DE3636512A1

DE3636512A1 - Electrical regulator (controller)

Info

Publication number: DE3636512A1
Application number: DE19863636512
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr Weiss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-10-27
Filing date: 1986-10-27
Publication date: 1988-04-28

Abstract

The electrical regulator has at least one control element which changes the regulation properties of at least one regulation element, the control element being controlled by a computer. In consequence it is possible to vary the regulator properties before and during operation without tedious realignment which would otherwise always be necessary in this case. The variation of the control elements is preferably carried out as a function of the regulation error, which is supplied to the computer as an analog signal or as an interrupt signal. Furthermore, it is possible to control the regulation properties of the regulating element via the computer as a function of output signals from a device, for example a curved track computer, which optimises the preset values for a regulation process. In consequence, the properties of the regulator can be matched in an optimum manner to the existing regulation conditions and reference variables in a simple manner, even during operation.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Regler.The invention relates to an electrical regulator.

Ein elektrischer Regler, also das Steuerteil eines Rege lungssystems, ist üblicherweise mit analogen Schaltungs elementen aufgebaut. Sie umfassen üblicherweise verschie dene Regelglieder, wie Proportional-, Integral- und Dif ferential-Glieder, die parallel angeordnet sind, und deren Ausgangssignale, gegebenenfalls mit unterschiedlicher Wichtung addiert werden, so daß sich eine von diesen Regelgliedern abhängige Stellgröße ergibt. Die Regel charakteristiken dieser einzelnen Regelglieder sind ein stellbar, beispielsweise durch Änderung eines Potentio meters oder eines veränderlichen Kondensators. Vor Inbe triebnahme werden diese Regelglieder daher in Abhängigkeit von der zu regelnden Regelstrecke und den sonstigen Vor gaben eingestellt. Ändern sich während des Betriebs die Vorgaben, oder ändert sich die Regelstrecke, so müssen auch die Regelcharakteristiken der Regelglieder neu ein gestellt und abgeglichen werden. Dies ist äußerst aufwen dig und führt zu Ausfallzeiten. Daher sind Regler vorge schlagen worden, die einen rein digitalen Aufbau haben. Werden jedoch hohe Anforderungen an die Regelgeschwindig keit gestellt, so werden diese Regler sehr aufwendig und erfordern eigene Prozessoren, teilweise sogar Signalpro zessoren, so daß derartige Regler für viele Anwendungs fälle schon deshalb nicht geeignet sind.An electrical regulator, i.e. the control part of a regulator system, is usually with analog circuitry elements built. They usually include various control elements such as proportional, integral and dif ferential elements, which are arranged in parallel, and their Output signals, possibly with different ones Weighting be added so that one of these Control elements dependent control value results. The rule characteristics of these individual control elements are a adjustable, for example by changing a potentio meters or a variable capacitor. Before Inbe These control elements therefore become dependent on the drive of the controlled system to be controlled and the other pre gave discontinued. The change during operation Requirements, or if the controlled system changes, so must also the control characteristics of the control elements be put and compared. This is extremely expensive dig and leads to downtime. Therefore regulators are featured that have a purely digital structure. However, high demands on the regulation speed speed, these controllers are very complex and require their own processors, sometimes even Signalpro cessors, so that such regulators for many application cases are therefore not suitable.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun de, einen elektrischen Regler zu schaffen, der in herkömm licher Analogtechnik realisiert werden kann und dennoch auch während des Betriebs auf einfache Weise an sich än dernde Vorgaben und Regelstrecken angepaßt werden kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Regler wenig stens ein Stellglied vorgesehen ist, das die Regeleigen schaften wenigstens eines Regelglieds ändert und ein Rechner mit dem Steuerglied verbunden ist und die Parameter des Steuerglieds ändert. Auf diese Weise ist es nicht mehr erforderlich, etwa bei Änderungen der Regelstrecke, einen mühsamen Neuabgleich der Regeleigenschaften des Reglers durchzuführen. Durch die Änderung des Steuer glieds im Regelglied des Reglers mittels eines Rechners kann die Regelverstärkung optimal an die Regelstrecken- Parameter und Vorgaben angeglichen werden.The present invention is therefore based on the object de to create an electrical regulator that is conventional Licher analog technology can be implemented and still can easily change itself during operation requirements and controlled systems can be adapted. This object is achieved in that little in the controller At least one actuator is provided, which is the rule changes at least one control element and a Computer is connected to the control element and the parameters of the control element changes. That way it is not more necessary, for example when changing the controlled system, a tedious readjustment of the control properties of the Controller. By changing the tax link in the controller's controller by means of a computer the control gain can be optimally matched to the Parameters and specifications are aligned.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird der Parameter bzw. werden die Parameter wenigstens eines Steuerglieds durch ein vorgegebenes Rechnerprogramm kontinuierlich oder schrittweise geändert. Die Änderung der Steuerglied- Parameter können dabei mit dem vorgegebenen Rechnerpro gramm beispielsweise in Abhängigkeit von Sollwert-Vor gaben und/oder Parameter-Änderungen der Regelstrecke vor genommen werden.According to a development of the invention, the parameter or become the parameters of at least one control element through a given computer program continuously or gradually changed. The change in control Parameters can be with the given computer pro grams, for example, depending on the setpoint value specified and / or parameter changes to the controlled system be taken.