DE2926368A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung von prozessen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur steuerung von prozessenInfo
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Description
BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von Arbeitsvorgängen und insbesondere auf neuartige Steuerungen
von Arbeitsvorgängen, bei denen die Steuerung von regelmäßigen Arbeitsablaufen genauer und schneller erfolgt als bei
den bisher zur Verfügung stehenden Steuerungen.
Die Anmelderin hat sich seit langem mit der Steuerung
von Arbeitsablaufen beschäftigt, und zwar aufgrund des Erfordernisses,
Arbeitsablaufe in Prüfständen für Vergaser
schnell und genau zu steuern, wie es beispielsweise aus den US-PS'en 3 517 552, 3 524 344, 3851 523, 3896 670,
3 975 953 und 4 030 351 bekannt ist. Arbeitsabläufe, die in Vergaserprüfständen der in den genannten Druckschriften
beschriebenen Art gesteuert werden müssen, sind u.a. der Einlaßdruck, der Unterdruck im Ansaugstutzen und der Benzinpumpendruck.
Bei der Überprüfung und Steuerung des Unterdrucks im Ansaugstutzen ist die Steuerung der Drosselklappe
des Vergasers, um sie in eine Sollstellung zu bringen und einen gewünschten Unterdruck im Ansaugstutzen zu erzeugen,
höchst kritisch. In der frühen Zeit der Überprüfung von Vergasern, wo es vielleicht um ein oder zwei Meßpunkte ging,
waren die Genauigkeitsanforderungen niedrig, und die Untersuchungszeit
spielte keine besonders wichtige Rolle. In der heutigen Zeit jedoch, wo großer Wert auf die wirtschaftliche
Ausnutzung von Treibstoff und die Emission von Abgasen gelegt wird und wo das Erfordernis besteht, Vergaser von
Kraftfahrzeugen an vielen Punkten ihres Betriebsbereiches zu überprüfen, wird aber die Fähigkeit, die Drosselklappe
des Vergasers zu bewegen und somit einen gewünschten Unterdruck im Ansaugstutzen an vielen Testpunkten rasch und genau
einstellen zu können, immer wichtiger.
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Während der Zeit, wo die Genauigkeitsanforderungen es zuließen, einen einfachen Satz von Relaiskontakten zur
Betätigung eines Motors zu verwenden, um die Drosselklappe aus einer Position, beispielsweise dem Leerlauf, in eine
andere Position zu bewegen, beispielsweise zum Teillastbetrieb, waren komplizierte Steuerungen nicht erforderlich.
Als jedoch die Tests komplizierter und die Genauigkeitsanforderungen größer wurden, hat man versucht, einen besseren
Weg zu finden, um die Bewegung der Drosselklappe aus einer Position in eine andere auszulösen.
Der Gedanke, einen Motor zu verwenden, der in den beiden groben Bereichen im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn
bewegt werden konnte, beispielsweise durch Relaiskontakte, wurde fallengelassen, und man ging zur Verwendung
eines Motors über, der mit zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben und abgeschaltet werden konnte, sobald
der Arbeitsablauf bzw. die Steuerung beim Sollwert und dicht bei diesem war, was auch als Regelunempfindlichkeit bezeichnet
wird. Auf diese Weise bewegte sich der Motor mit einer hohen Geschwindigkeit, wenn der Prozeß oder Arbeitsablauf
weit vom Sollwert entfernt war, und mit einer wesentlich kleineren Geschwindigkeit, wenn der Regelvorgang die Nähe
des Sollwertes erreicht hatte. So groß auch der Vorteil dieses mit zwei Geschwindigkeiten arbeitenden Drosselklappenantriebs
oder der Arbeitsablaufsteuerung gegenüber dem damaligen
Stand der Technik tatsächlich war, so war dies recht bald zu langsam für die stets zunehmenden Anforderungen der
Herstellungsprozesse. Dies lag im wesentlichen daran, daß es nur zwei feste Geschwindigkeiten gab, und wenn der Arbeitsablauf
einem raschen Wechsel unterlag, so verging eine nicht unbeträchtliche Zeitverzögerung für die Drosselklappensteuerung,
um die Drosselklappe auf einen neuen Zustand einzustellen, und zwar innerhalb der Grenzen der Regelunempfindlichkeit,
die wegen der immer engeren Genauigkeitsanforderungen kleiner wurden.
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Weitere Untersuchungen führten zur Entwicklung eines Drosselklappenantriebs für einen Vergaserprüfstand
mit einem der Geschwindigkeit proportionalen Verhalten, wobei die Geschwindigkeit des Antriebsmotor proportional
der Fehlerabweichung im Arbeitsablauf war. Diese Entwicklung hat ihren Niederschlag in der US-PS 3 975 9 53 gefunden,
und man hat lange Zeit gelaubt, daß damit eines der größten Probleme der Vergaserindustrie gelöst sei.
Zwischen der damaligen Entwicklung und dem heutigen Tage hat man herausgefunden, daß es bei Vergaserprüfständen
in Laboratorien, wo Effektivwerte für Herstellungstests von Vergasern bestimmt werden, es wünschenswert war, die
Geschwindigkeit und Genauigkeit der Prüfungen und Tests zu verbessern, wenn zusätzlich zur Drosselklappensteuerung
auch eine Steuerung des Unterdrucks im Ansaugstutzen und des Einlaßdrucks im Vergaser erforderlich sind. Zur damaligen
Zeit erfolgte die Steuerung des Unterdrucks im Ansaugstutzen und des Einlaßdrucks unter Verwendung von herkömmlichen
Prozeßsteuerungen, während die Drosselklappensteuerung normalerweise vom Bedienungsmann des Prüfstandes von Hand vorgenommen
wurde. Man stellte fest, daß es unter Verwendung eines Computers möglich war, in wirksamer Weise Prozeßsteuerungen
zu verwenden, und zwar unter Ausnutzung optimaler Geschwindigkeit, Rückstellung und proportionaler Werte für
sämtliche drei Parameter, nämlich Drosselklappensteuerung, Unterdruck im Ansaugstutzen und Einlaßdruck, und wegen der
Zuteilung des Computers zu einem Stand erhielt man nicht nur die gewünschte Genaugigkeit wie im Laboratorium, sondern
auch die Untersuchungsgeschwindigkeit nahm zu. Diese Entwicklung führte zu der US-PS 4 030 351.
Im Laufe der Zeit und während diese Entwicklungen stattfanden, entstand das Bedürfnis nach noch schnelleren
und noch genaueren Serienprüfständen,und es war erforderlich,
mit neuen Untersuchungen zu beginnen, um festzustellen, ob ein typischer Vergasertest nicht in einer Zeit durchführbar
war, die unterhalb der gängigen Untersuchungszeit für ein
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spezielles Vergasermodell mit ungefähr 9 Minuten lag, wobei gleichzeitig die Genauigkeit erreicht werden sollte, die
durch die oben erwähnten Laboratoriumsprüfstände vorgegeben war.
Möglicherweise konnte die bloße Verwendung des in Laboratoriumsprüfständen verwendeten Verfahren ausreichen,
um dieses Problem zu lösen. Bei Untersuchung der US-PS 4 030 351 stellt man jedoch fest, daß ein spezieller Computer
jeweils für einen Prüfstand vorgesehen ist. Bei der Serienprüfung von Vergasern wird ein Computer normalerweise verwendet,
um eine Anzahl von 16 oder mehr Prüfständen gleichzeitig
zu steuern.
Wenn man eine Meßschleife mit einem Computer in dieser Weise schließt, so beschränkt man die Fähigkeit des
Computers, irgendwelche anderen Aufgaben in wirksamer Weise durchzuführen und verlangsamt damit den gesamten Vorgang.
Aus diesem Grunde ergab es sich, daß eine Ausdehnung des Konzepts des Laboratoriumsprüfstandes auf eine Serienherstellung
in der Praxis nicht durchführbar war. Außerdem wäre es sehr teuer, einen speziellen Computer für jeden
Serienprüfstand zu haben, wenn die Anzahl von Serienprüfständen mit berücksichtigt wird. Daraus ergab sich, daß es
zwar möglich war, die Laboratoriumsgenauigkeit zu erreichen, jedoch bot ihre Erzielung bei Herstellungsgeschwindigkeiten
größere Schwierigkeiten. Auf diese Weise war es erforderlich, einen neuen Weg zu finden, um die Genauigkeit ohne einen
speziellen Computer zu erreichen.
Betrachtet man herkömmliche Steuerungen mit drei Betriebsarten, wie sie derzeit auf dem Markt sind, beispielsweise
das Modell Nr. 52H-5E von The Foxboro Company of Foxboro, Massachusetts, bei dem Versuch, immer noch eine
herkömmliche Steuerung für die Genaugikeit zu verwenden, jedoch sich von dem Erfordernis eines Computers zu lösen, so
hat sich sehr schnell herausgestellt, daß wegen bestimmter Betriebseigenschaften derartige Steuerungen nicht verwendbar
sind. Eine größere Schwierigkeit war die, daß derartige
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Steuerungen keine definierte Regelunempfindlichkeit besitzen.
Mit anderen Worten, auch wenn die Prozeßsteuerung den Vergaser betätigt, um die Drosselklappe in die gewünschte
Stellung zu bringen, so kann man nicht automatisch und in wirtschaftlicher Weise die Arbeitsweise der Prozeßsteuerung
an diesem Punkt unterbrechen und somit findet eine kontinuierliche Nachregelung um den gewünschten eingestellten Punkt
statt, und man bekommt keinen stabilen Arbeitsablauf.
Außerdem war nicht eine einzige Prozeßsteuerung auf dem Markt, die Prozeßbetätigungseinrichtungen sämtlicher
drei erforderlicher Typen steuerten, nämlich Gleichspannungs-Schrittmotoren, Wechselspannungs-Synchronmotoren und pneumatische
oder hydraulische Stellwerke. Dies konnte somit offenbar keine mögliche Lösung geben, da die Verwendung der
zur Verfügung stehenden Steuerungen keine Prozeßsteuerung liefern konnte, die in der Lage war, sämtliche auftretenden
Situationen zu handhaben. Außerdem stellte sich heraus, daß die verfügbaren Steuerungen für Prozeßsteuerungen nur über
einen relativ schmalen Bereich geeignet waren und keine proportionalen, Geschwindigkeits- und Rückstellfunktionen
besaßen, die für diejenigen Vorgänge erforderlich waren, die bei der Serienprüfung von Vergasern gesteuert werden
mußten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue und verbesserte Prozeßsteuerung anzugeben, die in der Lage ist,
Laboratoriumsgenauigkeit bei Serienherstellungsgeschwindigkeit zu liefern.
Gemäß der Erfindung wird eine Prozeßsteuerung für drei Parameter mit den erforderlichen Geschwindigkeits-,
Rückstell- und Proportionalfunktionen ohne die Verwendung eines speziell zugeordneten Computers angegeben. Die Prozeßsteuerung
der oben angegebenen Art besitzt dabei die Eigenschaft einer definierten Regelunempfindlichkeit.
Außerdem ist die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung in der Lage, Betätigungseinrichtungen für Gleichspannungs-Schrittmotoren
und Wechselspannungs-Synchronmotoren sowie
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pneumatische oder hydraulische Stellwerke zu steuern. Dabei arbeitet die neuartige Prozeßsteuerung in einem
breiten Arbeitsbereich.
Die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung mit Geschwindigkeits-, Rückstell- und Proportiohalfunktion erreicht
einen Wert innerhalb eines Regelunempfindlichkeitsbereiches des Sollwertes rasch und genau und schaltet von selbst ab,
wobei jegliches Pendeln um den Sollwert vermieden wird. Dabei kann die neuartige Prozeßsteuerung für drei Parameter
wahlweise als automatische Steuerung oder von Hand betätigt betrieben werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung besteht darin, daß sie Arbeitsabläufe leicht
auf eine Vielzahl von unterschiedlichen Zuständen einstellen und damit unterschiedliche Prozeßzustände vorgeben kann,
wobei dies durch eine Automatik erfolgen kann. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung dazu verwendet
werden, während eines Vergasertestzyklus den Unterdruck
am Absaugstutzen eines Vergasers zu steuern. Gemäß der Erfindung wird eine serienmäßige Prozeßsteuerung
angegeben, die in der Lage ist, Laboratoriumsgenauigkeit zu erzielen, während der Druck im Inneren einer
Vergasertesthaube gesteuert wird. Weiterhin ist die erfindungsgemäße serienmäßige Prozeßsteuerung in der Lage, den
Druck einer Flüssigkeit in einer Leitung schnell und genau zu steuern. Weiterhin ist eine derartige Prozeßsteuerung
dazu geeignet, den Luftdurchsatz durch einen Vergaser zu steuern. Dabei ist die serienmäßige Prozeßsteuerung gemäß
der Erfindung zuverlässig und relativ billig in der Herstellung. Schließlich wird gemäß der Erfindung eine in
zwei Richtungen arbeitende, geschaltete Antriebseinrichtung angegeben, die in der Lage ist, den Betrieb jeder in zwei
Richtungen arbeitenden Einrichtung zu steuern, beispielsweise einen Wechselspannungs-Synchronmotor.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugsnahme auf die
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beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
Figur 1 eine schematische Gesamtansicht einer geschlossenen Regelschleife unter Verwendung einer erfindungsgemäßen
Prozeßsteuerung;
Figur 2 eine der Figur 1 teilweise ähnliche schematische Darstellung mit einem geschlossenen Regelkreis,
der wiederholt in viele Zustände zu setzen ist und somit eine automatische Anordnung in Verbindung
mit der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung dar
stellt;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines geschlossenen Regelkreises mit einer erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung,
wobei die Anordnung von Hand betätigbar ist;
Figur 4a eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Prozeßsteueuerung für den Unterdruck im Ansaugstutzen
unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;
Figur 4b eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Prozeßsteuerung des Einlaßdruckes unter Verwendung
der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;
Figur 4c eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Prozeßsteuerung des Benzinpumpendrucks oder Treibstoffdrucks
unter Verwendung der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;
Figur 4d ein Meßsystem für den Luftdurchsatz unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Steuerung des
Luftdurchflusses;
Figur 4e eine der Figur 4d ähnliche Darstellung eines Meßsystems für den Luftdurchsatz, jedoch unter Verwendung
einer mit Schall arbeitenden Durchflußanordnung sowie einer erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;
Figur 4f eine der Figur 4e ähnliche Darstellung mit einem Meßsystem für den Luftdurchsatz, die in einem
kontrollierten Bereich arbeitet, wobei ein Druck-
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Figur 5
Figur 6
Figur 7
Figur 8
Figur 9 Figur 10 Figur 11
Figur 12 Figur 13
Figur 14 30
Figur 15
Figur 16 Figur 17
differenzwandler verwendet werden kann, um anstelle des Absolutdruckwandlers das Rückkopplungssignal
zu liefern;
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Differenzeneingangskreises bei der erfindungsgemäßen
Prozeßsteuerung;
eine schematische Darstellung einer Ausfuhrungsform
einer Korrekturschaltung zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Korrekturschaltung für die erfindungsgemäße
Prozeßsteuerung;
eine weitere Ausführungsform einer Korrekturschaltung
zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;
eine schematische Darstellung einer Gültigkeitsbereich-Testschaltung
der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung; eine schematische Darstellung der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung; eine schematische Darstellung einer Ausführungsform
einer Untersetzungs- und Meßschutzschaltung für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung;
eine schematische Darstellung eines Pufferuntersetzers für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung;
einen Summierverstärker der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung; eine schematische Darstellung eines Integrators der
erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung; eine schematische Darstellung eines Summationsintegrators
für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung; eine schematische Darstellung einer Absolutwertschaltung
für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung; eine schematische Darstellung eines in zwei Richtungen
schaltbaren Treibers zur Verwendung bei
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der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung, wenn ein umsteuerbarer Wechselspannungs-Synchronmotor oder
eine andere umsteuerbare Einrichtung zu verwenden sind, um einen Verfahrensablauf mit der Prozeßsteuerung
zu steuern;
Figur 18 eine schematische Darstellung eines umsteuerbaren
Wechselspannungs-Synchronmotors, der als Betätigungsorgan von der Prozeßsteuerung steuerbar ist;
Figur 19 eine schematische Darstellung eines umsteuerbaren Gleichspannungs-Motors, dessen Richtung von einem
Paar von Relaiskontakten gesteuert wird, die an entgegengesetzte Polaritäten angeschlossen sind;
Figur 20 eine schematische Darstellung zur Erläuterung, wie ein Paar von Magnetspulen angeschlossen werden kann;
und in
Figur 21 eine schematische Darstellung zur Erläuterung, wie die Magnetspulen nach Figur 20 angeschlossen werden
können, um einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder zu betätigen.
In Figur 1 der Zeichnung ist eine typische Ausführungsform der neuartigen Prozeßsteuerung dargestellt, die allgemein
mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet ist. Die Prozeßsteuerung
40 wird mit einer Bezugsspannung oder Referenzspannung versorgt, die einen Sollwert von einer Sollwert-Einstelleinrichtung
41 angibt, welche dafür sorgt, daß die Prozeßsteuerung dem Treiber 43 ein Signal liefert, der seinerseits
an dem mit 48 bezeichneten Anschluß ein Prozeßeingangssignal für das allgemein mit 44 bezeichnete Arbeitssystem liefert.
Da dies ein System mit geschlossenem Regelkreis ist, mit dem wir es zu tun haben, wird das Arbeitssystem 44 dann ein
Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes liefern, das den derzeitigen Zustand des Prozesses oder Arbeitsablaufes
anzeigt. Wenn das Korrelationssignal 49 ein Spannungssignal
ist, das vonder Prozeßsteuerung 40 verarbeitbar ist, so kann es direkt an die Prozeßsteuerung 40 angelegt werden.
Wenn jedoch das Korrelationssignal 49 nicht direkt kompa-
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tibel ist, so ist eine Rückkopplungssignaleinrichtung
erforderlich, um das Signal in ein solches umzuwandeln, das von der Prozeßsteuerung 40 verwendbar ist. Wenn beispielsweise
das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes pneumatischer Art ist, so kann eine Rückkopplungssignaleinrichtung
in Form eines Druckwandlers verwendet werden.
Da die Mittel zur Umwandlung dieser Signale bekannt sind und die Arten der erforderlichen Umwandlungen sehr
zahlreich sind, erscheint es nicht praktikabel, sämtliche verschiedenen Möglichkeiten in der Anmeldung zu beschreiben,
vielmehr genügt es zu sagen, daß der Fachmann in der Lage ist, eine geeignete Rückkopplungssignaleinrichtung
vorzusehen.
Während in Figur 1 eine allgemeine schematische Darstellungeines Systems mit geschlossener Schleife als
Prozeßsteuerung 40 dargestellt ist, zeigt Figur 2 eine solche Ausführungsform, bei der es erwünscht ist, automatisch
bei einer Vielzahl von Sollwerten zu arbeiten, beispielsweise, um viele Testpunkte eines Gerätes, wie z.B. eines
Vergasers oder dergleichen, zu testen, wo man etwa in der Größenordnung von 30 Testpunktm untersucht. Gegenüber der
allgemeinen Ausführungsform ist für diese Situation eine
gewisse Abänderung erforderlich, da man einen neuen Sollwert 5 von der Sollwert-Einstelleinrichtung 41 für jeden Testpunkt
benötigt. Obwohl diese von Hand eingestellt werden können, wie es nachstehend im Zusammenhang mit Figur 3 erläutert
wird, ist es viel einfacher, eine Automatik 54 zu verwenden, die bei Beendigung der Untersuchung am jeweils eingestellten
Testpunkt automatisch den Sollwert für den nächsten Zustand ändert. Es ist auch möglich, wie es durch die strichlierte
Linie in Figur 2 angedeutet ist, das Ausgangssignal der Rückkopplungssignaleinrichtung 42 oder das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufs mit der Automatik 54 zu
verbinden. Dies kann wünschenswert sein, um eine Bestätigung zu haben, daß der spezielle Zustand, bei dem der Arbeitsablauf
angekommen ist, in der Tat der gewünschte Zustand ist, bevor die Automatik 54 weitere Schritte unternimmt.
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ORIGINAL INSPECTED
Wie in Figur 3 dargestellt, kann gegebenenfalls auch ein manuelles System mit der neuartigen Prozeßsteuerung
verwendet werden, wenn die spezielle Ausführungsform der
Anordnung des Arbeitssystems dies ermöglichen oder wenn wirtschaftliche Überlegungen ein derartiges System erfordern.
In diesem Falle kann ein Potentiometer 55 als Sollwert-Einstelleinrichtung 41 verwendet werden.
