DE4115010A1 - Speed control of systems with high order transfer functions and multi-variable outputs - generating control vector that introduces stabilising function for control of drives with elastic elements - Google Patents

Abstract

A power electronics actuator system (1) used for control of a system has a number of output parameters (a) that are independent functions and are set dependent upon a number of input values (e). The input values are provided by power switching stages (2) that respond to digital inputs (Yb) and are presented in matrix form. Outputs from the system (a) are fed back for comparison with input values (w) to generate a difference vector (Xs). The values are modified by the outputs of a stabilising value generator (4) that are subtracted. ADVANTAGE - Improved control of drive speed.

Description

Bei der Realisierung dynamisch hochwertiger Regelungen werden als Stellglieder heute vornehmlich solche der modernen Lei­ stungselektronik eingesetzt. Deren aktive Bauelemente werden dabei zur Erzielung eines günstigen Wirkungsgrades und kurzer Reaktionszeiten nahezu ausschließlich als Schalter mit Zwangs­ löschung betrieben, was wiederum zur Folge hat, daß solche Stellglieder an ihrem Ausgang ein Zwei- oder Mehrpunktverhalten aufweisen.In the realization of dynamic quality schemes will be as actuators today primarily those of the modern lei used electronics. Whose active components will be thereby to achieve a favorable efficiency and short Reaction times almost exclusively as a forced switch erased, which in turn means that such Actuators at its output a two- or multi-point behavior respectively.

Aus Gründen des besseren Überblicks sei für die folgenden Er­ läuterungen zunächst ein leistungselektronisches Stellglied mit Zweipunktverhalten vorausgesetzt, also z. B. ein Vierquadranten- Gleichstromsteller ohne Nutzung von dessen Freilaufzuständen.For the sake of clarity, let's look at the following Refinements first with a power electronic actuator with Given two-point behavior, so z. B. a four-quadrant DC-DC controller without use of its freewheeling states.

Ein derartiges Stellglied mit Zweipunktverhalten soll mit seiner Ausgangsgröße ε gemäß der Darstellung in Fig. 1a zuächst eine Übertragungsstrecke erster Ordnung, z. B. ein Verzögerungs­ glied erster Ordnung, beaufschlagen. Die zu regelnde Ausgangs­ größe dieser Übertragungsstrecke erster Ordnung ist ϕ. Für die Realisierung der erwünschten Zweipunktregelung wird diese Aus­ gangsgröße ϕ zunächst von dem hierfür vorgegebenen Sollwert ϕ_soll subtrahiert. Die entstehende Differenz Δ=ϕ_soll-ϕ stellt das Eingangssignal für das Stellglied mit Zweipunktver­ halten dar, so daß für den Zusammenhang von dessen Eingangs­ größe Δ und dessen Ausgangsgröße ε folgende Aussagen gelten:Such an actuator with two-point behavior should with its output ε as shown in Fig. 1a zuächst a first-order transmission path, z. As a delay element of the first order, apply. The output variable to be controlled of this first-order transmission path is φ. For the realization of the desired two-step control this output variable φ is first subtracted from the setpoint φ _soll specified for this purpose. The resulting difference Δ = φ _soll -φ represents the input signal for the actuator with Zweipunktver keep so that the following statements apply to the relationship of its input size Δ and its output variable ε

für ϕ_soll-ϕ<0: Δ<0→ε=+ε₀for φ _should -φ <0: Δ <0 → ε = + ε₀

undand

für ϕ_soll-ϕ<0: Δ<0→ε=-ε₀.for φ _should -φ <0: Δ <0 → ε = -ε₀.

Das Verhalten der beschriebenen Anordnung wird also durch die in Fig. 1b dargestellte Zählgerade vollständig erklärt. Ein Um­ schalten des Zweipunktgliedes erfolgt nämlich stets in dem dort fett hervorgehobenen "Schaltpunkt" P_s, der durch Δ=0 (d. h. ϕ=ϕ_soll) gekennzeichnet ist.The behavior of the described arrangement is thus completely explained by the counting line shown in FIG. 1b. A switch to the two-point member is namely always in the there highlighted in bold "switching point" P _s , which is characterized by Δ = 0 (ie φ = φ _soll ).

Besitzt die Regelgröße ϕ der in Fig. 1a dargestellten Anordnung zur Zeit t=0 auf Grund einer im Zeitraum t<0 erfolgten, zur Zeit t=0 aber bereits vollständig abgeklungenen Anregung einen Wert, der nennenswert kleiner ist als ϕ_soll (ϕ«ϕ_soll), so ist Δ<0 und die Stellgröße ε weist gemäß dem in Fig. 1b skizzierten Diagramm im Zeitraum t<0 zunächst einen Wert ε=+ε₀ auf. Infolgedessen wächst die Regelgröße ϕ unter Nutzung der vollen Stellreserve solange an, bis sie zur Zeit t=t₀ den Wert ϕ=ϕ_soll erreicht. Dann erfolgt im Schaltpunkt P_s der Zählgeraden ein Umschalten auf ε=-ε₀, an­ schließend sofort wieder auf ε=+ε₀, dann sofort wieder auf ε=-ε₀, usw. Die beschriebene Anordnung weist also die beiden charakteristischen Eigenschaften einer zeitlich-optimalen Re­ gelung [1] auf.The control variable φ of the arrangement shown in FIG. 1a at time t = 0 has a value that is appreciably smaller than φ _soll (φ "φ) at time t = 0 on the basis of an excitation taken at time t <0 but already completely decayed at time t = 0 _is ), then Δ <0 and the manipulated variable ε according to the diagram sketched in FIG. 1b initially has a value ε = + ε₀ in the period t <0. As a result, the controlled variable φ increases using the full control reserve until it reaches the value φ = φ _soll at the time t = t₀. Then takes place in the switching point P _{s of} the counting line switching to ε = -ε₀, at closing immediately back to ε = + ε₀, then immediately back to ε = -ε₀, etc. The described arrangement thus has the two characteristic properties of a temporally optimal Regulation [1].

Zum ersten wird nach einer abgeklungenen Auslenkung des Systems dessen stationärer Grenzzyklus schnellstmöglich wieder angelaufen.The first is after a decayed deflection of the system its stationary limit cycle started as soon as possible.

Zum zweiten stellt sich in diesem stationären Grenzzyklus eine theoretisch nicht limitierte, unendlich große Umschaltfrequenz ein.Second, in this stationary limit cycle, a theoretically not limited, infinitely large switching frequency on.

Die erstgenannte Eigenschaft ist äußerst vorteilhaft und wohl der wichtigste Grund dafür, daß bei Übertragungsstrecken erster Ordnung von solchen zeitlich-optimalen Regelungen in der Praxis sehr häufig Gebrauch gemacht wird.The former property is extremely beneficial and well the most important reason for transmission links being first Order of such time-optimal arrangements in practice is used very often.

Bezüglich der zweitgenannten, natürlich unerwünschten Eigen­ schaft, müssen in der Praxis verständlicherweise Maßnahmen vor­ gesehen werden, welche die Umschaltfrequenz im stationären Grenzzyklus auf ein zulässiges Maß begrenzen. Dies kann aber z. B. in einfacher Weise dadurch geschehen, daß jegliche Um­ schaltungen des Stellgliedes nur zu diskreten, in äquidistanten Abständen aufeinander folgenden Zeitpunkten zugelassen werden, daß also vom Prinzip der "zeitdiskreten Schaltzustandsänderung" [2] Gebrauch gemacht wird oder daß das Zweipunkt-Stellglied mit einer gewissen Hysterese versehen wird [3]. Regarding the latter, of course, undesirable eigen understandably, measures must be taken in practice be seen, which the switching frequency in the stationary Limit limit cycle to a permissible level. But this can be z. B. done in a simple manner by any Um circuits of the actuator only to discrete, in equidistant Be allowed to intervals at successive times, that is, from the principle of "time-discrete switching state change" [2] is made use of or that the two-point actuator with provided with a certain hysteresis [3].  

In einer ersten Erweiterung der Aufgabenstellung soll das ein­ gangs genannte Stellglied mit Zweipunktverhalten mit seiner Ausgangsgröße ε gemäß der Darstellung in Fig. 2a ein Übertra­ gungsstrecke zweiter Ordnung, z. B. die Reihenschaltung eines Verzögerungsgliedes erster Ordnung und eines Integrators, be­ aufschlagen. Die Größe ϕ ist die zu regelnde Ausgangsgröße dieser Übertragungsstrecke zweiter Ordnung; ϕ′ ist die Ableitung dieser Ausgangsgröße nach der Zeit. Für die Realisierung der erwünschten, zeitlich-optimalen Zweipunktregelung wird die Ausgangsgröße ϕ der Regelstrecke zunächst von dem hierfür vor­ gegebenen Sollwert ϕ_soll subtrahiert. Die entstehende Differenz bildet dann eines der beiden Eingangssignale eines sogenannten Regelrechengeräts [4]. Als zweites Eingangssignal dieses Regelrechengeräts findet die zeitliche Ableitung der Regelgröße ϕ, also das Signal ϕ′ Verwendung. An seinem Ausgang liefert das Regelrechengerät das Eingangssignal Δ für das Stellglied mit Zweipunktverhalten. Die innerhalb des Regelrechengeräts dargestellte KurveIn a first extension of the task is the initially mentioned actuator with two-point behavior with its output ε as shown in Fig. 2a, a transmission link second order, z. As the series connection of a delay element of the first order and an integrator, be open. The variable φ is the output variable of this second-order transmission path to be controlled; φ 'is the derivative of this output quantity with time. For the realization of the desired, time-optimal two-step control, the output variable φ of the controlled system is first subtracted from the setpoint φ _soll given for this purpose. The resulting difference then forms one of the two input signals of a so-called rule computing device [4]. The second input signal of this rule computing device is the time derivative of the controlled variable φ, ie the signal φ 'use. At its output, the control computing device supplies the input signal Δ for the actuator with two-point behavior. The curve displayed inside the rule calculator

ϕ′=ϕ′(ϕ-ϕ_soll)φ '= φ' (φ-φ _soll )

ist wie folgt erklärt: Der linke, obere Ast dieser Kurve ist der geometrische Ort für sämtliche Wertepaare ϕ-ϕ_soll einerseits und ϕ′ andererseits, von denen aus der angestrebte Zustand (ϕ=ϕ_soll und ϕ′=0) unter dauernder Aufschaltung von ε=-ε₀, also ohne jegliche Umschaltung des Zweipunktgliedes, angelaufen wird. Umgekehrt ist der rechte, untere Ast dieser Kurve der geometrische Ort für sämtliche Wertekombinationen ϕ-ϕ_soll einerseits und ϕ′ andererseits, von denen aus der angestrebte Zustand (ϕ=ϕ_soll und ϕ′=0) unter dauernder Aufschaltung von ε=+ε₀, also ohne jegliche Umschaltung des Zweipunktgliedes, angelaufen wird. Das Regelrechengerät funktioniert nun als Ganzes derart, daß es für alle Wertekombinationen von ϕ-ϕ_soll einerseits und ϕ′ andererseits, die oberhalb bzw. rechts von dieser Kurveis explained as follows: The left, upper branch of this curve is the geometric location for all pairs of values φ-φ _soll on the one hand and φ 'on the other hand, of which the desired state (φ = φ _soll and φ' = 0) under permanent connection of ε = -ε₀, that is, without any switching of the two-point link, is started. Conversely, the right, lower branch of this curve is the geometric location for all combinations of values φ-φ _soll on the one hand and φ 'on the other hand, of which the desired state (φ = φ _soll and φ' = 0) under constant connection of ε = + ε₀ , So without any switching of the two-point link, is started. The rule computing device now functions as a whole in such a way that it is valid for all value combinations of φ-φ _soll on the one hand and φ 'on the other hand, those above or to the right of this curve

ϕ′=ϕ′(ϕ-ϕ_soll)φ '= φ' (φ-φ _soll )

liegen, an seinem Ausgang ein negatives Signal Δ (also Δ<0) liefert, und daß es für alle Wertekombinationen von ϕ-ϕ_soll einerseits und ϕ′ anderer­ seits, die unterhalb bzw. links von dieser Kurveat its output a negative signal Δ (ie Δ <0) provides, and that it for all value combinations of φ-φ _soll on the one hand and φ 'on the other hand, the below or to the left of this curve

ϕ′=ϕ′(ϕ-ϕ_soll)φ '= φ' (φ-φ _soll )

liegen, an seinem Ausgang ein positives Signal Δ (also Δ<0) bereitstellt. Das Verhalten der durch Fig. 2a beschriebenen Anordnung wird durch in die Fig. 2b darge­ stellte Zustandsebene vollständig erklärt. Ein Umschalten des Zweipunktgliedes erfolgt nämlich stets auf der dort fett her­ vorgehobenen "Schaltkurve" K_s, d. h. auf der Kurve S-P-S′, die durch Δ=0 gekennzeichnet ist.lie, at its output a positive signal Δ (ie Δ <0) provides. The behavior of the arrangement described by Fig. 2a is completely explained by in Fig. 2b Darge presented state level. A switching over of the two-point element always takes place on the "switching curve" K _s highlighted in bold there, ie on the curve SPS ', which is characterized by Δ = 0.