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Regelabweichung dem Rechner zuge führt wird, und der Rechner die Parameter wenigstens eines Steuerglieds in Abhängigkeit der Regelabweichung än dert. Auf diese Weise ist eine Anpassung des Regelvor gangs auf Änderungen der Regelstrecke ohne manuellen Ein griff und mühsames Neuabgleichen möglich. Weiterhin wer den dadurch auf einfache Weise Schleppfehler beim Regel vorgang vermieden und der Regler stellt sich selbständig und optimal auf Sollwert-Änderungen, beispielsweise auf eine bestimmte, vorgegebene Sollwert-Kurve ein. Wie im weiteren noch im einzelnen erläutert werden wird, weist ein Regler neben einem Proportionalglied (P-Glied) zur Optimierung des Regelverhaltens häufig ein Integrier- Glied (I-Glied) und ein Differenzier-Glied (D-Glied) auf, um ein optimales Regelverhalten zu erreichen. Würde man nur ein Proportional-Glied, d. h. ein Verstärkungs- oder Multiplizierglied verwenden, so wäre zwar unter der Voraussetzung, daß die Streckenverstärkung kleiner 1 ist, ein optimales Verhalten in Bezug auf die Schwingneigung des Regelsystems erzielbar. Mit nur einem P-Glied kann jedoch die Regelgröße nie gleich der Führungsgröße ge macht werden, so daß immer eine Regelabweichung bleibt. Daher ist bei herkömmlichen Reglern ein I-Glied vorgese hen, das Regelabweichungen im Prinzip vollkommen besei tigen kann. Mit dem erfindungsgemäßen Regler ist es nun mehr möglich, entsprechend dem Zustand der Regelstrecke die Verstärkung auf einen Wert knapp unter 1 einzustel len, wodurch sich die Regelabweichung erheblich verklei nern läßt, ohne daß der Regler dabei sein "gutmütiges" Schwingverhalten verliert. Mit dem erfindungsgemäßen Regler kann daher das Integralglied entfallen oder zumin dest erheblich verkleinert werden, was neben einer Ver ringerung des schaltungsmäßigen Aufwands insbesondere auch eine bessere Regelung bewirkt, weil ein Integral glied den Regelvorgang verlangsamt und bewirkt, daß Überschwingungen der Regelgröße leicht auftreten können.A particularly advantageous embodiment of the invention consists in the fact that the control deviation the computer is performed, and the computer at least the parameters of a control element depending on the control deviation different. In this way, the rule is adjusted changes to the controlled system without manual on handle and tedious readjustments possible. Furthermore who which means that there is a simple following error in the rule process avoided and the controller sets itself and optimally on setpoint changes, for example on a specific, predetermined setpoint curve. Like in will be explained in more detail below a controller next to a proportional element (P-element) Optimization of the control behavior is often an integration Link (I-link) and a differentiating link (D-link) to achieve optimal control behavior. Would you only have a proportional link, d. H. a reinforcement or use multiplier, it would be below the Prerequisite that the line gain is less than 1, optimal behavior with regard to the tendency to vibrate of the control system achievable. With only one P-link can however, the controlled variable never equals the reference variable be made so that there is always a rule deviation. For this reason, an I element is provided in conventional controllers hen that deviations in principle exist completely can do. It is now with the controller according to the invention more possible, depending on the state of the controlled system set the gain to a value just below 1 len, which significantly reduces the control deviation leaves without the controller doing its "good-natured" Vibration behavior loses. With the invention Regulator, the integral element can therefore be omitted or at least least be significantly reduced, which in addition to a ver reduction of the circuitry effort in particular also causes better regulation because an integral link slows down the control process and causes Overshoots of the controlled variable can easily occur.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungs gemäßen Reglers besteht darin, daß das Steuerglied ein Speicherverhalten aufweist und der Rechner die Parameter wenigstens eines Steuerglieds ändert, wenn eine vorgege bene Regelabweichung erreicht bzw. überschritten ist. Auf diese Weise wird nur sporadisch, nämlich immer dann der Parameter des Steuerglieds geändert, wenn die Regelab weichung einen bestimmten Wert übersteigt. Der Regler und der Rechner können dadurch einfacher ausgebildet wer den.Another advantageous embodiment of the Invention according to the controller is that the control element Storage behavior and the calculator has the parameters at least one control element changes if one is given level deviation is reached or exceeded. On this way only becomes sporadic, namely always Parameter of the control element changed when the control softening exceeds a certain value. The regulator and the computer can be trained more easily the.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Regel abweichung dem Rechner kontinuierlich in Form eines Analog signals zugeleitet werden. Der Rechner wertet dann das Analogsignal kontinuierlich aus, um in Abhängigkeit davon das Steuerglied eines Regelglieds zu ändern. Darüber hinaus besteht weiterhin die Möglichkeit, das die Regel abweichung beinhaltende Analogsignal oder ein entsprechen des, daraus abgeleitetes Signal zu verwenden, einen Para meter in der Regelstrecke zu verändern.According to one embodiment of the invention, the rule deviation the computer continuously in the form of an analog signals are sent. The computer then evaluates that Analog signal continuously out depending on it to change the control element of a control element. About that In addition, there is still the possibility that the rule analog signal or a corresponding deviation of the signal derived therefrom to use a para to change meters in the controlled system.