Es darf darauf hingewiesen werden, daß eine gewisse Umwandlung oder Signalaufbereitung für die Signale erforderlich
sein kann, was das Signal von der Rückkopplungssigna !einrichtung 42 oder das aktuelle Signal der Sollwerteinstelleinrichtung
41 anbetrifft, das entweder von Hand oder von der Automatik 54 geliefert wird, bevor die Signale
von der Prozeßsteuerung 40 verarbeitet werden können.
Wiederum ist die Anzahl der Möglichkeiten der Umwandlungsund Aufbereitungseinrichtungen für die Signale zahlreich
und an sich bekannt, so daß es nicht nötig erscheint, sie hier näher zu erläutern.
Als Beispiele für Arbeitssysteme, welche die neuartige Prozeßsteuerung verwenden können, sind in den Figuren 4a
bis 4f sechs verschiedene Ausführungen dargestellt. Was
Figur 4a anbetrifft, so ist das Arbeitssystem 44 in diesem Falle eines, bei dem der Unterdruck im Ansaugstutzen bei
einem Vergaser 56 präzise gesteuert werden muß, wobei das System in der Lage sein muß, rasch auf verschiedenen Testzustände
eingestellt zu werden. In diesem Falle ist der Vergaser 56 in geeigneter Weise im Inneren des Behälters
59 auf einer Steigleitung 57 angeordnet. Um den Unterdruck im Ansaugstutzen beim Vergaser 56 zu steuern, ist es selbstverständlich
zuerst erforderlich, zu wissen, welchen Wert der Unterdruck im Ansaugstutzen tatsächlich zu einem gegebenen
Zeitpunkt besitzt. Zu diesem Zweck wird als Prozeßmeßeinrichtung ein Druckdifferenzwandler 47A verwendet,
der in der Lage ist, ein Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufs
als Ausgangssignal zu liefern. Ein derartiger
Druckdifferenzwandler, bei dem es sich beispielsweise um
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ORJpINAL INSPECTED
einen aus der 1151 DP-Serie von der Rosemount Engineering
Co. in Minneapolis, Minnesota, handeln kann, besitzt einen Eingang 60 für hohen Druck, der so angeschlossen
ist, daß er den Druck oberhalb des Vergasers 56 unter dem Behälter 59 abtastet, sowie einen Eingang 58 für
niedrigen Druck, der an die Verengung der Steigleitung 57 des Vergasers 56 angeschlossen ist, um den Druck unterhalb
des Vergasers 56 abzutasten. Mit an sich bekannten Verfahren liefert ein derartiger Druckdifferenzwandler
dann ein Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes, das kontinuierlich mit dem Druckabfall über dem Vergaser
56 an irgendeinem vorgegebenen Punkt verknüpft ist, was im allgemeinen als Unterdruck im Ansaugstutzen bezeichnet
wird.
Nimmt man nun Bezug auf eine der Figuren 1 bis 3, so wird ein derartiges Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes über eine Rückkopplungssignaleinrichtung 42, wenn erforderlich, und dann der Prozeßsteuerung 40 zugeführt. Die Prozeßsteuerung 40 vergleicht dann das Korrelationssignal des Arbeitsablaufes mit einem Sollwert und liefert erforderlichenfalls ein Korrektursignal für den Treiber 43, das der Treiber 43 dann in der nachstehend näher beschriebenen Weise in ein geeignetes Prozeßeingangssignal umwandelt, das am Anschluß 48 anliegt und das Betätigungsorgan 45 steuert. Dies schließt dann die Schleife, und dieser Vorgang wird kontinuierlich stattfinden, bis das Betätigungsorgan 45 die Prozeßeinrichtung 46 dazu bringt, sich in eine solche Position zu bewegen, daß die Änderungen des Verfahrensablaufes zu einer Änderung bei der Prozeßmeßeinrichtung 47 führen, welche dafür sorgen, daß das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes stabil wird und dem Sollwert von der Sollwerteinstelleinrichtung 41 entsprechen. An diesem Punkt hat sich der Verfahrensablauf am Sollwert stabilisiert. Sobald der Verfahrensablauf stabil und beim Sollwert ist, bleibt die Prozeßsteuerung aktiv und wiederholt kontinuierlich den Vergleichs- und Korrekturprozeß. Bei einer Prozeß-
Nimmt man nun Bezug auf eine der Figuren 1 bis 3, so wird ein derartiges Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes über eine Rückkopplungssignaleinrichtung 42, wenn erforderlich, und dann der Prozeßsteuerung 40 zugeführt. Die Prozeßsteuerung 40 vergleicht dann das Korrelationssignal des Arbeitsablaufes mit einem Sollwert und liefert erforderlichenfalls ein Korrektursignal für den Treiber 43, das der Treiber 43 dann in der nachstehend näher beschriebenen Weise in ein geeignetes Prozeßeingangssignal umwandelt, das am Anschluß 48 anliegt und das Betätigungsorgan 45 steuert. Dies schließt dann die Schleife, und dieser Vorgang wird kontinuierlich stattfinden, bis das Betätigungsorgan 45 die Prozeßeinrichtung 46 dazu bringt, sich in eine solche Position zu bewegen, daß die Änderungen des Verfahrensablaufes zu einer Änderung bei der Prozeßmeßeinrichtung 47 führen, welche dafür sorgen, daß das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes stabil wird und dem Sollwert von der Sollwerteinstelleinrichtung 41 entsprechen. An diesem Punkt hat sich der Verfahrensablauf am Sollwert stabilisiert. Sobald der Verfahrensablauf stabil und beim Sollwert ist, bleibt die Prozeßsteuerung aktiv und wiederholt kontinuierlich den Vergleichs- und Korrekturprozeß. Bei einer Prozeß-
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änderung aus irgendeinem Grunde oder für einen neuen Sollwert erfolgt eine weitere Korrektur, bis der Prozeß wieder
auf dem Sollwert ist. Es ist einsichtig, daß dieser Betrieb der gleiche bleibt, ob nun das System in der allgemeinen
Form nach Figur 1, der automatisierten Ausführungsform
nach Figur 2 oder in der Ausführungsform mit Handbetrieb
nach Figur 3 verwendet wird.
Ein weiteres Beispiel eines Verfahrensablaufes, das mit der neuartigen Prozeßsteuerung gesteuert werden kann,
ist in Figur 4b dargestellt, wo es darauf ankommt, den Druck im Innern des Behälters 59 genau zu steuern. Um einen derartigen
Druck zu steuern, muß man den Behälterdruck messen, und dies erfolgt mit einem Absolutdruckwandler 47B, bei
dem es sich um ein Gerät vom Typ 1332 der Rosemount Engineering Co., in Minneapolis, Minnesota, handeln kann. In an
sich bekannter Weise liefert der Absolutdruckwandler ein Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes, das in der
gleichen Weise wie oben beschrieben erforderlichenfalls die Rückkopplungssignaleinrichtung 42 durchläuft und dann
der Prozeßsteuerung 40 zugeführt wird.
Wie bereits erwähnt, wird das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes in der in Figur 1 bis 3 dargestellten
Weise mit einem Signal von der Sollwerteinstelleinrichtung 41 verglichen, und wenn ein Unterschied zwisehen
dem tatsächlichen Zustand und dem gewünschten Zustand des Verfahrensablaufes oder Prozesses besteht, so wird die
Prozeßsteuerung 4O dann das erforderliche Signal für den Treiber 43 liefern, um das Betätigungsorgan 45 zu betätigen,
das in diesem Falle ein Ventilbetätigungsorgan 45B ist, welches die Prozeßeinrichtung in Form eines Ventils
46B betätigt. Wiederum wird das neue Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes der Prozeßsteuerung 40 zugeführt,
mit dem Signal von der Sollwerteinstelleinrichtung 41 verglichen und, wenn erforderlich, Signale für den
Treiber 43 geliefert, der wiederum ein neues Prozeßeingangssignal am Anschluß 48 liefert, wobei dieser Vorgang
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sich so lange kontinuierlich wiederholt, bis der gewünschte Sollwert erreicht ist.
Die Anordnung nach Figur 4c zeigt ein Arbeitssystem 44, das zur Steuerung des Druckes des Kraftstoffes ausgelegt
ist, der dem Vergaser odergleichen zugeführt wird. In diesem Falle wird der Vergaser 56 in gleicher Weise wie
oben beschrieben auf einer Steigleitung 57 im Inneren des Behälters 59 montiert, wobei Kraftstoff von einer nicht
dargestellten Kraftstoffquelle durch eine erste Leitung 64, durch eine Prozeßeinrichtung 46 in Form eines Ventils
46C, durch eine zweite Leitung 65 und in den Vergaser 56 fließt. Ein Prozeßeingangssignal wird dem Ventilbetätigungsorgan
45C am Anschluß 48 geliefert, der das Ventil 46C betätigt, um wirklich die Funktion der Steuerung des Druckes
innerhalb der zweiten Leitung 65 vorzunehmen. Es darf darauf hingewiesen werden, daß Vergaser auch ohne die Verwendung von
Behältern getestet werden können, und der Druck des dem Vergaser zugeführten Kraftstoffes kann in einem derartigen System
ohne Behälter ebenfalls mit der neuartigen Prozeßsteuerung gesteuert werden.
Um eine Messung des Druckes in der Leitung 65 vorzunehmen, wird ein Druckdifferenzwandler 47C als Prozeßmeßeinrichtung
verwendet. Die Anschlüsse an den Eingang für hohen Druck und den Eingang 58 für niedrigen Druck ermöglichen
es dem Druckdifferenzwandler 47C, den Druck in
dem System zu jeder gegebenen Zeit zu bestimmen und das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes der Prozeßsteuerung
40 erforderlichenfalls über eine Rückkopplungssignaleinrichtung
42 zuzuführen. Wiederum findet der Vergleichs- und Korrekturvorgang in der oben beschriebenen
Weise statt, bis das Arbeitssystem den Sollwert innerhalb des ünempfindlichkeitsbereiches der Prozeßsteuerung 40
erreicht hat. Der Vergleichsvorgang wird kontinuierlich fortgesetzt, während das Arbeitssystem sich in Unempfindlichkeitsbereich
befindet, bis der Prozeß sich aus dem Unempfindlichkeitsbereich herausbewegt, und zwar in Abhängigkeit
von einer Prozeßänderung oder einer Änderung
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des Sollwertes. Zu diesem Zeitpunkt findet wieder der Korrekturvorgang statt, bis das Arbeitssystem wieder seinen
Soliwert erreicht hat.
Beim Vergasertest ist es auch erforderlich, den Luftdurchsatz zum Vergaser zu messen, der in diesem Falle
vom Vergaser selbst gesteuert wird. Somit wird bei der Anordnung nach Figur 4d der Vergaser, der vor mit dem Bezugszeichen
56 bezeichnet worden ist, zur Prozeßeinrichtung und wird mit 46D bezeichnet. Um den Luftdurchsatz durch
den Vergaser zu messen, ist ein Behälter 59 vorgesehen, der einen an eine Unterdruckquelle angeschlossenen Auslaß
62 und einen Einlaß 6 3 aufweist, der an ein Luftdurchsatz-Meßsystem 47D angeschlossen ist, das Unterschalldüsen
oder Laminarströmungsrohre aufweisen kann. Die Menge des Luftdurchsatzes durch den Vergaser 46D als Prozeßeinrichtung
wird dann durch Bewegungen der Drosselklappe gesteuert, die vom Drosselklappen-Betätigungsorgan 45D gesteuert wird.
Das Drosselklappen-Betätigungsorgan 45D wird seinerseits mit einem Prozeßeingangssignal am Anschluß 48 gesteuert.
Um zum gewünschten Luftdurchsatz durch den Vergaser zu kommen, ist es erforderlich, den in dem System vorhandenen
Luftdurchsatz zu einem beliebigen Zeitpunkt zu kennen. In diesem Falle wird das Luftdurchsatz-Meßsystem 57D ein
Druck-Korrelationssignal 49 in Form eines Druckdifferenz-Signals liefern, das der Rückkopplungssignaleinrichtung
zugeführt wird, das nunmehr die Form eines Druckdifferenzwandlers 42D besitzt. Dieser liefert wiederum ein Signal
für die Prozeßsteuerung 40, das den derzeitigen Luftdurchsatzbedingungen durch den Vergaser 46D entspricht. In einer
ähnlichen Art und Weise wie oben beschrieben finden dann die Vergleichs- und Korrekturvorgänge statt, bis der gewünschte
Sollwert innerhalb der Grenzen des Unempfindlichkeitsbereiches erreicht ist.
Wenn es erforderlich ist, ein Schallmeßsystem für den Luftdurchsatz zu haben, das kritische Venturirohre oder
kritische Venturirohre mit variablem Bereich verwendet, so
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kann es sich dabei um die in den Figuren 4e und 4f dargestellten
Systeme handeln, die mit der neuartigen Prozeßsteuerung gesteuert sind. Bei der Anordnung nach Figur 4e
ist tatsächlich der Vergaser die Prozeßeinrichtung der in Figur 4d verwendeten Art und wird daher nunmehr nicht
mit 56, sondern mit 46E bezeichnet. Die Drehung der Drosselklappe des Vergasers durch das Drosselklappen-Betätigungsorgan
45E steuert die durch den Vergaser hindurchströmende
Luftmenge.
Da eine Schallmessung des Luftdurchsatzes erfolgt, bei der der Luftdurchsatz im wesentlichen proportional
zum Absolutdruck ist, ist der oben angegebene Behälter des Vergasers nicht erforderlich, kann jedoch ebenfalls verwendet
werden. Der Vergaser 46E wird in der oben beschriebenen
Weise auf der Steigleitung 57 montiert. Das am Anschluß 48 liegende Prozeßeingangssignal betätigt das Drosselklappen-Betätigungsorgan
45E, während das Drucksignal des Luftdurchsatz-Meßsystems 47E das Korrelationssignal 49 des
Verfahrensablaufes ist. Dieses Korrelationssignal 49 wird über die Leitung 61 dem Absolutdruckwandler 42E zugeführt.
Das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes wird mit der Rückkopplungssignaleinrichtung 42 in Form des Absolutdruckwandlers
42E in ein Signal umgewandelt, das mit der Prozeßsteuerung 40 kompatibel ist. Wiederum wird das Signal
in gleicher Weise, wie bereits erläutert, mit einem Sollwertsignal von der Sollwerteinstelleinrichtung 41 verglichen,
und gegebenenfalls liefert die Prozeßsteuerung 40 ein Signal für den Treiber 43, der seinerseits dem
Drosselklappen-Betätigungsorgan 45E am Anschluß 48 ein Prozeßeingangssignal liefert. Der Vergleichs- und Korrekturvorgang
wird solange fortgesetzt, bis das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes dem Sollwert entspricht,
so daß der Luftdurchsatz durch den Vergaser 46 innerhalb der Grenzen des ünempfindlichkeitsbereiches der Prozeßsteuerung
auf den Sollwert eingestellt wird.
Ein weiteres Arbeitssystem 44 zur Einstellung des
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Luftdurchsatzes durch den Vergaser unter Verwendung einer mit Schall arbeitenden Luftdurchsatz-Meßeinrichtung ist
in Figur 4f dargestellt. In diesem Falle kann es sich beim Drosselklappen-Betätigungsorgan 42F, dem Vergaser 46F und
der Steigleitung 57 des Vergasers 46F um die gleichen Bauelemente handeln, die in Figur 4e mit den Bezugszeichen
45E/ 46E und 57 bezeichnet sind. Um jedoch einen Wandler
mit einem kleineren Bereich zu verwenden, kann ein Druckdifferenzwandler
42F anstelle des Absolutdruckwandlers 42E verwendet werden, um die Rückkopplungssignaleinrichtung
zu bilden. In diesem Falle erfolgt die Messung des Luftdurchsatzes
als Funktion des Unterdrucks im Ansaugstutzen, denn dann, wenn das Arbeitssystem 44 in einem gesteuerten
Atmosphärenraum arbeitet, hängt der Unterdruck im Ansaugstutzen vom Absolutdruck ab, und somit ist der Luftdurchsatz
eine Funktion des Unterdrucks im Ansaugstutzen. Somit ist das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes ein Druckdifferenzsignal,
das dem Druckdifferenzwandler 42F zugeführt wird. Dieses Signal von der Rückkopplungssignaleinrichtung,
in diesem Falle einem Druckdifferenzwandler 42F, wird in der oben bereits erläuterten Weise verwendet, um
irgendwelche erforderlichen Änderungen hinsichtlich des Prozeßeingangssignals am Anschluß 48 zu liefern, bis das
Prozeßeingangssignal am Anschluß 48 dem Korrelationssignal 49 des Verfahrenablaufes entspricht und der Verfahrensablauf
den Sollwert innerhalb der Grenzen des Unempfindlichkeitsbereiches der Prozeßsteuerung aufweist.
Bislang hat sich die vorstehende Beschreibung im wesentlichen auf Darstellungen allgemeiner Art bezogen,
die verschiedene Verfahrensabläufe und Steuerungen mit geschlossener Schleife sowie verschiedene Prozesse zeigen,
die mit der neuartigen Prozeßsteuerung gesteuert werden können, während eine detaillierte Beschreibung der Wirkungsweise
der Prozeßsteuerung selbst und ihrer neuartigen Eigenschäften gegenüber den bekannten Anordnungen bislang nicht
erfolgt ist.
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Um die neuartige Prozeßsteuerung hinsichtlich ihrer Wirkungsweise und Eigenheiten näher zu erläutern, darf
zunächst einmal darauf hingewiesen werden, daß die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Prozeßsteuerung 40 aus zwei
Teilen besteht, nämlich einer Differenzeingangsschaltung 67 und einer Korrekturschaltung 68. Im allgemeinen vergleicht
die Differenzeingangsschaltung das Rückkopplungssignal des Verfahrensablaufes
mit dem Sollwertsignal von der Sollwerteinstelleinrichtung, findet die tatsächliche Fehlerdifferenz
zwischen den beiden Signalen (statisch), findet die Änderungsgeschwindigkeit (dynamisch) zwischen den beiden Signalen,
summiert sie algebraisch und liefert dann ein Ausgangssignal, das von der Korrekturschaltung verwendet wird, um den Treiber
43 zu steuern, wenn es erforderlich ist. Wenn der gewünschte Wert oder Sollwert innerhalb der oberen und unteren
Sollwertgrenzen 72 und 73 liegt, so wird die Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 normal arbeiten,
was zu dem geeigneten Korrektursignal führt, das der Korrekturschaltung 68 zugeführt wird. Wenn jedoch der Sollwert
außerhalb der oberen und unteren Grenzen des Gültigkeitsbereiches liegt, so wird dies dazu führen, daß die Fehlerund
Geschwindigkeitsverstärkerschaltung gesättigt wird und zu einem vollständigen positiven oder negativen gesättigten
Zustand geht, was davon abhängt, ob der Sollwert oberhalb der oberen Sollwertgrenze 72 oder unterhalb der unteren
Sollwertgrenze 73 lag. Dies wird schließlich dazu führen, daß die Prozeßeinrichtung 46 rasch zu dem einen oder anderen
Extrem geht, beispielsweise zum vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Zustand, und dort solange bleibt,
bis sie weitere Signale von der Schaltung erhält.
Es darf darauf hingewiesen werden, daß der Prozeß im allgemeinen ein Prozeß dynamischer Art ist und daß die
Prozeßsteuerung versucht, einen stabilen statischen Zustand zu erreichen. Wenn das Korrektursignal von der Fehler- und
Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 innerhalb der Grenzen
des ünempfindlichkeitsbereichs liegt, so liefert die Prozeßsteuerung 40 ein statisches Ausgangssignal, und die Steuerung
wird in diesem Zustand gehalten, bis eine Störung oder
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Änderung im Prozeß dafür sorgt, daß der Verfahrensablauf sich aus den Grenzen des Unempfindlichkeitsbereiches herausbewegt.
Man geht davon aus, daß der Prozeß sich innerhalb der Grenzen des Unempfindlichkeitsbereiches bewegt
oder befindet, wenn das Korrektursignal im wesentlichen einen Wert Null besitzt, was dann der Fall sein kann, wenn die
Änderungsgeschwindigkeit den gleichen Wert wie das Fehlersignal, jedoch mit entgegengesetzter Polarität, besitzt,
oder wenn die Änderungsgeschwindigkeit den Wert Null hat.