Befindet sich der "Zustand" (d. h. die Wertekombination ϕ und ϕ′) der in Fig. 2a dargestellten Anordnung zur Zeit t=0 auf­ grund einer im Zeitraum t<0 erfolgten, zur Zeit t=0 aber bereits vollständig abgeklungenen Anregung oberhalb bzw. rechts von der Schaltkurve S-P-S′, so ist Δ<0 und die Stellgröße ε weist gemäß der Darstellung in Fig. 2a im Zeitraum t<0 zunächst einen Wert ε=-ε₀ auf. Infolgedessen nähert sich der Zustand (d. h. die Wertekombination ϕ und ϕ′) unter Nutzung der vollen Stellreserve der Schalt-Halbkurve S′-P solange an, bis der Zustandspunkt zur Zeit t=t₀ die Schalt-Halbkurve S′-P er­ reicht.Is the "state" (ie the combination of values φ and φ ') of the arrangement shown in Fig. 2a at time t = 0 on the basis of one in the period t <0, at time t = 0 but already completely decayed excitation above or to the right of the switching curve SPS ', then Δ <0 and the manipulated variable ε initially has a value ε = -ε₀ in the period t <0 as shown in FIG. 2a. As a result, the state (ie, the value combination φ and φ ') approaches using the full control reserve of the switching half-curve S'-P until the state point at time t = t₀ the switching half-curve S'-P he goes.

In diesem Augenblick wird die Stellgröße ε auf ε=+ε₀ umge­ schaltet, was zur Folge hat, daß sich der Zustandspunkt dann auf der Schalt-Halbkurve S′-P ohne eine weitere Umschaltung schnellmöglichst in den gewünschten ZustandspunktAt this moment, the manipulated variable ε is changed to ε = + ε₀ switches, which has the consequence that the state point then on the switching half-curve S'-P without further switching as quickly as possible in the desired state point

P (ϕ=ϕ_soll, ϕ′=0)P (φ = φ _soll , φ '= 0)

bewegt. Die vom Anfangspunkt A aus gezeich­ nete Kurve hat zunächst einen unerwarteten Verlauf; mit Hilfe der Variationsrechnung läßt sich aber leicht nachweisen, daß es keinen günstigeren gibt.emotional. The drawn from the starting point A from The new curve initially has an unexpected course; with help But the calculus of variations can easily prove that it is There are no better ones.

Liegt dagegen der "Ausgangszustand" unterhalb bzw. links von der Kurve S-P-S′, dann weist ε zunächst den Wert ε=+ε₀ auf, bis die Schalt-Halbkurve S-P erreicht ist; anschließend folgt mit ε=-ε₀ wieder der Einlauf in den gewünschten ZustandspunktBy contrast, is the "initial state" below or to the left of the curve S-P-S ', then ε initially has the value ε = + ε₀, until the switching half-curve S-P is reached; then follows with ε = -ε₀ again the inlet to the desired state point

P (ϕ=ϕ_soll, ϕ′=0).P (φ = φ _soll , φ '= 0).

Im Anschluß daran stellt sich unabhängig vom "Ausgangszustand" wieder ein stationärer Grenzzyklus mit einer theoretisch nicht limitierten, unendlich großen Umschalt­ frequenz ein.Following this arises independently from the "initial state" again a stationary limit cycle with a theoretically unlimited, infinitely large switching frequency.

Auch die durch Fig. 2a beschriebene Anordnung weist also die beiden vorgenannten charakteristischen Eigenschaften einer zeitlich-optimalen Regelung auf.Also, the arrangement described by Fig. 2a thus has the two aforementioned characteristic properties of a temporally-optimal control.

Die für die Realisierung des in Fig. 2a dargestellten Regelrechen­ geräts wichtigste und zugleich schwierigste Aufgabe besteht darin, die in Fig. 2a innerhalb dieses Regelrechengeräts dar­ gestellte KurveThe most important and at the same time most difficult task for the realization of the control rake shown in Fig. 2a is the in Fig. 2a within this rule computing device asked curve

ϕ′=ϕ′(ϕ-ϕ_soll)φ '= φ' (φ-φ _soll )

in diesem Gerät zu imple­ mentieren. Dies kann entweder in Form einer dort installierten, analogen oder digitalen Rechenschaltung oder dadurch geschehen, daß diese Kurvein this device to imple menting. This can be done either in the form of a analog or digital arithmetic circuit or done by  that this curve

ϕ′=ϕ′(ϕ-ϕ_soll)φ '= φ' (φ-φ _soll )

zunächst extern berechnet, anschließend innerhalb des Regelrechengeräts in einem digitalen Speicher abgelegt und im Betrieb dort wieder aufgerufen wird.initially calculated externally, then within the rule computing device in a digital Memory is stored and called up there during operation.

Bei der Beurteilung des Schwierigkeitsgrades dieser Aufgabe ist aber noch folgendes zu bedenken. Die für Übertragungsstrecken zweiter Ordnung charakteristische Umschaltkurve S-P-S′ weist nur dann die in Fig. 2b beispielhaft dargestellte, noch relativ einfache Form auf, wenn - wie im bisherigen Beispiel angenommen - die zugehörige Übertragungsstrecke überkritisch gedämpft, also, für sich alleine genommen, nicht zu Eigenschwingungen fähig ist. Trifft dies nicht zu, so erhält man für solche Über­ tragungsstrecken zweiter Ordnung Umschaltkurven S-P-S′, wie sie in Fig. 2c und Fig. 2d dargestellt sind. Dabei handelt es sich bei der in Fig. 2c dargestellten Umschaltkurve S-P-S′ um die eines gedämpften Schwingers (0<D<1), während sich die in Fig. 2d dargestellten Kurven für einen ungedämpften Schwinger (D=0) bzw. einen angefachten Schwinger (-1<D<0) ergeben. Aus dem Verlauf dieser Kurven wird zweierlei deutlich. Zum einen erfordert ihre Implementierung im Regelrechengerät einen erheblichen Aufwand. Zum anderen weist eine damit realisierte, zeitlich-optimale Regelung eine sehr starke und damit höchst unerwünschte Empfindlichkeit gegenüber Parameterveränderungen der Übertragungsstrecke auf, weil solche Parameterveränderungen einen massiven Einfluß auf den Verlauf dieser filigranen Kurven haben. Insbesondere in diesem Zusammenhang spielt ein grund­ sätzlicher Schwachpunkt derartiger zeitlich-optimaler Regelsysteme noch eine sehr wesentliche Rolle. Wie bereits ausführlich dargelegt, zeichnen sich die beschriebenen Umschaltkurven, auf denen der Zustandspunkt in den angestrengten stationären Punkt PWhen assessing the difficulty of this task, however, the following should be considered. The switching curve SPS 'characteristic of second-order transmission paths only has the form shown in FIG. 2b by way of example in a relatively simple form if, as assumed in the previous example, the associated transmission path is supercritically damped, ie not taken to itself, on its own is capable. If this is not true, we obtain switching curves SPS ', such as are shown in Fig. 2c and Fig. 2d for such transmission lines over second order. The switching curve SPS 'shown in FIG. 2c is that of a damped oscillator (0 <D <1), while the curves shown in FIG. 2d represent an undamped oscillator (D = 0) or a fanned oscillator (-1 <D <0). The course of these curves shows two things. On the one hand, their implementation in the rule computing device requires considerable effort. On the other hand, a time-optimal control realized with it has a very strong and thus highly undesirable sensitivity to parameter changes of the transmission path because such parameter changes have a massive influence on the course of these filigree curves. In this context in particular, a fundamental weak point of such time-optimal control systems still plays a very important role. As already explained in detail, the switching curves described on which the state point in the strained stationary point P

(ϕ=ϕ_soll, ϕ′=0)(φ = φ _soll , φ '= 0)

verläuft, nämlich grundsätzlich dadurch aus, daß die Eingangsgröße Δ des Zweipunktgliedes auf diesen Umschaltkurven immer genau den Wert Null aufweist und auf diesem Wert verharrt. Bei der gerätetechnischen Verwirklichung kann ein Verlauf exakt auf einer Kurve aber schon aus Toleranzgründen nicht auftreten. Infolgedessen führt das System an dieser Stelle eine Arbeitsbewegung, ein sogenanntes "Rattern" [5] aus, das aus einer verhältnismäßig schnellen Schwingung kleiner Amplitude besteht. In [5] wird in diesem Zusammenhang ausgeführt, daß dann, wenn die Umschaltkurve nicht mechanisch aufzubauen ist, sondern durch elektronische Schal­ tungen erzeugt wird, es manchmal vorteilhaft ist, "sich mit einer Nährungslösung (also mit sub-optimalen Reglern) zufrieden­ zugeben". Solche "angenähert optimalen" Umschaltkurven seien auch einfacher aufzubauen. Gleichzeitig erfolgt aber der Hin­ weis, daß damit das vorstehend beschriebene Problem des "Ratterns" keineswegs beseitigt ist. Abgesehen von diesem Hin­ weis in [5] zeigt eine genauere Überlegung grundsätzlich, daß die Problematik des Ratterns bedauerlicherweise sogar umso größer wird, je mehr man solche "annähernd optimalen" Umschalt­ kurven den "wirklich optimalen" anzugleichen versucht. Ganz ab­ gesehen davon ist aber auch der Minderaufwand, der durch den Einsatz solcher "annähernd optimaler" Umschaltkurven anstelle der "wirklich optimalen" erzielt werden kann, zumindest beim heutigen Stand der Technik sehr gering und rechtfertigt kaum die damit einhergehende Minderung der Leistungsfähigkeit.runs, namely in principle from that the input Δ of the two-point member on this Shift curves always exactly zero and has on this value remains. At the device technical realization may be a course exactly on a curve but already off Tolerance reasons do not occur. As a result, the system performs at this point a working movement, a so-called "Rattling" [5], which results from a relatively fast Oscillation of small amplitude exists. In [5] is in this  Context executed, that if the switching curve is not is mechanically build, but by electronic scarf It is sometimes beneficial to "deal with one Nutrition solution (ie with sub-optimal controllers) satisfied admit. "Such" approximately optimal "switching curves are also easier to build. At the same time, however, the Hin takes place indicates that this is the problem described above of "Ratterns" is by no means eliminated. Apart from this hin wiss in [5] shows a closer consideration in principle that Regrettably, the problem of chattering is even greater becomes, the more one such "approximately optimal" switching curves to the "really optimal" to adjust. Completely off seen from this, however, is also the minimum effort, by the Use of such "nearly optimal" switching curves instead the "really optimal" can be achieved, at least at Today's state of the art very low and hardly justified the associated reduction in performance.

Eine wirklich tragfähige Vereinfachung solcher Regelungen mit Zweipunktverhalten ihrer Stellglieder bei gleichzeitiger Ver­ ringerung von deren Empfindlichkeit gegenüber Parameterschwan­ kungen der Übertragungsstrecke und möglichst geringem Verlust an Leistungsfähigkeit im Vergleich zur theoretisch zeitlich- optimalen Regelung sollte also nicht darin bestehen, daß die "wirklich optimalen" Umschaltkurven durch "annähernd optimale" ersetzt werden, sondern sollte auf die Implementierung solcher Umschaltkurven möglichst ganz verzichten.A really viable simplification of such regulations with Two-point behavior of its actuators with simultaneous Ver reduction of their sensitivity to parameter swan kungen the transmission path and the least possible loss in performance compared to the theoretical temporal optimal regulation should therefore not be that the "really optimal" switching curves by "nearly optimal" be replaced, but should be on the implementation of such Avoid switching curves as completely as possible.

Das Gewicht dieser Forderung erhöht sich noch drastisch, wenn von den zuletzt betrachteten Übertragungsstrecken zweiter Ord­ nung abgegangen und gemäß der Darstellung in Fig. 3a auf Über­ tragungsstrecke dritter Ordnung übergegangen wird. Das ein­ gangs genannte Stellglied mit Zweipunktverhalten beeinflußt mit seiner Ausgangsgröße ε in Fig. 3a also eine Übertragungs­ strecke 3. Ordnung. ϕ ist deren zu regelnde Ausgangsgröße; ϕ′ ist die erste und ϕ′′ die zweite Ableitung dieser Ausgangsgröße nach der Zeit. Für die Realisierung der angestrebten, zeitlich- optimalen Zweipunktregelung wird die Ausgangsgröße ϕ der Regel­ strecke zunächst von dem hierfür erwünschten Sollwert ϕ_soll subtrahiert. Die entstehende Differenz ϕ_soll-ϕ bildet dann eines der drei Eingangssignale des Regelrechengeräts. Als weitere Eingangssignale dieses Regelrechengeräts finden noch die erste und die zweite zeitliche Ableitung der Regelgröße, also die Signale ϕ′ und ϕ′′ Verwendung. An seinem Ausgang liefert das Regelrechengerät wieder das Eingangssignal Δ für das Stell­ glied mit Zweipunktverhalten. Die innerhalb des Regelrechenge­ räts dargestellte FlächeThe weight of this requirement increases even more drastically when departing from the last considered transmission links second order voltage and transposed according to the representation in Fig. 3a over tragungsstrecke third order. The initially mentioned actuator with two-point behavior influenced with its output ε in Fig. 3a so a transmission line 3rd order. φ is the output variable to be controlled; φ 'is the first and φ''the second derivative of this output after time. For the realization of the desired, temporally optimal two-step control, the output variable φ of the control path is first subtracted from the desired desired value φ _soll . The resulting difference φ _soll -φ then forms one of the three input signals of the rule computing device. As further input signals of this Regelrechengeräts still find the first and the second time derivative of the controlled variable, so the signals φ 'and φ''use. At its output, the control computing device again provides the input signal Δ for the actuator with two-point behavior. The surface represented within the rule computing device

ϕ′′=ϕ′′(ϕ-ϕ_soll, ϕ′)φ '' = φ '' (φ-φ _soll , φ ')

ist der geometrische Ort für sämtliche Wertetripel ϕ-ϕ_soll, ϕ′ und ϕ′′, von denen aus der angestrebte Zustand (ϕ=ϕ_soll, ϕ′=0 und ϕ′′=0) unter lediglich einmaliger Umschaltung des Zweipunkt­ gliedes angelaufen werden kann.is the geometric location for all value triplets φ-φ _soll , φ 'and φ'', from which the desired state (φ = φ _soll , φ' = 0 and φ '' = 0) started under only a single switching of the two-point member can be.

