfallenden Ästen besteht; eine Pegelverschiebungsschaltung, die an ihrem Eingang das periodische Signal empfängtund an getrennten Ausgängen mindestens zwei verschieden vorgespannte Versionen des periodischen Signals als Steuerwellen liefert, deren Auslenkungsbereiche fiberlappungslos und vollständig auf gegenüberliegenden Seiten des Bezugswerts liegen; für jede Steuerwelle einen gesonderten Vergleicher, der ein Einschaltsignal für ein ihm einzig zugeordnetes von mehreren Zweipunkt-Stellgliedern erzeugt, solange das Regelabweichungssignal den Momentanwert der betreffenden Steuerwelle in der ihrer jeweiligen Vorspannung gleichen Polaritat überschreitet.The object of the invention is to provide a control chain of the initially described type in such a way that it can be used for any control problems a particularly economical and precise keyed control can be used can. This object is achieved according to the invention in that the regulator circuit contains the following: a source for a periodic signal with a definable frequency, which consists of an alternating sequence of rising and falling branches; a level shift circuit which receives the periodic signal at its input and at least two differently biased versions of the periodic at separate outputs Signals as control waves, the deflection areas of which do not overlap and are completely on opposite sides of the benchmark; for each control shaft a separate comparator that generates a switch-on signal for a single one assigned to it generated by several two-point actuators as long as the control deviation signal the instantaneous value of the relevant control shaft in the their respective Bias voltage exceeds the same polarity.

Da sich die Auslenkungsbereiche der verschiedenen Steuerwellen nicht überlappen, wird je nach dem Wert des Regelabweichungssignals nur der eine oder andere Vergleicher ein periodisch umschaltendes Ausgangssignal liefern. Beim Überstreichen des Regelbereichs werden die Vergleicher nacheinander zur Aufgabe periodischer Einschalsignale aktiviert, deren Tastverhältnis sich kontinuierlich ändert. Erst nachden das Tastverhältnis eines Extremwert (0 oder 1) erreicht hat und damit die Einflüßmöglichkeit des zugeordneten Stellgliedes erschöpft ist, kann ein anderer Vergleicher in Aktion treten um die anderes Stellglied periodisch ein-und auszuschalten. Vergleicher, deren zugeführte Steuerwellen ihren jeweiligen Auslenkungsbereich auf unterschiedlichen Seiten des Bezugswertes haben, werden Stellgliedern zugeordnet, die in entgegengesetztem Sinne auf die die Auslenkungsbereiche wie gesagt nicht überlappen, wird je dem, ob die Regelabweichung positiv oder negativ ist, nur das eine oder das andere der geschaltet. Ein ständiges unwirtschaftliches Umschalen zwischen entgegengesetzt wirkenden Stellgrößen wird somit er In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist dafür gesorgt, daß zwischen den Auslenkungsbereich der am wenigstem in der einen Richtung gegenüber dci Bezugswert welle und dem Auslenkungsbereich der am wenigsten in der anderen Richtung gegenüber dem Bezugswert verschobenen Steuerwelle eine endliche Lücke liegt. Dies führt dazu, daß weder ein in dem einen Sinne wirkendes noch ein in ttsL n 8lne wird kendes Stellglied in Aktion tritt, wenn sich die Regelgröße innerhalb eines bestimmten Toleranzbereichs nahe dem Sollwert bewegt. Die besagte Lücke und somit der Toleranzbereich der Regelung kann dem jeweiligen Regelproblem angepaßt werden, beispielsweise durch Variation der Pegelverschiebungen.Since the deflection ranges of the various control shafts are not overlap, depending on the value of the system deviation signal, only one or other comparators supply a periodically switching output signal. When painting over of the control range, the comparators are used one after the other to issue periodic switch-on signals activated whose duty cycle changes continuously. Only after the duty cycle has reached an extreme value (0 or 1) and thus the possibility of influencing the assigned The actuator is exhausted, another comparator can come into action around the to switch the other actuator on and off periodically. Comparators, their supplied Control shafts have their respective deflection range on different sides of the Have a reference value, actuators are assigned that work in the opposite sense to which the deflection areas do not overlap, as said, depends on whether the Deviation is positive or negative, only one or the other of the switched. Constant uneconomical shuffling between oppositely acting manipulated variables In a special embodiment of the invention it is ensured that that between the deflection area the least in one direction opposite dci reference value wave and the deflection range of the least in the other Direction with respect to the reference value shifted control shaft there is a finite gap. This leads to the fact that neither one which acts in one sense nor one in ttsL n 8lne The actuator comes into action when the controlled variable is within a moves certain tolerance range close to the target value. The said gap and thus the tolerance range of the regulation can be adapted to the respective regulation problem, for example by varying the level shifts.

Mit der Erfindung wird die Regelkennlinie praktisch in verschiedene Abschnitte "segmentiert". Es können beliebig viele Segmente unterschiedlicher Steigung geschaffen werden, indem man die Anzahl der verschiedenen Steuerwellen und die Ubertragungsfunktionen der zugeordneten Stellglieder entsprechend wählt.With the invention, the control characteristic is practically in different Sections "segmented". Any number of segments with different slopes can be created by looking at the number of different control waves and the transfer functions the assigned actuators selects accordingly.

Die Form der Segmente läßt sich durch die Gestalt der Steuerwellen bestimmen. Bei dreieckförmigen oder sägezahnförmigen Steuerwellen ergeben sich lineare Segmente, bei sinusförmigen Steuerwellen sind die Segmente sinusförmig gekrümmt, usw..The shape of the segments can be determined by the shape of the control shafts determine. In the case of triangular or sawtooth-shaped control waves, linear ones result Segments, with sinusoidal control waves the segments are sinusoidally curved, etc..

Vorzugsweise wird das vom Eingangsverstärker kommende Regelabweichungssignal den Vergleichern über einen Proportionalverstärker zugeführt, dessen Verstärkung zur Verstellung der Breite des Regelbereichs einstellbar ist. In gewissen Fällen kann es nützlich sein, diesem Proportionalverstärker neben dem Regelabweichungssignal zusätzlich das Integral des Regelabweichungssignals auf zuschalten. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Maximalbetrag der in der einen Richtung wirkenden Stellgröße nicht gleich ist dem Maximalbetrag der in entgegengesetzter Richtung wirkenden Stellgröße. Die tinte Integralaufschaltung verhindert in diesem Fall, daß sich die Regelgröße auf einen vom Sollwert abweichenden Wert einpendelt.The control deviation signal coming from the input amplifier is preferably fed to the comparators via a proportional amplifier, its gain to adjust the width of the control range is adjustable. In certain cases it can be useful to have this proportional amplifier in addition to the control error signal additionally switch on the integral of the control deviation signal. This is particular advantageous when the maximum amount of the manipulated variable acting in one direction is not equal to the maximum amount of the manipulated variable acting in the opposite direction. In this case, the integral injection prevents the controlled variable from changing levels off at a value that deviates from the setpoint.

Die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erlautert.The invention and further advantageous embodiments are described below explained in more detail using exemplary embodiments with reference to drawings.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Reglerkette; Figuren 2a, 2b und 2c zeigen Wellenformen und Kennlinien für verschiedene Ausführungsformen der Erfindung; Figuren 3a und 3b sind Regelkennlinien, wie sie bei bestimmten Dimensionierungen der Stellglieder auftreten können; Fig. 4 ist das Schaltbild eines Proportionalverstärkers mit wahlweiser Integralaufschaltung; Figuren 5a und 5b zeigen Beispiele für die Beschaltung des Eingangsverstärkers; Fig. 6 zeigt eine Schaltung, die eine visuelle Uberwachung der Einhaltung des Regelbereichs ermöglicht; Fig. 7 zeigt einen Wellenformgenerator mit nachfolgender Pegelverschiebungsschaltung zur Erzeugung zweier Steuerwellen; Fig. 8 ist das Schaltbild eines Vergleichers mit nachgeordneter Relais schaltung.1 is a block diagram of a regulator chain according to the invention; Figures 2a, 2b and 2c show waveforms and characteristics for different embodiments the invention; Figures 3a and 3b are control characteristics, as they are with certain dimensions the actuators can occur; Fig. 4 is the circuit diagram of a Proportional amplifier with optional integral connection; Figures 5a and 5b show Examples for the wiring of the input amplifier; Fig. 6 shows a circuit which enables visual monitoring of compliance with the control range; Fig. 7 shows a waveform generator followed by a level shift circuit for generating two control waves; Fig. 8 is a circuit diagram of a comparator with downstream relay circuit.