Es ist jedoch auch möglich, den Rechner vom Regler nur dann anzusteuern, wenn die Regelabweichung einen vorgege benen Wert erreicht, so daß der Rechner jeweils in Abhän gigkeit davon die Steuerglied-Parameter ändert. Auf diese Weise ergibt sich eine sogenannte Interrupt-Steuerung, bei der die Änderung des Steuerglieds nur jeweils bei Auftreten bestimmter Zustände vorgenommen wird.However, it is also possible to remove the computer from the controller only to control when the control deviation predefines one benen value reached, so that the calculator in dependency frequency of which changes the control element parameters. To this There is a so-called interrupt control, where the change of the control element only at Certain conditions occur.

Vorzugsweise ist das Regelglied ein Proportional-Glied, ein Integral-Glied und/oder ein Totzeit-Glied, oder eine Kombination dieser Glieder. Die einzelnen Regelglieder des Reglers können dabei jeweils durch ein Steuerglied vom Rechner einzeln verändert bzw. beeinflußt werden, so daß die einzelnen Regelglieder gleichzeitig, unabhängig voneinander und/oder in vorgegebener Weise nacheinander vom Rechner geändert werden können, um ein optimales Re gelverhalten zu erreichen.The control element is preferably a proportional element, an integral link and / or a dead time link, or one Combination of these links. The individual rules of the controller can each by a control element be changed or influenced individually by the computer, so that the individual control elements simultaneously, independently from each other and / or in a predetermined manner one after the other can be changed by the computer to an optimal Re to achieve gel behavior.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerglied ein veränderbarer Widerstand und/oder ein veränderbarer Kondensator, der bzw. die Teil eines Regel glieds ist bzw. sind. Bei analogen elektrischen Reglern sind die Regelglieder mit Widerständen und/oder Kondensa toren bestückt, so daß durch Änderungen der Widerstands werte und/oder der Kapazitätswerte des jeweiligen Regel glieds eine Änderung des Regelverhaltens auf einfache Weise vorgenommen werden kann.According to a further embodiment of the invention Control element a variable resistor and / or a changeable capacitor, the part of a rule limbs is or are. With analog electrical controllers are the control elements with resistors and / or condensates gates, so that changes in resistance values and / or the capacity values of the respective rule changes the control behavior to simple Way can be made.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Er findung steuert der Rechner das Steuerglied des Regel glieds in Abhängigkeit von Ausgangssignalen einer Einrich tung, die die Vorgabewerte für einen Regelvorgang opti miert. Auf diese Weise ist es möglich, das Regelverhalten an die Sollwert-Größe und insbesondere an den Verlauf der Sollwert-Größe anzupassen und für den jeweiligen Sollwert das optimale Regelverhalten zu erreichen.According to a particularly advantageous embodiment of the Er the computer controls the control element of the rule link depending on the output signals of a device device that optimizes the default values for a control process lubricated. In this way it is possible to control behavior the setpoint size and especially the course of the Adjust setpoint size and for the respective setpoint to achieve the optimal control behavior.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei spielsweise näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the drawings explained in more detail, for example. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der zeitlichen Än derung des Wegs und der Beschleunigung am Beispiel der Bewegung eines Hubkolbens unter Verwendung eines herkömmlichen Reglers, Fig. 1 is a schematic representation of the temporal Än alteration of the path and the acceleration of the example of the movement of a reciprocating piston using a conventional controller,

Fig. 2 die zeitliche Änderung des Wegs und der Beschleu nigung eines Hubkolbens unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Reglers mit nicht optimiertem Parametersatz, Fig. 2 shows the temporal change of the path and the Accelerat nigung a reciprocating piston using a regulator of the invention with non-optimized set of parameters,

Fig. 3 die zeitliche Änderung des Wegs und der Beschleuni gung der Bewegung eines Hubkolbens unter Verwen dung eines Reglers mit optimiertem Parametersatz, Fig. 3 shows the temporal change of the path and the movement of a reciprocating piston Accelerati account the under USAGE dung of a controller with an optimized set of parameters,

Fig. 4 ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel für einen Fahrkurvenrechner und Fig. 4 is a schematically illustrated embodiment for a driving curve calculator and

Fig. 5 eine schematisch dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reglers. Fig. 5 shows a schematically illustrated embodiment of the controller according to the invention.

Am Beispiel eines Hydraulik-Reglers für einen Hubkolben sollen nachfolgend Ausführungsformen für den erfindungs gemäßen Regler beschrieben werden.Using the example of a hydraulic regulator for a reciprocating piston Below are embodiments for the Invention according to the controller.