Das Regelrechengerät funktioniert hier als Ganzes derart, daß es für alle Wertetripel ϕ-ϕ_soll, ϕ′ und ϕ′′ die auf einer Seite dieser Fläche liegen ein positives Ausgangssignal Δ liefert und daß es für alle Wertetripel ϕ-ϕ_soll, ϕ′ und ϕ′′, die auf der verbleibenden, anderen Seite dieser Fläche liegen, ein negatives Ausgangssignal Δ bereitstellt. Das Verhalten der durch Fig. 3a beschriebenen Anordnung wird durch den in Fig. 3b dargestellten Zustandsraum vollständig erklärt. Ein Umschalten des Zweipunktgliedes erfolgt nämlich stets auf der dort mit Hilfe durchgezogener Pfeile dargestellten "Schaltfläche" F_s, die durch Δ=0 gekennzeichnet ist. Befindet sich der "Zu­ stand" (d. h. das Wertetripel ϕ, ϕ′ und ϕ′′) der in Fig. 3a dargestellten Anordnung zur Zeit t=0 aufgrund einer im Zeit­ raum t<0 erfolgten, zur Zeit t=0 aber bereits vollständig abgeklungenen Anregung zum Beispiel im Anfangspunkt A im jen­ seits der Schaltfläche F_s gelegenen Teil des Zustandsraumes, so wird die Stellgröße ε mit dem Betrag ε₀ und jenem Vorzeichen aufgeschaltet, das zu dem genannten Teil des Zustandsraumes gehört. Dies hat zur Folge, daß sich der Zustandspunkt längs der Kurve A-B in Bewegung setzt, bis er im Punkt B auf die Schaltfläche F_s trifft. Nun wird umgeschaltet, d. h. das Vorzeichen von ε gewechselt, worauf sich der Zustandspunkt auf der Schaltfläche F_s zur Schaltkurve S-P-S′, welche Bestandteil der Schaltfläche F_s ist, hinbewegt. Im Punkt C ist dann die Schaltkuve S-P-S′ erreicht; nun wird erneut umgeschaltet und im Anschluß daran erfolgt längs der Kurve C-P der Einlauf in den gewünschten ZustandspunktThe rule computing device functions here as a whole in such a way that for all value triples φ-φ _soll , φ 'and φ''which lie on one side of this surface a positive output signal Δ and for all value triplets φ-φ _soll , φ' and φ '', which are on the remaining, other side of this surface, provides a negative output signal Δ. The behavior of the arrangement described by Fig. 3a is fully explained by the state space shown in Fig. 3b. A switching over of the two-point link always takes place on the "button" F _s represented there by means of solid arrows, which is denoted by Δ = 0. Is the "to stand" (ie the value triplet φ, φ 'and φ'') of the arrangement shown in Fig. 3a at time t = 0 due to a time t <0, at the time t = 0 but already complete decayed excitation, for example, in the starting point A in part of the state space located next to the button F _s , the manipulated variable ε is applied with the amount ε₀ and the sign belonging to the said part of the state space. This has the consequence that the state point starts moving along the curve AB until it hits the button F _s at the point B. Now it is switched over, ie the sign of ε changed, whereupon the state point on the button F _s to the switching curve SPS ', which is part of the button F _s moves. In point C, the Schaltkuve SPS 'is then reached; Now it is switched again and then along the curve CP, the inlet to the desired state point

P (ϕ=ϕ_soll, ϕ′=0, ϕ′′=0).P (φ = φ _soll , φ '= 0, φ''= 0).

Zum Abschluß stellt sich wieder ein stationärer Grenzzyklus mit einer theoretisch nicht liminierten, unendlich großen Umschaltfrequenz ein. Seinem Prinzip nach erscheint das geschilderte Verfahren also recht einfach. Seine praktische Realisierung birgt aber enorme Probleme. Die in Fig. 3b beispielhaft dargestellte Schaltfläche F_s weist nämlich nur deshalb eine noch recht übersichtliche Form auf, weil die zugehörige Übertragungsstrecke überkritisch gedämpft, für sich allein genommen also nicht zu Eigenschwingungen fähig ist. Ist diese Voraussetzung nicht erfüllt, so ergeben sich ziemlich komplizierte und insbesondere sehr parameterempfindliche Schaltflächen, deren Implementierung im Regelrechengerät sehr viel Aufwand erfordert. Außerdem weist dann natürlich auch die derart entstehende Regelung eine sehr starke und damit höchst unerwünschte Empfindlichkeit gegenüber Parameterveränderungen der Übertragungsstrecke auf. Dadurch wird u. a. auch die bereits am Beispiel von Übertragungsstrecken zweiter Ordnung geschilderte Problematik des "Ratterns" [5] erheblich ver­ schärft.Finally, there is again a stationary limit cycle with a theoretically non-limited, infinitely large switching frequency. According to its principle, the described procedure thus seems quite simple. Its practical realization harbors enormous problems. The button F _s exemplified in Fig. 3b namely has only therefore still a very concise form because the associated transmission line overdamped, that by itself is not capable of self-oscillation. If this requirement is not met, then quite complicated and in particular very sensitive to the parameters buttons whose implementation in the rule computing device requires a lot of effort. In addition, then, of course, the resulting regulation on a very strong and thus highly undesirable sensitivity to changes in parameters of the transmission path. As a result, the problems of "chattering" [5], which have already been described using the example of second-order transmission links, are sharpened considerably.

Zum praktischen Nutzen solcher, theoretisch zeitlich optimaler Regelsysteme bei Übertragungsstrecken höherer Ordnung (n3) mit Zweipunktverhalten des Stellgliedes heißt es daher in [3] sehr richtig:For the practical use of such, theoretically temporally optimal Control systems for higher-order transmission links (n3) with two-point behavior of the actuator it is therefore stated in [3] very right:

"Man kann sich vorstellen, daß dieses im Prinzip einfach aussehende Verfahren bei einem System höherer Ordnung manche Probleme birgt. Die Schaltflächen, die im n-dimensionalen Raum zu Hyperflächen werden, können komplizierte, mehr­ deutige Formen annehmen. Auch müssen sie bei Parameterän­ derungen der Strecke ständig angepaßt werden, um von Nutzen zu sein. Schließlicgh kommen noch die Schwierigkeiten einer genauen Erfassung der Zustandsgrößen hinzu. Es überrascht deshalb nicht, daß zeitoptimale Steuerungen bei Systemen höherer Ordnung bisher kaum Anwendung gefunden haben und daß sie allenfalls als Bezugsmodell für das theoretisch Er­ reichbare von Bedeutung sind.""One can imagine that this is basically simple looking processes in a higher order system some Harbors problems. The buttons in the n-dimensional Space to become hypersurfaces can be complicated, more take clear forms. They also have to be parameterized constantly adapted to benefit the route to be. Finally, there are the difficulties of one precise acquisition of the state variables. It's surprising therefore not that time-optimal controls in systems Higher order have so far found little application and that at most as a reference model for the theoretical He achievable. "

Die hiermit vorgelegte Erfindung vermag eine dynamisch extrem hochwertige Führung von Übertragungsstrecken höherer Ordnung mit Zwei- und Mehrpunktverhalten des Stellgliedes weit besser zu leisten als die beschriebenen, lediglich theoretisch "zeitlich-optimalen" Regelsysteme.The hereby presented invention is capable of a dynamic extreme High-quality management of higher-order transmission links with two- and multi-point behavior of the actuator far better to perform as described, only theoretically "time-optimal" control systems.

Sie stellt sich dabei vom Prinzip her nicht die Aufgabe der Schaffung eines (theoretisch) zeitlich-optimalen, sondern viel­ mehr jene der Verwirklichung eines zeitlich-suboptimalen Regel­ systems. Dabei unterliegt sie jedoch nicht der Versuchung, dies einfach derart zu bewerkstelligen, daß die beschriebenen oder erwähnten, zeitlich-optimalen Schaltkurven, Schaltflächen und Schalthyperflächen durch entsprechende Spezies zeitlich-subop­ timaler Art ersetzt werden. Auf diesem Wege wird nämlich vor allem die Leistungsfähigkeit solcher Systeme reduziert, ohne daß sich ihre Empfindlichkeit und der für ihre Realisierung er­ forderliche Aufwand in entsprechendem Maße verringern.In principle, it does not abandon the task of Creation of a (theoretically) time-optimal, but much more those of the realization of a temporally suboptimal rule system. However, she is not tempted to do so simply to accomplish such that the described or mentioned, time-optimal switching curves, buttons and Switching surfaces through corresponding species temporal subop timaler type be replaced. This is the way to go all of which reduces the efficiency of such systems without that their sensitivity and their realization Reduce required effort to a corresponding extent.

Von der hiermit vorgelegten Erfindung wird das beschriebene Problem der Schaffung einer möglichst reaktionsschnellen Rege­ lung für Übertragungsstrecken dritter und höherer Ordnung beim Vorliegen von Stellgliedern, die an ihrem Ausgang ein Zwei- oder Mehrpunktverhalten aufweisen, in grundsätzlich anderer, und zwar neuartiger Weise angegangen.Of the hereby presented invention, the described Problem of creating a responsive as possible for third and higher order transmission links Presence of actuators having at their output a or multipoint behavior, in fundamentally different, and approached in a novel way.

Sie geht dabei davon aus, daß die Stellgröße y dem Eingang der vorliegenden regelungstechnischen Übertragungsstrecke als Aus­ gangsgröße eines leistungselektronischen Stellgliedes vorgegeben wird, und daß der Stellbereich Y_h, innerhalb dessen die Stellgröße y einstellbar ist, sich aus k diskreten WertenIt assumes that the manipulated variable y is given to the input of the present control technical transmission path as the output from a power electronic actuator, and that the control range Y _h , within which the manipulated variable y is adjustable, from k discrete values

y(ν) mit ν=1,2,3, . . ., ky (ν) with ν = 1,2,3,. , ., k

zusammensetzt, was bedeutet, daß die Stellgröße y stets einen dieser k diskreten Werten y₁, y₂, . . ., y_k aufweisen muß.which means that the manipulated variable y always one of these k discrete values y₁, y₂,. , ., y _k must have.

In diesem Zusammenhang geht die vorliegende Erfindung des weiteren davon aus, daß der Stellgrößenbefehl y_b am Eingang des leistungselektronischen Stellgliedes in Form eines digitalen Signales anliegt, welche die k WerteIn this context, the present invention further assumes that the manipulated variable command y _{b applied to} the input of the power electronic actuator in the form of a digital signal, which the k values

y_b(ν) mit ν=1,2,3, . . ., ky _b (ν) with ν = 1,2,3,. , ., k

annehmen kann und daß das leistungselektronische Stellglied jeden der k diskreten Werte y(ν) der Stellgröße an seinem Ausgang dem Wert y_b(ν) des Stellgrößenbefehls an seinem Eingang ein­ deutig zuordnet.and that the power electronic actuator assigns each of the k discrete values y (ν) of the manipulated variable at its output to the value y _b (ν) of the manipulated variable command at its input.

Unter diesen Voraussetzungen wird in der vorliegenden Erfindung in zunächst herkömmlicher Weise die Differenz w-x zwischen dem Sollwert w der zu regelnden Größe und deren Istwert x ge­ bildet. Von dieser Regeldifferenz x_d=w-x wird dann aber in neuartiger Weise noch eine sogenannte Stabilisierungsgröße x_stab subtrahiert. Diese Stabilisierungsgröße x_stab wird wie­ derum als Summe der Signale eines vollständigen Satzes von Zu­ standsvariablen [6] der vorliegenden regelungstechnischen Übertragungsstrecke gebildet, wobei diese Signale vor ihrer Summation jeweils mit einem Faktor gewichtet werden, der dem Einfluß der betreffenden Zustandsgröße auf das dynamische Ver­ halten des letztlich entstehenden Regelsystems angemessen ist. Die derart entstehende DifferenzUnder these conditions, in the present invention in a first conventional manner, the difference wx between the desired value w of the variable to be controlled and the actual value x forms ge. From this control difference x _d = wx, however, a so-called stabilization variable x _{stab is then} subtracted in a novel manner. This stabilizing variable x _stab is in turn formed as the sum of the signals of a complete set of state variables [6] of the present control transmission path, these signals being weighted prior to their summation each with a factor that hold the influence of the state variable concerned on the dynamic Ver of the resulting regulatory system is appropriate. The resulting difference

x_d-x_stab=w-x-x_stab x _d -x = wxx _{rod rod}

wird im folgenden als Lenkgröße x_lenk bezeichnet. Sie wird er­ findungsgemäß dem Eingang eines sogenannten Stellgrößenauswählers zugeführt, der an seinem Ausgang den sogenannten Stellgrößen­ wunsch y_w in Form eines digitalen Signals bereitstellt.is _hereinafter referred to as steering size x _steering . It is inventively fed to the input of a so-called manipulated variable selector, which provides the so-called control variables desired y _w in the form of a digital signal at its output.