Die in Fig. 1 sehr schematisch dargestellte Reglerkette hat einen Meßsignaleingang zum Anlegen eines dem Istwert der Regelgröße entsprechenden elektrischen Signals. Dieses Istwertsignal erscheint als Spannung UA auf der Eingangsleitung A eines Eingangsverstärkers 100, dessen Funktion darin besteht, das Istwertsignal in eine für die weitere Verarbeitung brauchbare Ausgangsspannung UB umzusetzen. UB soll die Regelabweichung, d.h. die Abweichung des Istwerts von irgend einem vorgegebenen Sollwert direkt als Abweichung gegenüber der Bezugsspannung der Schaltung (Masse-oder Nullpotential) angeben. Zu diesem Zweck sei der Verstarker mit einer von außen einstellbaren Yorspannungsschaltung versehen, die vor Inbetriebnahme der Reglerkette eo Justiert wird, daß die Verstärkerausgangsspannung UB den Wert 0 hat, wenn Istwert und Sollwert übereinstimmen. Diese Justierung wird unter Beobachtung des mit dem Verstarkerausgang verbundenen Nullinstruments 120 vorgenommen. Der Eingangsverstärker 100 bildet somit einen Sollwert/Istwert-Vergleicher mit Sollwertsteller.The control chain shown very schematically in Fig. 1 has a Measurement signal input for applying an electrical signal corresponding to the actual value of the controlled variable Signal. This actual value signal appears as voltage UA on the input line A of an input amplifier 100, the function of which is to provide the actual value signal into an output voltage UB that can be used for further processing. UB should be the control deviation, i.e. the deviation of the actual value from any given one Setpoint directly as a deviation from the reference voltage of the circuit (ground or Specify zero potential). For this purpose, the amplifier is provided with an externally adjustable one Provide a pre-voltage circuit that is adjusted before the regulator chain is put into operation is that the amplifier output voltage UB has the value 0, if the actual value and the setpoint to match. This adjustment is made while observing the amplifier output associated zero instrument 120 made. The input amplifier 100 thus forms a setpoint / actual value comparator with setpoint adjuster.

Beispiele für spezielle Ausführungsformen des Verstärkers 100 werden an späterer Stelle noch beschrieben.Examples of specific embodiments of amplifier 100 are provided described later.

Das Regelabweichungssignal UB vom Ausgang des Verstärkers 100 gelangt zu einem Proportionalverstärker 200, dessen Verstärkungsfaktor variabel ist, um die Breite des Regelbereichs symmetrisch zum eingestellten Sollwert verändern zu können, wie es weiter unten noch erläutert wird.The control deviation signal UB comes from the output of the amplifier 100 to a proportional amplifier 200, the gain of which is variable change the width of the control range symmetrically to the set target value as will be explained below.

Die auf der Leitung C erscheinende Ausgangsspannung UC des Proportionalverstärkers 200 stellt das (verstärkte) Regelabweichungssignal dar, welches zur Ableitung von Steuersignalen für verschiedene Stellglieder zur Beeinflussung der Regelgröße herangezogen wird. Das Regelabweichungssignal Uc kann gewünschtenfalls durch eine mit dem Ausgang des Verstärkers 200 verbundene Überwachungsschaltung 240 überwacht werden, die beim Überschreiten des Regelbereichs verschiedenfarbige Leuchtdioden 241 und 242 zum Aufleuchten bringt, wie es ebenfalls weiter unten noch erläutert wird.The output voltage UC of the proportional amplifier appearing on line C. 200 represents the (amplified) system deviation signal which is used to derive Control signals for various actuators are used to influence the controlled variable will. The control deviation signal Uc can, if desired, by a with the output of the amplifier 200 connected monitoring circuit 240 are monitored, which at If the control range is exceeded, different colored light emitting diodes 241 and 242 to Brings up, as will also be explained below.

Die weitere Verarbeitung des Regelabweichungssignals Uc in der Schaltung nach Fig. 1 sei nun in Verbindung mit den in Fig. 2a dargestellten Schaubildern beschrieben. Ein Wellenformgenerator 500 erzeugt eine periodisch oszillierende Wechselspannung, im vorliegenden Fall in Form einer Dreieckwelle D (vgl. Fig. 2a, linkes Bild). Diese Dreieckwechselspannung D wird auf einen Eingang einer Pegelverschiebungsschaltung 600 gegeben, die mehrere Ausgänge aufweist, an deren jedem eine in bestimmter Weise vorgespannte Version der Dreieckspannung erscheint. Im dargestellten Beispiel sind es zwei Dreieckwellen D1 und D2, deren erstere ein in positiver Richtung verschobenes Abbild und deren letztere ein in negativer Richtung verschobenes Abbild der Dreieckwechselspannung ist. Das Maß dieser Amplitudenverschiebung oder Vorspannung ist jeweils so groß gewählt, daß die erste Dreieckwelle D1 vollständig oberhalb und die zweite Dreieckwelle D2 vollständig unterhalb der Nullachse liegt, d.h. die Auslenkungsbereiche der beiden Dreieckwellen befinden sich überlappungslos und vollständig auf gegenüberliegenden Seiten der Bezugsspannungsachse.The further processing of the system deviation signal Uc in the circuit according to Fig. 1 is now in connection with the diagrams shown in Fig. 2a described. A waveform generator 500 generates a periodically oscillating alternating voltage, in the present case in the form of a triangular wave D (see. Fig. 2a, left picture). These Delta AC voltage D is applied to an input of a level shift circuit 600 given, which has several outputs, at each one in a certain way biased version of the triangular voltage appears. In the example shown are there are two triangular waves D1 and D2, the former one shifted in the positive direction Image and the latter an image of the triangular alternating voltage shifted in the negative direction is. The amount of this amplitude shift or preload is so large in each case chosen that the first triangular wave D1 completely above and the second triangular wave D2 lies completely below the zero axis, i.e. the deflection ranges of the two Triangular waves are located without overlap and completely on opposite ones Sides of the stress reference axis.

Die Dreieckwelle D1 wird dem ersten Eingang eines ersten Vergleichers 310 zugeführt, der an seinem zweiten Eingang das Regelabweichungssignal Uc vom Ausgang des Proportionalverstärkers 200 empfängt. Der Vergleicher 310 liefert eine Ausgangsspannung vorbestimmter Amplitude, solange die erste Dreieckwelle D1 negativer ist als das Regelabweichungssignal Uc. Sobald der Momentanwert der ersten Dreieckwelle D1 positiver wird als das Regelabweichungssignal, fällt die Ausgangsspannung des Vergleichers 310 auf 0.The triangular wave D1 becomes the first input of a first comparator 310 fed to the system deviation signal Uc from the output at its second input of the proportional amplifier 200 receives. The comparator 310 provides an output voltage predetermined amplitude as long as the first triangular wave D1 is more negative than that Control deviation signal Uc. As soon as the instantaneous value of the first triangular wave D1 becomes more positive is used as the system error signal, the output voltage of the comparator falls 310 to 0.

Ein zweiter Vergleicher 320 empfängt an einem ersten Eingang die in negativer Richtung verschobene Dreieckwelle D2 und an einem zweiten Eingang ebenfalls das Regelabweichungssignal Uc. Der zweite Vergleicher 320 ist so ausgelegt, daß er eine Ausgangsspannung vorbestimmter Amplitude liefert, solange das Regelabweichungssignal Uc negativer ist als der Momentanwert der zweiten Dreieckwelle D2. Während derjenigen Zeiten, in denen das Regelabweichungssignal positiver ist als der Momentanwert der Dreieckwelle D2, liefert der zweite Vergleicher 320 keine Ausgangsspannung.A second comparator 320 receives the in triangular wave D2 shifted in the negative direction and likewise at a second input the control deviation signal Uc. The second comparator 320 is designed so that it supplies an output voltage of a predetermined amplitude as long as the control error signal Uc is more negative than the instantaneous value of the second triangular wave D2. During those Times in which the system deviation signal is more positive than the instantaneous value of the Triangular wave D2, the second comparator 320 does not provide any output voltage.

Ist das Regelabweichungssignal Uc vom Ausgang des Verstärkers 200 positiver als die positive Spitzenamplitude der ersten Dreieckwelle D1, dann liefert der erste Vergleicher 310 eine kontinuierliche Ausgangsspannung, während die Ausgangsspannung des Vergleichers 320 auf 0 bleibt. Liegt das Regelabweichungssignal Uc innerhalb des Auslenkungsbereichs der ersten Dreieckwelle D1, dann erscheinen am Ausgang des Vergleichers 310 Rechteckimpulse, deren Folgefrequenz der Frequenz der Dreieckwelle entspricht und deren jeweilige Dauer denJenigen Zeitspannen entsprechen, während derer der Momentan-wert der Dreieckwelle D1 die Spannung UC unterschreitet. Wahrend der übrigen Intervalle, in denen die Amplitude der Dreieckwelle D1 positiver ist als das RegelabweichPngssignal U,, sinkt die Ausgangsspannung des Vergleichers 310 auf 0. Die Ausangsiipu1se des Vergleichers 310 werden kurzer und die dazwischenliegenden Impulspausen länger wenn das Regelabweichungssignal Uc innerhalb des Auslenkungsbereichs der Dreieckwelle D1 negativer wird.Is the system deviation signal Uc from the output of the amplifier 200 more positive than the positive peak amplitude of the first triangular wave D1, then delivers the first comparator 310 provides a continuous output voltage while the output voltage of the comparator 320 remains at 0. If the control deviation signal Uc is within of the deflection range of the first triangular wave D1, then appear at the output of the Comparator 310 square-wave pulses, the repetition frequency of which is the frequency of the triangular wave and their respective duration correspond to the time periods during which the instantaneous value of the triangular wave D1 falls below the voltage UC. While the remaining intervals in which the amplitude of the triangular wave D1 is more positive as the control deviation signal U ,, the output voltage of the comparator 310 falls to 0. The output signals of the comparator 310 become shorter and those in between Pulse pauses longer if the control deviation signal Uc is within the deflection range of the Triangle wave D1 becomes more negative.