Wie in Fig. 1a schematisch dargestellt ist, wird der Hubkolben bei Verwendung eines herkömmlichen Reglers mit konstanter Geschwindigkeit verfahren, bis in die Lage regelung übergegangen werden kann. Wie die in Fig. 1b dargestellte Änderung der Beschleunigung zeigt, treten beim Anfahren und Abbremsen große, ruckartige Beschleuni gungen auf. Dies bedeutet jedoch, daß auf die Mechanik der Hydraulikanordnung starke Kräfte ausgeübt werden, die bis zur Zerstörung der Mechanik führen können. Eine solche heute noch allgemein übliche Bahnkurvenregelung ist also äußerst nachteilig, da die mechanische Belastung der Hy draulikeinrichtung sehr hoch und die Lebensdauer gering ist.As is shown schematically in Fig. 1a, the reciprocating piston is moved at a constant speed when using a conventional controller until the position control can be transferred. As the change in acceleration shown in Fig. 1b shows, large, jerky accelerations occur when starting and braking. However, this means that strong forces are exerted on the mechanics of the hydraulic arrangement which can lead to the destruction of the mechanics. Such a trajectory control, which is still common today, is extremely disadvantageous since the mechanical load on the hydraulic device is very high and the service life is short.

Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Bahnkurvenregelung stellt eine Verbesserung des herkömmlichen Reglers dar. Bei diesem Regelverfahren wird zunächst mit konstanter Be schleunigung über eine längere Zeit hinweg solange be schleunigt, bis eine vorgegebene Geschwindigkeit erreicht ist. Von diesem Zeitpunkt t ₁ wird der Hubkolben mit kon stanter Geschwindigkeit bis zu einem Zeitpunkt t ₂ verfah ren. Danach wird er wieder mit konstanter Beschleunigung abgebremst, bis zum Zeitpunkt t ₃ in die Lageregelung über gegangen wird.The trajectory control shown schematically in Fig. 2 represents an improvement of the conventional controller. In this control method is first accelerated with constant loading over a longer period of time until a predetermined speed is reached. From that time t ₁ of the reciprocating piston with con stant speed until at a time t ₂ ren procedural. Thereafter, it is again decelerated with constant acceleration, until the time t is gone ₃ in the position control above.

Dieser Regelungsvorgang ist gegenüber dem anhand von Fig. 1 beschriebenen Regelvorgang insofern vorteilhaft, als das Anfahren und Abbremsen weich und nicht mehr ruck artig erfolgt, so daß die auf die Mechanik wirkenden Kräfte dabei verringert werden können.This control process is advantageous over the control process described with reference to FIG. 1 in that the starting and braking are smooth and no longer jerky, so that the forces acting on the mechanics can be reduced.

Eine weitere Verbesserung des Regelverhaltens wird mit der in Fig. 3 schematisch dargestellten Bahnkurvenregelung erreicht. Unter Verwendung eines Rechners, dem alle Vor gaben und Parameter für das Verfahren des Kolbens bereit gestellt werden, ist es möglich, den Beschleunigungs- und Abbrems-Zeitraum derart zu optimieren, daß der Hubkolben über die gesamte Bewegungszeit hinweg nicht mehr mit kon stanter Geschwindigkeit verfahren wird. Stattdessen geht das Ende des Beschleunigungsvorgangs unmittelbar in den Anfang des Abbremsvorgangs über. Wie in Fig. 3 darge stellt ist, wird daher der Kurvenabschnitt zwischen den Zeitpunkten t ₁ und t ₂, während der der Hubkolben mit kon stanter Geschwindigkeit bewegt wird, zu Null. Die Verfah renszeit des Hubkolbens wird dadurch minimiert und trotz dem treten keinerlei Beschleunigungsspitzen auf.A further improvement in the control behavior is achieved with the trajectory control shown schematically in FIG. 3. Using a computer, which all specifications and parameters are provided for the movement of the piston, it is possible to optimize the acceleration and deceleration period in such a way that the reciprocating piston no longer travels at constant speed over the entire movement time becomes. Instead, the end of the acceleration process immediately changes to the start of the braking process. As shown in Fig. 3 Darge is, therefore, the curve section between the times t ₁ and t ₂ , during which the reciprocating piston is moved at constant speed, to zero. The travel time of the reciprocating piston is minimized and no acceleration peaks occur despite this.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Fahrkurven rechner zum Verfahren eines Hubkolbens schematisch darge stellt. Die Wegvorgabe wird als Weg-Sollwert über die Leitung 1 sowohl einem R/2R-Netzwerk 2 für die Geschwin digkeit als auch einem R/2R-Netzwerk 3 für die Beschleu nigung zugeleitet. Diese Netzwerke 2 und 3 sind rechner gesteuert, was durch den Doppelpfeil in Fig. 4 darge stellt ist. Das Ausgangssignal des Geschwindigkeits-Netz werkes 2 wird in einem aus einem Operationsverstärker 4 und einem ihm parallel geschalteten Widerstand 5 ver stärkt und über einen Widerstand 6 einem Eingang eines Komparators 7 zugeführt. Das Ausgangssignal des Beschleu nigungsnetzwerks 3 wird in einem aus einem Operationsver stärker 8 und einem Kondensator 9 bestehenden Integrier glied integriert und über einen Widerstand 10 an den anderen Eingang des Komparators 7 geleitet. Der andere Eingang des Komparators 7 liegt über einen Widerstand 11 an Masse. Der Ausgang des Komparators 7 ist über einen Widerstand 12 an den einen Eingang rückgekoppelt und steht mit dem einen Eingang eines weiteren Komparators 13 in Verbindung, an dessen anderem Eingang eine Bezugsspan nung U _Ref anliegt. Das Ausgangssignal des weiteren Ver gleichers 13 wird als Interrupt-Signal dem (nicht darge stellten) Rechner zugeleitet. Zwischen dem Eingang des aus den Elementen 8 und 9 bestehenden Integrierglieds und dem Ausgang des Komparators 7 ist ein Schalter 14 vorge sehen, der - wie der Doppelpfeil zeigt - vom Rechner ge steuert wird. In Fig. 4 an embodiment of a driving curve computer for moving a reciprocating piston is schematically Darge. The route specification is fed as a route setpoint via line 1 to both an R / 2R network 2 for speed and an R / 2R network 3 for acceleration. These networks 2 and 3 are computer controlled, which is represented by the double arrow in Fig. 4 Darge. The output signal of the speed network 2 is strengthened in a ver from an operational amplifier 4 and a resistor 5 connected in parallel and fed via a resistor 6 to an input of a comparator 7 . The output signal of the acceleration network 3 is integrated into an integrator consisting of an operational amplifier 8 and a capacitor 9 and is passed via a resistor 10 to the other input of the comparator 7 . The other input of the comparator 7 is connected to ground via a resistor 11 . The output of the comparator 7 is fed back via a resistor 12 to the one input and is connected to the one input of a further comparator 13 , at the other input of which a reference voltage U _Ref is applied. The output signal of the further comparator 13 is fed to the computer (not shown) as an interrupt signal. Between the input of the elements 8 and 9 consisting of the integrating element and the output of the comparator 7 , a switch 14 is provided, which - as the double arrow shows - is controlled by the computer.