Dieser Stellgrößenauswähler ordnet seinerseits jedem möglichen Wert der Lenkgröße x_lenk oder, alternativ hierzu, jeder möglichen Kombination der Lenkgröße x_lenk und des an seinem Ausgang momentan anstehenden Stellgrößenwunsches y_w einen diskreten Wert y aus dem Stellbereich Y_h des leistungselektronischen Stellgliedes zu, und zwar derart, daß der zugehörige Stellgrößen­ wunsch y_w(ν) dann als neuer Stellgrößenwunsch y_w am Ausgang des Stellgrößenauswählers eingestellt wird. Dieser Stellgrößenwunsch wird wiederum dem Eingang des leistungselek­ tronischen Stellgliedes zugeführt und dadurch als Stellgrößen­ befehl y_b wirksam.This control variable selector in turn assigns to each possible value of the steering variable x _steering or, alternatively, to each possible combination of the steering variable x _steering and the _{command variable command} y _w currently present at its output to a discrete value y from the actuating range Y _{h of} the power electronic actuator, in such a way in that the associated manipulated variable desired y _w (ν) is then set as a new manipulated variable request y _w at the output of the manipulated variable selector. This command value request is in turn fed to the input of the power-electronic actuator and thereby command values y _b effective.

Insbesondere durch die vorstehend geschilderte, erfindungsge­ mäße Einflußnahme der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäß gebildeten Stabilisierungsgröße x_stab auf die EingangsgrößeIn particular, by the above-described, erfindungsge Permitted influence of the above-described stabilization size, according to the invention formed on the input variable x _bar

x_lenk=w-x-x_stab x = wxx _{steering rod}

des genannten Stellgrößenauswählers wird auch für Übertragungsstrecken dritter und höherer Ordnung beim Vorliegen von Zwei- oder Mehrpunktstellgliedern ein Regelsystem geschaffen, das auch dann als außerordentlich reaktionsschnell zu bewerten ist, wenn es am theoretisch möglichen Optimum, der sogenannten zeitlich-optimalen Regelung, gemessen wird. of the aforementioned manipulated variable selector also for third and higher order transmission links Presence of two- or Mehrpunktstellgliedern a control system even then as extremely responsive is to be evaluated when it is at the theoretically possible optimum, the so-called time-optimal regulation, is measured.  

Ein beachtlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung be­ steht außerdem darin, daß diese das vorstehend geschilderte Problem auch dann beherrscht, wenn mehrere Ausgangsgrößen oder mehr als eine Komponente der vektoriellen Ausgangsgröße einer regelungstechnischen Übertragungsstrecke geregelt werden müssen und wenn dafür vom Ausgang des leistungselektronischen Stell­ glieds auch mehrere Stellgrößen oder mehr als eine Komponente der vektoriellen Stellgröße einer regelungstechnischen Übertra­ gungsstrecke unabhängig voneinander beeinflußt werden.A considerable advantage of the device according to the invention be is also that this is the above Problem even then dominated when multiple outputs or more than one component of the vectorial output of a control technical transmission line must be regulated and if for the output of the power electronic Stell There are also several manipulated variables or more than one component the vectorial manipulated variable of a control technical overdrive be influenced independently of each other.

Im folgenden sollen der Aufbau und die Funktion der hiermit vorgelegten Erfindung in ihren verschiedenen Ausbildungsformen näher erläutert werden.The following is the structure and function of hereby presented invention in its various forms of training be explained in more detail.

Die erste, grundlegende Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung soll nachstehend anhand von Fig. 4 beschrieben werden. Bereits dort geht die hiermit vorgelegte Erfindung davon aus, daß die e Eingangsgröße y₁, y₂, . . ., y_e der vorliegenden Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1), die dieser Übertra­ gungsstrecke unabhängig voneinander vorgegeben werden können und die im folgenden gemäß DIN 19 226, Abschnitt 6.2.1 als Stellgrößen y₁, y₂, . . ., y_e bezeichnet und für ihre weitere Be­ schreibung zu einem e-dimensionalen StellgrößenvektorThe first, basic embodiment of the invention presented here will be described below with reference to FIG. 4. Already there, the invention submitted hereby assumes that the e input y ₁, y ₂,. , ., y _{e of} the present n-th order transmission path ( 1 ), which can be specified independently of each other of this transmission link and the following in accordance with DIN 19 226, Section 6.2.1 as manipulated variables y₁, y₂,. , ., y _e and for their further description of an e-dimensional manipulated variable vector

zusammengefaßt werden, der Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) als Komponenten des Ausgangsgrößenvektors eines leistungs­ elektronischen Stellgliedes (2) vorgegeben werden. In diesem Zusammenhang geht die vorliegende Erfindung des weiteren davon aus, daß der Bereich, innerhalb dessen der Stellgrößenvektor einstellbar ist und der im folgenden gemäß DIN 19 226, Abschnitt 6.2.1 als Stellbereich Y_h bezeichnet wird, sich aus k diskreten Wertenbe summarized, the n-th order transmission path ( 1 ) as components of the output variable vector of a power electronic actuator ( 2 ) can be specified. In this context, the present invention further assumes that the range within which the manipulated variable vector is adjustable and which is referred to below as the adjustment range Y _h according to DIN 19 226, section 6.2.1, consists of k discrete values

zusammensetzt. Dies bedeutet, daß der Stellgrößenvektor stets einen dieser k diskreten Wertecomposed. This means that the manipulated variable vector always one of these k discrete values

aufweisen muß. Schließlich geht die vorliegende Erfindung noch davon aus, daß am Eingang des leistungselektronischen Stellgliedes (2) ein digitales Eingangssignal gemäß DIN 19 226, Abschnitt 2.1 und Abschnitt 2.3 anliegt, das im folgenden als Stellgrößenbefehl y_b bezeichnet wird und das die k Wertemust have. Finally, the present invention still assumes that at the input of the power electronic actuator ( 2 ) a digital input signal according to DIN 19 226, Section 2.1 and Section 2.3 is applied, which is hereinafter referred to as control variable command y _b and the k values

y_b(ν) mit ν=1, 2, 3, . . ., ky _b (ν) with ν = 1, 2, 3,. , ., k

annehmen kann, und daß das leistungselektronische Stellglied (2) jeden der k diskreten Werte (ν) seines Ausgangsgrößenvektors dem Wert y_b(ν) seines Stellengrößenbefehls y_b eindeutig zugeordnet.and that the power electronic actuator ( 2 ) uniquely assigns each of the k discrete values (ν) of its output vector to the value y _b (ν) of its setpoint command y _b .

Unter diesen Voraussetzungen wird in der vorliegenden Erfindung der im folgenden gemäß DIN 19 226, Abschnitt 9.3.5 als Re­ geldifferenzvektor _d bezeichnete, a-dimensionale Differenz­ vektorUnder these conditions, in the present invention, the hereinafter referred to as DIN 19 226, Section 9.3.5 as Re money difference vector _d , a-dimensional difference vector

gebildet. Dabei enthält der im folgenden ge­ mäß DIN 19 226, Abschnitt 10.4.1 als Regelgrößenvektor be­ zeichnete, a-dimensionale Vektoreducated. It contains the ge in the following according to DIN 19 226, section 10.4.1 as control variable vector be drew, a-dimensional vector

als Komponenten die a, im folgenden gemäß DIN 19 226, Abschnitt 10.4.1 als Regelgrößen bezeichneten, Ausgangsgrößen x₁, x₂, . . ., x_a der Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1), die auf voneinander unabhängige Werte eingestellt werden sollen. In entsprechender Weise enthält der im folgenden gemäß DIN 19 226, Abschnitt 6.2.4 als Führungsgrößenvektor bezeichnete, a-dimensionale Vektoras components the a, hereinafter referred to as controlled variables according to DIN 19,226, Section 10.4.1, output variables x₁, x₂,. , ., x _{a of} the nth order transmission path ( 1 ) to be set to independent values. In a corresponding manner, the a-dimensional vector referred to below as DIN 19 226, Section 6.2.4 as a guide variable vector contains

als Komponenten die a, im folgenden gemäß DIN 19 226, Abschnitt 6.2.4 als Führungsgrößen bezeichneten, der Regeleinrichtung von außen vorgegebenen Sollwerte w₁, w₂, . . ., w_a für die Regelgrößen x₁, x₂, . . ., x_a.as components the a, hereinafter referred to as reference values according to DIN 19,226, Section 6.2.4, the control device from the outside predetermined desired values w₁, w₂,. , ., W _a for the controlled variables x₁, x₂,. , ., x _a .

Des weiteren wird in der vorliegenden Erfindung die DifferenzFurthermore, in the present invention, the difference

zwischen dem a-dimensionalen Regeldifferenzvektor _d und einem ebenfalls a-dimensionalen, sogenannten Stabilisierungsgrößen­ vektor _stab gebildet. Diese Differenz zwischen x_d und x_stab steht als sogenannter Lenkgrößenvektorvector between the a-dimensional system deviation vector _d and also a dimensional, so-called stabilization _rod sizes formed. This difference between x _d and x _stab stands as a so-called steering variable vector

am Eingang eines Stellgrößenauswählers (3) an. Dieser Stellgrößen­ auswähler (3) liefert an seinem Ausgang ein digitales Signal gemäß DIN 19 226, Abschnitt 2.1 und Abschnitt 2.3, das im folgenden als Stellgrößenwunsch y_w bezeichnet wird und die­ selben k Werteat the input of a control value selector ( 3 ). This manipulated variable selector ( 3 ) supplies at its output a digital signal according to DIN 19 226, Section 2.1 and Section 2.3, which is referred to below as command variable request y _w and the same k values

y_w(ν)=y_b(ν) mit ν=1, 2, 3, . . ., ky _w (ν) = y _b (ν) with ν = 1, 2, 3,. , ., k

wie der Stellgrößenbefehl y_b annehmen kann. Der genannte Stell­ größenauswähler (3) ordnet seinerseits jedem möglichen Wert des Lenkgrößenvektors _lenk oder, alternativ hierzu, jeder möglichen Kombination des Lenkgrößenvektors _lenk und des an seinem Ausgang momentan anstehenden Stellgrößenwunsches y_w einen diskreten Wert (ν) aus dem Stellbereich Y_h des lei­ stungselektronischen Stellgliedes (2) eindeutig zu, und zwar derart, daß der zugehörige Stellgrößenwunsch y_w am Ausgang des Stellgrößenauswählers (3) eingestellt wird. Dieser Stellgrößenwunsch y_w wird wiederum dem Eingang des leistungs­ elektronischen Stellgliedes (2) zugeführt und dadurch als Stellgrößenbefehl y_b wirksam.how the manipulated variable command y _b can take. Said control variable selector ( 3 ) in turn assigns to each possible value of the steering _variable vector _steering or, alternatively, to each possible combination of the steering _variable vector _steering and the control variable _command y _w currently pending at its output a discrete value (v) from the control range Y _{h of} the power electronic Actuator ( 2 ) to clearly, in such a way that the associated control variable request y _w at the output of Stellgrößenauswählers ( 3 ) is set. This control variable request y _w is in turn fed to the input of the power electronic actuator ( 2 ) and thereby effective as a command variable command y _b .

Für die Bereitstellung des in der vorstehenden Beschreibung be­ reits erwähnten, a-dimensionalen Stabilisierungsgrößenvektors _stab wird erfindungsgemäß ein vollständiger Satz von Zustands­ variablen x₁, x₂, . . ., x_n der vorliegenden Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) einem sogenannten Stabilisierungsgrößen­ bildner (4) zugeführt. In diesem Stabilisierungsgrößenbildner (4) wird der an dessen Ausgang bereitgestellte, a-dimensionale Stabilisierungsgrößenvektor gemäß der mathematischen VorschriftFor the provision of the already mentioned in the foregoing description, a-dimensional stabilization magnitude vector _stab according to the invention a complete set of state variables x₁, x₂,. , ., x _{n of} the present n-th order transmission path ( 1 ) are fed to a so-called stabilization size former ( 4 ). In this stabilization size generator ( 4 ), the a-dimensional stabilization vector which is provided at the output thereof is calculated according to the mathematical rule

als Summe der mit den jeweils a-dimensionalen Gewichtungsvektorenas the sum of the with the respective a-dimensional weighting vectors

multiplizierten Zustandsgrößen x₁, x₂, . . ., x_n der Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) gebildet. Dabei sind die vorgenannten a-dimensionalen Gewichtungsvektorenmultiplied state variables x₁, x₂,. , ., x _{n of} the n-th order transmission path ( 1 ). Here are the aforementioned a-dimensional weighting vectors

in einer Weise dimensioniert, die dem Einfluß der zugehörigen Zustandsgröße auf das dynamische Verhalten des in der beschriebenen Weise insgesamt entstandenden Regelsystems angemessen ist.dimensioned in a way that reflects the influence of associated state variable on the dynamic behavior of the in the manner described overall resulting control system is appropriate.