Die Ausgangsspannung des zweiten Vergleichers 320 bleibt unter diesen Umständen auf 0. Sinkt das Regelabweichungssignal Uc unter die negative Spitzenamplitude der ersten Dreieckwelle Di, dann verschwinden die Ausgangsimpulse des ersten Vergleichers 310. Gerät das Regelabweichungssignal UC in den Auslenkungsbereich der zweiten Dreieckwelle D2, dann erscheinen am Ausgang des zweiten Vergleichers 320 Spannungsimpulse, deren jeweilige Dauer denjenigen Intervallen entspricht, in denen der Momentanwert der zweiten Dreieckwelle D2 positiver ist als das Regelabweichungssignal. Diese Dauer wird umso größer und die dazwischenliegenden Impulspausen werden umso kürzer, je negativer das Regelabweichungssignal UC wird. Ist das Regelabweichungssignal negativer als die negative Spitzenamplitude der zweiten Dreieckwelle D2, dann verschwinden die Impulspausen am Ausgang des zweiten Vergleichers 320 vollstãndig, d.h. es erscheint dort eine kontinuierliche Ausgangs spannung vorbestimmter Amplitude. Die Ausgangsspannung des ersten Vergleichers 310 bleibt unter diesen Bedingungen auf 0.The output voltage of the second comparator 320 remains below this Under certain circumstances to 0. If the system deviation signal Uc falls below the negative peak amplitude of the first triangular wave Di, then the output pulses of the first comparator disappear 310. Device the system deviation signal UC in the deflection range of the second triangular wave D2, then appear at the output of the second comparator 320 voltage pulses whose respective duration corresponds to those intervals in which the instantaneous value of the second triangular wave D2 is more positive than the control error signal. This duration becomes larger and the interpulse periods become shorter, the the system deviation signal UC becomes more negative. If the control deviation signal is more negative than the negative peak amplitude of the second triangular wave D2, then disappear the pulse pauses at the output of the second comparator 320 are complete, i.e. it appears there a continuous output voltage of a predetermined amplitude. The output voltage of the first comparator 310 remains at 0 under these conditions.

Das Ausgangssjgnal des ersten Vergleichers 310 kann herangezogen werden, um über ein Relais 410 und einen zugehörigen gontakt k1 ein erstes Zweipunkt-Stellglied zu schalten, welches die Regelgröße in einem ersten Sinne beeinflußt. Im Falle eines Temperaturregelkreises beispielsweise mag dieses erste Stellglied eine Heizung sein. In ahnlicher Weise kann das Ausgangssignal des zweiten Yergleichers 320 herangezogen werden, um über ein Relais 420 und einen zugehörigen Kontakt h ein zweite.The output signal of the first comparator 310 can be used, to a first two-point actuator via a relay 410 and an associated contact k1 to switch, which influences the controlled variable in a first sense. in case of a Temperature control loop, for example, this first actuator may be a heater. The output signal of the second comparator 320 can be used in a similar manner be to a second via a relay 420 and an associated contact h.

zUeipnnkt-ßtellglied zu schalten, welches die Regelgröße in entgegengesetztem Sinne beeinflußt. Im Falle eines Temperaturregeikreises wird dieses zweite Stellglied eine Kühlvorrichtung sein.ZUeipnnkt actuator to switch which the controlled variable in the opposite Affects the senses. In the case of a temperature control circuit, this second actuator be a cooler.

Je nachden, ob das Regelabweichungssignal UC ii Auslenkungsbereich der ersten oder der zweiten Dreieckwelle D1 oder D2 liegt, liefert der erste oder der zweite Vergleicher 310 oder 320 eine periodische Reckteckwelle und somit ein periodisches Ein-Aus-Signal für das erste oder das zweite Zweipunkt-Stellglied.Depending on whether the system deviation signal UC ii deflection range the first or the second triangular wave D1 or D2 lies, supplies the first or the second comparator 310 or 320 a periodic rectangular wave and thus a periodic on-off signal for the first or the second two-point actuator.

Je kleiner der Absolutbetrag des Regelabweichungssignals Uc wird, desto kleiner wird das Tastverhältnis des Ein-Aus-Signals für das jeweils gesteuerte Stellglied und somit der Mittelwert der jeweiligen Stellgröße, so daß im jeweiligen Bereich eine auasi-stetige Regelung erfolgen kann. Zur Erzielung einer solchen Quasi-Stetigkeit muß die Frequenz des vom Wellenformgenerator 500 erzeugten Signals und somit die Frequenz der Steuerwellen für die Stellglieder derart mit den Übertragungsfaktoren der Stellglieder abgestimmt sein, daß ein einziger Schaltimpuls für sich noch keine meßbare Änderung der Regelgröße bewirken kann.The smaller the absolute value of the system deviation signal Uc, the smaller the duty cycle of the on-off signal for the one being controlled Actuator and thus the mean value of the respective manipulated variable, so that in the respective Area an auasi-continuous regulation can take place. To achieve such a quasi-continuity must be the frequency of the signal generated by waveform generator 500 and hence the Frequency of the control waves for the actuators with the transfer factors the actuators must be matched so that a single switching pulse does not have any can cause measurable change in the controlled variable.

Die Regelkennlinie eines mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform'der Reglerkette betriebenen Regelkreises ist im rechten Bild der Fig. 2a dargestellt. Die Abszisse gibt die Regelgröße x (z.B. Temperatur) an, während die Ordinate die von den Stellgliedern bewirkte Stellgröße y (z.B. zu- oder abgeführte Wärmemenge pro Zeiteinheit) darstellt. Der Nullpunkt der Abszisse entspricht dem Sollwert der Regelgröße (Solltemperatur).The control characteristic of a with the embodiment described above Control chain operated control loop is shown in the right picture of Fig. 2a. The abscissa indicates the controlled variable x (e.g. temperature), while the ordinate indicates the Manipulated variable y caused by the actuators (e.g. quantity of heat supplied or removed per time unit). The zero point of the abscissa corresponds to the setpoint of the Controlled variable (setpoint temperature).

Liegt das Regelabweichungssignal Uc oberhalb des Auslenkungsbereichs der ersten Dreieckwelle D1 (mittleres Bild in Fig. 2a), dann liefert der erste Vergleicher 310 eine kontinuierliche Ausgangsspannung, womit das erste Stellglied (Heizung) standig eingeschaltet ist. Dies entspricht der Stellgröße y1max in rechten Bild der Fig. 2a. Die zu regelnde Temperatur steigt an, bis die Regelgröße einen Wert Xe erreicht, bei der das Regelabweichungssignal die oberen Spitzen der ersten Dreieckwelle D1 erreicht.If the control deviation signal Uc is above the deflection range of the first triangular wave D1 (middle image in FIG. 2a), then the first comparator delivers 310 a continuous output voltage, with which the first actuator (heating) is constantly switched on. This corresponds to the manipulated variable y1max in the right figure of Fig. 2a. The temperature to be controlled increases until the controlled variable reaches a value Xe at which the error signal reaches the upper peaks of the first triangular wave D1 reached.

Bei weiter steigender Temperatur gerät das Regelabweichungssignal zunehmend in den Auslenkungsbereich der ersten Dreieckwelle D1, womit das Ausgangssignal des ersten Vergleichers 310 und somit die Einschaltzeit der Heizung durch zunehmend längere Pausen unterbrochen wird. Die Stellgröße y (zugeführte Wärmemenge) nimmt dadurch im Mittel kontinuierlich ab, wie es die abfallende Flanke im linken Ast der Regelkennlinie zeigt. Wenn sich das Regelabweichungssignal so weit vermindert hat, daß es die unteren Spitzen der ersten Dreieckwelle D1 nurmehr noch berührt, sind die Einschaltintervalle für die Heizung auf 0 abgesunken, so daß keine Wärmemenge mehr zugeführt wird. Dies entspricht dem Punkt x1 in der Regelkennlinie. Das zweite Stellglied (Kühlung) bleibt während dieses gesamten Vorgangs ausgeschaltet.If the temperature continues to rise, the control deviation signal is activated increasingly into the deflection range of the first triangular wave D1, with which the output signal of the first comparator 310 and thus the switch-on time of the heating by increasing longer Breaks is interrupted. The manipulated variable y (supplied As a result, the amount of heat continuously decreases on average, as does the falling flank shows in the left branch of the control characteristic. If the error signal is like this has diminished far so that it only has the lower peaks of the first triangular wave D1 is still touched, the switch-on intervals for the heating have dropped to 0, see above that no more heat is supplied. This corresponds to point x1 in the control characteristic. The second actuator (cooling) remains switched off during this entire process.