Wie sich der Figur 5 entnehmen läßt, werden die Rückkopplungssignale und Sollwertsignale beide der Fehlerund
Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 und der Untersetzungs- und Meßschutzschaltung 71 zugeführt. Außerdem
wird das Sollwertsignal der Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 zugeführt. Der Zweck der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
70 besteht darin, die tatsächliche Differenz zwischen dem Rückkopplungssignal und dem Sollwertsignal,
die ein statischer Fehler ist, und die Geschwindigkeitsänderung des Rückkopplungssignals gegenüber dem SoIlwertsignal,
die ein dynamischer Fehler ist, algebraisch zu summieren. Außerdem ist, um die Prozeßeinrichtung zu
schützen, eine Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 vorgesehen. Dies ist erforderlich, da bei einigen Ausführungsformen der Erfindung die verwendeten Schrittmotoren die zu
untersuchende Anordnung aufgrund der Motoreigenschaften leicht beschädigen können. Wie an sich bekannt ist, vgl. auch
Design Engineer's Guide to DC Stepping Motors by Superior Electric Company, Bristol, Connecticut, haben Schrittmotoren
bei sehr hohen Geschwindigkeiten ein niedriges Drehmoment.
Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist es jedoch sehr hoch. Bei bestimmten Untersuchungen, beispielsweise einem Vergasertest,
wo der Schrittmotor die Drosselklappe des Vergasers dreht, wenn der Sollwert sich außerhalb des Bereiches befindet,
kann somit ein unerwünschter Zustand auftreten, nämlich der, daß die Drosselklappe des Vergasers vollständig
geschlossen oder geöffnet wird, wobei der Schrittmotor
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sich langsam mit hohem Drehmoment dreht. Der Vergaser kann leicht beschädigt oder die mechanische Verbindung zwischen
dem Schrittmotor und dem Vergaser beschädigt werden.
Um dies zu verhindern, vergleicht die Gültigkeitsbereich-Testschaltung
69 den Sollwert mit der oberen Grenze 72 bzw. der unteren Grenze 73 für den Sollwert, wie es in Figur 9
dargestellt ist. Wenn der Sollwert innerhalb der oberen und unteren Grenzen des Gültigkeitsbereiches liegt, so wird
die Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 dafür sorgen, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70
im Normalbetrieb arbeitet und das Korrektursignal der Korrekturschaltung 68 zuführt. Wenn jedoch der Sollwert außerhalb
der oberen und unteren Grenzen des Gültigkeitsbereiches liegt, so wird die Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 in
der Weise arbeiten, daß sie den Schrittmotor bei seiner maximalen Geschwindigkeit arbeiten und die Prözeßeinrichtung
in ihre vollständig geschlossene oder vollständig geöffnete Stellung bewegen läßt. Wie bereits erwähnt, haben
Schrittmotoren bei hoher oder voller Geschwindigkeit ein sehr niedriges Drehmoment, so daß der Schrittmotor in
diesem Falle, wenn die Prozeßeinrichtung ihren vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Zustand erreicht,
er einfach anhält und dafür sorgt, daß die Prozeßeinrichtung 46 mit einer weiteren Einstellung aufhört. Bei Feststellung
dieses Zustandes kann das Bedienungspersonal die erforderlichen Schritte unternehmen, um diese Situation
zu korrigieren.
üblicherweise ist in einer Prozeßsteuerung ein Abweichungsmeßgerät vorgesehen, um das Verhältnis zwischen
dem derzeitigen Zustand des Verfahrensablaufes und dem Sollwert anzugeben. Da derartige Arbeitsbereiche üblicherweise
ziemlich groß sind und der gewünschte Meßbereich relativ klein ist, ist es erforderlich, eine Einrichtung
vorzusehen, um das zur Verfügung stehende Fehlersignal auf ein Signal herunterzusetzen, das vom Meßgerät verarbeitet
werden kann. Außerdem ist es wünschenswert, das Meß-
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gerät gegenüber einem Überlastungszustand zu schützen,
wenn der Prozeßfehler den Bereich überschreiten sollte. Dies erfolgt mit der Untersetzungs- und Meßschutzschaltung
71 .
Eine detaillierte Beschreibung der Wirkungsweise und der Bauteile der Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69,
der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 sowie der Untersetzungs- und Meßschutzschaltung 71 erfolgt
nachstehend im Zusammenhang mit den Figuren 9, 10 und 11.
Bei der Anordnung nach Figur 9 arbeitet die Gültigkeitsbereich-Testschaltung
69 in der Weise,daß eine obere Sollwertgrenze 72 einem Komparator 74 für die obere Grenze
und eine untere Sollwertgrenze 73 einem Komparator 75 für die untere Grenze zugeführt werden. Gleichzeitig wird das
Sollwertsignal an die beiden Komparatoren 74 und 75 angelegt, bei denen es sich um solche der Bauart Model 8311
von Analog Devices, Inc., Bloomingdale, Illinois, handeln kann. Der Ausgang des Komparators 74 für die obere Grenze
liegt an der Kathode der Diode 76 für die obere Grenze, und der Ausgang des Komparators 75 für die untere Grenze
liegt an der Anode der Diode 77 für die untere Grenze. Die Anode der Diode 76 und die Kathode der Diode 77 sind miteinander
verbunden und liefern das Sättigungs-Ubersteuersignal
78. Wenn das dem Komparator 74 für die obere Grenze zugeführte Sollwertsignal niedriger ist als die obere Sollwertgrenze,
so geht der Komparator 74 für die obere Grenze in seinen oberen Zustand und bewirkt, daß die Diode 76 für
die obere Grenze in ihren nicht leitenden Zustand geht, was Normalbetrieb ermöglicht.
Wenn in gleicher Weise der Sollwert höher liegt als die untere Sollwertgrenze, so geht der Komparator 75 für
die untere Grenze in seinen unteren Zustand, und die Diode 77 für die untere Grenze geht in ihren nicht leitenden Zustand,
was Normalbetrieb ermöglicht. Wenn beide Schaltkreise Normalbetrieb ermöglichen, so arbeitet die Fehlerund
Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 im Normalbetrieb.
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Wenn jedoch der Sollwert oberhalb der oberen Sollwertgrenze liegt, so wird der Komparator 74 für die obere
Grenze in seinen unteren Zustand gehen und dafür sorgen, daß die Diode 76 für die obere Grenze leitend wird und
ein Sättigungs-Übersteuersignal 78 für die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 und schließlich für
die Korrekturschaltung 78 liefert, was nachstehend näher erläutert werden soll.
Auch wenn der Sollwert niedriger als die untere Sollwertgrenze liegt, wo wird der Komparator 75 für die
untere Grenze in seinen unteren Zustand gehen und dafür sorgen, daß die Diode 77 für die untere Grenze leitend
wird und ein Sättigungs-Übersteuersignal 78 für die in Figur 10 dargestellte Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
liefert.
Wie sich der Anordnung nach Figur 10 entnehmen läßt, welche die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
70 zeigt, so wird das Sättigungs-Übersteuersignal 78 dem positiven Eingang eines Meßverstärkers 82 zugeführt, bei
dem es sich um ein Model No. AD521, ebenfalls von Analog Devices, Inc., handeln kann. Wenn der Sollwert innerhalb
der oberen und unteren Sollwertgrenzen 72 bzw. 73 liegt, so befinden sich die beiden Dioden 76 und 77 für die obere
bzw. untere Grenze beide in ihrem nichtleitenden Zustand, was dazu führt, daß kein Sättigungs-Übersteuersignal 78
geliefert wird; somit wird die Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 abgeschaltet, und die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
70 kann im Normalbetrieb arbeiten.
Wie sich ebenfalls der Figur 10 entnehmen läßt, wird das Sollwertsignal, bei dem es sich im allgemeinen um ein
statisches Signal handelt, an den positiven Eingang eines ersten Operationsverstärkers 83a angelegt, dessen Ausgang
am negativen Eingang des Meßverstärkers 82 liegt, während ein Rückkopplungswiderstand R1 parallel zum Operationsverstärker
83a liegt und ein Signal für seinen negativen Eingang liefert. Unter statischen Bedingungen stellt dies
eine Anordnung dar, die üblicherweise als Spannungsfolgerschaltung bezeichnet wird, wobei der Spannungsausgang des
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Operationsverstärkers 83a gleich seinem Eingang ist, in diesem Falle dem Sollwertsignal.
Eine zweite Spannungsfolgerschaltung wird in gleicher Weise dadurch gebildet, daß das Rückkopplungssignal dem
positiven Eingang eines zweiten Operationsverstärkers 83b zugeführt wird, dessen Ausgang am Rückkopplungswiderstand
R3 liegt, während der Rückkopplungswiderstand R2 zwischen seinen Ausgang und seinen negativen Eingang geschaltet ist.
Der Rückkopplungswiderstand R3,der vorzugsweise einer mit ziemlich niedrigem Wert ist, ermöglicht es, daß das Sättigungs-Übersteuersignal
78 den Normalbetrieb der Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 unter vorgegebenen
Bedingungen der oben beschriebenen Art übersteuert. Wenn die beiden Spannungsfolgerschaltungen wirksam an den Meßverstärker
82 angeschlossen sind, und wenn das Sättigungsübersteuersignal 78 in wirksamer Weise, wie oben erläutert,
eliminiert ist und wenn sich das System in wirksamer Weise in einem statischen Zustand befindet, so ist das Korrektursignal
in seiner Größe gleich der Differenz zwischen dem Rückkopplungssignal und dem Sollwertsignal, multipliziert
mit dem Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungsfaktor. Wir haben nun das Korrektursignal im statischen Zustand,
das zu dem oben beschriebenen Zweck an die Korrekturschaltung 68 angelegt wird. Es tritt jedoch ein dynamischer Zustand
auf, wenn das Rückkopplungssignal sich in Relation zum Sollwertsignal ändert, was dann der Fall ist, wenn sich
der Prozeß ändert.
In diesem Falle haben wir in der Tat eine Serienschaltung vom Ausgang des ersten Operationsverstärkers 83a
über seinen Rückkopplungswiderstand R1, über den Kondensator C1 und über den Rückkopplungswiderstand R2 zum Ausgang
des zweiten Operationsverstärkers 83b. In Abhängigkeit von der Beziehung zwischen dem Sollwertsignal und dem
Rückkopplungssignal wird ein Stromfluß vom Ausgang des einen Operationsverstärkers durch den Kondensator C1 und
die beiden Rückkopplungswiderstände R1 und R2 zum Ausgang
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des anderen Operationsverstärkers stattfinden, was dazu führt, daß die Spannungsänderungsgeschwindigkeit über dem
Kondensator C1 ebenso groß wird wie die Geschwindigkeitsänderung zwischen dem Sollwertsignal und dem Rückkopplungssignal.
Die infolge des Stromflusses über dem Rückkopplungswiderstand R1 abfallende Spannung wird algebraisch zu
der Sollwert-Signalspannung addiert und dem negativen Eingang des Meßverstärkers 82 zugeführt.In gleicher Weise
wird die über dem Rückkopplungswiderstand R2 abfallende Spannung mit entgegengesetzter Polarität algebraisch zu
der Rückkopplungssignalspannung addiert und über den Rückkopplungswiderstand R3 dem positiven Eingang des Meßverstärkers
82 zugeführt.
Der Meßverstärker 82 liefert als Ausgangssignal ein einziges Korrektursignal, das eine Funktion der Differenz
zwischen Sollwertsignal und Rückkopplungssignal, der Verstärkungsfaktoren, des Wertes des Kondensators C1 und der
Geschwindigkeitsänderung zwischen dem Sollwertsignal und dem Rückkopplungssignal ist. Dies kann man in einer Formel
ausdrücken, so daß sich das Korrektursignal darstellen
läßt als Funktion von:
G[(F-DV)+C1 X (R1 + R9) χ (d(F-DV)I,
u· dt
wobei
C1 = Wert der Kapazität C1 in Farad
G = Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungsfaktor
F = Rückkopplungssignalspannung DV = Sollwertsignalspannung
dt = zeitliche Ableitung
R = Widerstand in Ohm.
dt = zeitliche Ableitung
R = Widerstand in Ohm.
Die Werte der Rückkopplungswiderstände R1 und R2 hängen von dem speziellen Verfahrensablauf und der gewünschten
Proportionalverstärkung sowie der Geschwindigkeitsver-Stärkung ab. Bei dieser spziellen Ausführungsform der Fehlerund
Geschwindigkeitsverstärkerschaltung wird die Geschwin-
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digkeits- und Proportionalverstärkungseinstellung für die Proportionalverstärkung eingestellt, die für den
speziellen zu steuernden Prozeß gewünscht wird. Dann werden die veränderlichen Rückkopplungswiderstände R1 und R2
vorzugsweise gleich groß auf denjenigen Wert eingestellt, daß die gesamte GeschwindigkeitsverStärkung gleich dem
Produkt des Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungsfaktors
mal dem Geschwindigkeitsverstärkungsfaktor ist. Bei dieser speziellen Ausführungsform, die eine
differentielle Ausführungsform ist, kann beim Betrieb der neuartigen Prozeßsteuerung unter Verwendung von relativ
großen Verstärkungsfaktoren, beispielsweise eine Anordnung mit einem Wert von 5, die Schaltung leicht in einen Sättigungszustand
gehen, so daß die obige Formel für das Korrektursignal unbrauchbar wird. Da es wünschenswert ist, daß
eine derartige Formel über einen möglichst großen Bereich gültig bleibt, ist man bei der neuartigen Anordnung der
Schaltung in der Lage, die Schaltung aus dem Sättigungszustand unter Verwendung des Geschwindigkeitsteiles der
Schaltung, was in der Tat ein weitsichtiges Merkmal darstellt, viel eher herauszubringen als die Proportionalschaltung
selbst aus dem Sättigungszustand herausgebracht
werden kann, was der gesamten Anordnung eine viel größere Steuerungsfähigkeit verleiht als dies bislang der Fall war.
Um die Wirkungsweise der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
näher zu erläutern, wird nachstehend die Funktion des in der obigen Formel angegebenen Korrekturausgangssignals
näher analysiert. Es darf darauf hingewiesen werden, daß typische Operationsverstärker, wie z.B.
die Operationsverstärker 83a und 83b bei der Anordnung nach Figur 10, und ein typischer Meßverstärker, wie z.B. der
Meßverstärker 82 der Anordnung nach Figur 10, ihren Sättigungszustand
bei ungefähr 2 Volt weniger als der ihnen zugeführten Versorgungsspannung erreichen. In einem typisehen
Falle tritt der Sättigungszustand bei ungefähr - 13 Volt Gleichspannung auf. Das bedeutet, daß jedes
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Eingangssignal, das größer als +13 Volt oder kleiner als - 13 Volt ist, nicht verwendbar ist und daß kein
Ausgangssignal einen Wert von +13 Volt überschreiten, bzw. einen Wert von -13 Volt unterschreiten wird. Die typische
Rückkopplungssignalspannung und die Sollwertsignalspannung liegen im Bereich von 0 bis 5 Volt Gleichspannung, obwohl
auch andere Spannungen und andere Operationsverstärker und Meßverstärker zur Verfügung stehen, die auch andere
Spannungsbereiche verarbeiten können.
Nehmen wir auf die obige Formel in einem statischen Zustand Bezug, so wird der Wert für —^-r— gleich Null,
wenn keine zeitliche Änderung hinsichtlich der Rückkopplungsund Sollwertsignale eintritt. Wenn dies der Fall ist, so
wird das Korrektursignal eine Funktion von G χ [(F - DV)] /
wenn der Verstärkungsfaktor beispielsweise einen Wert von 10 besitzt und wenn der Unterschied zwischen den Rückkopplungsund
Sollwertsignalen ungefähr 1,3 Volt überschreitet, so wird im Meßverstärker 82 gesättigt, und die Wirkung des
Korrektursignals besteht darin, daß sie die Prozeßeinrichtung dazu bringt, daß sie sich mit hoher Geschwindigkeit
in einen extremen Zustand bewegt, vorzugsweise einen, dem das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes kontinuierlich
entspricht.
Bei typischem Betrieb verwendet die Prozeßsteuerung die Rückkopplungs- und Sollwertsignale, die zu Anfang den
gleichen Wert haben, beispielsweise den Wert von O Volt. Somit ist das Korrektursignal gleich Null. Das Sollwertsignal
wird dann plötzlich auf einen anderen Wert innerhalb des Gültigkeitsbereiches geändert, beispielsweise 3 Volt Gleichspannung,
was dafür sorgt, daß das Korrektursignal in seine Sättigung zu kommen versucht. Da dies momentan ein statischer
Zustand ist, versucht das Korrektursignal in diesem Falle, einen Wert von
10 χ (0-3) = -30 Volt
10 χ (0-3) = -30 Volt
zu erreichen. Da dies jedoch jenseits der Sättigungsgrenze liegt, wird es in der Tat üblicherweise -13 Volt und versucht
dabei, die Prozeßeinrichtung, beispielsweise die
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Drosselklappe des Vergasers, mit voller Geschwindigkeit in die weit offene Drosselklappenstellung zu bewegen. Wenn
die Prozeßeinrichtung sich bewegt, so beginnt das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes zuzunehmen. Wir sollten
nun erneut die obige Formel analysieren, indem wir sie in einer leicht abgewandelten Form verwenden, nämlich
rtn? + r d(F-DV) _ rnv r d (F-DV),-,
G[(F + G2 5£ ) - (DV - G2 dt )J,
wobei
G2 = R, C- ist und beispielsweise gleich 10 sein kann.
Der Faktor
F + Cd (F-DV)
1 ~dt"~
ist das Ausgangssignal des zweiten Operationsverstärkers 83b, während der Faktor
ist das Ausgangssignal des zweiten Operationsverstärkers 83b, während der Faktor
DV - G9 d (F-DV)
dt
das Ausgangssignal des ersten Operationsverstärkers 83a ist, die beide nicht die Sättigungsgrenze von üblicherweise 13 Volt überschreiten können. Auch der Wert der gesamten Formel kann die Sättigungsgrenze nicht überschreiten.
das Ausgangssignal des ersten Operationsverstärkers 83a ist, die beide nicht die Sättigungsgrenze von üblicherweise 13 Volt überschreiten können. Auch der Wert der gesamten Formel kann die Sättigungsgrenze nicht überschreiten.
Wenn das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes und damit das Rückkopplungssignal F zuzunehmen beginnen, so
nimmt der Wert des linken Teiles der obigen Formel, der der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers ist, mit seinem
Wert von 0 Volt an zu, und der Wert des rechten Teiles, der der Ausgang des ersten Operationsverstärkers ist, nimmt
in seinem Wert von 3 Volt an mit einer etwas geringeren Geschwindigkeit zu, da der Wert DV statisch ist. Dies führt
zu einer Gesamtreduzierung der Größe des Ausgangs des Korrektursignals von -30 Volt, bis das System in die Sättigung
kommt. Es darf darauf hingewiesen werden, daß der Hauptfaktor bei der Änderung des Korrektursignals der Faktor
G„d(F-DV)
λ dt
ist, der gleich der Geschwindigkeitsänderung zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen ist. Dieser Faktor kann sich üblicherweise mit einer zehn-mal so hohen Geschwindigkeit ändern wie sich das Rückkopplungssignal ändern kann. Dementsprechend wird das Korrektursignal mit einer wesent-
ist, der gleich der Geschwindigkeitsänderung zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen ist. Dieser Faktor kann sich üblicherweise mit einer zehn-mal so hohen Geschwindigkeit ändern wie sich das Rückkopplungssignal ändern kann. Dementsprechend wird das Korrektursignal mit einer wesent-
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lieh höheren Geschwindigkeit verringert, wenn man auch
die Geschwindigkeitsänderung des tatsächlichen Fehlers zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen verwendet,
als wenn nur die Fehlerdifferenz berücksichtigt wird. Dies wird als vorausschauendes Merkmal bezeichnet,
wobei die Wirkung der Geschwindigkeitsänderung zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen ein viel größerer
Faktor bei der Bestimmung des Korrektursignals ist als die Fehlerdifferenz zwischen den Rückkopplungs- und SoIlwertsignalen.
Wenn das Korrektursignal in die Sättigungsspannung fällt, so beginnt die Änderung des Prozesses
mit einer niedrigeren Geschwindigkeit, obwohl das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes in Abhängigkeit von
dem Prozeß etwas langsamer als die Prozeßeinrichtung ist, da der Normalbetrieb des Vergasers beispielsweise etwas
träge in seiner Art ist.