Als Ausführungsbeispiel zur vorstehend beschriebenen ersten, grundlegenden Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung sei der besseren Übersichtlichkeit wegen eine Anordnung mit ledig­ lich a=1 auf voneinander unabhängige Werte einstellbaren Re­ gelgrößen näher erläutert. As an embodiment of the first described above, basic embodiment of the present invention for better clarity, an arrangement with single a = 1 adjustable to independent values Re gelgrößen explained in more detail.  

Dazu ist in Fig. 5 eine Einrichtung zur Bereitstellung eines extrem oberschwingungsarmen, einstellbaren Gleichstromes i_e für einen rückspeisefähigen Verbraucherzweipol (5) mit der kon­ stanten Klemmenspannung E dargestellt. Zur Begrenzung des Oberschwingungsanteils in i_e ist diesem Verbraucherzweipol (5) ein LCL-Filter in T-Konfiguration (6) vorgeschaltet. Dieses Filter stellt eine regelungstechnische Übertragungsstrecke dritter Ordnung dar und ist eingangsseitig an den Ausgang des leistungselektronischen Stellglieds (2) angeschlossen. Bei diesem leistungselektronischen Stellglied (2) handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um einen Zweiquadranten- Gleichstromsteller mit umkehrbarem Ausgangsstrom [7]. Die Stellgröße y kann die beiden diskreten Werte y(1)=0 und y(2)=U annehmen.For this purpose, a device for providing an extremely low-harmonious, adjustable direct current i _e for a regenerative load bipole ( 5 ) with the con stant terminal voltage E is shown in Fig. 5. In order to limit the harmonic content in i _e , this consumer dipole ( 5 ) is preceded by an LC filter in T configuration ( 6 ). This filter represents a control-technical transmission path of the third order and is connected on the input side to the output of the power electronic actuator ( 2 ). This power electronic actuator ( 2 ) is in the present embodiment, a two-quadrant DC chopper with reversible output current [7]. The manipulated variable y can assume the two discrete values y (1) = 0 and y (2) = U.

In der erfindungsgemäßen Einrichtung wird nun zunächst die Re­ geldifferenz x_d zwischen der Führungsgröße w=i_e,soll und dem Istwert x=x₁=i_e des zu regelnden Ausgangsstromes des LCL-Filters in T-Konfiguration (6) gebildet.In the device according to the invention is now first Re money difference x _d between the reference variable w = i _{e, should} and the actual value x = x₁ = i _{e of} the regulated output current of the LCL filter in T configuration ( 6 ).

Von dieser Regeldifferenz wird anschließend die Stabilisie­ rungsgröße x_stab substrahiert und auf diese Weise die LenkgrößeThis rule difference, the stabilization is then approximately size x _rod subtracted and thus the steering amount

x_lenk=x_d-x_stab x _steering = x _d -x _rod

erzeugt. Diese Lenkgröße wird dem Eingang des Stellgrößenauswählers (3) zugeführt, welcher an seinem Aus­ gang den digitalen Schaltzustandswunsch y_w ausgibt. Dieser Schaltzustandswunsch wird dem Eingang des leistungselektronischen Stellglieds (2) zugeführt und dadurch als Schaltzustands­ befehl y_b wirksam. Sowohl der Schaltzustandswunsch y_w als auch der Schaltzustandsbefehl y_b können in diesem Beispiel lediglich einen der beiden diskreten Werten y_w(1)=y_b(1) oder y_w(2)=y_b(2) annehmen. Im leistungselektronischen Stell­ glied (2) ist im vorliegenden Fall die nachstehende Zuordnungs­ vorschrift verwirklicht:generated. This steering quantity is fed to the input of the manipulated variable selector ( 3 ) which outputs the digital switching state request y _w at its output. This switching state request is supplied to the input of the power electronic actuator ( 2 ) and thus as a switching state command y _b effective. Both the switching state request y _w and the switching state command y _b in this example can assume only one of the two discrete values y _w (1) = y _b (1) or y _w (2) = y _b (2). In the power electronic actuator ( 2 ), the following assignment rule is implemented in the present case:

y_b=y_b(1)⇒y=y(1)=0y _b = y _b (1) ⇒y = y (1) = 0

y_b=y_b(2)⇒y=y(2)=U.y _b = y _b (2) ⇒y = y (2) = U.

Die Stabilisierungsgröße x_stab wird im Stabilisierungsgrößen­ bildner (4) erzeugt, welchem dazu die drei ZustandsgrößenThe stabilization variable x _stab is generated in the stabilizer size generator ( 4 ), to which the three state variables

der vorliegenden Übertragungsstrecke dritter Ordnung zugeführt werden. Dies geschieht nach der mathematischen Vorschriftsupplied to the present transmission path third order become. This is done according to the mathematical rule

x_stab=c₁ · x₁+c₂ · x₂+c₃ · x₃.x _bar = c₁ × x₁ + c₂ × x₂ + c₃ × x₃.

Der sich hier einstellende stationäre Betriebspunkt ist folgen­ dermaßen gekennzeichnet:The stationary operating point that occurs here follows so marked:

x₁=i_e, x₂=0 und x₃=0.x₁ = i _e , x₂ = 0 and x₃ = 0.

Gewisse Schwierigkeiten können beim Aufbau des vorstehend be­ schriebenen Regelsystems dann auftreten, wenn die ausgangsseitige Drossel des LCL-Filters in T-Konfiguration (6) Bestandteil des Verbraucherzweipols (5) ist. Dann ist die Spannung u_L2 längs dieser Drossel nämlich nicht mehr meßtechnisch erfaßbar. Anstelle dieser Spannung u_L2 wird dem Stabilisierungsgrößen­ bildner deshalb die SpannungCertain difficulties may arise in the construction of the above-described regulatory system when the output side choke of the LCL filter in T configuration ( 6 ) is part of the consumer dipole ( 5 ). Then the voltage u _L2 along this throttle is no longer detectable by measurement. Instead of this voltage u _L2 , the stabilizer is therefore the voltage

als Zustandsgröße x₂ der vorliegenden Übertragungsstrecke dritter Ordnung zugeführt. Damit ist der stationäre Betriebspunkt in folgender Weise gekennzeichnet:as a state variable x₂ the present transmission link third Order supplied. This is the stationary operating point marked as follows:

x₁=i_e, x₂=E≠0 und x₃=0.x₁ = i _e , x₂ = E ≠ 0 and x₃ = 0.

In einem solchen Fall kann im eingeschwungenen Zustand die ge­ wünschte Gleichheit von Ist- und Sollwert der Regelgröße x un­ abhängig vom Wert der Klemmspannung E des Verbraucherzweipols (5) nur dann erreicht werden, wenn das dazu verwendete Regelsystem ein echtes Integral-Verhalten (I-Verhalten) aufweist.In such a case, in the steady state, the desired equality of actual and setpoint value of the controlled variable x un depending on the value of the terminal voltage E of the consumer dipole ( 5 ) can only be achieved if the control system used for this purpose has a true integral behavior (I). Behavior).

In einer zweiten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfin­ dung werden daher gemäß der Darstellung in Fig. 6 sowohl der Regelgrößenvektor als auch der Führungsgrößenvektor einem elektronischen Führungsgrößenaufbereiter (7) zugeführt, welcher an seinem Ausgang den sogenannten modifizierten Füh­ rungsgrößenvektor * bereitstellen. Die Bildung jeder der a Kom­ ponenten w_α* mit α=1, 2, 3, . . ., a dieses modifizierten Füh­ rungsgrößenvektors * aus der jeweils zugehörigen Führungsgröße w_α und der jeweils zugehörigen Regelgröße x_α erfolgt in diesem Führungsgrößenaufbereiter (7) unter Zuhilfenahme je eines von a elektronischen Integrierern (8) mit den Integrationszeitkon­ stanten T_i1, T_i2, . . ., T_ia derart, daß im eingeschwungenen Zu­ stand der arithmetische Mittelwert des Regelgrößenvektors mit dem arithmetischen Mittelwert des Führungsgrößenvektors über­ einstimmt.In a second embodiment of the inven tion presented here, therefore, both the control variable vector and the reference variable vector to an electronic Führungsgrößenaufbereiter ( 7 ) are supplied as shown in Fig. 6, which provide at its output the so-called modified Füh approximate vector *. The formation of each of the a components w _α * with α = 1, 2, 3,. , ., a of this modified Füh size vector * from the respectively associated reference variable w _α and the respective associated controlled variable x _α takes place in this Führungsgrößenaufbereiter ( 7 ) with the aid of one of a electronic integrators ( 8 ) with the integration Zeitkon constant T _i1 , T _i2 , , , ., T _ia such that in the steady state to the arithmetic mean of the control variable vector with the arithmetic mean of the reference variable vector over.

In der erfindungsgemäßen Einrichtung findet nun anstelle des RegeldifferenzvektorsIn the device according to the invention is now in place of the Control difference vector

der im folgenden als modifizierter Regeldifferenzvektor _d* be­ zeichnete Vektorin the following as a modified control difference vector _d * be vector drawn

Verwendung.Use.

In entsprechender Weise wird der Lenkgrößenvektor _lenk, welcher dem Eingang des Stellgrößenauswählers (3) zugeführt wird, nicht als die DifferenzIn a corresponding manner, the steering _variable vector _steering , which is supplied to the input of the manipulated variable _selector ( 3 ), not as the difference

zwischen dem Regeldifferenzvektor _d und dem Stabilisierungs­ größenvektors _stab, sondern stattdessen als die Differenzbetween the control difference vector _d and the stabilization magnitude _vector bar, but instead as the difference

zwischen dem modifizierten Regeldifferenzvektor _d* und dem Stabilisierungsgrößenvektor -_stab gebildet.between the modified control difference vector _d * and the stabilization _{vector vector} bar.

Die vorstehende Beschreibung ist so deutlich, daß sie keiner weiteren Erläuterung bedarf. Infolgedessen kann auf ein Aus­ führungsbeispiel zu dieser zweiten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung verzichtet werden.The above description is so clear that none further explanation is needed. As a result, can on an off A guide to this second form of training hereby dispensed with the invention.

Der in dieser zweiten Ausbildungsform der vorliegenden Erfin­ dung enthaltene Führungsgrößenaufbereiter (7) kann aber in unterschiedlicher Weise realisiert werden.However, in this second embodiment of the present inven tion contained Führungsgrößenaufbereiter ( 7 ) can be realized in different ways.

In einer dritten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfin­ dung wird als Führungsgrößenaufbereiter (7) die in Fig. 7 dar­ gestellte Anordnung eingesetzt.In a third embodiment of the hereby presented inven tion is used as Führungsgrößenaufbereiter ( 7 ) in Fig. 7 asked arrangement.

In dieser wird zunächst der RegeldifferenzvektorIn this first the control difference vector

gebildet. Anschließend wird jede der a Komponenten dieses Re­ geldifferenzvektors _d dem Eingang von einem von insgesamt a Integrierern (9) mit den Integrationszeitkonstanten T_{i α} mit α=1, 2, . . ., a zugeführt. Zum Schluß werden dann die a Aus­ gangsgrößen dieser a Integrierer (9) als die a Komponenten des modifizierten Führungsgrößenvektors * am Ausgang der in Fig. 7 dargestellten Anordnung ausgegeben.educated. Subsequently, each of the a components of this Re monetary difference vector _d the input of one of a total of a integrators ( 9 ) with the integration time constant T _{i α} with α = 1, 2,. , ., a supplied. Finally, the output variables of these integrators ( 9 ) are then output as the a components of the modified reference variable vector * at the output of the arrangement shown in FIG .

In einer vierten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfin­ dung wird als Führungsgrößenaufbereiter (7) die in Fig. 8 dar­ gestellte Anordnung eingesetzt.In a fourth embodiment of the hereby presented inven tion is used as Führungsgrößenaufbereiter ( 7 ) in Fig. 8 asked arrangement.

Auch in dieser wird zunächst der RegeldifferenzvektorAlso in this first, the control difference vector

gebildet. Anschließend wird jede der a Komponenten dieses Re­ geldifferenzvektors _d dem Eingang von einem von insgesamt a Integrierern (10) mit den Integrationszeitkonstanten T_{i α} mit α=1, 2, . . ., a zugeführt. Die a Ausgangsgrößen dieser a Integrierer (10) seien hier der übersichtlicheren Beschreibung wegen zu einem a-dimensionalen Integriererausgangsgrößenvektor zusammengefaßt. Am Ausgang dieser in Fig. 8 dargestellten Anordnung wird dann die Summe aus diesem Integriereraus­ gangsgrößenvektor und dem Führungsgrößenvektor als modifizierter Führungsgrößenvektor * ausgegeben.educated. Subsequently, each of the a components of this Re monetary difference vector _d the input of one of a total of a integrators ( 10 ) with the integration time constant T _{i α} with α = 1, 2,. , ., a supplied. The a outputs of these a integrators ( 10 ) are summarized here for a clearer description because of an a-dimensional integrator output vector. At the output of this arrangement shown in FIG. 8, the sum of this integrator output variable vector and the reference variable vector is output as a modified reference variable vector *.

Bei Regelstrecken mit mehr als einer Regelgröße ist es aus Symmetriegründen oft vorteilhaft, wenn die a Integrationszeit­ konstanten T_i1, T_i2, T_ia der a im Führungsgrößenaufbe­ reiter (7) enthaltenen elektronischen Integrierer (8) einheit­ lich dimensioniert sind.For controlled systems with more than one controlled variable, it is often advantageous for reasons of symmetry, if the a integration time constant T _i1 , T _i2 , T _ia of a in the Führungsgrößenaufbe rider ( 7 ) contained electronic integrator ( 8 ) uniformly dimensioned.