Wenn andererseits die Temperatur oder Regelgröße x einen solchen Wert hat, daß das Regelabweichungssignal negativer ist als die negative Spitzenamplitude der zweiten Dreieckwelle D2, dann liefert der zweite Vergleicher 320 ein kontinuierliches Ausgangssignal, wodurch das zweite Stellglied (Kühlung) ununterbrochen im eingeschalteten Zustand gehalten wird. Hierbei wird pro Zeiteinheit maximale Wärmemenge Y2max abgeführt, bis die Temperatur den Wert +xe erreicht. Bei weiter absinkender Temperatur gerät das Regelabweichungssignal zunehmend in den Auslenkungsbereich der zweiten Dreieckwelle D2, womit die Kühlung durch zunehmend lange Intervalle unterbrochen wird und die abgeführte Wärmemenge im Mittel kontinuierlich geringer wird, wie es die schräge Flanke im rechten Ast der Regelkennlinie zeigt. Sobald das Regelabweichungssignal den Auslenkungsbereich der zweiten Dreieckwelle D2 in positiver Richtung verläßt, sind die Einschaltzeiten der Kühlung auf 0 abgesunken, d.h. die Kühlung bleibt vollständig ausgeschaltet. Dies entspricht dem Punkt x2 in der Regelkennlinie.On the other hand, if the temperature or controlled variable x has such a value has that the error signal is more negative than the negative peak amplitude of the second triangular wave D2, then the second comparator 320 provides a continuous one Output signal, whereby the second actuator (cooling) is continuously switched on State is maintained. Here, the maximum amount of heat Y2max is dissipated per unit of time, until the temperature reaches the value + xe. If the temperature drops further, the control deviation signal increasingly in the deflection range of the second triangular wave D2, with which the cooling is interrupted by increasingly long intervals and the The average amount of heat dissipated is continuously lower, as is the incline Shows the edge in the right branch of the control characteristic. As soon as the control deviation signal leaves the deflection range of the second triangular wave D2 in the positive direction, the switch-on times of the cooling have dropped to 0, i.e. the cooling remains complete switched off. This corresponds to point x2 in the control characteristic.

Die Heizung (erstes Stellglied) ist während dieses gesamten Vorgangs ausgeschaltet geblieben.The heater (first actuator) is on during this entire process stayed off.

Bei der im rechten Bild der iig. 2a gezeigten Regelkennlinie erstreckt sich der Proportionalbereich der Regelung von Xe bis +xe. Im linken Ast der Regelkennlinie wirkt nur das erste Stellglied (Heizung) und im rechten Ast nur das zweite Stellglied (Kühlung). In der Mitte des Regelbereichs, d.h. wenn die Regelgröße nahe dem Sollwert liet, ist keines der beiden Stellglied der wirksam. Dieser "Untätigkeitbereich" erstreckt sich von xl bis x2 zu beiden Seiten des Sollwerts. Seine Breite kann beliebig klein gemacht werden, indem man die Auslenkungsbereiche der beiden Dreieckwellen D1 und D2 beliebig nahe an die Bezugsachse legt. Wenn man die beiden Auslenkungsbereiche direkt ameinander angrenzen läßt, dann verschwindet der besagte Untätigkeitsbereich, und die beiden Äste der Regelkennlinie bilden eine durchgehende Linie durch den RullpunEt des Koordinatenkreuzes.In the case of the iig. 2a extends control characteristic the proportional range of the regulation is from Xe to + xe. In the left branch of the control characteristic only the first actuator (heating) works and in the right branch only the second actuator (Cooling). In the middle of the control range, i.e. when the controlled variable vicinity the setpoint, neither of the two actuators is effective. This "inactivity area" extends from xl to x2 on either side of the setpoint. Its width can be any can be made small by taking the deflection areas of the two triangular waves D1 and D2 as close as you want to the reference axis. If you consider the two deflection ranges directly adjoin each other, then the said inactivity area disappears, and the two branches of the control characteristic form a continuous line through the RullpunEt of the coordinate system.

In der Praxis wird es Jedoch haufig zweckiaßig sein, einen endlich großen Zwischenraum zwischen den Auslenkungsbereichen der beiden Dreieckwellen zu halten, um mit größerer Sicherheit auszuschließen, daß die Regelung in der Nähe des Sollwerts ständig zwischen den beiden Stellgliedern umschaltet. Dieser Zwischenraum kann so klein gewählt werden, daß die Punkte x1 und x2 innerhalb des Toleranzbereichs der Regelung liegen. Man erreicht dadurch eine "Sparlücke" in der Kennlinie, die einerseits die gewünschte Regelgebauigkeit nicht beeinträchtigt, andererseits aber zu einer wesentlichen Verminderung an Energie und Verschleiß bei den Stellgliedern führt.In practice, however, it will often be useful to have one finite large gap between the deflection areas of the two triangular waves hold in order to rule out with greater certainty that the scheme is in the vicinity of the setpoint constantly switches between the two actuators. This gap can be chosen so small that the points x1 and x2 are within the tolerance range of the scheme. This achieves a "savings gap" in the characteristic, which on the one hand, the desired control structure is not impaired, but on the other hand to a significant reduction in energy and wear and tear on the actuators leads.

Vorstehend wurde ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei den das periodische Signal D und somit die Steuerwellen D1 und D2 an den Vergleichreingängen dreieckige Wellenform haben. Eine solche Wellenform führt zu einer linearen Regelkennlinie, wie sie im rechten Bild der fig. 2a gezeigt ist. Ein ähnliches Ergebnis würde mit sägezahnförmigen Steuerwellen erzielt werden. Es sind jedoch auch beliebige andere Wellenformen wie z.B. Sinusform oder Parabelform usw. möglich, un der Regelkennlinie einen b.-liebig gekrümmten Verlauf zu geben. In Fig. 2b ist der Fall einer Sinuswellenform veranschaulicht. Das linke Bild zeigt ein in Sinusform verlaufendes periodisches Ausgangssignal D des Wellenformgenerators 500, das mittlere Bild zeigt di. entsprechenden pegelverschobenen sinusförmigen Steuerwellen D1 und für die Vergleicher 310 und 320, und das rechte flild zeigt die sich daraus ergebende Regelkannlinie, deren beide Äste sinusförmig gekrümmt sind.An exemplary embodiment has been described above in which the periodic signal D and thus the control waves D1 and D2 at the comparison inputs have triangular waveform. Such a waveform leads to a linear control characteristic, as shown in the right picture of fig. 2a is shown. A similar result would be obtained with sawtooth-shaped control waves can be achieved. However, they are also any other Wave forms such as sinusoidal or parabolic form etc. possible, in the control characteristic to give a b.-lovingly curved course. In Fig. 2b is the case of a sine waveform illustrated. The left picture shows a periodic curve with a sinusoidal shape Output signal D of waveform generator 500, the middle picture shows di. appropriate level shifted sinusoidal control waves D1 and for the comparators 310 and 320, and the right picture shows the resulting control curve, their both branches sinusoidal are curved.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können auch mehr als zwei pegelverschobene Steuerwellen verwendet werden, deren Auslenkungsbereiche überlappungslos übereinanderliegen. Dieser Fall ist in Fig. 2c veranschaulicht, deren linkes Bild ähnlich wie die Fig. 2a das dreieckförmige periodische Signal D vom Ausgang des Wellenformgenerators 500 zeigt. Von diesem Signal werden nicht nur zwei pegelverschobene Steuerwellen D1 und (wie im Falle der Fig. 2a), sondern noch weitere Steuerwellen D3 und D4 abgeleitet, die an weiteren (in Fig. 1 gestrichelt angedeuteten) Ausgängen der Pegelverschiebungsschaltung 600 erscheinen mögen. Die Auslenkungsbereiche dieser zusätzlichen Steuerwellen grenzen direkt an die Auslenkungsbereiche der ersten beiden Steuerwellen D1 und D2 an. Die Steuerwellen D3 und D4 können jeweils gemeinsam mit dem Regelabweichungssignal UO weiteren Vergleichern zugeführt werden (in Fig. 1 bei 330 und 340 gestrichelt angedeutet), die ähnlich wie die Vergleicher 310 bzw. 320 ausgebildet sind und in ähnlicher Weise Ausgangssignale zur Ein-Aus-Schaltung weiterer Stellglieder liefern.According to a further embodiment, more than two level-shifted Control shafts are used whose deflection areas are superimposed without overlapping. This case is illustrated in Fig. 2c, the left picture of which is similar to Fig. 2a shows the triangular periodic signal D from the output of the waveform generator 500 shows. This signal not only produces two level-shifted control waves D1 and (as in the case of Fig. 2a), but also other control waves D3 and D4 derived, those at further outputs of the level shift circuit (indicated by dashed lines in FIG. 1) 600 may appear. The deflection ranges of these additional control waves limit directly to the deflection areas of the first two control shafts D1 and D2. the Control shafts D3 and D4 can each together with the system deviation signal UO are fed to further comparators (indicated by dashed lines at 330 and 340 in FIG. 1), which are designed similarly to the comparators 310 and 320 and in a similar manner Provide output signals for switching additional actuators on and off.

So mag die Steuerwelle D3 beispielsweise einer zusätzlichen Heizung und die Steuerwelle D4 einer zusätzlichen Kühlvorrichtung zugeordnet sein. Bewegt sich das Regelabweichungssignal UC z.B. innerhalb des Auslenkungsbereichs der Steuerwelle D3 dann ist das der Steuerwelle D1 zugeordnete Stellglied ständig eingeschaltet, während das der Steuerwelle D3 zugeordnete Stellglied periodisch ein- und ausgeschaltet wird. In diesem Zustand arbeitet die Regelung im Segment (D3) der im rechten Bild der Fig. 2c gezeigten Regelkennlinie. Bewegt sich das Regelabweichungssignal im Auslenkungsbereich der Steuerwelle dann wird das dieser Steuerwelle zugeordnete Stellglied periodisch ein- und ausgeschaltet, während das der Steuerwelle D3 zugeordnete Stellglied ständig ausgeschaltet bleibt.For example, the control shaft D3 likes an additional heater and the control shaft D4 can be assigned to an additional cooling device. Emotional the control deviation signal UC is e.g. within the deflection range of the control shaft D3 then the actuator assigned to the control shaft D1 is constantly switched on, while the actuator assigned to the control shaft D3 is switched on and off periodically will. In this state, the control works in segment (D3) in the picture on the right the control characteristic shown in Fig. 2c. If the system deviation signal moves in The deflection range of the control shaft is then assigned to this control shaft Actuator is switched on and off periodically, while the one associated with the control shaft D3 Actuator remains switched off all the time.