Wenn der Prozeß sich weiterhin mit einer kontinuierlich niedrigeren Geschwindigkeit ändert, so ändert sich
der Korrektursignalwert auf einen Wert innerhalb des Unempfindlichkeitsbereiches
und unterbricht damit eine weitere Änderung der Prozeßeinrichtung. Da das Korrelationssignal des
Verfahrensablaufes und damit das Rückkopplungssignal fortfahren, sich etwas zu ändern, kehrt das Korrektursignal
seine Polarität um, und es erfolgt der Beginn einer Änderung der Prozeßeinrichtung in der entgegengesetzten Richtung,
wenn auch mit einer niedrigen Geschwindigkeit, da die Größe des Korrektursignals typischerweise klein bleibt. Dies
zeigt ein Uberschwingen oder Übersteuern der Prozeßeinrichtung
mit geringem oder keinem übersteuern des Verfahrensablaufes,
was eine schnellere Prozeßerfassungszeit und damit eine schnellere Prozeßsteuerung erfordert.
Bei einer anderen typischen Ausführungsform, bei
der eine externe Einrichtung, wie z.B. eine Drosselklappeneinstellung, dafür sorgt, daß ein Prozeß, wie z.B. die
Steuerung des Einlaßdruckes, sich mit relativ stetiger Geschwindigkeit ändert, so beginnt der Prozeß mit der
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Steuerung des Prozesses. Somit sind die Rückkopplungsund Sollwertsignale in einem statischen Zustand und besitzen
gleiche Werte, so daß das Korrektursignal den Wert Null hat. In diesem Falle wird der Sollwert auf einem
konstanten Wert gehalten, jedoch wird die externe Einrichtung der Drosselklappeneinstellung verwendet, um den Prozeß
und schließlich das Korrelationssignal des Verfahrensablaufs zu ändern, und somit wird das Rückkopplungssignal
beispielsweise mit 0,25 Volt pro Sekunde geändert, wenn keine Korrektur vorzunehmen ist. Wiederum ist dies momentan
ein statischer Zustand, und das Korrektursignal nimmt
irgendeinen von Null verschiedenen Wert an. Dies führt zu einer Bewegung der Prozeßeinrichtung, beispielsweise
des Einlaßdruckwerte, in der Weise, daß versucht wird, das Rückkopplungssignal auf seinem Sollwert zu halten. Wenn
Änderungen der Drosselklappeneinstellung und des Einlaßdruckwertes auftreten, so geht das Korrektursignal auf
einen solchen Wert, daß das Prozeßbetätigungsorgan versucht, sich mit relativ konstanter Geschwindigkeit beim
Nachführen der Rückkopplungssignaländerung zu bewegen, die durch die Drosselklappeneinstellung hervorgerufen wird.
Dieses Korrektursignal versucht, unabhängig von der Funktion
d(F-DV)
dt
zu sein, da das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes im wesentlichen einen Wert beibehält, der sich etwas von seinem Ausgangswert unterscheidet. Als im wesentlichen konstantem Wert besteht keine Geschwindigkeitsänderung der Differenz zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen. Wenn eine weitere Drosselklappeneinstellung aufhört, so endet die Nachführung und das vorausschauende Merkmal wird versuchen, die Übersteuerung des Prozesses des vorherigen Ausführungsbeispiels zu dämpfen.
zu sein, da das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes im wesentlichen einen Wert beibehält, der sich etwas von seinem Ausgangswert unterscheidet. Als im wesentlichen konstantem Wert besteht keine Geschwindigkeitsänderung der Differenz zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen. Wenn eine weitere Drosselklappeneinstellung aufhört, so endet die Nachführung und das vorausschauende Merkmal wird versuchen, die Übersteuerung des Prozesses des vorherigen Ausführungsbeispiels zu dämpfen.
Bei einer weiteren Betriebsart, bei der das Sollwertsignal mit einer relativ stetigen Geschwindigkeit geändert
wird, ist die Wirkungsweise der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
etwas ähnlich wie beim vorherigen Aus-
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führungsbeispiel. Die Prozeßeinrichtung wird sich dabei in der Weise bewegen, daß sie versucht, das Rückkopplungssignal mit der gleichen Geschwindigkeit zu ändern wie sich
das Sollwertsignal ändert; dies führt wiederum dazu, daß die Funktion
d(F-DV)
dt
im wesentlichen den Wert Null annimmt, weil die Funktion (F-DV) einen relativ konstanten Wert annimmt. Wenn die Änderung des Sollwertes aufhört, so endet die Nachführung, und das vorausschauende Merkmal wird wiederum versuchen, die Übersteuerung des Prozesses zu dämpfen, was eine schnellere Prozeßerfassungszeit und damit eine schnellere Prozeßsteuerung erfordert.
im wesentlichen den Wert Null annimmt, weil die Funktion (F-DV) einen relativ konstanten Wert annimmt. Wenn die Änderung des Sollwertes aufhört, so endet die Nachführung, und das vorausschauende Merkmal wird wiederum versuchen, die Übersteuerung des Prozesses zu dämpfen, was eine schnellere Prozeßerfassungszeit und damit eine schnellere Prozeßsteuerung erfordert.
In dem Falle, wo ein Sättigungs-Übersteuersignal nicht wirksam beseitigt wird und an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
angelegt worden ist, so verursacht dieses Signal, das selbst ein Sättigungssignal
ist, daß der Meßverstärker 82 in eine positive oder negative Sättigung getrieben und dort gehalten wird. Die PoIarität
des Korrekturausgangssignals am Meßverstärker 82 wird die gleiche Polarität wie das Sättigungs-Übersteuersignal
78 haben. Dieses Korrektursignal wird wie oben einer der Korrekturschaltungen zugeführt, die in den Figuren 6, 7 und
8 dargestellt sind.
Unter Bezugnahme auf Figur 11 soll nun die Wirkungsweise der Untersetzungs- und Meßschutzschaltung 71 näher
erläutert werden. In diesem Falle haben wir in der Tat zwei Spannungsfolgerschaltungen mit Strombegrenzungswiderständen
vor der Rückkopplungsschleife. Die erste Spannungsfolgerschaltung
wird vom ersten Operationsverstärker 83c der Untersetzerschaltung und dem ersten Strombegrenzungswiderstand
85 gebildet, während die zweite Spannungsfolgerschaltung
vom zweiten Operationsverstärker 83d der Untersetzerschaltung und einem zweiten Strombegrenzungswiderstand
85b gebildet wird. Ein Untersetzungswiderstand 86 ist am Ausgang des ersten Strombegrenzungswiderstandes 85a
vorgesehen. Wenn somit das Sollwertsignal in den ersten
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Operationsverstärker 83c der Untersetzerschaltung eintritt
und das Rückkopplungssignal in den zweiten Operationsverstärker 83d der Untersetzerschaltung eintritt, so
liefern die beiden Operationsverstärker 8 3c und 83d zusammen
ein Differenzausgangssignal in Form einer Spannung, das eine begrenzte Stromstärke besitzt, damit das Meßgerät
nicht übersteuert wird.In Abhängigkeit von dem speziell verwendeten Meß-und Untersetzungswiderstand 86
kann der erwünschte Abweichungsmeßausgang erreicht werden.
Es soll nun auf Figur 6 Bezug genommen werden, die eine bevorzugte Ausführungsform der Korrekturschaltung 68
darstellt; wenn ein Gleichspannungs-Schrittmotor als Betätigungsorgan 45 verwendet werden soll, so besteht der
Zweck der Korrekturschaltung 68 im wesentlichen in drei Funktionen. Erstens, den Absolutwert des Korrektursignals
zu bestimmen, zweitens, dem nachstehend näher beschriebenen Treiber die ursprüngliche Polarität des Korrektursignals
anzugeben, und drittens, ein Taktsignal für den Treiber zu liefern. Es darf darauf hingewiesen werden, daß das
Taktsignal aus einer Reihe von Impulsen besteht, wobei die Frequenz sich ändert.
Die in Figur 16 dargestellte Absolutwertschaltung 87 besteht aus einer Vielzahl von Operationsverstärkern,
die an verschiedene Bauteile der Schaltung angeschlossen sind. Man erkennt einen ersten Operationsverstärker 83e
mit einem positiven und einem negativen Eingang. Der positive Eingang des Operationsverstärkers 83e liegt über
einen Widerstand mit dem Wert 2/3R in der nachstehend näher beschriebenen Weise an Masse. Der negative Eingang
des Operationsverstärkers 83e ist an einen ersten Summierungsknotenpunkt 88 angeschlossen. Das Korrektursignal wird dem
ersten Suinmierungsknotenpunkt 88 über einen Widerstand mit dem Wert R und einem zweiten Summierungsknotenpunkt 89
über einen Widerstand mit einem Wert 2R zugeführt. Ausserdem sind zwischen den ersten Summierungsknotenpunkt 88 und
dem zweiten Summierungsknotenpunkt 89 zwei Widerstände in Reihe geschaltet, die beide einen Wert von R besitzen.
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7 ft —
Eine erste Steuerdiode 95 ist an einem Knotenpunkt 90
zwischen die beiden Widerstände geschaltet, wobei die Kathode der ersten Steuerdiode 9 5 mit dem Ausgang des
ersten Operationsverstärkers 83e der Absolutwertschaltung 87 verbunden ist und mit ihrer Anode am Knotenpunkt 90
liegt. Außerdem ist eine zweite Steuerdiode 96 vorgesehen, die mit ihrer Kathode an den ersten Summierungsknotenpunkt
88 angeschlossen und mit ihrer Anode mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers 83e verbunden ist. Ein zweiter
Operationsverstärker 83f der Absolutwertschaltung ist mit seinem negativen Eingang an den zweiten Summierungsknotenpunkt
89 angeschlossen und mit seinem negativen Eingang über einen zweiten Widerstand mit einem Wert von 2/3R
an Masse gelegt. Der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 83f ist ebenfalls mit dem zweiten Summierungsknotenpunkt
89 verbunden und zwar über einen Widerstand mit dem Wert 2R, und liefert ein Ausgangssignal mit einem Absolutwert
des Eingangskorrektursignals. Ein dritter Operationsverstärker 83g der Absolutwertschaltung 87 ist mit ihrem
negativen Eingang an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers 83e angeschlossen. Der positive Eingang des
dritten Operationsverstärkers 83g ist über einen Widerstand mit einem Wert von :rpr an Masse gelegt, während eine
Rückkopplungsschleife zwischen dem Ausgang des dritten Operationsverstärkers 83g und seinem positiven Eingang mit
einem Widerstand mit dem Wert 1OR vorgesehen ist. Ein Polaritätssignal wird am Ausgang des dritten Operationsverstärkers
83g abgenommen.
Es ist bekannt, daß es unerwünscht ist, einen Operationsverstärker kontinuierlich bei seiner maximalen
Nennstromstärke zu betreiben, da dann seine Zuverlässigkeit beträchtlich absinkt. Es ist ebenfalls unerwünscht, einen
Operationsverstärker bei einem zu kleinen Strom arbeiten zu lassen, da dann Faktoren wie Rauschen, Vorspannungsströme
und andere Überlegungen ins Spiel kommen. Es wird hier bevorzugt, die Operationsverstärker bei ungefähr 10 % ihrer
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Belastbarkeit zu betreiben, wobei die verschiedenen Widerstände in der Schaltung so gewählt werden, daß sie den
Strom entsprechend begrenzen. Um dies zu erreichen, wird der Wert des jeweiligen Widerstandes sich dann in den dargestellten
Zusammenhang einfügen, wobei die Widerstände verschiedene Werte zwischen R/10 und 1OR aufweisen.
Wenn das Korrektursignal in die Absolutwertschaltung
87 eintritt, so liegt die Korrekturspannung am Widerstand R, der dem ersten Operationsverstärker 83e zugeordnet ist.
Für eine KorrekturSignalspannung, die größer als Null ist,
hat der erste Operationsverstärker in der Tat einen Verstärkungsfaktor
von -1 und wird dafür sorgen, daß der Ausgang der Schaltung am Knotenpunkt 90 den negativen Wert
des Eingangskorrektursignals erhält. Der zweite Operationsverstärker mit dem dazugehörigen Summierungsknotenpunkt 89
liefert in der Tat eine Ausgangsspannung, die gleich der
negativen Summe der Eingangskorrekturspannung und der doppelten Spannung am Knotenpunkt 90 ist. In diesem Falle, wo
die Eingangskorrekturspannung positiv und die Spannung am Knotenpunkt 90 negativ ist,ist die Ausgangsspannung
-[CV + 2(-CV)]= +CV,
wobei CV eine Korrekturspannung größer Null ist.
wobei CV eine Korrekturspannung größer Null ist.
Wenn jedoch die Korrektursignalspannung kleiner als Null ist, so wird die Spannung am Knotenpunkt 90 den positiven
Wert der KorrekturSignalspannung erhalten, mit der Ausnahme, daß nun die Steuerdioden dem ersten Operationsverstärker
einen effektiven Verstärkungsfaktor von Null verleihen. Dies führt dazu, daß die Spannung am Knotenpunkt
zu Null wird. Nunmehr beträgt das Ausgangssignal des zweiten Operationsverstärkers
-[(CV + 2(0)] + -CV,
wobei CV eine Korrekturspannung kleiner Null ist. Daher ist
das Ausgangssignal des zweiten Operationsverstärkers ein positives Signal mit gleicher Amplitude wie das Eingangskorrektursignal,
das üblicherweise als Absolutwert bezeichnet wird.
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Da das Ausgangssignal des ersten Operationsverstärkers 83e zwischen den beiden Steuerdioden 95 und 96 stets die
entgegengesetzte Polarität des Eingangskorrektursignals haben wird, wird das Signal mit negativer Polarität dem
negativen Eingang des dritten Operationsverstärkers 83g zugeführt, der in Wirklichkeit als Komparator arbeitet.
Es wird dafür gesorgt, daß der Ausgang des dritten Operationsverstärkers 83g mit der entgegengesetzten Polarität
seines Eingangs gesättigt ist, da die Widerstände mit den Werten 1OR und R/10 so gewählt sind, daß dieser Sättigungszustand
erreicht wird. Damit erhält man das in Figur 6 angegebene Polaritätssignal mit der gleichen Polarität wie
das Korrektursignal.
Das Absolutwertsignal aus der Absolutwertschaltung 87 wird dann dem Komparator 92 für den Unempfindlichkeitsbereich
zugeführt, wobei es sich bei dem Komparator um ein Model No. AD311 von Analog Devices, Inc., handeln kann.
Die Funktion des Komparators 92 für den Unempfindlichkeitsbereich besteht darin, den Absolutwert des Korrektursignals
mit den Unempfindlichkeits-Referenzwerten zu vergleichen, die ihm von einer geeigneten Einrichtung geliefert werden.
Wenn der Absolutwert des Korrektursignals X zwischen Null und dem Referenzwert des Unempfindlichkeitsbereiches liegen,
so arbeitet der Komparator 92 für den Unempfindlichkeitsbereich in der Weise, daß er dafür sorgt, daß die Prozeßeinrichtung
46 in ihrer derzeitigen Stellung bleibt und zwar durch Abschalten des Taktausganges. Wenn jedoch der
Absolutwert nicht zwischen Null und dem Referenzwert des Unempfindlichkeitsbereiches liegt, so wird der Absolutwert
des Korrektursignals dann dem in Figur 13 dargestellten Summierverstärker 91 zugeführt.
Summierverstärker und ihre Bestandteile bzw. ihre Wirkungsweise sind an sich bekannt und brauchen daher nicht
im einzelnen erläutert zu werden. Es darf jedoch darauf hingewiesen werden, daß die Übertragungsfunktion für die
spezielle Schaltung, die in diesem Summierverstärker verwendet wird, zu folgender Gleichung führt:
Y IX / Ausgangssignal =-Rf (— + ™τ—) ·
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Somit wird nun das Signal vom Summierverstärker 91 dem Spannungsfrequenzwandler 9 3 zugeführt, bei dem
es sich um ein Model No. AD537 von Analog Devices, Inc., Bloomingdale, Illinois, oder eine andere bekannte Anordnung
dieser Art handeln kann. Wenn der Komparator 92 für den Unempfindlichkeitsbereich nicht vorher dafür gesorgt hat,
daß der Analogschalter 94 den Ausgang des Spannungsfrequenzwandlers
9 3 abschaltet, so wird ein Taktsignal für den Treiber 43 geliefert. Der Analogschalter 94 kann beispielsweise
ein Model No. AD7513 von Analog Devices, Inc., oder
eine entsprechende an sich bekannte Transistorschaltung sein.
Die dem Treiber 43 zugeführten Taktsignale und Polaritätssignale werden schließlich dem Betätigungsorgan
45 zugeführt, der in diesem Falle ein Gleichspannungs-Schrittmotor ist, und steuern die Geschwindigkeit und die
Richtung, mit denen der Motor arbeitet. Da die in Figur 6 dargestellte Korrekturschaltung 68 insbesondere zum Antrieb
eines Gleichspannungs-Schrittmotors geeignet ist, muß ein Schrittmotortreiber in diesem Zusammenhang verwendet werden.
Es gibt eine Vielzahl derartiger Schrittmotortreiber,
wie z.B. solche, die von Superior Electric Co., Bristol, Connecticut, sowie Sigma Instruments, Inc., Braintree,
Massachusetts, hergestellt werden. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht jedoch bei Verwendung eines Gleichspannungs-Schrittmotors
aus einem Schrittmotorumsetzer, der an einen Vierer 5 ADC-Treiber angeschlossen ist. Derartige
Baueinheiten sind im Handel erhältlich von Scans Associates, Inc., Livonia, Michigan, als Schrittmotorumsetzer Model
No. 30086 und quad 5 ADC driver model No. 30083. Es hat sich herausgestellt, daß dieses spezielle Treibersystem
besonders vorteilhaft ist, und zwar aufgrund der Tatsache, daß es ein System mit besseren Eigenschaften als die anderen
im Handel erhältlichen Systeme darstellt und zahlreiche weitere Merkmale und Funktionen besitzt, beispielsweise
Voll- oder Halbstoppbetrieb, Polaritätsumkehr und optisch
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isolierte Ausgänge und Eingänge, die sehr wünschenswert sind, da sie Rauscheffekte im System unterdrücken und die
Verbindung mit und um Maschinensteuerungen ermöglichen. Außerdem können anstelle der Gültigkeitsbereich-Testschaltung
69 Begrenzungsschalter an dieses bevorzugte Treibersystem angeschlossen werden, um zu verhindern, daß schließlich
die Prozeßeinrichtung 46 den vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Zustand überschreitet.
Wenn aus irgendwelchen Gründen, wie z.B. Geschwindigkeit, Drehmoment, Kosten der speziellen Anwendung oder
dergleichen, die bislang beschriebenen Treiber, die sämtlich in Gleichspannungstechnik ausgelegt sind, nicht anwendbar
sind, kann es wünschenswert sein, einen umsteuerbaren Standardmotor anstelle eines Gleichspannungs-Schrittmotors
im Zuwachs- oder Schrittbetrieb zu verwenden. Ein derartiger Motor wird normalerweise ein Gleichspannungsmotor sein,
der dann zusätzlich zu der in Figur 6 dargestellten Korrekturschaltung einen in zwei Richtungen geschalteten Treiber
efordert, wie er in Figur 17 dargestellt ist. In diesem Falle ist eine Treiberschaltung 103 im
Verhältnis 1:N vorgesehen, bei der es sich beispielsweise um ein Model No. MC14522B von Motorola oder dergleichen
handeln kann. Diese Teilerschaltung 103 erhält an dem einen Eingang das Taktsignal, während eine N-Zuordnungseinrichtung
104, bei der es sich um einen Daumenradschalter oder eine andere geeignete Schalteinrichtung handeln kann,
an die Vorsetzeingänge angeschlossen ist. Der Ausgang der Teilerschaltung 103 im Verhältnis 1:N ist an eine
drehbare Zeitschaltung 105 angeschlossen, bei der es sich beispielsweise um eine Anordnung vom Typ No. MC 14528B von
Motorola oder eine ähnliche Einrichtung handeln kann. Diese spezielle Zeitschaltung hat sich als besonders vorteilhaft
erwiesen, da sie programmierbar ist und Vorkehrungen für eine Zuwachsdauer oder Größeneinstellung getroffen sind.
Der Ausgang der Zeitschaltung 105 ist mit jeweils einem Eingang eines ersten AND-Gatters 111 mit zwei Eingängen
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und einem Eingang eines zweiten AND-Gatters 112 mit zwei
Eingängen verbunden ist. Das Polaritätssignal von der Korrekturschaltung 68 wird ein an den zweiten Eingang
des zweiten AND-Gatters 112 angelegt und ist außerdem über einen Inverter 110, bei dem es sich um einen Inverter vom Typ No. MC14O49B von Motorola handeln kann, an
den zweiten Eingang des ersten AND-Gatters 111 angeschlossen, wie es in Figur 17 dargestellt ist. Der Ausgang
des ersten AND-Gatters 111 ist an die Basis des ersten Treibertransistors 113 angeschlossen. Der Emitter
des ersten Treibertransistors 113 ist an die logische Masse angeschlossen, während sein Kollektor mit einem
ersten Treiberrelais 115 verbunden ist, bei dem es sich beispielsweise um ein Relais vom Typ No. 65640-22 von
Hathaway Controls of Tulsa,Oklahoma, handeln kann. Die
Kontaktanschlüsse 115a des ersten Treiberrelais 115 können
in verschiedenster Weise verwendet werden, wobei drei Ausführungsformen nachstehend im Zusammenhang mit den Figuren
18 bis 21 erläutert sind.