Daher weisen in einer fünften Ausbildungsform der hiermit vor­ gelegten Erfindung die a im Führungsgrößenaufbereiter (7) ent­ haltenen elektronischen Integrierer (8) alle dieselbe, einheit­ liche IntegrationszeitkonstanteTherefore, in a fifth embodiment of the present invention, the a in the Führungsgrößenaufbereiter ( 7 ) ent held electronic integrator ( 8 ) all the same, uniform integration time constant

T_i=T_i1=T_i2=. . .=T_ia T _i = T _i1 = T _i2 =. , = T _ia

auf.on.

Die vorstehenden Beschreibungen zu den drei zuletzt angeführten Ausbildungsformen der vorliegenden Erfindung sind wieder so deutlich, daß sie keiner weiteren Erläuterung bedürfen.The above descriptions of the three last mentioned Embodiments of the present invention are so again clear that they need no further explanation.

Infolgedessen kann auf Ausführungsbeispiele zu dieser dritten, vierten und fünften Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Er­ findung verzichtet werden.As a result, embodiments of this third,  fourth and fifth form of the hereby submitted Er be waived.

Bei dem zur ersten, grundlegenden Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung genannten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Regelsystem zur Einstellung der Regelgröße x=x₁=i_e auf einen Gleichwert. Weisen in Abweichung hiervon die Komponenten des Führungsgrößenvektors periodisch verän­ derliche Verläufe, z. B. mit der einheitlichen Frequenz f₁ auf, so können noch gewissen Probleme auftreten. Weisen die Komponenten des Führungsgrößenvektors beispielsweise harmonische Verläufe auf, so kann es geschehen, daß jede der Komponenten des Regelgrößenvektors zwar in Phase mit der jeweils zugehörigen Führungsgröße verläuft, aber betragsmäßig nicht mit dieser übereinstimmt.In the first, basic embodiment of the invention presented hereby called embodiment is a control system for setting the controlled variable x = x₁ = i _e to an equivalent. In deviation from this, the components of the reference variable vector periodically vary gradients, eg. B. with the uniform frequency f₁, so some problems may still occur. If, for example, the components of the reference variable vector have harmonic profiles, then it may happen that each of the components of the controlled variable vector runs in phase with the respectively associated reference variable but does not agree with it in terms of amount.

In einer sechsten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Er­ findung wird daher der a-dimensionale Führungsgrößenvektor dem Eingang des in Fig. 9 dargestellten Führungsgrößengewichters (11) zugeführt und in diesem Führungsgrößengewichter (11) mit einer a mal a-DiagonalmatrixIn a sixth embodiment of the present invention, therefore, the a-dimensional command variable vector is fed to the input of the reference variable weight ( 11 ) shown in FIG. 9 and in this reference variable weight ( 11 ) with an a by a-diagonal matrix

multipliziert. Der bei dieser Multiplikation entstehende ge­ wichtete Führungsgrößenvektormultiplied. The ge resulting from this multiplication weighted reference variable vector

wird am Ausgang des genannten Führungsgrößengewichters (11) ausgegeben und findet dann in der hiermit vorgelegten Erfindung anstelle des eigent­ lichen Führungsgrößenvektors - weitere Verwendung.is output at the output of the said reference variable weight ( 11 ) and then finds in the invention hereby presented instead of eigent union guide variable vector - further use.

Ein Ausführungsbeispiel zu der vorstehend beschriebenen, sechsten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung ist die in Fig. 10 dargestellte Anordnung zur Einstellung der Ständer­ ströme i_R, i_S und i_T einer Asynchronmaschine (12), welcher ein dreiphasiges, symmetrisches LC-Filter (13) vorgeschaltet ist. Dieses dreiphasige, symmetrische LC-Filter (13) dient zum einen dazu, die Oberschwingungsanteile in den Ständerströmen der Asynchronmaschine (12) deutlich zu verringern und zum anderen dazu, extrem schnelle Änderungen der Spannungen zwischen je­ weils einem Wicklungsstrang der Asynchronmaschine (12) und ihrem Statorblechpaket zu vermeiden [8].An embodiment of the above-described sixth embodiment of the invention presented hereby is the arrangement shown in Fig. 10 for adjusting the stator currents i _R , i _S and i _T an asynchronous machine ( 12 ), which a three-phase, symmetrical LC filter ( 13 ) is connected upstream. This three-phase, symmetrical LC filter ( 13 ) serves on the one hand to significantly reduce the harmonic components in the stator currents of the asynchronous machine ( 12 ) and on the other to extremely rapid changes in the voltages between each Weil a winding strand of the asynchronous machine ( 12 ) and their Stator laminated core to avoid [8].

Eine Besonderheit dieser Anordnung besteht darin, daß hier le­ diglich zwei der drei Ständerströme auf voneinander unabhängige Werte eingestellt werden können, da aufgrund der 1. Kirch­ hoff′schen Regel gilt:A special feature of this arrangement is that here le two of the three stator currents are independent of each other Values can be set, because due to the 1st Kirch Hoff's rule applies:

i_R+i_S+i_T=0.i _R + i _S + i _T = 0.

Aus demselben Grund gilt auch für die Filterdrosselströme:For the same reason, the following also applies to the filter reactor currents:

i_LR+i_LS+i_LT=0.i _LR + i _LS + i _LT = 0.

Die Asynchronmaschine (12) ist ein symmetrischer, dreiphasiger Verbraucher. Daher gilt für ihre Ständersternspannungen, welche mit den Kontendatorspannungen des dreiphasigen, symmetrischen LC-Filters (13) identisch sind:The asynchronous machine ( 12 ) is a symmetrical three-phase load. Therefore, for their stator star voltages, which are identical to the Kontendatorspannungen the three-phase, symmetrical LC filter ( 13 ) are:

u_CR+u_CS+u_CT=0.u _CR + u _CS + u _CT = 0.

In entsprechender Weise gilt für die Eingangssternspannungen des dreiphasigen, symmetrischen und symmetrisch belasteten LC-Filters (13):In a corresponding manner, for the input star voltages of the three-phase, symmetrical and symmetrically loaded LC filter ( 13 ):

u_R+u_S+u_T=0.u _R + u _S + u _T = 0.

Infolgedessen sind nur zwei der drei Ständerströme i_R, i_S und i_T der Asynchronmaschine (12) oder, alternativ hierzu, zwei Linearkombinationen aus diesen drei Ständerströmen, zwei der drei Kondendatorspannungen u_CR, u_CS und u_CT oder, alternativ hierzu, zwei Linearkombinationen aus diesen drei Kondensator­ spannungen sowie zwei der drei Filterdrosselströme i_LR, i_LS und i_LT oder, alternativ hierzu, zwei Linearkombinationen aus diesen drei Filterdrosselströmen, Zustandsgrößen der vorliegenden regelungstechnischen Übertragungsstrecke.As a result, only two of the three stator currents i _R , i _S and i _{T of} the asynchronous machine ( 12 ) or, alternatively, two linear combinations of these three stator currents, two of the three Kondendatorspannungen u _CR , u _CS and u _CT or, alternatively, two Linear combinations of these three capacitor voltages and two of the three filter inductor currents i _LR , i _LS and i _LT or, alternatively, two linear combinations of these three filter inductor currents, state variables of the present control technical transmission path.

Diese weist somit die Ordnungszahl n=6 sowie a=2 auf von­ einander unabhängige Werte einstellbare Regelgrößen auf.This thus has the atomic number n = 6 and a = 2 on Independent values adjustable control variables on.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind als Regelgrößen x₁ und x₂ die Ständerströme i_R=x₁ und i_S=x₂ der Asynchronmaschine (12) gewählt. Diese werden im folgenden mit dem Ziel einer ein­ facheren Beschreibung zum Regelgrößenvektor In the present embodiment, the stator currents i _R = x₁ and i _S = x₂ of the asynchronous machine ( 12 ) are selected as controlled variables x₁ and x₂. These will be discussed below with the aim of providing a simpler description of the controlled variable vector

zusammengefaßt. Als weitere Zustandsgrößen werden die Konden­ satorspannungensummarized. As further state variables are the condenses sator voltages

u_CR=x₃ und u_CS=x₄u _CR = x₃ and u _CS = x₄

sowie die Filterdrosselströmeas well as the filter choke currents

i_LR=x₅ und i_LS=x₆i _LR = x₅ and i _LS = x₆

verwendet.used.

Andererseits ist festzustellen, daß der vorliegenden rege­ lungstechnischen Übertragungsstrecke 6. Ordnung angesichts der genannten BeziehungOn the other hand, it should be noted that the present technical transmission path 6th order in view of said relationship

u_R+u_S+u_T=0u _R + u _S + u _T = 0

auch nur e=2 der 3 Stellgrößen u_R, u_S und u_T unabhängig von­ einander vorgegeben werden können. Als voneinander unabhängig vorgebbare Stellgrößen seien hieralso only e = 2 of the 3 manipulated variables u _R , u _S and u _T can be specified independently of each other. As independently definable variables are here

u_R=y₁ und u_S=y₂u _R = y₁ and u _S = y₂

gewählt.selected.

Diese werden im folgenden mit dem Ziel einer einfacheren Be­ schreibung zum StellgrößenvektorThese are described below with the aim of simplifying loading description of the manipulated variable vector

zusammengefaßt.summarized.

Die drei Eingangsklemmen des dreiphasigen, symmetrischen LC- Filters (13) sind mit den drei Ausgangsklemmen des leistungs­ elektronischen Stellglieds (2) verbunden. Dieses ist im vorlie­ genden Fall als dreiphasiger Transistor-Pulswechselrichter mit drei Zweigen ausgeführt [9]. Der StellgrößenvektorThe three input terminals of the three-phase balanced LC filter ( 13 ) are connected to the three output terminals of the power electronic actuator ( 2 ). In the present case, this is designed as a three-phase transistor pulse inverter with three branches [9]. The manipulated variable vector

kann bei einem solchen dreiphasigen Transistorpulswechselrichter folgende 7 diskreten Werte annehmen [10]:can in such a three-phase transistor pulse inverter assume the following 7 discrete values [10]:

Dementsprechend können auch der Schaltzustandswunsch y_w sowie der Schaltzustandsbefehl y_b jeweils sieben verschiedene WerteAccordingly, the switching state request y _w and the switching state command y _{b can} each have seven different values

y_w(ν)=y_b(ν) mit ν=1,2, . . .,7y _w (ν) = y _b (ν) with ν = 1,2,. , ., 7

annehmen.accept.

In dem in Rede stehenden Ausführungsbeispiel wird der von außen vorgegebene FührungsgrößenvektorIn the embodiment in question is the outside predetermined reference variable vector

zunächst dem Eingang des Führungsgrößengewichters (11) zuge­ führt, der an seinem Ausgang den gewichteten Führungsgrößenvektorfirst to the input of the guide variable weight ( 11 ) leads supplied, at its output the weighted reference variable vector

ausgibt.outputs.

Dieser gewichtete Führungsgrößenvektor _gew sowie der Regel­ größenvektor werden dem Eingang des Führungsgrößenaufbereiters (7) zugeführt. In diesem Führungsgrößenaufbereiter (7) werden die beiden Komponenten w₁* und w₂* des modifizierten Führungsgrößenvektors * gebildet und am Ausgang dieses Füh­ rungsgrößenaufbereiters (7) ausgegeben. Die Bildung jeder dieser Komponenten w_j* mit j=1,2 dieses modifizierten Füh­ rungsgrößenvektors * aud der jeweils zugehörigen Komponente w_gew,j des gewichteten Führungsgrößenvektors _gew und der je­ weils zugehörigen Regelgröße x_j erfolgt dabei unter Zuhilfe­ nahme je eines elektronischen Integrierers mit der einheitlichen Integrationszeitkonstanten T_i.This weighted _reference variable _vector and the size vector are fed to the input of the reference variable conditioner ( 7 ). In this Führungsgrößenaufbereiter ( 7 ), the two components w₁ * and w₂ * of the modified Führungsgrößenvektors * formed and output at the output of this Füh size preparer ( 7 ). The formation of each of these components w _j * with j = 1.2 of this modified Füh size vector * aud of the respective component w w _{, j of} the weighted Führungsgrößenvektors _gew and the Weil each associated control variable x _j takes place under zuhilfe assumption ever an electronic integrator with the uniform integration time constant T _i .

Anschließend werden in dem in Rede stehenden Ausführungsbei­ spiel zunächst der modifizierte RegeldifferenzvektorSubsequently, in the present embodiment play first the modified control difference vector

und schließlich durch Subtraktion des Stabilisierungsgrößenvektorsand finally subtracting the stabilization magnitude vector

vom modifizierten Regeldifferenzvektor der Lenkgrößenvektorfrom the modified control difference vector, the steering variable vector

gebildet.educated.

Der Stabilisierungsgrößenvektor _stab wird wiederum vom Ausgang des Stabilisierungsgrößenbildners (4) zur Verfügung gestellt. The stabilization _vector bar is in turn provided by the output of the stabilizer _{size generator} ( 4 ).