Der Ausgang des Komparators 7 steht über einen Widerstand 15 mit einem Integrierglied in Verbindung, das aus einem Operationsverstärker 16 und einem ihm parallel geschal teten Kondensator 17 besteht. Das Ausgangssignal des Integrierglieds gelangt als Sollwert an einen Summierver stärker, wie dies im weiteren noch anhand von Fig. 5 im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel für einen er findungsgemäßen Regler erläutert wird.The output of the comparator 7 is connected via a resistor 15 to an integrator which consists of an operational amplifier 16 and a capacitor 17 connected in parallel with it. The output signal of the integrator reaches a summing amplifier as a setpoint, as will be explained below with reference to FIG. 5 in connection with an embodiment for a controller according to the invention.

Der beispielsweise für die Bahnkurve zum Verfahren eines Hubkolbens optimierte Fahrkurvenrechner arbeitet folgen dermaßen. Das Geschwindigkeitsnetzwerk 2 erzeugt, gesteu ert durch den Rechner, ein Geschwindigkeitsmarken-Signal, das über den Verstärker 4, 5 und den Widerstand 6 an den einen Eingang des Komparators 7 gelangt. Das Beschleuni gungsnetzwerk 3 gibt entsprechend der Beschleunigungskurve ein Signal ab, das im Integrator 8, 9 integriert wird und über den Widerstand 10 zum anderen Eingang des Kompa rators geleitet wird. Durch den Integrationsvorgang liegt an diesem Eingang daher ebenfalls ein Geschwindigkeits signal an. Ist das vom Beschleunigungsnetzwerk 3 und danach integrierte Geschwindigkeitssignal kleiner als die vom Geschwindigkeitsnetzwerk 2 erzeugte Geschwindig keitsmarke, wird das Ausgangssignal des Komparators 7 im nachgeschalteten Integrierglied 16, 17 nochmals in tegriert und dieses Integrierglied stellt der Regler schaltung daher einen Distanzwert als Sollwert bereit.The driving curve computer, optimized for the trajectory for moving a reciprocating piston, for example, works as follows. The speed network 2 generates, controlled by the computer, a speed mark signal, which reaches the one input of the comparator 7 via the amplifier 4 , 5 and the resistor 6 . The acceleration network 3 outputs a signal corresponding to the acceleration curve, which is integrated in the integrator 8 , 9 and is passed through the resistor 10 to the other input of the comparator. Due to the integration process, a speed signal is also present at this input. If the speed signal from the acceleration network 3 and then integrated is less than the speed mark generated by the speed network 2 , the output signal of the comparator 7 is integrated again in the downstream integrator 16 , 17 and this integrator therefore provides the controller circuit with a distance value as the setpoint.