In gleicher Weise ist der Ausgang des zweiten AND-Gatters 112 an die Basis des zweiten Treibertransistors
114 angeschlossen, der in gleicher Weise ausgebildet sein kann wie der erste Treibertransistor bei der vorliegenden
Ausführungsform. Der Emitter des zweiten Treibertransistors
114 ist ebenfalls an die logische Masse angeschlossen, während sein Kollektor an den Eingang des zweiten Treiberrelais
116 angeschlossen ist, das gegebenenfalls in gleicher Weise ausgebildet sein kann, wie das erste Treiberrelais 115.
Die Relaiskontakte 116a des zweiten Treiberrelais 116 können ebenfalls für jeden gewünschten Zweck verwendet werden. Eine
spezielle Anwendungsmöglichkeit in der Verwendung der Relaiskontakte 115a und 116a der ersten und zweiten Treiberrelais
115 bzw. 116, die bereits in der Praxis ausprobiert
worden ist, besteht darin, sie in der in Figur 18 beschriebenen Weise mit einem Wechselspannungs-Synchronmotor zu
verbinden, beispielsweise einem Motor vom Typ No. SS400RC
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von Superior Electric Co., Bristo, Connecticut.
Es darf darauf hingewiesen werden, daß eine ganze Reihe der im Zusammenhang mit den verschiedenen Figuren
der Zeichnung erläuterten Bauteile, für die Typenbezeichnungen angegeben worden sind, durch andere im wesentlichen
funktionsgleiche Bauteile von anderen Herstellern ersetzt werden können, ohne daß die oben beschriebene Prozeßsteuerung
gemäß der Erfindung deswegen ihre Funktionstüchtigkeit einbüßt. Vorstehend wurde lediglich eine bevorzugte Ausführungsform
erläutert und einige Gründe für diesen Zweck angegeben. Gegebenenfalls können jedoch auch andere Erwägungen berücksichtigt
werden, beispielsweise Anpassungsmöglichkeiten, Kosten, Größe oder dergleichen, ohne den grundsätzlichen
Aufbau zu verlassen.
Es wird davon ausgegangen, daß bei einem derartigen Ersetzen von Bauteilen nach Studium entsprechender Unterlagen
Stromläufe für die speziellen Anordnungen ohne weiteres aus der Literatur entnehmbar sind, die von den Herstellern
der jeweiligen Einrichtungen zur Verfügung gestellt werden.
Weiterhin darf, bezugnehmend auf Figur 18, darauf hingewiesen werden, daß die Relaiskontakte der ersten und
zweiten Treiberrelais auch in ganz anderer Weise verwendet werden können als sie an den speziellen Wechselspannungsmotor
anzuschließen, der von der Anmelderin angegeben wird. Beispiele für derartige Anwendungsmöglichkeiten sind die
Verwendung beliebiger umsteuerbarer Motoren oder in zwei Richtungen wirksamer Betätigungsorgane, um mechanische,
pneumatische oder hydraulische Kreise zu steuern. Derartige Betätigungsorgange können ihrer Bauart nach beispielsweise
für Drehbewegungen oder Translationsbewegungen ausgelegt sein.
Wie sich aus der Anordnung nach Figur 17 entnehmen läßt, erhält der in zwei Richtungen schaltbare Treiber das
Eingangssignal von den Takt- und Polaritätssignalen sowie das N-Eingangssignal von der N-Zuordnungseinrichtung 104.
Die Teilerschaltung 103 im Verhältnis 1:N liefert einen
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Impuls für jeweils N-Eingangsimpulse, und dies dient zum
Untersetzen der hochfrequenten Taktfrequenz die die Zuwachsrate liefert. Der heruntergesetzte Impulstakt wird dann
zum Triggern der triggerbaren Zeitschaltung 105 verwendet. Das Ausgangssignal der Zeitschaltung 105 wird dann mit
dem oben bereits erwähnten Polaritätssignal einer Gatter-Anordnung zugeführt, um getrennte Vorwärts- und Rückwärts-Ausgangssignale
zu erzeugen, und zwar unter Verwendung der ersten und zweiten mit zwei Eingängen versehenen AND-Gatter
111 und 112, der ersten und zweiten Treibertransistoren 113
und 114 und der ersten und zweiten Treiberrelais 115 und 116,
Die Signale, die sich in Form eines Schließens der oben bereits erwähnten Relaiskontakte auswirken, können dazu
verwendet werden, nahezu jeden Motor oder jedes Zweirichtungs-Betätigungsorgan mit Standardschalttechniken anzutreiben.
Die Zuwachsgrößeneinstellung wird ve'rwendet, um die Dauer des Schließens der Kontakte für jeweils N-Taktimpulse
zu bestimmen.
Eine Verwendungsmöglichkeit eines in zwei Richtungen schaltbaren Treibers zur Steuerung eines Gleichspannungsmotors kann in der in Figur 19 dargestellten Weise erfolgen,
wobei die Relaiskontakte 115a des ersten Treiberrelais
115 bzw. 116a des zweiten Treiberrelais 116 in der dargestellten
Weise an einen Gleichspannungsmotor angeschlossen sind.
Wenn es wünschenswert ist, pneumatische oder hydraulische Schaltungen mit einem derartigen in zwei Richtungen
schaltbaren Treiber zu betätigen, so haben sich Anwendungsmöglichkeiten der in Figur 20 und 21 dargestellten Art
als zufriedenstellend erwiesen, wobei die Relaiskontakte 115a des ersten Treiberrelais 115 bzw. 116a des zweiten
Treiberrelais 116 in der in Figur 20 dargestellten Weise an Magnetspulen A und B eines mit zwei Magnetspulen ausgerüsteten
Magnetventils angeschlossen sind, das seinerseits in der in Figur 21 dargestellten Weise an einen Druckmittelzylinder
angeschlossen ist. Wenn die Magnetspule B arbeitet,
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so bewirkt die Position des in Figur 21 dargestellten Magnetventils, daß Druck auf der linken Seite des Druckmittelzylinders
118 eintritt, so daß sich der Kolben nach rechts bewegt und der Zylinder sich ausdehnt. Wenn
die Magnetspule A arbeitet,, so ändert das Magnetventil seine Position und bewirkt eine Bewegung des Kolbens nach
links bzw. ein Zurückziehen des Zylinders.
Bei bestimmten Prozessen ist es jedoch wünschenswert, pneumatische Betätigungsorgane in der Steuerung zu
verwenden, beispielsweise das Betätigungsorgan 45. Dies erfordert gewisse Änderungen in der Korrekturschaltung
und führt zu der in Figur 7 und 8 dargestellten Ausführungsform. Wenn die in Figur 7 dargestellte pneumatische Korrekturschaltung
verwendet wird, so geht das Korrektursignal von der Differenzeingangsschaltung 67 zuerst in eine
Absolutwertschaltung 87, die mit der anhand der Figur 16 beschriebenen Schaltung identisch ist. Das Ausgangssignal
der Absolutwertschaltung ist der Absolutwert des Korrektursignals, und dieses wird dem Komparator 92 für den ünempfindlichkeitsbereich
zugeführt. Das Polaritätsausgangssignal von der Absolutwertschaltung wird beidieser Ausführungsform
nicht verwendet. In ähnlicher Weise wie oben bereits erläutert, wird der Absolutwert des Korrektursignals mit
dem Referenzsignal des ünempfindlichkeitsbereiches verglichen,
und wenn es zwischen Null und dem Referenzsignal des Unempfindlichkeitsbereiches
liegt, wird der Analogschalter 94 abgeschaltet. Daher kann dann kein Strom in den Integrator 98
fließen und es erfolgt keine Änderung des Ausgangssignals der pneumatischen Korrekturschaltung, so daß das Signal
zum Treiber 43 in wirksamer Weise ausbleibt.
Wenn jedoch der Absolutwert des Korrektursignals größer ist als das Referenzsignal des Ünempfindlichkeitsbereiches,
so wird der Analogschalter 94 so geschaltet, daß ein Stromfluß zum Integrator 98 möglich ist. In diesem Zustand
wird das Korrektursignal der Untersetzerschaltung zu-
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geführt, die in an sich bekannter Weise ein Potentiometer sein kann. Somit wird das Korrektursignal in einem vorgegebenen
Verhältnis hinsichtlich seines Wertes reduziert und liefert ein in richtiger Weise untersetztes Signal für
den Integrator 98.
Bei der Anordnung nach Figur 14 läuft das Eingangssignal
zum Integrator 98 durch einen Widerstand RI zum negativen Eingang eines Operationsverstärkers 83h der
Integratorschaltung. Vom Ausgang des Operationsverstärkers
83h ist eine Rückkopplungsschleife mit einem Kondensator CI zurück zu seinem negativen Eingang vorgesehen, während sein
positiver Eingang an Masse liegt. Die Wirkung dieser Anordnung
besteht darin, das Eingangssignal in ein Spannungssignal umzuwandeln, das die Änderungsgeschwindigkeit der
Spannung repräsentiert. Die Werte für RI und CI werden so gewählt, daß sie eine Zeitkonstante für die Schaltung liefern,
so daß die Prozeßeinrichtung 46 in der Lage ist, dem Ausgangssignal durch den Treiber 43 zu folgen. Im allgemeinen
ist dieses Ausgangssignal eine Funktion von V:(RI χ CI) und der Zeit.
Das Ausgangs-Spannungssignal des Integrators 98 geht dann durch einen Pufferuntersetzer 100 hindurch, der im
einzelnen in Figur 12 dargestellt ist. In Wirklichkeit ist der Pufferuntersetzer ein bipolarer Treiberverstärker, der
aus einem NPN-Transistor Q1, beispielsweise einem 2N4921,
und einem PNP-Transistor Q2, beispielsweise einem 2N4918,
besteht, deren Basen beide an das Eingangssignal angeschlossen sind, das vom Integrator 98 geliefert wird, während ihre
Emitter beide an einen Untersetzungswiderstand RS angeschlossen sind, der ein Ausgangssignal für den Treiber liefert.
Der Kollektor des Transistors Q1 ist an die positive Versorgungsspannung plus VCC und der Kollektor des Transistors
Q2 ist an die negative Versorungsspannung minus VCC angeschlossen. Somit wird ein Signal für den Treiber 43 geliefert,
der in diesem Falle ein Stromdruckwandler ist, beispielsweise vom Typ Moore Products Model No. 77 aus
Springhouse, Pennsylvania.
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Bei einem Arbeitssystem, bei dem ein pneumatisches Betätigungsorgan 45 und somit ein pneumatischer Treiber
erforderlich sind und eine Vorhaltwirkung erwünscht ist, hat sich die Ausführungsform nach Figur 8 bewährt. In diesem
Falle wird, in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Figur 7, das Korrektursignal von der Differenzeingangsschaltung
der Absolutwertschaltung zugeführt, die in der oben im Zusammenhang mit Figur 16 erläuterten Weise
ein Ausgangssignal, das gleich dem Absolutwert des Korrektursignals ist, und ein Polaritätssignal liefert. Das
Absolutwertsignal von der Absolutwertschaltung 87 wird wiederum einem Komparator 9 2 für den Unempfindlichkeitsbereich
zugeführt, und wenn der Absolutwert des Korrektursignals kleiner ist als ein Referenzsignal des Unempfindlichkeitsbereiches,
so schaltet der zweifache Analogschalter 97, beispielsweise ein Schalter vom Typ AD7513 der
Analog Devices, Inc., beide Eingänge des Summierintegrators 102 ab, was dazu führt, daß das Signal zum Pufferuntersetzer
100 konstant gehalten wird, was schließlich dazu führt, daß dem Betätigungsorgan 45 keine Änderung mitgeteilt
wird.
Wenn jedoch der Absolutwert des Korrektursignals größer ist als das Referenzsignals des Unempfindlichkeitsbereiches,
so wird der Analogschalter 97 die Eingänge zum 5 Summierintegrator 102 nicht abschalten. In diesem Falle
wird, wie in Figur 8 angedeutet, das Korrektursignal gleichzeitig der Untersetzungseinrichtung 99 zugeführt, die in
gleicher Weise ausgebildet sein kann, wie bei der Ausführungsform nach Figur 7 und bei der es sich um ein Potentiometer
handeln kann. Dies führt zu einer gewissen Änderung der Größe des Korrektursignals, das dem Analogschalter
zugeführt wird. Das gesättigte Polaritätssignal von der Absolutwertschaltung 87 wird gleichzeitig einer zweiten
Untersetzungseinrichtung 101 zugeführt, was zu einem zweiten Eingangssignal für den Analogschalter 97 führt. Dieses
zweite Signal wird im wesentlichen ein konstantes positives oder negatives Signal sein, und zwar in Abhängigkeit vom
Polaritätssignal. Befindet sich der Analogschalter 97
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in seinem eingeschalteten Zustand, so werden diese beiden Eingangssignale dem Summierintegrator 102 zugeführt, wie
es in Figur 15 dargestellt ist. Der Summierintegrator besteht aus einem Operationsverstärker 83i der Summierintegratorschaltung,
wobei der positive Eingang des Operationsverstärkers 83i mit Masse verbunden ist und eine
Rückkopplungsschleife mit einem Kondensator CSI zwischen seinen Ausgang und seinen negativen Eingang geschaltet ist.
Die beiden Eingangssignale von den Untersetzungseinrichtungen 99 und 101 gehen durch die Widerstände RSH bzw. RSI2 hindurch
und liegen am negativen Eingang des Operationsverstärkers 83i. Die Werte der Widerstände und Kondensatoren werden
wiederum unter Berücksichtigung der Überlegungen ausgewählt, die im Zusammenhang mit dem Integrator nach Figur 14 dargelegt
wurden und hängen vom speziellen Anwendungszweck ab,
für den die Prozeßsteuerung vorgesehen ist. Das Ausgangssignal des Summierintegrators 102 ist eine Funktion von
V1/(RSI1 x CSI) + V2/(RSI2 x CSI) und der Zeit. Dieses Spannungssignal wird an den Puffer-Untersetzer
100 angelegt, der das Signal in gleicher Weise verarbeitet wie oben im Zusammenhang mit Figur 7 erläutert.
Man erkennt, daß Figur 8 im wesentlichen der Figur 7 gleicht/ mit der Ausnahme der zweiten Untersetzungseinrichtung 101.
Die Funktion der zweiten Untersetzungseinrichtung besteht darin, ein Spannungseingangssignal zu liefern, das wirklich
ein Signal minimaler Geschwindigkeit für den Treiber 43 liefert und dafür sorgt, daß die Prozeßeinrichtung 46 sich,
wenn erforderlich, mit minimalem Wert bewegt. In der gleichen Weise wie oben beschrieben, kann der Treiber ein Strompneumatikwandler
vom Typ 77 der Moore Products sein. Der Treiber liefert seinerseits am Anschluß 48 ein Signal für das
Arbeitssystem 44, das in Figur 1 bis 3 dargestellt ist, und das Korrelationssignal des Verfahrensablaufs wird kontinuierlich
mit dem Sollwert verglichen, bis der Prozeß sich innerhalb der Sollwertgrenzen befindet, so daß auf diese
Weise die Schleife für die beschriebene Anordnung geschlossen wird.
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Unter Weglassung der alten Steuerungen mit drei Betriebsarten wird also nunmehr eine Prozeßsteuerung angegeben,
die einen Prozeß als Funktion von der Differenz von unter Geschwindigkeitsänderung zwischen einem Sollwert
und einem Istwert des Prozesses mit Laboratoriumsgeschwindigkeit bei Serienherstellung steuert.