Dieser Zustand entspricht dem Segment (D1) der Regelkennlinie.This state corresponds to segment (D1) of the control characteristic.

In analoger Weise läßt sich dæ Regelverhalten für Abweiohungssignale in den anderen Bereichen analysieren. Es können beliebig viele Steuerwellen mit unterschiedlicher Pegelverschiebung "nebeneinander gelegt werden, um eine Regelkennlinie aus beliebig vielen Segmenten zu bilden. Die Auslenkungsbereiche der verschiedenen Steuerwellen können auch unterschiedlich breit gemacht werden, z.B. indem man das periodische Signal D verschiedenen Zweigen einer Pegelverschiebungsschaltung mit unterschiedlicher Verstärkung oder Dämpfung zuführt.The control behavior for deviation signals can be determined in an analogous manner analyze in the other areas. It can be any many Control waves with different level shift "are placed next to each other, to create a control characteristic from any number of segments. The deflection areas the different control waves can also be made different widths, e.g. by applying the periodic signal D to different branches of a level shift circuit with different gain or attenuation.

Es ist auch möglich, neben den Steuerwellen zusätzlich noch ein positives und/oder negatives Gleichspannungssignal bereitzustellen, dessen Pegel jenseits oder an der äußeren Grenze des Auslenkungsbereichs der am weitesten verschobenen Steuerwelle liegt. Solche Gleichspannungspegel sind im mittleren Bild der Fig. 2c mit D5 und D6 bezeichnet. Das Gleichspannungssignal D5 kann gemeinsam mit dem Regelabweichungssignal U0 einem weiteren Vergleicher (nicht dargestellt) zugeführt werden, der ein Einschaltsignal für ein weiteres Zweipunkt-Stellglied (Heizung) liefert, solange das Regelabweichungssignal positiver ist als dieses Gleichspannungssignal. In Bhpl icher Weise kann das Gleichspannungssignal D6 einem weiteren Vergleicher (ebenfalls nicht dargestellt) zugeführt werden, der ein Einschaltsignal für ein wiederum anderes Zweipunkt-Stellglied (in diesem Falle eine Kühlvorrichtung) erzeugt, solange das Regelabweichungssignal negativer ist als dieses Gleichspannungssignal.It is also possible to add a positive one in addition to the control waves and / or to provide negative DC voltage signal, its level beyond or at the outer limit of the deflection range of the most displaced Control shaft lies. Such DC voltage levels are shown in the middle image in FIG. 2c labeled D5 and D6. The DC voltage signal D5 can be used together with the system deviation signal U0 are fed to a further comparator (not shown), which outputs a switch-on signal for another two-point actuator (heating) supplies as long as the control deviation signal is more positive than this DC voltage signal. In Bhpl icher way, the DC voltage signal D6 are fed to a further comparator (also not shown), the a switch-on signal for yet another two-point actuator (in this case a cooling device) as long as the system deviation signal is more negative than this DC voltage signal.

Hierdurch werden zusätzliche Segmente in die Regelkennlinie eingeführt, wie sie bei (D5) und (D6) im rechten Bild der Fig. 2c dargestellt sind.This introduces additional segments into the control characteristic, as shown at (D5) and (D6) in the right image of FIG. 2c.

Das vorstehend beschriebene Prinzip der Reglerkette ist nicht auf die Anwendung in Temperaturregelkreisen beschränkt sondern eignet sich zur Konstanthaltung beliebiger Regelgrößen zu ößen x und ist überall dort von Vorteil, wo Zweipunkt-Stellglieder praktisch sind. Dabei werden die auf die eine Seite der Bezugsachse pegelverschobenen Steuerwellen zur Ansteuerung von Stellgliedern herangezogen, die alle in einem bestimmten ersten Sinne auf die Regelgröße wirken, während die in der anderen Richtung pegelverschobenen Steuerwellen zur Ansteuerung von Stellgliedern herangezogen werden, die alle im entgegengesetzten Sinne auf die Regelgröße wirken. Bei einer Temperaturregelung besteht die erstgenannte Gruppe der Stellglieder aus Heizeinrichtungen und die zweitgenannte Gruppe aus Kühleinrichtungen.The principle of the control chain described above is not based its use in temperature control loops is limited but is suitable for keeping it constant any controlled variable to size x and is advantageous wherever two-point actuators are practical. The level shifted to one side of the reference axis Control shafts are used to control actuators, all in a specific the first senses act on the controlled variable, while those in the other direction level shifted Control shafts are used to control actuators, all of which are in have opposite senses on the controlled variable. With a temperature control the first group of actuators consists of heating devices and the second group Group of cooling devices.

Bei einer Regelanordnung zur Konstanthaltung des pH-Werts einer Flüssigkeit beispielsweise mögen die einen Stellglieder Pumpen oder Leitungsventile zur Säurezufuhr sein, während die anderen Stellglieder Pumpen oder Leitungsventile für Laugenzufuhr sind. Beim Einsatz der Reglerkette ist ihre Gesamtverstärkung und auch die Periodendauer des die Steuerwellen erzeugenden periodischen Signals so zu wählen, daß die bekannten Konvergenzkriterien über den wirksamen Regelbereich erfüllt werden. Hierbei ist neben der Regeltotzeit auch das Ubertragungsverhalten der jeweiligen Stellglieder zu berücksichtigen, wobei es sich um bekannte oder leicht zu ermittelnde Parameter handelt. Die Reglerkette kann also mit einfach durchzuführenden Einstellungen jedem beliebigem Regelproblem angepaßt werden.In a control arrangement for keeping the pH value of a liquid constant for example, some actuators like pumps or line valves for supplying acid while the other actuators are pumps or line valves for caustic supply are. When using the control chain, its overall gain and also the period duration of the periodic signal generating the control waves to be selected so that the known Convergence criteria are met over the effective control range. Here is in addition to the control dead time, also the transmission behavior of the respective actuators to be taken into account, which are known or easily determined parameters acts. Anyone can use the control chain with easy-to-use settings can be adapted to any control problem.

An dieser Stelle ist noch zu erwähnen, daß die Schaffung einer sogenannten "Sparlücke" im mittleren Bereich der Regelkennlinie (d.h. in der Nähe des Sollwerts) besonders vorteilhaft ist, wenn es sich um eine Regelung wie etwa die Konstanthaltung des pH-Werts einer Flüssigkeit handelt. Die Schaffung einer solchen Sparlücke führt hier zu einer wesentlichen Einsparung des Verbrauchs an Säure und Lauge, da ein ständiger Wechsel zwischen Säure- und Laugen zufuhr bei innerhalb der Toleranzgrenze schwankendem pH-Wert vermieden wird.At this point it should be mentioned that the creation of a so-called "Savings gap" in the middle area of the control characteristic (i.e. near the setpoint) is particularly advantageous when it comes to a control such as constant maintenance the pH of a liquid. The creation of such a savings gap leads here to a substantial saving in the consumption of acid and alkali, there one Constant change between acid and alkali supply when within the tolerance limit fluctuating pH is avoided.

Wenn der Verstärker 200 in der Reglerkette nach Fig. 1 ein einfacher Proportionalverstärker ist, dann wird sich das Regelabweichungssignal nur dann auf den Bezugswert 0 einpendeln und die Regelgröße wird auf den Sollwert x0 konvergieren, wenn die maximale Stellgröße Y1max des ersten Stellgliedes dem Betrag nach gleich der entgegengesetzt wirkenden maximalen Stellgröße 92marx des zweiten Stellgliedes ist. Das heißt, im Falle einer Temperaturregelung würde sich die Temperatur nur dann auf den gewünschten Sollwert einstellen, wenn die bei eingeschalteter Heizung zugeführte Wärmemenge Je Zeiteinheit gleich ist der bei eingeschalteter Kühlung abgeführten Wärmemenge je Zeiteinheit. Die sich in diesem Fall ergebende Regelkennlinie ist noch einmal vergrößert in Fig. 3a dargestellt, und zwar aus Vereinfachungsgründen ohne Sparlücke. Für die Regelkennlinie ysf (x) gilt allgemein folgendes: y1max + y2max y1max - y2max 2 2xe Im Falle der Fig. 3a, d.h. wenn Y1max= y2max' reduziert sich die Gleichung (1) auf folgenden Ausdruck: y1max = - (2) x3 Die Regelkennlinie hat also in diesem Falle ihre Nullstelle bei x=O, d.h. die Regelgröße pendelt sich auf den Sollwert x0 ein.If the amplifier 200 in the control chain of FIG. 1 is a simple Proportional amplifier is, then the system deviation signal is only on level off the reference value 0 and the controlled variable will converge on the setpoint x0, if the maximum manipulated variable Y1max of the first actuator is equal in amount the counteracting maximum manipulated variable 92marx of the second actuator is. That is, in the case of one Temperature control would be the Only set the temperature to the desired setpoint if the is switched on Heating supplied amount of heat per unit of time is the same when switched on Cooling amount of heat dissipated per unit of time. The resulting in this case The control characteristic is shown again enlarged in FIG. 3a, for the sake of simplicity without savings gap. The following generally applies to the control characteristic ysf (x): y1max + y2max y1max - y2max 2 2xe In the case of Fig. 3a, i.e. when Y1max = y2max 'reduced Equation (1) is based on the following expression: y1max = - (2) x3 The control characteristic So in this case it has its zero point at x = O, i.e. the controlled variable fluctuates on the setpoint x0.