Den Eingängen dieses Stabilisierungsgrößenbildners (4) wird dazu ein vollständiger Satz von Zustandsvariablen x₁, x₂, . . ., x₆ der vorliegenden regelungstechnischen Übertragungsstrecke zugeführt. Im Stabilisierungsgrößenbildner (4) wird der Sta­ bilisierungsgrößenvektor _stab- gemäß der mathematischen Vor­ schriftThe inputs of this stabilization size generator ( 4 ) is a complete set of state variables x₁, x₂,. , ., x₆ supplied to the present control technical transmission path. In the stabilizer size generator ( 4 ), the stabilization vector is _stab - in accordance with the mathematical prescription

als Summe der mit den jeweils zweidimensionalen Gewichtungsvek­ torenas the sum of the two-dimensional weighting vectors tors

multiplizierten Zustandsgrößenmultiplied state variables

x₁, x₂, . . ., x₆x₁, x₂,. , ., x₆

der in Rede stehenden Übertragungsstrecke 6. Ordnung gebildet. Dabei sind die vorgenannten Gewichtungsvektorenthe 6th-order transmission line in question is formed. Here are the aforementioned weighting vectors

in einer Weise dimensioniert, die dem Einfluß der jeweils zuge­ hörigen Zustandsgröße auf das dynamische Verhalten des vorlie­ genden Regelsystems angemessen ist.in a manner dimensioned to the influence of each dependent state variable on the dynamic behavior of the present invention appropriate regulatory system.

Der vorgenannte Lenkgrößenvektor _lenk wird dem Eingang des Stellgrößenauswählers (3) zugeführt, welcher an seinem Ausgang einen der sieben möglichen SchaltzustandswünscheThe aforementioned steering _variable vector _steering is fed to the input of the manipulated variable _selector ( 3 ), which at its output one of the seven possible switching state wishes

y_w=y_w(ν) mit ν=1,2, . . .,7y _w = y _w (ν) with ν = 1,2,. , ., 7

ausgibt. Im Stellgrößenauswähler (3) erfolgt die Bildung des Stellgrößenwunsches y_w aus dem Lenkgrößenvektor _lenk gemäß der nachstehenden Zuordnungsvorschrift:outputs. In the manipulated variable selector ( 3 ), the desired variable y _{w is formed} from the steering variable vector _steering according to the following assignment _rule :

x_lenk,2 <0 und x_lenk,1+x_lenk,2 <0⇒y_w=y_w(2)x _{steering, 2} <0 and x _{steering, 1} + x _{steering, 2} <0⇒y _w = y _w (2)

x_lenk,1 <0 und x_lenk,2 <0⇒y_w=y_w(3)x _{steering, 1} <0 and x _{steering, 2} <0⇒y _w = y _w (3)

x_lenk,1 <0 und x_lenk,1+x_lenk,2 <0⇒y_w=y_w(4)x _{steering, 1} <0 and x _{steering, 1} + x _{steering, 2} <0⇒y _w = y _w (4)

x_lenk,2 <0 und x_lenk,1+x_lenk,2 <0⇒y_w=y_w(5)x _{steering, 2} <0 and x _{steering, 1} + x _{steering, 2} <0⇒y _w = y _w (5)

x_lenk,1 <0 und x_lenk,2 <0⇒y_w=y_w(6)x _{steering, 1} <0 and x _{steering, 2} <0⇒y _w = y _w (6)

x_lenk,1 <0 und x_lenk,1+x_lenk,2 <0⇒y_w=y_w(7)x _{steering, 1} <0 and x _{steering, 1} + x _{steering, 2} <0⇒y _w = y _w (7)

Der Stellgrößenwunsch y_w wird seinerseits dem Eingang des lei­ stungselektronischen Stellglieds (2) zugeführt, welches wie­ derum den zugehörigen Stellgrößenvektor an den Eingang des symmetrischen, dreiphasigen LC-Filters (13) anlegt.The manipulated variable request y _w is in turn supplied to the input of the lei stungselektronischen actuator ( 2 ), which in turn as the associated manipulated variable vector to the input of the balanced, three-phase LC filter ( 13 ) applies.

Bei Regelsystemen mit mehr als einer Regelgröße ist es aus Sym­ metriegründen oft vorteilhaft, wenn die a Diagonalelemente der Diagonalmatrix _w einheitlich dimensioniert sind.For control systems with more than one controlled variable, it is often advantageous for symmetry reasons if the a diagonal elements of the diagonal matrix _{w are} uniformly dimensioned.

Daher weisen in eine siebten Ausbildungsform der hiermit vor­ gelegten Erfindung die a Diagonalelemente c_w1, c_w2, . . ., c_wa der Diagonalmatrix _w alle denselben, einheitlichen WertTherefore, in a seventh _{embodiment of the} present invention, the a diagonal elements c _w1 , c _w2,. , ., c _{wa of} the diagonal matrix _{w is} all the same, uniform value

c_w=c_w1=c_w2=. . .=c_wa c _w = c _w1 = c _w2 =. , = c _wa

auf.on.

Als Ausführungsbeispiel zu dieser siebten Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung sei nochmals auf das in Fig. 10 darge­ stellte Regelsystem zur Einstellung der Ständerströme einer Asynchronmaschine (12) verwiesen, welcher ein dreiphasiges, symmetrisches LC-Filter (13) vorgeschaltet ist.As an embodiment of this seventh embodiment of the present invention, reference is again made to that in Fig. 10 Darge presented control system for adjusting the stator currents of an asynchronous machine ( 12 ), which is preceded by a three-phase, symmetrical LC filter ( 13 ).

Soll beim Aufbau dieses Regelsystems die vorstehend beschrie­ bene, siebte Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung zum Einsatz kommen, so sind lediglich die beiden Diagonalele­ mente c_w1 und c_w2 der Diagonalmatrix _w auf denselben, ein­ heitlichen WertIf the above-described seventh _{embodiment of} the invention presented herewith is used in the construction of this control system, then only the two diagonal elements c _w1 and c _{w2 of} the diagonal matrix _{w are} at the same, a uniform value

c_w=c_w1=c_w2 c _w = c _w1 = c _w2

einzustellen.adjust.

Infolge der Komplexität der mit Hilfe der vorliegenden Erfin­ dung lösbaren regelungstechnischen Probleme ist es in vielen Anwendungsfällen außerordentlich schwierig, die freien Parameter des entstehenden Regelsystems, nämlich die a · n Komponenten der n GewichtungsvektorenDue to the complexity of using the present inventions It is possible to solve solvable control problems in many ways Use cases extremely difficult, the free parameters of the resulting control system, namely the a · n components of the n weighting vectors

sowie, falls vorhanden, entweder die a Zeitkonstanten T_i1, T_i2, . . ., T_ia der a Integrierer (8) oder, alternativ hierzu, die einheitliche Zeitkonstanteand, if present, either the a time constants T _i1 , T _i2,. , ., T _ia the a integrator ( 8 ) or, alternatively, the uniform time constant

T_i=T_i1=T_i2=. . .T_ia T _i = T _i1 = T _i2 =. , .T _ia

der a Integrierer (8) sowie, falls vorhanden, entweder die a Diagonalelemente der Diagonalmatrix _w oder, alternativ hierzu, den skalaren Faktor c_w auf analytischem Wege zu bestimmen.the a integrator ( 8 ) and, if present, either the a diagonal elements of the diagonal matrix _w or, alternatively, to determine the scalar factor c _w analytically.

In einer achten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfin­ dung werden deshalb die freien Parameter der Regeleinrichtung, nämlich die a · n Komponenten der n GewichtsvektorenIn an eighth embodiment of the hereby presented Erfin Therefore, the free parameters of the control device,  namely the a · n components of the n weight vectors

sowie, falls vorhanden, entweder die a Zeitkonstanten T_i1, T_i2, . . ., T_ia der a Integrierer (8) oder, alternativ hierzu, die einheitliche Zeitkonstanteand, if present, either the a time constants T _i1 , T _i2,. , ., T _ia the a integrator ( 8 ) or, alternatively, the uniform time constant

T_i=T_i1=T_i2=. . .=T_ia T _i = T _i1 = T _i2 =. , = T _ia

der a Integrierer (8) sowie, falls vorhanden, entweder die a Diagonalelemente der Diago 39532 00070 552 001000280000000200012000285913942100040 0002004115010 00004 39413nalmatrix _w oder, alternativ hierzu, der skalare Faktor c_w vermöge eines experimentellen und/oder analytischen und/oder statistischen Optimierungsver­ fahrens gemäß DIN 19 236 festgelegt. Vorzugsweise kommt hierbei ein statistisches Optimierungsverfahren zum Einsatz. Dieses wird dann abgebrochen, wenn die Verwendung des zuletzt ausgewählten, zusammengehörenden Satzes von freien Parametern der Regeleinrichtung, nämlich von a · n Komponenten der n Gewich­ tungsvektorenthe integrator ( 8 ) and, if present, either the diagonal elements of the diagonal _w, or, alternatively, the scalar factor c _w by means of an experimental and / or analytical and / or statistical optimization method according to DIN 19,236. Preferably, a statistical optimization method is used here. This is then aborted when the use of the last selected co-pending set of free parameters of the controller, namely, of a · n components of the n weighting vectors

sowie, falls vorhanden, entweder von a Integrationszeitkonstanten T_i1, T_i2, . . ., T_ia der a Integrierer (8) oder alternativ hierzu, der einheitlichen In­ tegrationszeitkonstanteand, if present, either of a integration time _constants T _i1 , T _i2,. , ., T _ia the a integrator ( 8 ) or alternatively, the uniform integration time constant

T_i=T_i1=T_i2=. . .=T_ia T _i = T _i1 = T _i2 =. , = T _ia

der a Integrierer (8) sowie, falls vorhanden, entweder von a Diagonalele­ menten der Diagonalmatrix _w oder, alternativ hierzu, von dem skalaren Faktor c_w der Verlauf des Regelgrößenvektors im Anschluß an eine sprungartige Veränderungen des Führungsgrößen­ vektors oder im Anschluß an eine sprungartige Veränderung einer gemäß DIN 19 226, Abschnitt 6.2.5 definierten Störgröße z ein zuvor festgelegtes, bekanntes regelungstechnisches Gütekri­ terium [11] oder ein spezielles, auf den besonderen Anwendungs­ fall zugeschnittenes Gütekriterium einhält.the integrator ( 8 ) and, if present, either of a diagonal elements of the diagonal matrix _w or, alternatively, of the scalar factor c _w the course of the control variable vector following a sudden change in the reference variable vector or following a sudden change a disturbance variable defined in accordance with DIN 19 226, section 6.2.5, a previously defined, known control engineering quality criterion [11] or a special quality criterion tailored to the particular application.

Als erstes Ausführungsbeispiel zu der vorstehend beschriebenen, achten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung sei hier nochmals die in Fig. 10 dargestellte Anordnung zur Ein­ stellung der Ständerströme i_R, i_S und i_T einer Asynchronma­ schine (12), welcher ein dreiphasiges, symmetrisches LC-Filter (13) vorgeschaltet ist, angeführt. Bereits bei dieser Anordnung erscheint eine Dimensionierung der freien Parameter der Regeleinrichtung, nämlich der 12 Komponenten der 6 Gewichtungs­ vektorenAs a first embodiment of the above-described, eighth embodiment of the present invention hereby presented here again the arrangement shown in Fig. 10 for a position of the stator currents i _R , i _S and i _T an Asynchronma machine ( 12 ), which a three-phase, symmetrical LC Upstream filter ( 13 ), cited. Even with this arrangement, a dimensioning of the free parameters of the control device, namely the 12 components of the 6 weighting vectors appears

sowie der einheitlichen Zeitkonstante T_i=T_i1=T_i2 der 2 im Führungsgrößenaufbereiter (7) enthaltenen Integrierer (8) sowie der 2 Diagonalelemente der Diagonalmatrix _w mit Hilfe analytischer Methoden nicht sinn­ voll, weil extrem aufwendig. Im vorliegenden Ausführungs­ beispiel wird deshalb ein Softwaremodell der gesamten, in Fig. 10 dargestellten Anordnung auf einem Digitalrechner imple­ mentiert. Der zusammengehörende Satz von freien Parametern der Regeleinrichtung, nämlich von 12 Komponenten der 6 Gewichtungs­ vektorenAs well as the uniform time constant T _i = T _i1 = T _{i2 of} the 2 contained in the Führungsgrößenaufbereiter ( 7 ) integrator ( 8 ) and the 2 diagonal elements of the diagonal matrix _w using analytical methods not meaningful because extremely expensive. In the present embodiment, therefore, a software model of the entire arrangement shown in FIG. 10 is implemented on a digital computer. The related set of free parameters of the control device, namely 12 components of the 6 weighting vectors

sowie von der einheitlichen Zeitkon­ stante T_i=T_i1=T_i2 der 2 im Führungsgrößenaufbereiter (7) enthaltenen Integrierer (8) sowie von 2 Diagonalelementen der Diagonalmatrix wird nun im Rahmen eines statistischen Optimierungsverfahrens, beispielsweise nach der Monte-Carlo- Methode, variiert. Für jeden dieser zusammengehörenden Sätze von freien Parametern der Regeleinrichtung wird dann der Verlauf des Regelgrößenvektorsand of the uniform time constant T _i = T _i1 = T _{i2 of} the 2 in the Führungsgrößenaufbereiter ( 7 ) contained integrator ( 8 ) and of 2 diagonal elements of the diagonal matrix is now within a statistical optimization method, for example according to the Monte Carlo method, varied , For each of these pertaining sets of free parameters of the control device then the course of the controlled variable vector

im Anschluß an eine sprung­ artige Änderung des Führungsgrößenvektors bestimmt. Das sta­ tistische Optimierungsverfahren wird schließlich abgebrochen, wenn der Verlauf des Regelgrößenvektorsfollowing a jump like change of the reference variable vector determined. The sta tistic optimization process is finally aborted, if the course of the controlled variable vector

im Anschluß an eine sprungartige Änderung des Führungsgrößenvektors ein zuvor festgelegtes Gütekriterium erfüllt.in the Following a sudden change in the reference variable vector  meets a previously defined quality criterion.