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Claims (69)
1.} Verfahren zur Steuerung eines Prozesses unter Verwendung
einer Prozeßsteuerung, gekenn zeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Liefern eines
Sollwertsignals für die Prozeßsteuerung bezogen auf den Zustand, auf den der Prozeß gebracht werden soll,
Liefern eines Rückkopplungssignals für die Prozeßsteuerung von dem gesteuerten Prozeß, das den derzeitigen Zustand des
Prozesses angibt,
Verwenden des Sollwert- und des Rückkopplungssignals zur Erzeugung eines Korrektursignals, das unverändert bleibt,
solange der gesteuerte Prozeß und das Sollwertsignal beide in einen statischen Zustand bleiben, das aber auch vorgreift
und versucht, in den Sättigungszustand zu kommen, sobald ein neuer Sollwert geliefert wird oder eine Prozeßänderung auf-
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tritt, indem dafür gesorgt wird, daß das Korrektursignal als Funktion der Fehlerdifferenz zwischen den Sollwert- und
Rückkopplungssignalen und auch als Funktion der Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz in der Weise verarbeitet
wird, daß das Korrektursignal zuerst, wenn gesättigt, aus der Sättigung herausgebracht wird, indem sowohl die
Fehlerdifferenz zwischen dem Sollwert- und dem Rückkopplungssignal als auch die Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz
verwendet wird, wobei die Geschwindigkeitsänderung betont wird, während der Prozeß sich in einem dynamischen
Zustand befindet, so daß das Signal viel schneller aus der Sättigung herausgebracht wird, als wenn nur die Fehlerdifferenz
verwendet wird, und daß das Korrektursignal, wenn es ungesättigt ist oder ungesättigt wird, dann in seinem Wert
viel schneller geändert wird, indem sowohl die Fehlerdifferenz
als auch die Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz und nicht nur die Fehlerdifferenz allein verwendet wird, und
daß dann das Korrektursignal in einer Reihe von Vorgängen auf einen Wert mit kleinerem Betrag, aber mit der einen oder
anderen Polarität gebracht wird, bis das Korrektursignal bei einem Wert ankommt, der dem Zustand entspricht, auf den der
Prozeß gebracht werden soll,
und Verwenden des Korrektursignals, damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Liefern eines Sollwertsignals für
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die Prozeßsteuerung folgende Schritte beinhaltet: Anordnen eines Sollwerteinstelleinrichtung, die ein Referenz-Spannungssignal
liefert, Anschließen der Sollwerteinstelleinrichtung in geeigneter Weise an die Prozeßsteuerung und Einsetzen
der Sollwerteinstelleinrichtung in einer Stellung, so daß ihr Ausgang das Sollwertspannungsreferenzsignal liefert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte der Anordnung
einer Sollwerteinstelleinrichtung und Anschließen der Sollwerteinstelleinrichtung
beinhalten, daß ein Potentiometer vorgesehen und dieses direkt mit der Prozeßsteuerung verbunden
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lieferung eines Sollwertsignals
für die Prozeßsteuerung folgende Verfahrensschritte beinhaltet: Anordnen einer Sollwerteinstelleinrichtung, die ein Referenz-Spannungssignal
liefert, Anschließen der Sollwerteinstelleinrichtung an eine Automatik, um automatisch das Referenzspannungssignal
in der Sollwerteinstelleinrichtung bei Beendigung eines Tests auf einen geeigneten Wert für einen nächsten
Zustand zu ändern, und Anschließen der Sollwerteinstelleinrichtung an die Prozeßsteuerung.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Liefern eines Rückkopplungssignals
für die Prozeßsteuerung folgende Verfahrensschritte beinhaltet:
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Anordnen einer Prozeßmeßeinrichtung, die den laufenden Zustand des gesteuerten Prozesses mißt, Veranlassen der Prozeßmeßeinrichtung,
ein Prozeßkorrelationssignal bezogen auf den laufenden Zustand des Prozesses zu liefern und Veranlassen,
daß das Prozeßkorrelationssignal entweder direkt der Prozeßsteuerung oder einer Rückkopplungssignaleinrichtung zugeführt
wird, die in der Lage ist, das Prozeßkorrelationssignal in ein Signal umzuwandeln oder zu verarbeiten, das von der Prozeßsteuerung
verwendbar und ihr direkt zuführbar ist, so daß das der Prozeßsteuerung zugeführte Signal das Rückkopplungssignal
bezogen auf den laufenden Zustand des gesteuerten Prozesses ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung der Sollwert- und Rückkopplungssignale
zur Erzeugung eines Korrektursignals folgende Verfahrensschritte beinhaltet: Anordnen einer Fehler- und
Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, Versorgen der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung mit den Sollwert- und Rückkopplungssignalen
und Erzeugen eines Korrektursignals bezogen auf die algebraische Summe der aktuellen Fehlerdifferenz und
der Geschwindigkeitsänderung der aktuellen Fehlerdifferenz zwisehen
den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung der Sollwert- und Rückkopplungssignale
zur Erzeugung eines Korrektursignals folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Fehler- und Ge-
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schwindigkeitsverstärkerschaltung, Anordnen einer Gültigkeitsbereichtestschaltung,
Liefern von Sollwert- und Rückkopplungssignalen für die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung,
Liefern von oberen und unteren Sollwertgrenzen sowie des Sollwertsignals für die Gültigkeitsbereichtestschaltung,
Liefern eines Ausgangssignals von der Gültigkeitsbereichtestschaltung zur Erzeugung eines Sättigungsübersteuersignals,
wenn der Sollwert außerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen liegt, Liefern des Sättigungsübersteuersignals
zur Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, Veranlassen, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
ein Korrektursignal liefert, -das gesättigt ist, wenn das Sollwertsignal entweder oberhalb der oberen
Sollwertgrenze oder unterhalb der unteren Sollwertgrenze liegt, und Veranlassen, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
ein Korrektursignal bezogen auf die algebraische Summe der aktuellen Fehlerdifferenz und der Geschwindigkeitsänderung
der aktuellen Fehlerdifferenz zwischen den Rückkopplungsund Sollwertsignalen liefert, wenn das Sollwertsignal innerhalb
der oberen und unteren Sollwertgrenzen liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen eines ersten Operationsverstärkers mit positivem
und negativem Eingang und einem Ausgang, Anordnen eines zweiten Operationsverstärkers mit positivem und negativen Ein-
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gang und einem Ausgang, Anordnen eines Meßverstärkers mit positivem und negativem Eingang, einem Ausgang und einer
Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungseinstellung, Anschließen des Sollwertsignals an den positiven Eingang des
ersten Operationsverstärkers, Anschließen des Rückkopplungssignals
an den positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers, Zwischenschalten eines Kondensators zwischen die
negativen Eingänge der ersten und zweiten Operationsverstärker, Zwischenschalten eines ersten variablen Rückkopplungswiderstandes
zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des ersten Operationsverstärkers, Zwischenschalten eines zweiten
variablen Rückkopplungswiderstandes zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des zweiten Operationsverstärkers,
Anschließen des Sättigungsübersteuersignals an den positiven Eingang des MeßVerstärkers und Zwischenschalten eines Widerstandes
zwischen den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers und den positiven Eingang des Meßverstärkers, so daß das
Korrektursignal vom Ausgang des Meßverstärkers erhalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung des Korrektursignals,
damit der Prozeß den gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Korrekturschaltung,
Bestimmen des Absolutwertes des Korrektursignals, kontinuierliches Vergleichen des Absolutwertes des Korrektursignals mit
einem ünempfindlichkeitsreferenzwert, Ändern des Ausgangssignals der Korrekturschaltung, wenn der Absolutwert des
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Korrektursignals oberhalb der Unempfindlichkeitsreferenz liegt, Beibehalten des Ausgangssignals der Korrekturschaltung,
wenn der Absolutwert zwischen Null und dem Unempfindlichkeitsreferenzwert liegt, und Verwenden des Ausgangssignals,
damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verwenden des Korrektursignals,
damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Korrekturschaltung,
Liefern des Korrektursignals zu einer Absolutwertschaltung und zu einem Analogschalter über eine Untersetzungseinrichtung,
Vorsehen einer Verbindung zwischen dem Ausgang des Analogschalters und einem Integrator, Bestimmen des Absolutwertes
des Korrektursignals, kontinuierliches Vergleichen des Absolutwertes des Korrektursignals mit einem Unempfindlichkeitsbereichsreferenzwert,
Veranlassen, daß der Analogschalter eingeschaltet wird, wenn der Absolutwert des Korrektursignals
oberhalb des Unempfindlichkeitsbereichsreferenzwertes liegt, so daß ein Stromfluß proportional zum Korrektursignal
in den Integrator eintreten und eine Änderung des Ausganges der Korrekturschaltung erfolgen kann, Veranlassen,
daß der Analogschalter ausgeschaltet wird, wenn der Absolutwert des Korrektursignals zwischen Null und dem Referenzwert
des Unempfindlichkeitsbereiches liegt, so daß kein Strom vom Analogschalter zum Integrator fließen und keine Änderung des
Ausganges der Korrekturschaltung stattfinden kann, und Ver-
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wenden des Ausgangssignals, so daß der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung des Korrektursignals,
damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Korrekturschaltung,
Liefern des Korrektursignals zu einer Absolutwertschaltung und einem Zweifachanalogschalter über eine erste Untersetzungseinrichtung,
Vorsehen von Verbindungen zwischen dem Zweifachanalogschalter und einem Summierintegrator, Bestimmen des Absolutwertes
des Korrektursignals, Liefern eines' Polaritätssignals zu dem Zweifachanalogschalter über eine zweite Untersetzungseinrichtung
mit gleicher Polarität wie das Korrektursignal, kontinuierliches Vergleichen des Absolutwertes des
Korrektursignals mit einem Unempfindlichkeitsbereichs-Referenzwert,
Veranlassen, daß der Zweifachanalogschalter eingeschaltet wird, wenn der Absolutwert des Korrektursignals oberhalb
des Referenzwertes des Ünempfindlichkeitsbereiches liegt,
so daß ein erster Stromfluß proportional zum Korrektursignal in den Summierintegrator fließen, ein zweiter Stromfluß proportional
zum Polaritätssignal in den Summierintegrator fließen und eine Änderung des Ausgangs der Korrekturschaltung
stattfinden kann, Veranlassen, daß der Zweifachanalogschalter ausgeschaltet wird, wenn der Absolutwert des Korrektursignals
zwischen Null und dem Referenzwert des Ünempfindlichkeitsbereiches
liegt, so daß kein Strom vom Zweifachanalogschalter
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zum Summierintegrator fließen und keine Änderung des Ausgangs der Korrekturschaltung stattfinden kann, und Verwenden des
Ausgangssignals, so daß der Prozeß den gewünschten Zustand erreicht.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verwendung des Korrektursignals ,
damit der Prozeß den gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Korrekturschaltung,
Bestimmen des Absolutwertes des Korrektursignals, Liefern eines Polaritätssignals, das der Polarität des Korrektursignals entspricht,
kontinuierliches Vergleichen des Absolutwertes des Korrektursignals mit einem Unempfindlichkeitsbereichs-Referenzwert,
Liefern eines Taktsignals, wenn der Absolutwert des Korrektursignals größer ist als der Referenzwert des Unempfindlichkeitsbereiches,
Liefern keines Taktausgangssignals, wenn der Absolutwert des Korrektursignals zwischen Null und dem
Referenzwert des Unempfindlichkeitsbereiches liegt, und Verwenden
des Taktausgangssignals und des Polaritätssignals, damit der Prozeß den gewüsnchten Zustand erreicht.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch
gekennzeichnet , daß die Bestimmung des Absolutwertes des Korrektursignals folgende Verfahrensschritte umfaßt:
Anordnen eines ersten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung mit einem positiven und einem negativen Eingang
und einem Ausgang, Anordnen eines zweiten Operationsverstärkers
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der Absolutwertschaltung mit einem positiven und einem negativen Eingang und einem Ausgang, Anschließen des positiven
Eingangs des ersten Operationsverstärkers an Masse des Analogkreises über einen Widerstand mit dem Wert 2/3 R, Anschließen
des positiven Eingangs des zweiten Operationsverstärkers an Masse des Analogkreises über einen Widerstand
mit einem Wert von 2/3 R, Anschließen des negativen Eingangs des ersten Operationsverstärkers an einen ersten
Sununierungsknotenpunkt, Liefern des Korrektursignals zum zweiten Summierungsknotenpunkt über einen Widerstand mit
einem Wert von 2R und zu einem ersten Summierungsknotenpunkt über einen Widerstand mit einem Wert von R, Anschließen zwischen
den ersten Summierungsknotenpunkt und den zweiten Summierungsknotenpunkt von zwei in Serie geschalteten Widerständen,
die beide einen Wert von R besitzen, Anordnen einer ersten Steuerdiode, die mit ihrer Anode an die Verbindung
der beiden in Serie geschalteten Widerstände angeschlossen ist und. die mit ihrer Kathode an den Ausgang des ersten
Operationsverstärkers angeschlossen ist, Anordnen einer zweiten Steuerdiode, die mit ihrer Kathode an den ersten Summierungsknotenpunkt
und mit ihrer Anode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung angeschlossen
ist, Verbinden des negativen Eingangs des zweiten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung mit dem zweiten
Summierungsknotenpunkt, Verbinden des Ausgangs des zweiten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung mit
dem zweiten Summierungsknotenpunkt über einen Widerstand mit
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einem Wert von 2R, so daß der Ausgang des zweiten Operations-Verstärkers
der Absolutwertschaltung den Absolutwert des Korrektursignals liefert, dessen Betrag größer oder gleich
Null ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Absolutwertes des
Korrektursignals und die Lieferung eines Polaritätssignals,
das der Polarität des Korrektursignals entspricht, folgende Verfahrens schritte umfaßt:Anordnen eines ersten Operationsverstärkers
der Absolutwertschaltung mit einem positiven und
einem negativen Eingang und einem Ausgang, Ano-rdnen eines zweiten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung mit
einem positiven und einem negativen Eingang und einem Ausgang, Anordnen eines dritten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung
mit einem positiven und einem negativen Eingang und einem Ausgang, Anschließen des positiven Eingangs des ersten
Operationsverstärkers an Masse des Analogkreises über einen Widerstand mit einem Wert von 2/3 R, Anschließen des positiven
Eingangs des zweiten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung an Masse des Analogkreises über einen Widerstand mit
einem Wert von 2/3R, Anschließen des negativen Eingangs des ersten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung an
einen ersten Sununierungsknotenpunkt, Liefern des Korrektursignals
zu einem zweiten Summierungsknotenpunkt über einen Widerstand mit einem Wert von 2 R und zu dem ersten Summierungsknotenpunkt
über einen Widerstand mit einem Wert von R, Anschließen einer Serienschaltung von zwei Widerständen, die
beide einen Wert von R besitzen, zwischen den ersten Summie-
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rungsknotenpunkt und den zweiten Summierungsknotenpunkt, Anordnen einer ersten Steuerdiode, die mit ihrer Anode an die
Verbindung der zweiten in Serie geschalteten Widerstände und mit ihrer Kathode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers
der Absolutwertschaltung angeschlossen ist, Anordnen einer zweiten Steuerdiode, die mit ihrer Kathode an den ersten
Summierungsknotenpunkt und mit ihrer Anode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung angeschlossen
ist, Verbinden des negativen Eingangs des zweiten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung mit dem zweiten
Summierungsknotenpunkt, Verbinden des Ausgangs des zweiten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung mit dem zweiten
Summierungsknotenpunkt über einen Widerstand mit einem Wert von 2 R, so daß das Ausgangssignal des zweiten Operationsverstärkers
der Absolutwertschaltung der Absolutwert des Korrektursignals ist, dessen Betrag größer oder gleich Null ist,
Anschließen des Ausgangs des ersten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung an den negativen Eingang des dritten
Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung/ Anschließen des positiven Eingangs des dritten Operationsverstärkers der
Absolutwertschaltung an Masse des Analogkreises über einen Widerstand mit einem Wert von R/10/ Bilden einer Rückkopplungsschleife durch Zwischenschaltung eines Widerstandes mit einem
Wert von 1OR zwischen den Ausgang und den positiven Eingang des dritten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung und
Erhalten eines Polaritätssignals vom Ausgang des dritten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung, das der Polarität
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des Korrektursignals entspricht.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verwendung
des Ausgangssignals, damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen eines Treibers, Verbinden des Treibers mit einem an eine
Prozeßeinrichtung angepaßten Betätigungsorgans und Liefern
des Ausgangssignals zum Treiber, damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
des Ausgangssignals, damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen eines Treibers, Verbinden des Treibers mit einem an eine
Prozeßeinrichtung angepaßten Betätigungsorgans und Liefern
des Ausgangssignals zum Treiber, damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 12,
dadurch gekennzeichnet , daß die Verwendung des Taktausgangssignals und des Polaritätssignals, damit der
Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen eines Treibers, Verbinden des
Treibers mit einem an eine Prozeßeinrichtung angepaßten Betätigungsorgan und Zuführung der Takt- und Polaritätssignale zum Treiber, so daß der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
Treibers mit einem an eine Prozeßeinrichtung angepaßten Betätigungsorgan und Zuführung der Takt- und Polaritätssignale zum Treiber, so daß der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungsorgan ein Gleichspannungs-Schrittmotor
verwendet wird und daß ein Treiber in Form eines Schrittmotortreibers verwendet wird, der so ausgelgt ist, daß
er die Takt- und Polaritätssignale zur Steuerung des Betätigungsorganes erhält.
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18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schrittmotortreiber verwendet
wird, der einen Schrittmotorumsetzer aufweist, der an einen
Vierfach 5ADC-Treiber angeschlossen ist, und der die Takt- und Polaritätssignale erhält und das Betätigungsorgan steuert.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungsorgan ein Wechselspannungs-Synchronmotor
verwendet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Treiber ein in zwei Richtungen
schaltbarer Treiber verwendet wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß die Anordnung eines in zwei Richtungen
schaltbaren Treibers folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnung
einer Teilerschaltung im Verhältnis 1:N mit einem Eingang, einem Vorwähleingang und einem Ausgang, Anschließen
des Taktsignals an den Eingang, Anschließen einer N-Zuordnungseinrichtung an den Vorwähleingang, Vorsehen einer triggerbaren
Zeitschaltung mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang der Teilerschaltung im Verhältnis 1:N
angeschlossen ist, Vorsehen eines ersten AND-Gatters mit zwei Eingängen und eines zweiten AND-Gatters mit zwei Eingängen,
Verbinden des Ausgangs der triggerbaren Zeitschaltung mit jeweils einem Eingang der beiden AND-Gatter, Anschließen des
Polaritätssignals an den zweiten Eingang des zweiten AND-
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Gatters und an den Eingang eines Inverters, Anschließen des Ausgangs des Inverters an den zweiten Eingang des ersten AND-Gatters/
Anordnen eines ersten Treibertransistors mit einem Emitter, einer Basis und einem Kollektor, Anschließen des
Ausgangs des ersten AND-Gatters an die Basis des ersten Treibertransistors, Anordnen eines ersten Treiberrelais mit einem
Paar von Relaiskontakten, Anschließen des Kollektors des ersten Treibertransistors an das erste Treiberrelais, Anordnen eines
zweiten Treibertransistors mit einem Emitter, einer Basis und einem Kollektor, Anschließen des Ausgangs des zweiten AND-Gatters
an die Basis des zweiten Treibertransistors, Anordnen eines zweiten Treiberrelais mit einem Eingang und einem Paar
von Relaiskontakten, Anschließen des Kollektors des zweiten Treibertransistors an den Eingang des zweiten Treiberrelais
und Verbinden der Emitter der ersten und zweiten Treibertransistoren mit Masse des Logikkreises.
22, Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Liefern eines Rückkopplungssignals zur Prozeßsteuerung folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer
Prozeßmeßeinrichtung, die den laufenden Zustand des gesteuerten Prozesses mißt, Veranlassen, daß die Prozeßmeßeinrichtung ein
Prozeßkorrelationssignal bezogen auf den laufenden Zustand des Prozesses liefert. Veranlassen, daß das Prozeßkorrelationssignal
entweder direkt der Prozeßsteuerung zugeführt oder einer Rückkopplungssignaleinrichtung zugeführt wird, die das
Prozeßkorrelationssignal in ein Signal umwandelt oder verarbeitet, das von der Prozeßsteuerung verwendbar und dieser direkt
zugeführt wird, so daß das der Prozeßsteuerung zugeführte
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Signal das Rückkopplungssignal bezogen auf den laufenden Zustand des gesteuerten Prozesses ist.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung der Sollwert- und Rückkopplungssignale
zur Erzeugung eines Korrektursignals folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung,
Anordnen einer Gültigkeitsbereichtestschaltung, Zuführen der Sollwert- und Rückkopplungssignale zur Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung,
Zuführen der oberen und unteren Sollwertgrenzen und des Sollwertsignals zur Gültigkeitsbereich test schaltung,' Bilden eines
Ausgangssignals von der Gültigkeitsbereichtestschaltung zur
Erzeugung eines Sättigungsübersteuersignals, wenn der Sollwert außerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen liegt, Zuführung
des Sättigungsübersteuersignals zur Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung,
Veranlassen, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung ein Korrektursignal
liefert, das gesättigt ist, wenn das Sollwertsignal entweder oberhalb der oberen Sollwertgrenze oder unterhalb der unteren
Sollwertgrenze liegt und Veranlassen, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
ein Korrektursignal liefert, das von der algebraischen Summe der aktuellen Fehlerdifferenz
und der Geschwindigkeitsänderung der aktuellen Fehlerdifferenz zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen abhängt, wenn
das Sollwertsignal innerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen liegt.
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24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung des Korrektursignals,
damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Korrekturschaltung,
Bestimmen des Absolutwerts des Korrektursignals, kontinuierliches Vergleichen des Absolutwerts des Korrektursignals
mit einem Unempfindlichkeitsbereichsreferenzwert, Änderung des Ausgangssignals der Korrekturschaltung, wenn der
Absolutwert des Korrekturssignals oberhalb des Referenzwerts des Unempfindlichkeitsbereiches liegt, Beibehalten des Ausgangssignals
der Korrekturschaltung, wenn der Absolutwert zwischen Null und dem Referenzwert des unempfindlichkeitsbereiches
liegt, und Verwenden des Ausgangssignals, so daß der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung des Korrektursignals,
so daß der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Korrekturschaltung,
Zuführen des Korrektursignals zu einer Absolutwertschaltung und zu einem Analogschalter über eine Untersetzungseinrichtung,
Vorsehen einer Verbindung zwischen dem Ausgang des Analogschalters und einem Integrator, Bestimmen des Absolutwertes
des Korrektursignals, kontinuierliches Vergleichen des Absolutwerts des Korrektursignals mit einem Referenzwert des Unempfindlichkeitsbereiches, Veranlassen, daß der
Analogschalter eingeschaltet wird, wenn der Absolutwert des
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Korrektursignals oberhalb des Referenzwertes den Unempfindlichkeitsbereiches
liegt, so daß ein Stromfluß proportional zum Korrektursignal in den Integrator eintreten und eine
Änderung des Ausgangssignals der Korrekturschaltung stattfinden kann, Veranlassen, daß der Analogschalter ausgeschaltet
wird, wenn der Absolutwert des Korrektursignals zwischen Null und dem Referenzwert des unempfindlichkeitsbereiches liegt,
so daß kein Strom vom Analogschalter zum Integrator fließen und keine Änderung des Ausganges der Korrekturschaltung stattfinden
kann, und Verwenden des Ausgangssignals, so daß der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
26. Prozeßsteuerung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Verarbeitung eines Sollwertsignals bezogen
auf einen Zustand, auf den ein Prozeß einzustellen ist, durch eine Einrichtung zur Verarbeitung eines Rückkopplungssignals
bezogen auf einen laufenden Zustand des Prozesses, durch eine Einrichtung, die die Sollwert- und Rückkopplungssignale verwendet,
um ein Korrektursignal zu erzeugen, das solange unverändert bleibt wie der gesteuerte Prozeß und das Sollwertsignal
beide in einem statischen Zustand bleiben, und die im Vorgriff arbeitet und dafür sorgt, daß das Korrektursignal versucht,
in die Sättigung zu kommen, wenn ein neues Sollwertsignal zugeführt wird oder eine Prozeßänderung stattfindet, und die
das Korrektursignal als eine Funktion der Fehlerdifferenz zwischen
den Sollwert- und Rückkopplungssignalen und auch als Funktion der Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz
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verarbeitet und in der Weise arbeitet, daß das Korrektursignal zuerst, wenn gesättigt aus der Sättigung herausgebracht wird,
indem sowohl die Fehlerdifferenz zwischen dem Sollwertsignal und dem Rückkopplungssignal als auch die Geschwindigkeitsänderung
der Fehlerdifferenz verwendet wird, wobei die Geschwindigkeitsänderung
betont wird, während sich der Prozeß in einem dynamischen Zustand befindet, so daß das Signal viel schneller aus
der Sättigung herausgebracht wird als wenn die Fehlerdifferenz
allein verwendet wird und daß dann, wenn das Korrektursignal
ungesättigt ist oder ungesättigt wird, das Fehlersignal viel schneller geändert wird, indem sowohl die Fehlerdifferenz als
auch die Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz verwendet wird und nicht nur die Fehlerdifferenz allein verwendet
wird, um das Korrektursignal in einer Reihe von Vorgängen auf einen Wert mit kleinerem Betrag jedoch von beliebiger Polarität
zu ändern, bis das Korrektursignal einen Wert erreicht, der dem Zustand entspricht, auf den der Prozeß eingestellt werden
soll, und durch eine Einrichtung zur Verwendung des Korrektursignals , so daß ein Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
27. Steuerung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verarbeitung eines
Sollwertsignals eine Sollwerteinstelleinrichtung aufweist, die eine von der Prozeßsteuerung verarbeitbare Spannungsreferenz
liefert, die einen Sollwert angibt.