In vielen Fällen wird jedoch die Bedingung Y1maX -y2max nicht erfüllt sein, z.B. wenn der Sollwert x0 ein weit unter der Rauitemperatur liegender Temperaturwert ist oder wenn die Temperatur eines exotherm reagierenden Mediums geregelt werden soll. In diesen Fallen wirkt die Umgebung bzw. die exotherme'Reaktion als ständige Störgröße im Sinne einer zusätzlichen Heizung, so daß im Endeffekt der Betrag von y1max großer ist als der Betrag von y2max' In diesem Fall folgt die Regelkennlinie nicht der reduzierten Funktion nach Gleichung (2), sondern hat einen Verlauf gemäß Fig. 3b. Die Nullstelle dieser Regelkennlinie liegt nicht mehr bei x = 0, sondern bei einem davon abweichenden Wert xa der sich aus Gleichung (1) ergibt als: y1max + y2max xa = xe (3) y1max - y2max Die Temperatur pendelt sich also nicht wie im Falle der Fig. 3a auf den Sollwert xO, sondern auf den davon abweichenden Wert Xa ein. Liegt dieser Wert innerhalb des Toleranzbereichs der Regelgröße, ist diese Abweichung nicht kritisch. Man kann z.B.In many cases, however, the condition Y1maX -y2max is not met e.g. if the setpoint x0 is a temperature value that is far below the room temperature or when the temperature of an exothermic reacting medium is controlled target. In these cases the environment or the exothermic reaction acts as a permanent one Disturbance in the sense of an additional heating, so that in the end the amount of y1max is greater than the amount of y2max 'In this case the control characteristic follows not the reduced function according to equation (2), but has a course according to Figure 3b. The zero point of this control characteristic is no longer at x = 0, but for a value xa deviating from this, which results from equation (1) as: y1max + y2max xa = xe (3) y1max - y2max So the temperature fluctuates not as in the case of FIG. 3a to the setpoint x0, but to the one that deviates therefrom Value Xa. If this value is within the tolerance range of the controlled variable, is this deviation is not critical. One can e.g.

durch Änderung des Verstärkungsfaktors der Verstärkers 200 den Regelbereich so schmal machen (kleine Werte von +xe und3e) bzw. die von den beiden Stellgliedern bewirkten maximalen Stellgrößen so groß machen (starke Heiz- und Kühlgeräte), daß aufgrund der dadurch bewirkten steileren Regelkennlinie der Punkt Xa innerhalb des Toleranzbereichs der Regelung fällt. Diese Maßnahme findet allerdings dort ihre Grenzen, wo eine Überschreitung der Konvergenzbedingung droht.by changing the gain factor of the amplifier 200, the control range make it so narrow (small values of + xe and 3e) or that of the two actuators make the maximum manipulated variables so large (powerful heating and cooling devices) that due to the resulting steeper control characteristic, point Xa within the The regulation's tolerance range falls. However, this measure finds its place there Limits where the convergence condition threatens to be exceeded.

Wenn solche Maßnahmen nicht erwünscht oder möglich sind oder nicht zu dem gewünschten Ergebnis führen, kann eine automatische nachführende Sollwerteinstellung angewendet werden, indem man dem Eingang des Proportionalverstärkers 200 neben dem Regelabweichungssignal zusätzlich das Integral des Regelabweichungssignals aufschaltet. Eine entsprechende Beschaltung des Verstärkers 200 ist in Fig. 4 dargestellt.If such measures are not desired or possible or not An automatic tracking setpoint adjustment can lead to the desired result can be applied by connecting the input of the proportional amplifier 200 next to the System deviation signal also applies the integral of the system deviation signal. A corresponding wiring of the amplifier 200 is shown in FIG.

In der Anordnung nach Fig. 4 bildet ein Operationsverstärker 210 mit den Widerständen 211, 212 und 213 eine Proportionalverstärkeranordnung, die an einem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 210 das Ausgangssignal U3 des Eingangsverstärkers 100 empfängt und am Ausgang des Operationsverstärkers 210 (Leitung C) das verstärkte Regelabweichungsaignal UC liefert, welches gemeinsam mit den verschiedenen Steuerwellen den Vergleichern 310, 320, usw. (vgl. Fig. 1) zugeführt wird.In the arrangement according to FIG. 4, an operational amplifier 210 forms with the resistors 211, 212 and 213 a proportional amplifier arrangement which is connected to a non-inverting input of the operational amplifier 210 the output signal U3 of the input amplifier 100 and at the output of the operational amplifier 210 (Line C) supplies the amplified control deviation signal UC, which together with the various control waves the comparators 310, 320, etc. (see. Fig. 1) is fed.

Ein Anteil des Ausgangssignals Uc wird über einen aus dem Widerstand 211 und dem Potentiometer 212 gebildeten veränderlichen Spannungsteiler mittels des Widerstands 213 auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 210 gekoppelt um eine veranderliche Gegenkopplung zur Veränderung' des Verstärkungsgrades und somit der Breite des Regelbereichs tu bewirken.A portion of the output signal Uc is derived from the resistor 211 and the potentiometer 212 formed variable voltage divider by means of of resistor 213 to the inverting input of operational amplifier 210 coupled with a variable negative feedback for changing the degree of gain and thus the width of the control range tu.

Die Ausgangsspannung UB des Eingangsverstärkers 100 (unverstärktes Regelabweichungssignal) wird außerdem über einen Widerstand 221 auf den invertierenden Eingang eines zweiten Operationsverstärkers 220 gekoppelt. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 221 und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 220 ist über einen Kondensator 222 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 220 gekoppelt. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 220 liegt auf dem festen Bezugspotential der Schaltungsanordnung (Masse).The output voltage UB of the input amplifier 100 (unamplified Control deviation signal) is also via a resistor 221 to the inverting Input of a second operational amplifier 220 coupled. The connection point between resistor 221 and the inverting input of the operational amplifier 220 is connected to the output of operational amplifier 220 via a capacitor 222 coupled. The non-inverting input of operational amplifier 220 is on the fixed reference potential of the circuit arrangement (ground).

Der Operationsverstärker 220 hat naturgemäß einen unendlich hohen Eingangswiderstand. Ist die Spannung UB = O (Sollwert und Istwert stimmen überein), dann ist auch die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 220 gleich 0. In diesem Fall hat also der über den Schalter 230 mit diesem Ausgang verbundene Fußpunhtdes Potentiometers 212 dasselbe Potential, als ob er an Masse angeschlossen wäre, so daß der Operationsverstärker 210 die Spannung UB wie ein reiner Proportionalverstärker verstärkt.The operational amplifier 220 naturally has an infinitely high level Input resistance. If the voltage UB = O (setpoint and actual value match), then the output voltage of the operational amplifier 220 is also equal to 0. In this In this case, the Fußpunhtdes connected to this output via switch 230 has Potentiometer 212 has the same potential as if it were connected to ground, so that the operational amplifier 210 the voltage UB like a pure proportional amplifier reinforced.

Bei kurz zeitigen Änderungen von UB ergeben sich keine Änderungen für den Operationsverstärker 220, da sein invertierender Eingang über den Kondensator 222 mit seinem Ausgang verbunden ist, so daß sich diese Änderungen über den Operationsverstärker 220 auf die Ausgangsspannung Uc übertragen.Short-term changes to the UB will not result in any changes for the operational amplifier 220, since its inverting input is via the capacitor 222 is connected to its output, so that these changes are reflected in the operational amplifier 220 transferred to the output voltage Uc.

Wenn nun die Regelkennlinie z.B. infolge unterschiedlicher Beträge von Y1maX und 92marx den in Fig. 3b dargestellten Verlauf hat und sich die Regelgröße auf einen vom Sollwert x0 abweichenden Wert xa einzupendeln droht, dann weicht die Spannung U langzeitig vom Wert O ab. Die RC-Zeitkonstante der aus dem Widerstand 221 und dem Kondensator 222 bestehenden Kombination ist 8o bemessen, daß sich bei einer solchen langzeitigen Abweichung der Spannung UB der Kondensator 222 über den Widerstand 221 ausreichend weit auflädt, um die Spannung am Fußpunkt des Potentiometers 212 merklich zu verschieben. Mit R212< R211 (UC > 10 UB) wirkt sich diese Verschiebung auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 210 aus, so daß sich UC verschiebt. Hiermit tritt die Regelung in Aktion und verändert die Regelgröße x in einem solchen Sinne, daß UB wieder kleiner wird und gegen einen durch den Operationsverstärker 220 bestimmten Offsetwert geht. Da dieser Offsetwert in der Regel verschwindend klein gegenüber dem Maximalwert der Spannung UB ist, kann der Operationsverstärker 220 ohne Nullpunktkorrektur eingesetzt werden.If now the control characteristic, e.g. as a result of different amounts of Y1maX and 92marx has the course shown in FIG. 3b and the controlled variable threatens to level off to a value xa deviating from the setpoint x0, then the Voltage U decreases from value O for a long time. The RC time constant derived from the resistor 221 and the capacitor 222 existing combination is dimensioned 8o that at such a long-term deviation of the voltage UB of the capacitor 222 across the Resistor 221 charges enough to maintain the voltage at the base of the potentiometer 212 shift noticeably. With R212 <R211 (UC> 10 UB) this takes effect Shift to the inverting input of the operational amplifier 210, see above that UC shifts. Herewith the regulation comes into action and changes the controlled variable x in such a way that UB becomes smaller again and goes towards an offset value determined by the operational amplifier 220. Since this Offset value usually vanishingly small compared to the maximum value of the voltage UB, the operational amplifier 220 can be used without zero point correction.