Übersteigt das am Ausgang des Komparators 7 auftretende Geschwindigkeitssignal eine Bezugsspannung U _Ref, so gibt der Vergleicher 13 ein Interrupt-Signal an den Rechner ab, der daraufhin den Schalter 14 vom nichtleitenden in den leitenden Zustand bringt. Der Beschleunigungs-Teil des Fahrkurvenrechners wird dadurch außer Funktion ge setzt und nunmehr wird auf konstante Geschwindigkeit ge regelt. Gemäß der Erfindung kann nunmehr ein neuer Para meter in die Speicherglieder der Regelglieder des Reglers eingegeben werden, um diesen Fahrkurventeil mit konstanter Geschwindigkeit optimal zu regeln.If the speed signal occurring at the output of the comparator 7 exceeds a reference voltage U _Ref , the comparator 13 emits an interrupt signal to the computer, which then switches the switch 14 from the non-conductive to the conductive state. The acceleration part of the driving curve computer is thereby deactivated and is now regulated to a constant speed. According to the invention, a new parameter can now be entered into the memory elements of the control elements of the controller in order to optimally control this part of the driving curve at a constant speed.

Der Reglerteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird anhand der schema tischen Darstellung von Fig. 5 erläutert.The controller part of the circuit arrangement according to the invention in accordance with this exemplary embodiment is explained on the basis of the schematic representation of FIG. 5.

Das Ausgangssignal des Integrationsglieds 16, 17 von Fig. 4 gelangt über einen Widerstand 18 an einen Summier verstärker 19, an dessen Eingang der negative Ist-Wert der Regelschleife anliegt. Das Ausgangssignal des Summier verstärkers 19 gelangt parallel über einen Grenzwert- Festsetzer 20 an ein Hysterese- bzw. Totzeitglied 21, ein Proportionalglied 22, sowie über einen Widerstand 23 an ein Integralglied 24. Die Ausgangssignale dieser Re gelglieder 21, 22 und 24 werden über entsprechende Wider stände gemeinsam einem weiteren Summierverstärker 25 zugeleitet, dessen Ausgangssignal die Stellgröße für die Regelstrecke ist und beispielsweise einem Steuerventil zugeleitet wird.The output signal of the integration element 16 , 17 from FIG. 4 passes through a resistor 18 to a summing amplifier 19 , at the input of which the negative actual value of the control loop is present. The output signal of the summing amplifier 19 reaches a hysteresis or dead time element 21 , a proportional element 22 , and a resistor 23 to an integral element 24 in parallel via a limit value-fixing element 20 . The output signals of these re limbs 21 , 22 and 24 are jointly supplied to a further summing amplifier 25 via corresponding resistors, the output signal of which is the manipulated variable for the controlled system and is fed, for example, to a control valve.

Das Ausgangssignal des Summierverstärkers 19 wird weiter hin dem einen Eingang eines Komparators 26 zugeführt, an dessen anderem Eingang eine Bezugsspannung U _Ref anliegt. Das Ausgangssignal des Komparators 26 wird als Interrupt- Signal dem Rechner zugeleitet. Über die Ausgangsleitung 27 gelangt das Ausgangssignal des Summierverstärkers 19 als Analogsignal ebenfalls zum Rechner.The output signal of the summing amplifier 19 is further fed to one input of a comparator 26 , at the other input of which a reference voltage U _Ref is present. The output signal of the comparator 26 is fed to the computer as an interrupt signal. The output signal of the summing amplifier 19 also reaches the computer as an analog signal via the output line 27 .

Der Eingang eines weiteren Regelglieds 25, das mit "Offset" bezeichnet ist, liegt über einen Schalter 26 je nach der Richtung des Fahrweges an einer Plus- oder einer Minus- Signalquelle an. Der Ausgang dieses Offset-Glieds 25 wird ebenfalls dem Eingang des weiteren Summierverstärkers 25 zugeleitet.The input of a further control element 25 , which is designated “offset”, is present via a switch 26 at a plus or a minus signal source, depending on the direction of the route. The output of this offset element 25 is also fed to the input of the further summing amplifier 25 .

Die Regelglieder 21, 22, 24 und 25 sind, wie dies durch den Doppelpfeil in Fig. 5 dargestellt ist, vom Rechner ansteuerbar. Vorzugsweise weisen die genannten Regelglie der ein Speicherverhalten auf. Das Hystereseglied 21 und das Offsetglied 25 können beispielsweise Widerstandsnetz werke sein, während das Proportionalglied 22 in der übli chen Weise aus einem Operationsverstärker besteht, dessen Ausgang über einen Widerstand mit dem Eingang verbunden ist. Das Integralglied 24 besteht üblicherweise aus einem Operationsverstärker mit einem Kondensator im Rückkoppel kreis, sowie einem Widerstand als Teil des RC-Glieds. In diesen Fällen, wenn die Regelglieder also Widerstände und Kondensatoren aufweisen, können diese durch Ansteuerung vom Rechner in ihren Widerstands- und/oder Kapazitätswer ten verändert werden, so daß die Steuerglieder in diesem Falle die einen Teil des Regelglieds bildenden Bauelemen te sind.The control elements 21 , 22 , 24 and 25 can, as shown by the double arrow in FIG. 5, be controlled by the computer. The control elements mentioned preferably have a storage behavior. The hysteresis element 21 and the offset element 25 can be, for example, resistance networks, while the proportional element 22 consists in the usual manner of an operational amplifier, the output of which is connected to the input via a resistor. The integral element 24 usually consists of an operational amplifier with a capacitor in the feedback circuit, and a resistor as part of the RC element. In these cases, when the control elements have resistors and capacitors, these can be changed by control by the computer in their resistance and / or capacitance values, so that the control elements in this case are the components forming part of the control element.