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28. Steuerung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerteinstelleinrichtung als
Potentiometer ausgebildet ist.
29. Steuerung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zur Verarbeitung eines Sollwertsignals eine Sollwerteinstelleinrichtung, die eine
von der Prozeßsteuerung verarbeitbare Referenzspannung lie-"fert,
und eine Automatik aufweist, die bei Beendigung eines Tests automatisch die Referenzspannung auf einen für den nächsten
Zustand geeigneten Wert ändert.
30. Steuerung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verarbeitung eines
Rückkopplungssignals eine Prozeßmeßeinrichtung aufweist, die ein Prozeßkorrelationssignal bildet und ein von der Prozeßsteuerung
verarbeitbares Spannungssignal liefert, das einen Rückkopplungswert bezogen auf den laufenden Zustand des Prozesses
angibt.
31. Steuerung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zur Verarbeitung eines Rückkopplungssignals eine Prozeßmeßeinrichtung, die ein
Prozeßkorrelationssignal bezogen auf den laufenden Zustand des Prozesses, und eine Rückkopplungssignaleinrichtung aufweist,
die das Prozeßkorrelationssignal in ein Spannungssignal umwandelt und das von der Prozeßsteuerung verarbeitbare
Spannungssignal liefert, das einen Rückkopplungswert bezogen
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auf den laufenden Zustand des Prozesses angibt.
32. Steuerung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungssignaleinrichtung als
Druckwandler ausgebildet ist.
33. Steuerung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verwendung der
Sollwert- und Rückkopplungssignale zur Erzeugung eines Korrektursignals eine Differenzeingangsschaltung aufweist, welche
die Fehlerdifferenz zwischen dem Sollwertsignal und dem
Rückkopplungssignal bestimmt, die Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz bestimmt und ein Korrektursignal liefert,
das von der Fehlerdifferenz und der Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz abhängt.
34. Steuerung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzeingangsschaltung eine
Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, eine an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung angeschlossene
Einrichtung zur Verarbeitung des Rückkopplungssignals sowie eine an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
angeschlossene Einrichtung zur Verarbeitung des Sollwertsignals aufweist, die in der Weise an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
angeschlossen sind, daß diese ein Korrektursignal liefert.
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35. Steuerung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzeingangsschaltung eine
Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, eine Gültigkeitsbereichtestschaltung,
eine an die Fehler- und GeschwindigkeitsverStärkerschaltung
angeschlossene Einrichtung zur Verarbeitung des Rückkopplungssignals sowie eine an die
Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung angeschlossene Einrichtung zur Verarbeitung des Sollwertsignals aufweist,
die in der Weise an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung angeschlossen sind, daß diese ein Korrektursignal
liefert.
36. Steuerung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet,
daß die Differenzeingangsschaltung eine Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, eine Gültigkeitsbereichtestschaltung,
eine Untersetzungs- und Meßschutzschaltung, eine an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
und die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung angeschlossene Einrichtung zur Verarbeitung des Rückkopplungssignals sowie eine an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
und die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung angeschlossene Einrichtung zur Verarbeitung des Sollwertsignals
aufweist, welche so ausgelegt und angeschlossen sind, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung ein Korrektursignal
und die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung ein Abweichungs-Meßausgangssignal liefern.
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37. Steuerung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet , daß die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung
einen ersten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang sowie einen zweiten
5 Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang aufweist, daß das Sollwertsignal an den
positiven Eingang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, daß das Rückkopplungssignal an den positiven
Eingang des zweiten Operationsverstärkers angeschlossen ist, daß ein erster Strombegrenzungswiderstand an den Ausgang des
ersten Operationsverstärkers angeschlossen istr daß ein zweiter
Strombegrenzungswiderstand an den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers angeschlossen ist, daß der negative
Eingang des ersten Operationsverstärkers mit dem ersten Strombegrenzungswiderstand
verbunden ist, daß der negative Eingang des zweiten Operationsverstärkers mit dem zweiten Strombegrenzungswiderstand
verbunden ist und daß ein Untersetzungswiderstand an den negativen Eingang des einen Operationsverstärkers
angeschlossen ist, so daß die untersetzungs- und Meßschutzschaltung ein Differenzausgangssignal liefert, das
in Form einer Spannung mit begrenzter Stromstärke vorliegt, so daß ein Meßgerät nicht übersteuert wird.
38. Steuerung nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet , daß die Gültigkeitsbereichtestschaltung
einen Komparator für die obere Grenze mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, einen Komparator für
die untere Grenze mit positivem und negativem Eingang und
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einem Ausgang, eine an den positiven Eingang des !Comparators
für die obere Grenze angeschlossene obere Sollwertgrenze und eine an den positiven Eingang des Komparators für die untere
Grenze angeschlossene untere Sollwertgrenze aufweist, während das Sollwertsignal an die negativen Eingänge der beiden Komparatoren
für die obere bzw. untere Grenze angeschlossen ist, daß eine Diode für die obere Grenze mit ihrer Kathode an den
Ausgang des Komparators für die obere Grenze angeschlossen ist, . daß eine Diode für die untere Grenze mit ihrer Anode an den
Ausgang des Komparators für die untere Grenze angeschlossen ist, daß die Anode der Diode für die obere Grenze und die
Kathode der Diode für die untere Grenze miteinander verbunden sind und ein Sättigungsübersteuersignal bilden, das der Fehlerund
Geschwindigkeitsverstärkerschaltung zugeführt wird, wobei die Anordnung so geschaltet ist, daß das Korrektursignal gesättigt
wird, wenn das Sollwertsignal sich außerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen befindet, aber im Normalbetrieb
das Korrektursignal liefert, wenn der Sollwert innerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen liegt.
39. Steuerung nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung einen Meßverstärker mit einem positiven
und einem negativen Eingang, einer Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungseinstellung und einem Ausgang,
einen ersten Operationsverstärker mit einem positiven und einem negativen Eingang und einem Ausgang sowie einen zweiten
Operationsverstärker mit einem positiven und einem negativen
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Eingang und einem Ausgang aufweist, wobei das Sollwertsignal an den positiven Eingang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen
ist und das Rückkopplungssignal an den positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers angeschlossen ist,
daß ein Kondensator zwischen die negativen Eingänge des ersten und des zweiten Operationsverstärkers geschaltet ist, daß ein
erster einstellbarer Rückkopplungswiderstand zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des ersten Operationsverstärkers
geschaltet ist, daß ein zweiter einstellbarer Rückkopplungswiderstand zwischen den Ausgang und den negativen Eingang
des zweiten Operationsverstärkers geschaltet ist, daß das Sättigungsübersteuersignal an den positiven Eingang des Meßverstärkers
angeschlossen ist und daß ein Widerstand zwischen den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers und den positiven
Eingang des Meßverstärkers geschaltet ist, so daß der Ausgang des Meßverstärkers ein Korrektursignal liefert, das von folgender
Funktion abhängt:
C1 χ (R1 + R2) χ (d (F-DV)I,
wobei dt
C1 = Wert der Kapazität C1 in Farad
G = Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungsfaktor
F = Rückkopplungssignalspannung DV = Sollwertsignalspannung
3j: = zeitliche Ableitung
R = Widerstand in Ohm.
40. Steuerung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verwendung des
Korrektursignals eine Korrekturschaltung aufweist, die Signale für eine Treibereinrichtung zur Einstellung einer Prozeßeinrichtung
liefert.
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41. Steuerung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung Signale für
eine Treibereinrichtung zur Betätigung eines Schrittmotors oder einer umsteuerbaren Einrichtung zur Einstellung der
Prozeßeinrichtung liefert und eine Absolutwertschaltung aufweist, die einen Eingang zum Empfang des Korrektursignals
und Ausgänge für ein Polaritätssignal und ein Signal besitzt, das dem Absolutwert des Korrektursignals äquivalent ist, daß
ein ünempfindlichkeitsbereichskomparator mit einem Eingang und einem Ausgang mit seinem Eingang an den Ausgang der Absolutwertschaltung
angeschlossen ist, daß eine Einrichtung Referenzwerte für den Unempfindlichkeitsbereich dem Unempfindlichkeitsbereichskomparator
liefert, daß ein Summierverstärker mit einem Eingang und einem Ausgang vorgesehen ist, wobei der
Eingang an den Ausgang der Absolutwertschaltung angeschlossen ist, daß ein Spannungsfrequenzwandler mit einem Eingang und
einem Ausgang vorgesehen ist, wobei der Eingang an den Ausgang des Summierverstärkers angeschlossen ist, daß ein Analogschalter
mit einem Eingang, einem Steuereingang und einem Ausgang vorgesehen ist, wobei der Ausgang ein Ausganssignal
in Form eines Taktsignals liefert, der Eingang des Analogschalters an den Ausgang des Spannungsfrequenzwandlers angeschlossen
ist und der Steuereingang an den Ausgang des Komparators für den unempfindlichkeitsbereich angeschlossen ist, während
das Taktsignal und das Polaritätssignal der Treibereinrichtung zugeführt werden, um die Prozeßeinrichtung einzustellen.
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42. Steuerung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinrichtung aus einem
Schrittmotorumsetzer besteht.
43. Steuerung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotorumsetzer aus einem
Schrittmotorumsetzer besteht, der an einen Vierfach 5ADC-Treiber angeschlossen ist.
44. Steuerung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinrichtung aus einem
in zwei Richtungen schaltbaren Treiber besteht."
45. Steuerung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung Signale für
eine Treibereinrichtung zur Betätigung eines Betätigungsorgans liefert, das pneumatischer Art ist oder ein veränderliches
Referenzsignal zur Einstellung der Prozeßeinrichtung benötigt, und folgende Baugruppen aufweist: Eine Absolutwertschaltung
mit einem Eingang zum Empfang des Korrektursignals und einen Ausgang, eine Untersetzungsschaltung mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang der Untersetzungs-
schaltung auch an das Korrektursignal angeschlossen ist, einen Analogschalter mit einem Eingang, einem Steuereingang und
einem Ausgang, wobei der Eingang an die Untersetzungsschaltung angeschlossen ist, einen Komparator für den Unempfindlichkeitsbereich
mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang der Absolutwertschaltung angeschlossen
und der Ausgang an den -Steuereingang des Analogschalters an-
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geschlossen ist, eine Einrichtung zur Lieferung von Referenzwerten des Unempfindlichkeitsbereichs zum Komparator für den
Ünempfindlichkeitsbereich, einen Integrator mit einem Eingang
und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang des Analogschalters angeschlossen ist, sowie einen Pufferuntersetzer
mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang der Integratorschaltung angeschlossen ist und der
Ausgang ein Signal zur Treibereinrichtung liefert und damit die Prozeßeinrichtung einstellt.
46. Steuerung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung Signale für eine
Treibereinrichtung zur Betätigung eines Betätigungsorgans liefert, das pneumatischer Bauart ist oder ein veränderliches
Referenzsignal zur Einstellung der Prozeßeinrichtung benötigt, und folgende Baugruppen aufweist: Eine Absolutwertschaltung
mit einem Eingang zum Empfang des Korrektursignals, eine an den Eingang der Absolutwertschaltung angeschlossene, erste
Untersetzungsschaltung, eine zweite Untersetzungsschaltung
mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an die Absolutwertschaltung angeschlossen ist, einen Zweifach-Analogschalter,
der mit seinen beiden Eingängen an die Ausgänge der ersten und zweiten Untersetzungsschaltungen angeschlossen ist
und zwei Ausgänge besitzt, einen Komparator für den Unempfindlichkeitsbereich mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei
sein Eingang an den Ausgang der Absolutwertschaltung und sein Ausgang an den Steuereingang des Zweifachanalogschalters
angeschlossen ist, eine Einrichtung zur Versorgung des Kompa-
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rators für den Unempfindlichkeitsbereich mit den Referenzwerten des ünempfindlichkeitsbereiches, einen Summierintegrator
mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an die Ausgänge des Zweifachanalogschalters angeschlossen
ist, sowie einen Pufferuntersetzer mit einem Eingang und einem
Ausgang, wobei der Eingang des Pufferuntersetzers an den
Ausgang des Summierintegrators angeschlossen ist und der Ausgang des Pufferuntersetzers ein Signal zur Treibereinrichtung
liefert und damit die Prozeßeinrichtung einstellt.
47. Steuerung nach einem der Ansprüche 41 bis 46, dadurch gekennzeichnet t daß die Absolutwertschaltung
folgende Baugruppen aufweist: Einen ersten Operationsverstärker mit einem positiven und einem negativen Eingang und
einem Ausgang, einen Masseanschluß für den Analogkreis, einen Widerstand mit einem Wert von 2/3R, der zwischen den positiven
Eingang des ersten Operationsverstärkers und den Masseanschluß geschaltet ist, einen ersten Summierungsknotenpunkt,
eine Verbindung zwischen dem negativen Eingang des ersten Operationsverstärkers und dem ersten Summierungsknotenpunkt,
einen Widerstand mit einem Wert von R, der das Korrektursignal
erhält und an den ersten Summierungsknotenpunkt angeschlossen ist, einen zweiten Summierungsknotenpunkt, einen Widerstand
mit einem Wert von 2R, der zwischen den Widerstand mit dem Wert R und den zweiten Summierungsknotenpunkt geschaltet ist,
einen Knotenpunkt, einen ersten Widerstand mit einem Wert von R, der zwischen den Knotenpunkt und den ersten Summierungsknotenpunkt
geschaltet ist, einen zweiten Widerstand mit einem
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Wert von R, der zwischen den Knotenpunkt und dem zweiten Summierungsknotenpunkt geschaltet ist, eine erste Steuerdiode
mit einer Anode und einer Kathode, wobei die Anode an den Knotenpunkt und die Kathode an den Ausgang des ersten
Operationsverstärkers angeschlossen ist, eine zweite Steuerdiode mit einer Anode und einer Kathode, wobei die Kathode
an den ersten Summierungsknotenpunkt und die Anode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist,
einen zweiten Operationsverstärker der Absolutwertschaltung mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei
der negative Eingang an den zweiten Summierungsknotenpunkt angeschlossen ist, einen Widerstand mit einem Wert von 2/3R,
der zwischen den Masseanschluß des Analogkreises und den positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers geschaltet
ist, einen Widerstand mit einem Wert von 2R, der zwischen den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers und den zweiten
Summierungsknotenpunkt geschaltet ist, wobei die Baugruppen so geschaltet sind, daß der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers
der Absolutwertschaltung ein Signal liefert, das dem Absolutwert des Korrektursignals entspricht.
48. Steuerung nach einem der Ansprüche 41 bis 46, dadurch
gekennzeichnet , daß die Absolutwertschaltung folgende Baugruppen aufweist: Einen ersten Operationsverstärker
mit einem positiven und einem negativen Eingang und einem Ausgang, einen Masseanschluß für den Analogkreis, einen
Widerstand mit einem Wert von 2/3 R, der zwischen den posi- !
tiven Eingang des ersten Operationsverstärkers und den Masse-
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anschluß des Analogkreises geschaltet ist, einen ersten
Suininierungsknotenpunkt, eine Verbindung zwischen dem negativen Eingang des ersten Operationsverstärkers und dem ersten
Summxerungsknotenpunkt, einen Widerstand mit einem Wert von R, der das Korrektursignal erhält und an den ersten Summierungsknotenpunkt
angeschlossen ist, einen zweiten Summierungsknotenpunkt, einen Widerstand mit einem Wert von 2R, der
zwischen den Widerstand mit dem Wert von R und den zweiten Summxerungsknotenpunkt geschaltet ist, einen Knotenpunkt,
einen ersten Widerstand mit einem Wert von R, der zwischen den Knotenpunkt und dem ersten Summxerungsknotenpunkt geschaltet
ist, einen zweiten Widerstand mit einem* Wert von R, der zwischen den Knotenpunkt und den zweiten Summxerungsknotenpunkt
geschaltet ist, eine erste Steuerdiode mit einer Anode und einer Kathode, wobei die Anode an den Knotenpunkt
und die Kathode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, eine zweite Steuerdiode mit einer Anode
und einer Kathode, wobei die Kathode an den ersten Summxerungsknotenpunkt und die Anode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, einen zweiten Operationsverstärker
mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei der negative Eingang an den zweiten Summierungsknotenpunkt
angeschlossen ist, einen Widerstand mit einem Wert von 2/3R, der zwischen den Masseanschluß des Analogkreises und
den positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers geschaltet ist, einen Widerstand mit einem Wert von 2R, der
zwischen den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers und den zweiten Summxerungsknotenpunkt geschaltet ist, einen
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dritten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei der negative Eingang des
dritten Operationsverstärkers an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, einen Widerstand mit
einem Wert von R/10, der zwischen den positiven Eingang des dritten Operationsverstärkers und den Masseanschluß des Analogkreises
geschaltet ist, und einen Widerstand mit einem Wert von 1OR, der zwischen den Ausgang des dritten Operationsverstärkers
und seinen positiven Eingang geschaltet ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Ausgang des dritten
Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung ein Polaritätssignal und der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers der
Absolutwertschaltung ein Signal liefern, das dem Absolutwert des Korrektursignals entspricht.
49. Steuerung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Summierverstärker folgende Baugruppen
aufweist: Einen Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei der positive
Eingang über einen Widerstand an den Masseanschluß des Analogkreises angeschlossen ist, eine Spannungsfolgerschaltung mit
einem Widerstand Rf, der zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des Operationsverstärkers geschaltet ist, einen
einstellbaren Widerstand mit einem Wert Rb, der an den negativen Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen ist
und das Korrektursignal erhält, und eine Basisgeschwindigkeits-Referenzeinrichtung,
die ebenfalls über einen Widerstand Ra an den negativen Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen
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ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Ausgang des Operationsverstärkers ein Ausgangssignal liefert, das
durch folgende Funktion gegeben ist:
wobei
Y = Referenzsignal und
X = Korrektursignal.
50. Steuerung nach. Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator einen Operationsverstärker
mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang aufweist, wobei der positive Eingang des Operations-Verstärkers
an den Masseanschluß des Analogkreises angeschlossen ist, daß ein Kondensator mit einem Wert von CI
zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des Operationsverstärkers geschaltet ist und daß ein Widerstand mit einem
Wert von RI an den negativen Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen ist.
51. Steuerung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Summierintegrator einen Operationsverstärker
mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang aufweist, wobei der positive Eingang des Operationsverstärkers
an den .Masseanschluß des Analogkreises angeschlossen ist, daß ein Paar von Widerständen mit den Werten RSH, RSI2
an den negativen Eingang des Operationsverstärkers des Summierintegrators
angeschlossen sind, und daß ein Kondensator mit einem Wert von CSI zwischen den negativen Eingang des Operationsverstärkers
und seinen Ausgang geschaltet ist.
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52. Steuerung nach Anspruch 45 oder 46, dadurch gekennzeichnet , daß der Pufferuntersetzer einen
NPN-Transistor und einen PNP-Transistor aufweist, daß die Basen der beiden Transistoren an das Ausgangssignal des
Integrators oder des Summierintegrators angeschlossen sind,
daß der Kollektor des NPN-Transistors an die positive Versorgungsspannung, der Kollektor des PNP-Transistors an die
negative Versorgungsspannung und die Emitter der beiden Transistoren an einen Untersetzungswiderstand RS angeschlossen
sind, der ein Ausgangssignal für die Treibereinrichtung liefert.