Kurzzeitige Änderungen von UB werden nun wieder voll der verschobenen Spannung Uc überlagert.Short-term changes from UB are now full of the postponed Voltage Uc superimposed.

Der beschriebene Mechanismus ist eine automatische Sollwertnachführung, welche die unerwünschte Regelabweichung x bei der a Regelkennlinie nach Fig. 3b zum Verschwinden bringt. Wenn eine solche Abweichung nicht zu befürchten ist oder toleriert werden kann, dann wird durch Umlegen des Schalters 230 die Einrichtung zur automatischen Sollwertnachführung unwirksam gemacht, so daß die in Fig. 4 gezeigte Schaltung als reiner Proportionalverstärker wirkt.The mechanism described is an automatic setpoint tracking, which the undesired control deviation x in the a control characteristic according to FIG. 3b disappears. If such a deviation is not to be feared or can be tolerated, then by flipping the switch 230 the device made ineffective for automatic setpoint tracking, so that the one shown in FIG Circuit acts as a purely proportional amplifier.

Zwei Ausführungsbeispiele für die Ausbildung des Eingangsverstärkers 100 zur Bereitstellung des auf den Bezugswert O bezogenen Regelabweichungssignals UB sind in den Figuren 5a und 5b dargestellt. Die Fig. 5a zeigt ein Beispiel für die Verarbeitung des von einem Temperaturfühler kommenden Meßwerts. Dem nicht-invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 110, der mittels zweier Widerstände 118 und 119 gegengekoppelt ist, wird die von einem Potentiometer 112 abgegriffene Spannung zugeführt, wobei dieses Potentiometer gemeinsam mit einem temperaturabhängigen Widerstand Teil einer mit erdfreier Spannung gespeisten MeBbrücke bildet. Unter Beobachtung des Nullinstruments 112 wird der Schleifer des Potentiometers 112 so eingestellt, daß die Ausgangsspannung UB des Operationsverstärkers 110 gleich 0 ist, wenn die mit dem Widerstand 111 gemessene Temperatur den Sollwert hat. Das Potentiometer 112 ist also gleichbedeutend mit einem Sollwertsteller.Two embodiments for the design of the input amplifier 100 to provide the system deviation signal related to the reference value O. UB are shown in Figures 5a and 5b. Fig. 5a shows an example of the processing of the measured value coming from a temperature sensor. The non-inverting one Input of an operational amplifier 110, which by means of two resistors 118 and 119 is fed back, the voltage picked up by a potentiometer 112 is fed, this potentiometer together with a temperature-dependent resistor Forms part of a measuring bridge fed with floating voltage. Under observation of the zero instrument 112, the wiper of the potentiometer 112 is adjusted so that that the output voltage UB of the operational amplifier 110 is equal to 0 when the with the resistor 111 measured temperature has the setpoint. The potentiometer 112 is therefore synonymous with a setpoint adjuster.

Die Fig. 5b zeigt die Beschaltung des Eingangsverstärkers 100 für den Fall, daß das Meßsignal bereits in Form einer Gleichspannung vorliegt. Dem Meßsignal wird eine mittels eines Potentiometers 113 einstellbare Vorspannung überlagert. Das als Sollwertsteller dienende Potentiometer 113 wird unter Beobachtung des Nullinstruments 120 80 eingestellt, daß die Ausgangsspannung U3 gleich 0 ist, wenn das Meßsignal einen dem gewünschten Sollwert entsprechenden Istwert darstellt.5b shows the wiring of the input amplifier 100 for the case that the measurement signal is already in the form of a DC voltage. The measurement signal a bias voltage adjustable by means of a potentiometer 113 is superimposed. Serving as a setpoint adjuster potentiometer 113 is under observation of the zero instrument 120 80 set so that the output voltage U3 is equal to 0 when the measurement signal represents an actual value corresponding to the desired setpoint.

Die Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der in Fig. 1 schematisch dargestellten Überwachungsschaltung 240, die du verstärkte Regelabweichungssignal Uc überwacht, um beim Uberschreiten des Regelbereichs verschiedenfarbige Leuchtdioden 241 und 242 zum Aufleuchten zu bringen. Die Darstellung nach Fig. 6 ist in sich verständlich, 80 daß eine detaillierte Beschreibung der Arbeitsweise dieser Überwachungsschaltung entfallen kann.FIG. 6 shows an embodiment of the one shown schematically in FIG Monitoring circuit 240, which monitors the amplified system deviation signal Uc, when the control range is exceeded, different colored light emitting diodes 241 and 242 to light up. The representation according to Fig. 6 is understandable in itself, 80 that a detailed description of the operation of this monitoring circuit can be omitted.

Die Fig. 7 zeigt Einzelheiten eines Wellenformgenerators 500 und einer nachgeschalteten Pegelverschiebungsschaltung 600 zur Erzeugung zweier pegelverschobener dreieckförmiger Steuerwellen D1 und D2. Der Generator 500 enthält zwei Operationsverstärker 501 und 502, die in der gezeigten Weise miteinander und mit einem Kondensator 503 sowie mit Widerständen 504, 505 und 506 kombiniert sind. Der Widerstand 504 und der Kondensator 503 bestimmen dabei die Periodendauer der erzeugten Dreieckwechselspannung D, während die Widerstände 505 und 506 die Amplitude bestimmen, die im dargestellten Fall +10 Volt betragen sollte, wenn die maximale Amplitudenauslenkung des verstärkten Regelabweichungssignals U¢ etwa t14 Volt betrugt.Fig. 7 shows details of a waveform generator 500 and a downstream level shift circuit 600 for generating two level shifted triangular control waves D1 and D2. The generator 500 includes two operational amplifiers 501 and 502, connected in the manner shown, and with a capacitor 503 as well as resistors 504, 505 and 506 are combined. Resistor 504 and the capacitor 503 determine the period of the generated triangular alternating voltage D, while resistors 505 and 506 determine the amplitude that is shown in FIG Case should be +10 volts when the maximum amplitude excursion of the amplified System deviation signal U ¢ was about t14 volts.

Die Periodendauer sollte zur Vermeidung hoher Schaltfrequenzen der zur Steuerung der Stellglieder verwendeten Relais möglichst groß sein. Sie wird aber durch die Trägheit des zu regelnden Systems begrenzt, so daß ein Kompromiß geschlossen werden muß.The period should be to avoid high switching frequencies of the the relays used to control the actuators should be as large as possible. she will but limited by the inertia of the system to be controlled, so a compromise must be closed.

Zur Temperaturregelung eines 501-Fermenters beispielsweise hat sich eine Periodendauer von etwa 10 Sekunden als geeignet erwiesen. Wie schon gesagt, ist dabei zu berücksichtigen, daß ein einzelner Schaltimpuls dieser Länge nur eine innerhalb der Meßgenauigkeit liegende Temperaturänderung hervorrufen darf.To control the temperature of a 501 fermenter, for example a period of about 10 seconds has proven to be suitable. As I said, it must be taken into account that a single switching pulse of this Length only cause a temperature change that is within the measurement accuracy allowed.

Die Pegelverschiebungsschaltung 600 besteht nach Fig. 7 aus einer zwischen -15 Volt und +15 Volt geschalteten Kette mehrerer Widerstände 601 bis 604, deren Mittelpunkt die Dreieckwechselspannung D zugeführt wird. Zwischen den Widerständen 601 und 602 ist eine in positiver Richtung verschobene Dreieckwelle D1 abgreifbar, deren Auslenkungsbereich vollständig oberhalb der Bezugsachse liegt. Zwischen den Widerständen 603 und 604 ist eine negativ verschobene Dreieckwelle D2 abgreifbar, deren Auslenkungsbereich vollständig unterhalb der Bezugsachse liegt.The level shift circuit 600 consists of one shown in FIG chain of several resistors 601 to 604 connected between -15 volts and +15 volts, the center of which the triangular alternating voltage D is supplied. Between the resistors 601 and 602 a triangular wave D1 shifted in the positive direction can be tapped, whose deflection range lies completely above the reference axis. Between Resistors 603 and 604 a negatively shifted triangular wave D2 can be tapped, whose deflection range lies completely below the reference axis.

Diese Steuerwellen können in der bereits beschriebenen Weise gemeinsam mit dem verstärkten Regelabweichungssignal UC den Vergleichern 310 bzw. 320 zugeführt werden.These control waves can be shared in the manner already described with the amplified system deviation signal UC supplied to the comparators 310 and 320, respectively will.

In Fig. 8 ist als Beispiel eine Ausführungsform des Vergleichers 310 mit der nachgeordneten Relais schaltung 410 dargestellt. Er besteht aus einem Operationsverstärker und arbeitet als Schalter mit Rückkopplung, um Schaltunsicherheiten zu verhindern.Referring to FIG. 8, an embodiment of the comparator 310 is shown as an example with the downstream relay circuit 410 shown. It consists of an operational amplifier and works as a switch with feedback to prevent switching uncertainties.