Das Ausgangssignal des ersten Summierverstärkers 19, das die Regelabweichung darstellt, wird bei dem hier vorlie genden Ausführungsbeispiel dem Vergleicher 26 zugeleitet, der an den Rechner ein Interrupt-Signal immer dann abgibt, wenn das Signal den Vergleichswert U _Ref erreicht, d. h., wenn die Regelabweichung einen bestimmten, durch das Be zugssignal des Vergleichers 26 festgelegten Wert über steigt. Bei Empfang des Interrupt-Signals steuert der Rechner die Regelglieder 21, 22, 24 und/oder 25 an und übergibt diesen neue Parameter. Diese Parameter bleiben solange in den Steuergliedern der Regelglieder gespei chert und aufrechterhalten, bis die Regelabweichung wie derum über einen vorgegebenen Wert ansteigt, also ein Interrupt-Signal vom Regler an den Rechner abgegeben wird und die Steuerglieder der Regelglieder 21, 22, 24 und 25 von neuem durch den Rechner verändert werden. Auf diese Weise ergibt sich eine immer wieder den momentan vorlie genden Regelsituationen und Führungswerten entsprechende Charakteristik des Reglers.The output signal of the first summing amplifier 19 , which represents the control deviation, is fed to the comparator 26 in the present embodiment, which emits an interrupt signal to the computer whenever the signal reaches the comparison value U _Ref , ie when the control deviation a certain value determined by the reference signal of the comparator 26 rises above. When the interrupt signal is received, the computer controls the control elements 21 , 22 , 24 and / or 25 and transfers these new parameters. These parameters remain stored and maintained in the control elements of the control elements until the control deviation increases again above a predetermined value, i.e. an interrupt signal is sent from the controller to the computer and the control elements of control elements 21 , 22 , 24 and 25 from can be changed again by the computer. This results in a characteristic of the controller that always corresponds to the current control situations and guide values.

Im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt eine Änderung der Parameter der Regelglieder 21, 22, 24 und 25 in den Fällen, wenn die Regelabweichung zu groß wird, und das entsprechende Interrupt-Signal vom Regler an den Rechner gegeben wird. Der Rechnerzugriff auf die Regel glieder 21, 22, 24 und 25 kann jedoch auch jeweils immer dann erfolgen, wenn, wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 erläutert wurde, ein Übergang zwischen einer Be schleunigungs-, einer Geschwindigkeits- und einer Lage regelung erfolgt. Auf diese Weise wird der Regelvorgang nicht nur inhärent innerhalb des Regelkreises optimiert, sondern auch in Abhängigkeit der zuvor vom Fahrkurven rechner ermittelten oder in sonstiger Weise festgelegten Bahnkurve. Auf diese Weise wird der Regelvorgang noch weiter optimiert.In the exemplary embodiment described above, the parameters of the control elements 21 , 22 , 24 and 25 are changed in the cases when the control deviation becomes too large and the corresponding interrupt signal is sent from the controller to the computer. The computer access to the rule members 21 , 22 , 24 and 25 , however, can always take place whenever, as has been explained in connection with FIGS. 1 to 4, a transition between an acceleration, a speed and a position regulation takes place. In this way, the control process is not only inherently optimized within the control loop, but also as a function of the path curve previously determined by the driving curve computer or determined in some other way. In this way, the control process is further optimized.

Eine weitere Möglichkeit, wie der Rechnerzugriff auf die Regelglieder 21, 22, 24 und 25 gestaltet werden kann, be steht darin, die Regelabweichung, die über die Leitung 27 vom Regler abgegeben wird, in analoger Form zu messen und auswerten der Regelabweichung heranzuziehen. Auf diese Weise ist eine noch größere Flexibilität bei der Änderung der Paramterwerte für die Regelung gegeben.Another possibility of how the computer access to the control elements 21 , 22 , 24 and 25 can be designed is to measure the control deviation, which is output via line 27 from the controller, in an analog form and to use the control deviation. In this way, there is an even greater flexibility when changing the parameter values for the control.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist eine Ände rung der Regelglied-Parameter auch dann vorgesehen, wenn die Richtung des Fahrweges, etwa durch Umschalten des Schalters 26 in Fig. 5, geändert wird. Bei einem der artigen Vorgang wird der Rechner wiederum abgesteuert und stellt mindestens dem Offset-Glied 25 neue Parameter bereit. Die bei der Umschaltung von Vorwärtsrichtung in Rückwärtsrichtung und umgekehrt auftretenden Ungleichmä ßigkeiten, etwa durch vorhandenes Spiel, können auf diese Weise optimal ausgeregelt werden. Bei Untersuchungen an verschiedenen Einrichtungen der beschriebenen Art hat sich nämlich gezeigt, daß die Regelverstärkungen beim Verfahren in beide Richtungen auf Grund mechanischer Ab weichungen im Hydraulikteil erheblich voneinander ab weichen. Bereits durch Veränderung nur des Proportional- bzw. Verstärkungsglieds 22 beim Ändern der Fahrrichtung konnte bereits eine erheblich verbesserte Regelqualität erreicht werden.According to the exemplary embodiment according to FIG. 5, a change in the control element parameters is also provided when the direction of the travel path is changed, for example by switching the switch 26 in FIG. 5. In such a process, the computer is again turned off and provides 25 new parameters at least to the offset element. The irregularities occurring when switching from the forward direction to the reverse direction and vice versa, for example due to play, can be optimally compensated in this way. In studies on various devices of the type described has been shown that the control gains in the process in both directions due to mechanical deviations in the hydraulic part deviate significantly from each other. Already by changing only the proportional or reinforcing member 22 when changing the direction of travel, a considerably improved control quality could already be achieved.