53. Steuerung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der in zwei Richtungen schaltbare
Treiber eine Teilerschaltung im Verhältnis 1:N mit einem Eingang, einem Vorwähleingang und einem Ausgang aufweist,
daß das Taktsignal von der Korrekturschaltung an den Eingang der Teilerschaltung angeschlossen ist, daß eine N-Zuordnungseinrichtung
an den Vorwähleingang der Teilerschaltung angeschlossen ist, daß eine einstellbare, triggerbare Zeitschaltung
mit einem Eingang und einem Ausgang vorgesehen ist, wobei der Ausgang der Teilerschaltung an den Eingang der Zeitschaltung
angeschlossen ist, daß ein erstes AND-Gatter mit zwei Eingängen und ein zweites AND-Gatter mit zwei Eingängen
vorgesehen ist, wobei der Ausgang der Zeitschaltung mit jeweils einem Eingang des ersten und des zweitsn AND-Gatters
verbunden ist, daß das Polaritätssignal von der Korrekturschaltung an den zweiten Eingang des zweiten AND-Gatters an-
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geschlossen ist, daß ein Inverter mit einem Eingang und einem Ausgang vorgesehen ist, wobei das Polaritätssignal
von der Korrekturschaltung ebenfalls an den Eingang des Inverters angeschlossen ist, während der Ausgang des Inverters
an den zweiten Eingang des zweiten AND-Gatters angeschlossen ist, daß ein erster Treibertransistor und ein
zweiter Treibertransistor vorgesehen sind, die jeweils einen Emitter, eine Basis und einen Kollektor aufweisen, wobei
der Ausgang des ersten AND-Gatters an die Basis des ersten Treibertransistors angeschlossen, der Emitter des ersten
Treibertransistors an den Masseanschluß des Logikkreises angeschlossen, der Ausgang des zweiten AND-Gatters an die
Basis des zweiten Treibertransistors angeschlossen und der Emitter des zweiten Treibertransistors an den Masseanschluß
des Logikkreises angeschlossen ist, daß ein erstes Treiberrelais an den Kollektor des ersten Treibertransistors angeschlossen
ist, daß ein zweites Treiberrelais an den Kollektor des zweiten Treibertransistors angeschlossen ist und daß
das erste Treiberrelais und das zweite Treiberrelais jeweils Relaiskontakte zur Betätigung des Betätigungsorgans und
damit zur Einstellung der Prozeßeinrichtung aufweisen.
54. Steuerung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verarbeitung eines
Rückkopplungssignals eine Prozeßmeßeinrichtung, die ein Prozeßkorrelationssignal bezogen auf den laufenden Zustand
des Prozesses liefert, und eine Rückkopplungssignaleinrichtung aufweist, die das Prozeßkorrelationssignal in ein
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Spannungssignal umwandelt und der Prozeßsteuerung ein von dieser verarbeitbares Spannungssignal zuführt, das einen
Rückkopplungswert bezogen auf den laufenden Zustand des Prozesses angibt.
55. Steuerung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verwendung der
Sollwert- und Rückkopplungssignale zur Erzeugung eines Korrektursignals eine Differenzeingangsschaltung aufweist,
welche die Fehlerdifferenz zwischen dem Sollwertsignal und dem Rückkopplungssignal bestimmt, die Geschwindigkeitsänderung
der Fehlerdifferenz bestimmt und ein Korrektursdgnal in Abhängigkeit
von der Fehlerdifferenz und der Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz liefert.
56. Steuerung nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzeingangsschaltung eine
Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, eine Gültigkeitsbereichstestschaltung,
eine Untersetzungs- und Meßschutzschaltung, eine an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung
und die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung angeschlossene Einrichtung zur Verarbeitung des Rückkopplungssignals,
eine an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung und die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung angeschlossene
Einrichtung zur Verarbeitung des Sollwertsignals aufweist, wobei die Schaltung so gewählt ist, daß die Fehlerund
Geschwindigkeitsverstärkerschaltung ein Korrektursignal
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liefert und die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung ein
Abweichungs-Meßausgangssignal liefert.
57. Steuerung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung
einen ersten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, einen zweiten Operationsverstärker
mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang aufweist, wobei das Sollwertsignal an den positiven
Eingang des ersten Operationsverstärkers und das Rückkopplungssignal
an den positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers der Untersetzungsschaltung angeschlossen sind, daß ein
erster Strombegrenzungswiderstand an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, daß ein zweiter Strombegrenzungswiderstand
an den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers angeschlossen ist, daß der negative Eingang des
ersten Operationsverstärkers an den ersten Strombegrenzungswiderstand angeschlossen ist, daß der negative Eingang des
zweiten Operationsverstärkers an den zweiten Strombegrenzungswiderstand angeschlossen ist und daß ein Untersetzungswiderstand
an den negativen Eingang des einen Operationsverstärkers angeschlossen ist, wobei die Schaltung so ausgebildet ist, daß
ein Differenzausgangssignal geliefert wird, das die Form einer Spannung mit begrenzter Stromstärke besitzt, so daß ein Meßgerät
nicht übersteuert wird.
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58. Steuerung nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gültigkeitsbereichtestschaltung einen Komparator für die obere Grenze mit positivem und
negativem Eingang und einem Ausgang sowie einen Komparator für die untere Grenze mit positivem und negativem Eingang
und einem Ausgang aufweist, daß an den positiven Eingang des Komparators für die obere Grenze die obere Sollwertgrenze
angeschlossen ist, daß an den positiven Eingang des Komparators für die untere Grenze die untere Sollwertgrenze
angeschlossen ist, daß das Sollwertsignal an die negativen Eingänge der Komparatoren für die obere Grenze
und die untere Grenze angeschlossen ist, daß eine Diode für die obere Grenze mit ihrer Kathode an den Ausgang des Komparators
für die obere Grenze angeschlossen ist, daß eine Diode für die untere Grenze mit ihrer Anode an den Ausgang des
Komparators für die untere Grenze angeschlossen ist, daß die Anode der Diode für die obere Grenze und die Kathode der
Diode für die untere Grenze zusammengeschaltet sind, um das Sättigungsübersteuersignal zu bilden, das der Fehler-
und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung zugeführt wird, wobei die Schaltung so gewählt ist, daß das Korrektursignal
gesättigt wird, wenn das Sollwertsignal außerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen liegt, daß aber im Normalbetrieb
gearbeitet und ein Korrektursignal geliefert wird, wenn der 5 Sollwert innerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen
liegt.
59. Steuerung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fehler- und Geschwindigkeitsver-
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Stärkerschaltung folgende Baugruppen aufweist: Einen Meßverstärker
mit einem positiven und einem negativen Eingang, mit einer Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungseinstellung
und mit einem Ausgang, einen ersten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang,
einen zweiten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei das Sollwertsignal
an den positiven Eingang des ersten Operationsverstärkers und das Rückkopplungssignal an den positiven Eingang des
zweiten Operationsverstärkers angeschlossen ist, einen Kondensator,
der zwischen die negativen Eingänge der ersten und zweiten Operationsverstärker geschaltet ist, einen ersten
variablen Rückkopplungswiderstand, der zwischen den Ausgang
und den negativen Eingang des ersten Operationsverstärkers geschaltet ist, einen zweiten variablen Rückkopplungswiderstand,
der zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des zweiten Operationsverstärkers geschaltet ist, daß das
Sättigungsübersteuersignal an den positiven Eingang des Meßverstärkers angeschlossen ist, daß ein Widerstand zwischen den
Ausgang des zweiten Operationsverstärkers und den positiven Eingang des Meßverstärkers geschaltet ist, so daß der
Ausgang des Meßverstärkers ein Korrektursignal liefert, das
eine Funktion des folgenden Ausdrucks ist:
G[CF-DV)+C1 χ (R1 + R2) χ (d(F-DV)I,
wobei dt
C1 = Wert der Kapazität C1 in Farad
G = Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungsfaktor
F = Rückkopplungssignalspannung DV = Sollwertsignalspannung
j£ = zeitliche Ableitung
R = Widerstand in Ohm.
j£ = zeitliche Ableitung
R = Widerstand in Ohm.
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60. Steuerung nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet
, daß die Einrichtung zur Verwendung des Korrektursignals eine Korrekturschaltung aufweist, die
einer Treibereinrichtung zur Einstellung einer Prozeßeinrichtung Signale liefert.
61. Steuerung nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet , daß die Korrekturschaltung Signale für
. eine Treibereinrichtung zur Betätigung eines Schrittmotors oder einer umsteuerbaren Einrichtung zur Einstellung der
Prozeßeinrichtung liefert und folgende Baugruppen aufweist: Eine Absolutwertschaltung mit einem Eingang, der das Korrektursignal
erhält, und mit Ausgängen, die ein Polaritätssignal und ein dem Absolutwert des Korrektursignals entsprechendes
Signal liefern, einen Komparator für den Unempfindlichkeitsbereich mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang
an den Ausgang der Absolutwertschaltung angeschlossen ist, eine Einrichtung zur Versorgung des Komparators für den
ünempfindlichkeitsberexch mit Referenzwerten für den Unempfindlichkeitsbereich, einen Summierverstärker mit einem Eingang
und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang der Absolutwertschaltung angeschlossen ist, einen Spannungsfrequenzwandler
mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang des Summierverstärkers angeschlossen ist, einen
Analogschalter mit einem Eingang, einem Steuereingang und einem Ausgang, wobei der Ausgang ein Ausgangssignal in Form
eines Taktsignales liefert, der Eingang an den Ausgang des
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Spannungsfrequenzwandlers angeschlossen und der Steuereingang
an den Ausgang des Komparators für den Unempfindlichkeitsbereich
angeschlossen ist, so daß das Taktsignal und das Polaritätssignal der Treibereinrichtung zugeführt werden
und damit die Prozeßeinrichtung einstellen.
62. Steuerung nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinrichtung aus einem in
zwei Richtungen schaltbaren Treiber besteht.
63. Steuerung nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung Signale für
eine Treibereinrichtung zur Betätigung eines Betätigungsorgans liefert, das pneumatischer Bauart ist oder variable Referenzsignale
zur Einstellung der Prozeßeinrichtung benötigt, und folgende Einrichtungen aufweist: Eine Absolutwertschaltung
mit einem das Korrektursignal aufnehmenden Eingang und einem Ausgang, eine Untersetzungsschaltung mit einem Eingang und
einem Ausgang, wobei der Eingang der Untersetzungsschaltung ebenfalls an das Korrektursignal angeschlossen ist, einen Analogschalter
mit einem Eingang, einem Steuereingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an die Untersetzungsschaltung angeschlossen
ist, einen Komparator für den Unempfindlichkeitsbereich mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang
an den Ausgang der Absolutwertschaltung angeschlossen
und der Ausgang an den Steuereingang des Analogschalter angeschlossen ist, eine Einrichtung zur Lieferung von Referenz-
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werten des unempfindlichkeitsbereichs für den Komparator
des Unempfindlichkeitsbereichs, einen Integrator mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang
des Analogschalters angeschlossen ist, einen Pufferuntersetzer mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang
an den Ausgang der Integratorschaltung angeschlossen ist, während der Ausgang ein Signal für die Treibereinrichtung
liefert und damit die Prozeßeinrichtung einstellt.
64. Steuerung nach einem der Ansprüche 61 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß die Absolutwertschaltung
folgende Baugruppen aufweist: Einen ersten Operationsverstärker
mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, einen Masseanschluß des Analogkreises, einen Widerstand
mit einem Wert von 2/3R, der zwischen den positiven Eingang des ersten Operationsverstärkers und den Masseanschluß des
Analogkreises geschaltet ist, einen ersten Summierungsknotenpunkt, eine Verbindung zwischen dem negativen Eingang des
ersten Operationsverstärkers und dem ersten Summierungsknotenpunkt, einen Widerstand mit einem Wert von R, der das Korrektursignal
erhält und an den ersten Summierungsknotenpunkt angeschlossen ist, einen zweiten Summierungsknotenpunkt, einen
Widerstand mit dem Wert 2R, der zwischen den Widerstand mit dem Wert R und den zweiten Summierungsknotenpunkt geschaltet
ist, einen Knotenpunkt, einen ersten Widerstand mit einem Wert von R, der zwischen den Knotenpunkt und den ersten
Summierungsknotenpunkt geschaltet ist, einen zweiten Widerstand mit dem Wert R, der zwischen den Knotenpunkt und den
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zweiten Summierungsknotenpunkt geschaltet ist, eine erste Steuerdiode mit einer Anode und einer Kathode, wobei die
Anode an den Knotenpunkt und die Kathode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung angeschlossen
ist, eine zweite Steuerdiode mit einer Anode und einer Kathode, wobei die Kathode an den ersten Summierungsknotenpunkt
und die Anode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, einen zweiten Operationsverstärker
mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei der negative Eingang an den zweiten Summierungs-
knotenpunkt angeschlossen ist, einen Widerstand mit einem Wert von 2/3R, der zwischen den Masseanschluß des Analogkreises
und den positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers geschaltet ist, einen Widerstand mit dem Wert von 2R,
der zwischen den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers und den zweiten Summierungsknotenpunkt geschaltet ist, einen
dritten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei der negative Eingang des
dritten Operationsverstärkers an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, einen Widerstand mit
einem Wert von R/10, der zwischen den positiven Eingang des dritten Operationsverstärkers und den Masseanschluß des Analogkreises
geschaltet ist, und einen Widerstand mit einem Wert von 1OR, der zwischen den Ausgang des dritten Operationsverstärkers
und seinen positiven Eingang geschaltet ist, wobei die Baugruppen so geschaltet sind, daß der dritte Operationsverstärker
der Absolutwertschaltung an seinem Ausgang ein Polaritätssignal liefert und der Ausgang des zweiten
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Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung ein Signal liefert, das dem Absolutwert des Korrektursignals entspricht.
65. Steuerung nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, daß der Summierverstärker folgende Baugruppen
aufweist: Einen Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei der positive
Eingang über einen Widerstand an den Masseanschluß des Analogkreises angeschlossen ist, eine Spannungsfolgerschaltung mit
einem Widerstand Rf, der zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des Operationsverstärkers geschaltet ist, einen einstellbaren
Widerstand mit dem Wert Rb, der an den negativen Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen-ist und das
Korrektursignal erhält, und eine Basisgeschwindigkeits-Referenzeinrichtung, die ebenfalls über einen Widerstand Ra an den
negativen Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen ist, wobei die Bauteile so geschaltet sind, daß der Ausgang des
Operationsverstärkers ein Ausgangssignal gemäß folgender Funktion liefert:
-"<£ + &>■
wobei
Y - Referenzsignal und
X =» Korrektursignal.
66. Steuerung nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator folgende Bauelemente auf
weist: Einen Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei der positive Eingang des
5 Operationsverstärkers an den Masseanschluß des Analogkreises angeschlossen ist, einen Kondensator mit einem Wert von CI,
der zwischen den negativen Eingang des Operationsverstärkers
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und seinen Ausgang geschaltet ist und einen Widerstand mit einem Wert von RI, der an den negativen Eingang des Operationsverstärkers
angeschlossen ist.
67. Steuerung nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet , daß der Pufferuntersetzer einen NPN-Transistor
und einen PNP-Transistor aufweist, daß das Ausgangssignal vom Integrator oder vom Summierintegrator an die Basen
der beiden Transistoren angeschlossen wird, daß der Kollektor des NPN-Transistors an die positive Spannungsversorgung angeschlossen
ist, daß der Kollektor des PNP-Transistors an die negative Spannungsversorgung angeschlossen ist und daß
die Emitter der beiden Transistoren an einen Untersetzungswiderstand angeschlossen sind, der ein Ausgangssignal für die
Treibereinrichtung liefert.
68. In zwei Richtung schaltbarer Treiber, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Verwendung von
Takt- und Polaritätssignalen zur Betätigung einer umsteuerbaren Antriebseinrichtung.
69. Treiber nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verwendung der
Takt- und Polaritätssignale folgende Baugruppen aufweist: Eine Teilerschaltung im Verhältnis 1:N mit einem Eingang,
einem Vorwähleingang und einem Ausgang, wobei das Taktsignal an den Eingang der Teilerschaltung angeschlossen ist, eine
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N-Zuordnungseinrichtung, die an den Vorwähleingang der Teilerschaltung
im Verhältnis 1:N angeschlossen ist, eine einstellbare, triggerbare Zeitschaltung mit einem Eingang und einem
Ausgang, wobei der Ausgang der Teilerschaltung an den Eingang
der Zeitschaltung angeschlossen ist, ein erstes AND-Gatter mit zwei Eingängen und ein zweites AND-Gatter mit zwei Eingängen,
wobei der Ausgang der Zeitschaltung an jeweils einen Eingang der beiden AND-Gatter angeschlossen ist und das Polaritätssignal
von der Korrekturschaltung an den zweiten Eingang des zweiten AND-Gatters angeschlossen ist, einen Inverter
mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei das Polaritätssignal außerdem an den Eingang des Inverters angeschlossen
ist, während der Ausgang des Inverters an den zweiten Eingang des zweiten AND-Gatters angeschlossen ist, einen ersten Treibertransistor
und einen zweiten Treibertransistor, die jeweils einen Emitter, eine Basis und einen Kollektor aufweisen, wobei
der Ausgang des ersten AND-Gatters an die Basis des ersten Treibertränsistors angeschlossen, der Emitter des ersten
Treibertransistors an den Masseanschluß des Logikkreises angeschlossen, der Ausgang des zweiten AND-Gatters an die Basis
des zweiten Treibertransistors angeschlossen und der Emitter des zweiten Treibertransistors an den Masseanschluß des Logikkreises
angeschlossen ist, ein erstes Treiberrelais, das an den Kollektor des ersten Treibertransistors angeschlossen
ist, ein zweites Treiberrelais, das an den Kollektor des zweiten Treibertransistors angeschlossen ist, und Relaiskontakte
an den ersten und zweiten Treiberrelais zur Betätigung der umsteuerbaren Einrichtung.
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JPS55143604A (en) * | 1979-04-25 | 1980-11-10 | Hitachi Ltd | Separate control system for manipulated variable |
FI59494C (fi) * | 1979-05-31 | 1981-08-10 | Antti Niemi | Foerfarande och anordning foer processreglering |
US4386397A (en) * | 1979-12-18 | 1983-05-31 | Honeywell Inc. | Method and apparatus for process control |
US4564898A (en) * | 1982-06-25 | 1986-01-14 | Omron Tateisi Electronics Co. | Programmable controller having a drum type sequencer function subject to programming |
US4543637A (en) * | 1982-07-16 | 1985-09-24 | Phillips Petroleum Company | Generation of a set point for process control |
US4533991A (en) * | 1982-12-29 | 1985-08-06 | Storage Technology Corporation | Adaptive feedforward servo system |
GB2141641B (en) * | 1983-06-20 | 1986-04-30 | Krupp Polysius Ag | Percussion jig |
GB2157459B (en) * | 1983-10-14 | 1987-02-11 | Ford Motor Co | Selective parametric self-calibrating control system |
US4675804A (en) * | 1983-11-01 | 1987-06-23 | Sundstrand Corporation | Control system with variable gain integrator |
US4673031A (en) * | 1983-11-01 | 1987-06-16 | Sundstrand Corporation | Variable speed integrator |
US4626769A (en) * | 1985-03-13 | 1986-12-02 | Analog Devices, Inc. | Voltage/current source |
JPH02245901A (ja) * | 1989-03-20 | 1990-10-01 | Noboru Yamaguchi | 制御方法および制御装置 |
DE3931133A1 (de) * | 1989-09-18 | 1991-04-04 | Max Planck Gesellschaft | Regelverfahren und -einrichtung |
US6639375B2 (en) * | 2001-10-30 | 2003-10-28 | Harold Beck And Sons, Inc. | Control device and method for controlling a control element |
US10180690B2 (en) * | 2016-03-22 | 2019-01-15 | Dell Products L.P. | Systems and methods for mitigation of oscillation in a closed-loop system |
CN109901385B (zh) * | 2019-03-19 | 2023-03-17 | 广东电网有限责任公司 | 一种超前观测方法及装置 |
CN112233644B (zh) * | 2020-11-04 | 2024-05-31 | 华北电力大学 | 一种基于四元数自适应滤波器的滤波-x最小均方有源噪声控制方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3441836A (en) * | 1967-03-20 | 1969-04-29 | Gen Electric | Process controller wherein rate action is dependent solely upon the process variable |
US3656043A (en) * | 1969-02-08 | 1972-04-11 | Tokyo Keika Seizosho Kk | Steering system with automatic increase of rate time |
US3628129A (en) * | 1970-10-01 | 1971-12-14 | Gen Electric | Process controller including a rate circuit responsive solely to process variable signal changes |
GB1416401A (en) * | 1973-03-06 | 1975-12-03 | Rolls Royce | Control systems |
US3919961A (en) * | 1974-04-17 | 1975-11-18 | John A Mcdougal | Autopilot system |
-
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- 1978-07-21 US US05/926,913 patent/US4250543A/en not_active Expired - Lifetime
-
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