Die Rückkopplung am Operationsverstärker 310 besteht aus dem Kondensator 303 und den Widerständen 308 und 307. Sie ist so zu dimensionieren, daß Schaltunsicherheiten verschwinden, die Verschiebungen der Schaltgrenzen bei kleinstem Regelbereich Jedoch noch nicht stören (Anhaltswerte sind: R307 im Kilo-Ohm-Bereich, R308 im Megaohmbereich und C303 im nF-Bereich?. Das nachgeordnete Relais 410 sei vorzugsweise mittels eines Widerstands 413 und eines Kondensators 412 anzugsverzögert beschaltet. Hierbei sind keine Verschiebungen der Schaltgrenzen im Regelbereich möglich. Der Vorteil dieser Möglichkeit Bt, daß die Schaltsicherheit des Relais zunimmt, da von dem Relais selbst ausgehende Störungen die elektronischen Schaltkreise erst verspatet erreichen und keine Rückwirkungen auf die Charakteristik der Reglerkette zu befürchten sind. Damit in Verbindung mit der Rückkopplungsschaltung des Operationsverstarkers 310 keine Doppelschaltungen des Relais auftreten können, muß in der Verstärkerschaltung 200 die aus dem Rückkopplungskondensator 214 und dem Widerstand 213 gebildete Wechselspannungs-Gegenkopplung zur Glättung des verstärkten Regelabweichungssignals Uc entsprechend dimensioniert werden.The feedback on operational amplifier 310 consists of the capacitor 303 and the resistors 308 and 307. It is to be dimensioned so that switching uncertainties disappear, but the shifts in the switching limits with the smallest control range do not disturb yet (reference values are: R307 in the kilo-ohm range, R308 in the mega-ohm range and C303 in the nF range ?. The downstream relay 410 is preferably by means of a Resistor 413 and a capacitor 412 wired with a pull-in delay. Here are no shifts in the switching limits in the control range possible. The advantage of this Possibility Bt that the switching reliability of the relay increases because of the relay itself outgoing faults reach the electronic circuits late and no repercussions on the characteristics of the control chain are to be feared. In order to in conjunction with the feedback circuit of operational amplifier 310, none Double switching of the relay can occur, must in the amplifier circuit 200 those from the feedback capacitor 214 and the resistor 213 alternating voltage negative feedback formed to smooth the amplified control deviation signal Uc must be dimensioned accordingly.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (8)

PatentansPruche 1., Reglerkette für eine getastete Regelung, mit einem Eingangsverstärker, dem eine dem Istwert der Regelgröße entsprechende elektrische Größe aufschaltbar ist und der abhängig vom Sollwert der Regelgröße derart einstellbar ist, daß sein Ausgangssignal die Regelabweichung in Richtung und Betrag als Abweichung von einem Bezugswert darstellt, sowie mit einer nachfolgenden Reglerschaltung, die abhängig von diesem Regelabweichungssignal das Tastverhältnis eines Ein-Aus-Signals vorgebbarer Wechselfrequenz für mindestens ein auf die Regelgröße einwirkendes Zweipunkt-Stellglied im Sinne einer Verminderung der Regelabweichung verändert, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Reglerschaltung folgendes enthält: Eine Quelle (500) für ein periodisches Signal (D) mit vorgebbarer Frequenz, welches aus einer abwechselnden Folge von ansteigenden und abfallenden Ästen besteht; eine Pegelverschiebungsschaltung (600), die an ihrem Eingang das periodische Signal empfängt und an getrennten Ausgängen mindestens zwei verschieden vorgespannte Versionen (D1 und D2) des periodischen Signals als Steuerwellen liefert, deren Auslenkungsbreite überlappungslos und vollständig auf gegenüberliegenden Seiten des Bezugswerts liegen; für jede Steuerwelle einen gesonderten Vergleicher (310, 320), der ein Einschaltsignal für ein ihm einzig zugeordnetes von mehreren Zweipunkt-Stellgliedern erzeugt, solange das Regelabweichungssignal (Uc) den Momentanwert der betreffenden Steuerwelle in der ihrer jeweiligen Vorspannung gleichen Polarität überschreitet. Patent claims 1., control chain for a keyed control, with an input amplifier to which an electrical input corresponding to the actual value of the controlled variable Size can be switched on and which can be set in this way as a function of the setpoint of the controlled variable is that its output signal is the control deviation in direction and amount as a deviation from a reference value, as well as with a subsequent regulator circuit that the duty cycle of an on-off signal is dependent on this system deviation signal specifiable alternating frequency for at least one two-point actuator acting on the controlled variable changed in the sense of a reduction of the control deviation, d u r c h e k e It is not indicated that the regulator circuit contains the following: A source (500) for a periodic signal (D) with a definable frequency, which consists of an alternating There is a series of rising and falling branches; a level shift circuit (600), which receives the periodic signal at its input and at separate outputs at least two differently preloaded versions (D1 and D2) of the periodic Signal supplies as control waves, the deflection width of which does not overlap and is complete are on opposite sides of the benchmark; one for each control shaft separate comparator (310, 320), which generates a switch-on signal for a single one assigned to it generated by several two-point actuators as long as the control deviation signal (Uc) the instantaneous value of the relevant Steering shaft in hers respective bias voltage exceeds the same polarity. 2. Reglerkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Vergleicher vorgesehen ist, der das Regelabweichungssignal mit einer Gleichspannung (D5) vergleicht, die der positiven Spitzenamplitude der am weitesten in positiver Richtung verschobenen Steuerwelle (D3) etwa entspricht, und der ein Einschaltsignal an ein weiteres Zweipunkt-Stellglied liefert, solange das Regelabweichungssignal (Uc) positiver ist als diese Gleichspannung.2. Regulator chain according to claim 1, characterized in that a further Comparator is provided, which the system deviation signal with a DC voltage (D5) compares that of the positive peak amplitude to the furthest in positive Direction shifted control shaft (D3) corresponds approximately, and a switch-on signal supplies to another two-point actuator as long as the control deviation signal (Uc) is more positive than this DC voltage. 3. Reglerkette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Vergleicher vorgesehen ist, der das Regelabweichungssignal mit einer Gleichspannung (D6) vergleicht, die der negativen Spitzenamplitude der am weitesten in negativer Richtung verschobenen Steuerwelle (D4) etwa entspricht, und der ein Einschaltsignal an ein weiteres Zweipunkt-Stellglied liefert, solange das Regelabweichungssignal negativer ist als diese Gleichspannung.3. regulator chain according to claim 1 or 2, characterized in that Another comparator is provided, which the system deviation signal with a DC voltage (D6) compares that of the negative peak amplitude to the furthest in the negative direction shifted control shaft (D4) corresponds approximately, and the one Provides switch-on signal to another two-point actuator as long as the control deviation signal is more negative than this DC voltage. 4. Reglerkette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Eingangsverstärker (100) kommende Regelabweichungssignal (UB) über einen Proportionalverstärker (200) einstellbarer Verstärkung den Vergleichern (310, 320) zugeführt ist.4. Regulator chain according to one of the preceding claims, characterized in that that the control deviation signal (UB) coming from the input amplifier (100) has a Proportional amplifier (200) adjustable gain the comparators (310, 320) is fed. 5. Reglerkette nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang des Proportionalverstärkers (200) neben dem Regelabweichungssignal (UB) zusätzlich das Integral des Regelabweichungssignals aufgeschaltet ist.5. regulator chain according to claim 4, characterized in that the input of the proportional amplifier (200) in addition to the system deviation signal (UB) the integral of the system deviation signal is applied. 6. Reglerkette nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalverstärker (200) einen ersten Operationsverstärker (210) mit zwei Signaleingängen aufweist, deren erster direkt mit dem Ausgang des Eingangsverstärkers (100) gekoppelt ist und deren zweiter über ein integrierendes Netzwerk (220, 221, 222), densen Zeitkonstante größer ist als die Einschwingzeitkonstante des Regelkreises, mit dem Ausgang des Eingangsversärkers gekoppelt ist.6. regulator chain according to claim 5, characterized in that the proportional amplifier (200) has a first operational amplifier (210) with two signal inputs, the first directly to the output of the input amplifier (100) coupled and the second via an integrating network (220, 221, 222), the same time constant is greater than the settling time constant of the control loop with the output of the Input amplifier is coupled. 7. Reglerkette nach Anpruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das integrierende Netzwerk ein zweiter Operationsverstärker mit einem Rückklopplungskondensator (222) und einem Vorschaltwiderstand (221) ist, die eine RC-Zeitkonstante größer als die Einschwingzeitkonstante des Regelkreises bilden.7. regulator chain according to claim 6, characterized in that the integrating Network a second op amp with a feedback capacitor (222) and a ballast resistor (221) having an RC time constant greater than that Form the settling time constant of the control loop. 8. Reglerkette nach einem der vorhergebenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Auslenkungsbereich der am wenigstem in der einen Richtung gegenüber dem Bezugwert verschobenen Steuerwelle (D1) und dem Auslenkungsbereich der am wenigsten in der entgegengesetztem Richtung verschobenem Steuerwelle (D2) eine endliche Lücke ist.8. Regulator chain according to one of the preceding claims, characterized in that that between the deflection area the least in the one direction opposite the reference value shifted control shaft (D1) and the deflection range of the least in the opposite direction shifted control shaft (D2) a finite gap is.