Die Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels für das Verfahren eines Hubkolbens beschrieben. Selbst verständlich ist die Erfindung nicht auf derartige Anwen dungsfälle beschränkt, sondern allgemein bei der Optimie rung von Regelvorgängen verwendbar. Die Erfindung ist besonders im Zusammenhang mit in Analogtechnik reali sierten Reglern geeignet.The invention was based on an embodiment described for the movement of a reciprocating piston. Yourself the invention is not understandable for such applications cases, but generally in terms of optimization Control processes can be used. The invention is especially in connection with reali in analog technology suitable controllers.

Claims

1. Elektrischer Regler, dadurch gekennzeich net, daß im Regler wenigstens ein Steuerglied vor gesehen ist, das die Regeleigenschaften wenigstens eines Regelglieds (21, 22, 24, 25) ändert, und ein mit dem Steuerglied verbundener Rechner die Parameter des Steuerglieds ändert.1. Electrical controller, characterized in that in the controller at least one control element is seen before, which changes the control properties of at least one control element ( 21 , 22 , 24 , 25 ), and a computer connected to the control element changes the parameters of the control element.

2. Elektrischer Regler nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Parameter wenigstens eines Steuer glieds durch vorgegebene Werte kontinuierlich oder schrittweise geändert werden.2. Electrical controller according to claim 1, characterized records that the parameters of at least one tax continuously or by predetermined values be gradually changed.

3. Elektrischer Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelabweichung dem Rechner zugeführt wird, und der Rechner die Parameter wenig stens eines Steuerglieds in Abhängigkeit der Regel abweichung ändert.3. Electrical controller according to claim 1 or 2, characterized characterized that the control deviation the calculator is fed, and the calculator the parameters little at least one control element depending on the rule deviation changes.

4. Elektrischer Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied ein Speicherverhalten aufweist, und der Rechner die Parameter wenigstens eines Steuerglieds ändert, wenn eine vorgegebene Regelabweichung erreicht bzw. über schritten ist.4. Electrical controller according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control member Has storage behavior, and the calculator Parameter of at least one control element changes if a predetermined control deviation is reached or above is stepped.

5. Elektrischer Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelabweichung dem Rechner kontinuierlich in Form eines Analogsignals (27) zugeleitet wird.5. Electrical controller according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control deviation is fed to the computer continuously in the form of an analog signal ( 27 ).

6. Elektrischer Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner vom Regler nur dann angesteuert wird, wenn die Regelabweichung einen vorgegebenen Wert erreicht.6. Electrical controller according to one of claims 1 to 5, characterized in that the computer from the controller is only activated if the control deviation reached a predetermined value.

7. Elektrischer Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelglied ein Pro portional-Glied (22), ein Integral-Glied (24), ein Differential-Glied, ein Totzeitglied (21) und/oder eine Kombination dieser Glieder ist.7. Electrical controller according to one of claims 1 to 6, characterized in that the control element is a proportional element ( 22 ), an integral element ( 24 ), a differential element, a dead time element ( 21 ) and / or a combination this limbs is.

8. Elektrischer Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied ein ver änderbarer Widerstand und/oder ein veränderbarer Kon densator ist, der Teil eines Regelglieds (21, 22, 24, 25) ist.8. Electrical controller according to one of claims 1 to 7, characterized in that the control element is a variable resistor and / or a variable capacitor which is part of a control element ( 21 , 22 , 24 , 25 ).

9. Elektrischer Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler das Steuer glied des Regelglieds (21, 22, 24, 25) in Abhängig keit von Ausgangssignalen einer Einrichtung (Fahr kurvengeber) steuert, die die Vorgabewerte für einen Regelvorgang optimiert.9. Electrical controller according to one of claims 1 to 8, characterized in that the controller controls the control member of the control element ( 21 , 22 , 24 , 25 ) in dependence on the output signals of a device (driving curve generator) which controls the default values for one Control process optimized.