Ein zweites Ausführungsbeispiel zu der achten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung unterscheidet sich vom ersten dadurch, daß der Verlauf des RegelgrößenvektorsA second embodiment of the eighth embodiment the invention presented here differs from the first in that the course of the controlled variable vector

im Anschluß an eine sprungartige Änderung des Führungsgrößenvektors nicht innerhalb des Rechners mit Hilfe eines Software­ modells der in Fig. 10 dargestellten Anordnung berechnet wird. Stattdessen wird der im Rahmen des ablaufenden statistischen Optimierungsverfahrens jeweils aktuelle, zusammengehörende Satz von freien Parametern der Regeleinrichtung an der realen Regeleinrichtung über eine Rechnerschnittstelle, eingestellt. Sodann wird der Verlauf des Regelgrößenvektorsfollowing a sudden change in the reference variable vector is not calculated within the computer by means of a software model of the arrangement shown in Fig. 10. Instead, the current, belonging together set of free parameters of the control device on the real control device via a computer interface set in the context of the running statistical optimization process. Then the course of the controlled variable vector

im Anschluß an eine sprungartige Änderung des Führungsgrößenvektors gemessen. Anschließend werden die ermittelten Meßdaten dem vorgenannten Digitalrechner zugeführt und in diesem ausge­ wertet. Erfüllt der gemessene Verlauf des Regelgrößenvektorsfollowing a sudden change in the reference variable vector  measured. Subsequently, the determined measurement data supplied to the aforementioned digital computer and out in this evaluates. Meets the measured course of the controlled variable vector

das zuvor festgelegte Gütekriterium, so wird das statistische Optimierungsverfahren abgebrochen. Erfüllt der ge­ messene Verlauf des Regelgrößenvektorsthe previously defined quality criterion, it will statistical optimization methods aborted. Meets the ge measured course of the controlled variable vector

das zuvor festgelegte Gütekriterium hingegen nicht, so wird das statisti­ sche Optimierungsverfahren mit einem neuen, zusammengehörenden Satz von freien Parametern der Regeleinrichtung fortgesetzt.the previously defined quality criterion, however, does not, the statisti  optimization process with a new, coherent one Set of free parameters of the control device continued.

Wie bereits eingangs erwähnt wurde, wird sich dann, wenn die im Stellgrößenauswähler (3) realisierte Zuordnungsvorschrift zwischen dem Lenkgrößenvektor _lenk- einerseits und dem Stellgrößen­ wunsch andererseits keine Hystereseeigenschaften aufweist, im stationären Betriebszustand eine theoretisch nicht limi­ tierte Schaltfrequenz des leistungselektronischen Stellglieds (2) einstellen.As already mentioned, then, when the Stellgrößenauswähler ( 3 ) realized assignment rule between the steering _variable vector _steering - on the one hand and the command values wish on the other hand has no hysteresis, set in steady state operating a theoretically not limi oriented switching frequency of the power electronic actuator ( 2 ) ,

Um dies sicher zu verhindern wird in einer neunten Ausbildungs­ form der hiermit vorgelegten Erfindung der am Ausgang des Stellgrößenauswählers (3) anstehende Stellgrößenwunsch y_w nicht dem Eingang des leistungselektronischen Stellglieds (2), sondern dem Eingang einer Verriegelungseinheit (14) zugeführt. Dieser am Eingang der Verriegelungseinheit (14) anliegende Stellgrößenwunsch y_w wird von der Verriegelungseinheit (14) an ihrem Ausgang ausgegeben, dem Eingang des leistungselektro­ nischen Stellglieds (2) zugeführt und somit als Stellgrößen­ befehl y_b wirksam. Veränderungen des Stellgrößenwunsches y_w er­ scheinen am Ausgang der Verriegelungseinheit (14) aber erst dann, wenn seit der letzten Veränderung des Stellgrößenbefehls y_b bereits ein Sperrzeitintervall der Dauer T_s abgelaufen ist. Dieses Sperrzeitintervall T_s ist dabei mindestens so groß gewählt, daß die Schaltfrequenz des leistungselektronischen Stellglieds (2) einen hierfür zugelassenen Grenzwert nicht überschreitet.In order to prevent this in a ninth training form of hereby presented invention of the output of the Stellgrößenauswählers ( 3 ) pending desired variable y _w not the input of the power electronic actuator ( 2 ), but the input of a locking unit ( 14 ). This control variable request y _w applied to the input of the locking unit ( 14 ) is output by the locking unit ( 14 ) at its output to the input of the power-electric actuator ( 2 ) and thus effective as command values y _b . Changes in the manipulated variable request y _w er appear at the output of the locking unit ( 14 ) but only if, since the last change of the manipulated variable command y _b already a blocking time interval of the duration T _{s has} expired. This blocking time interval T _s is at least chosen so large that the switching frequency of the power electronic actuator ( 2 ) does not exceed a limit permitted for this purpose.

Ähnlich wie der in Fig. 6 dargestellte Führungsgrößenaufbereiter (7) kann auch der Stellgrößenauswähler (3) auf verschiedene Weise realisiert werden. Dabei können insbesondere dann, wenn die regelungstechnische Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) lediglich einen einzigen Stellgrößeneingang und einen einzigen Regelgrößenausgang aufweist, besonders einfache Übertragungs­ glieder als Stellgrößenauswähler (3) in der hiermit vorgelegten Erfindung eingesetzt werden. Similar to the reference variable conditioner ( 7 ) shown in FIG. 6, the manipulated variable selector ( 3 ) can also be realized in various ways. In this case, particularly when the n-th order control technology transmission path ( 1 ) has only a single manipulated variable input and a single controlled variable output, particularly simple transmission elements can be used as manipulated variable selector ( 3 ) in the invention presented herewith.

Daher gehen eine zehnte sowie eine elfte Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung jeweils davon aus, daß die zu regelnde Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) lediglich einen einzigen Stellgrößeneingang und einen einzigen Regelgrößenausgang aufweist.Therefore, a tenth and an eleventh embodiment of the invention presented here assume in each case that the n-th order transmission path ( 1 ) to be regulated has only one single manipulated variable input and one single controlled variable output.

Die zehnte Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung geht zusätzlich davon aus, daß das leistungselektronische Stellglied (2) wahlweise zwei diskrete Werte der im vorliegenden Fall skalaren Stellgröße y an den Stellgrößeneingang der regelungstechnische Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) anlegen kann. Als Stellgrößenauswähler (3) wird in dieser zehnten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung entweder das in Fig. 12a dargestellte Zweipunktglied mit Hysterese (15) oder das in Fig. 12b dargestellte Zweipunktglied ohne Hysterese (16) eingesetzt.The tenth embodiment of the invention presented here additionally assumes that the power electronic actuator ( 2 ) can selectively apply two discrete values of the scalar manipulated variable y in the present case to the manipulated variable input of the n-th order control transmission path ( 1 ). As a manipulated variable selector ( 3 ), in this tenth embodiment of the invention presented hereby either the two-point element with hysteresis ( 15 ) shown in FIG. 12a or the two-point element without hysteresis ( 16 ) shown in FIG. 12b is used.

Die elfte Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung geht davon aus, daß das leistungselektronische Stellglied (2) wahlweise drei diskrete Werte der im vorliegenden Fall skalaren Stellgröße y an den Stellgrößeneingang der regelungstechnischen Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) anlegen kann. Als Stellgrößenauswähler (3) wird in dieser elften Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung entweder das in Fig. 12c dargestellte Dreipunktglied mit Hysterese (17) oder das in Fig. 12d dargestellte Dreipunktglied ohne Hysterese (18) eingesetzt.The eleventh embodiment of the invention presented here assumes that the power-electronic actuator ( 2 ) can selectively apply three discrete values of the scalar manipulated variable y in the present case to the manipulated variable input of the n-th order control transmission path ( 1 ). As a manipulated variable selector ( 3 ), in this eleventh embodiment of the present invention, either the three-point element with hysteresis ( 17 ) shown in FIG. 12c or the three-point element without hysteresis ( 18 ) shown in FIG. 12d is used.

Die Beschreibungen der neunten, zehnten und elften Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung sind jeweils so eindeutig, daß auf Ausführungsbeispiele zu diesen Ausbildungsformen verzichtet werden kann.The descriptions of the ninth, tenth and eleventh form of training the invention presented here are each as clear that on embodiments of these embodiments can be waived.

In einer zwölften Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung ist der in der erfindungsgemäßen Einrichtung Verwendung findende, zusammengehörende Satz von freien Parametern der Re­ geleinrichtung, nämlich von a · n Komponenten der n Gewichtungs­ vektorenIn a twelfth embodiment of the invention hereby presented is the in the inventive device use finding, related set of free parameters of Re geleinrichtung, namely of a · n components of the n weighting vectors

sowie, falls vorhanden, entweder von a Integrationszeitkonstanten T_il, T_i2, . . . , T_ia der a Integrierer (8) oder, alternativ hierzu, der einheitlichen Integrationszeitkonstanteand, if present, either of a integration time constants T _il , T _i2,. , , , T _ia the a integrator ( 8 ) or, alternatively, the uniform integration time constant

T_i = T_i1 = T_i2 = . . . = T_ia T _i = T _i1 = T _i2 =. , , = T _ia

der a Integrierer (8) sowie, falls vorhanden, entweder von a Diagonalelementen der Diagonalmatrix _w oder, alternativ hierzu, von dem skalaren Faktor c_w zeitlich konstant eingestellt.the a integrator ( 8 ) and, if present, either of a diagonal elements of the diagonal matrix _w or, alternatively, set constant in time by the scalar factor c _w .

Auch bei dieser zwölften Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung ist eine weitere Konkretisierung der Beschreibung mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels nicht erforderlich.Also in this twelfth embodiment of the hereby submitted Invention is a further specification of the description not required with the help of an embodiment.

Bei manchen regelungstechnischen Übertragungsstrecken ist die Einflußnahme von Störgrößen auf die Verläufe der Regelgrößen unvermeidlich. So stellt beispielsweise bei der Asynchronmaschine (12) das induzierte, dreiphasige Spannungssystem, welches in Fig. 10 durch die drei Spannungsquellen e_R, e_S, und e_T repräsentiert ist, aus regelungstechnischer Sicht einen Störgrößenvektor, bestehend aus einzelnen Störgrößen dar. Es ist unmittelbar einzusehen, daß in Abhängigkeit von den Verläufen solcher Störgrößen, jeweils verschiedene Sätze von freien Parametern der Regeleinrichtung zu einem optimalen Einschwingverhalten der Regelgrößen im Anschluß an eine sprungartige Veränderung des Führungsgrößenvektors führen. Daher wird in einer dreizehnten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung der in der erfindungsgemäßen Einrichtung Verwendung findende, zusammengehörende Satz von freien Parametern, nämlich von a · n Komponenten der n GewichtungsvektorenIn some control-technical transmission links, the influence of disturbance variables on the courses of the controlled variables is unavoidable. Thus, for example, in the asynchronous machine ( 12 ), the induced, three-phase voltage system, which is represented in FIG. 10 by the three voltage sources e _R , e _S , and e _T , constitutes a disturbance vector consisting of individual disturbance variables from a control engineering point of view directly understand that depending on the course of such disturbances, respectively different sets of free parameters of the control device lead to an optimal transient response of the controlled variables following a sudden change in the reference variable vector. Therefore, in a thirteenth form of embodiment of the present invention, the associated set of free parameters used in the device according to the invention, namely, of a · n components of the n weighting vectors, is used

sowie, falls vorhanden, entweder von a Integrationszeitkonstanten T_i1, T_i2, . . . , T_ia der a Integrierer (8) oder, alternativ hierzu, der einheitlichen Integrationszeitkonstanteand, if present, either of a integration time _constants T _i1 , T _i2,. , , , T _ia the a integrator ( 8 ) or, alternatively, the uniform integration time constant

T_i = T_i1 = T_i2 = . . . = T_ia T _i = T _i1 = T _i2 =. , , = T _ia

der a Integrierer (8) sowie, falls vorhanden, entweder von a Diagonalelementen der Diagonalmatrix oder, alternativ hierzu, von dem skalaren Faktor c_w während des Betriebs der Regeleinrichtung verändert. Diese Veränderung kann in unterschiedlicher Weise erfolgen, nämlich sowohl in Abhängigkeit von den Augenblickswerten bekannter oder nachgebildeter Störgrößen als auch in Abhängigkeit von weiteren, die zeitlichen Verläufe dieser Störgrößen kennzeichnenden Größen, wie z. B. der einfachen oder quadrierten Frequenz bei harmonischen Verläufen dieser Störgrößen oder der ersten oder der ersten und weiteren Ableitungen dieser Störgrößen nach der Zeit, und/oder in Abhängigkeit vom Augenblickswert des Führungsgrößenvektors oder zusätzlich auch in Abhängigkeit von weiteren, den zeitlichen Verlauf des Führungsgrößenvektors kennzeichnenden Größen.the a integrator ( 8 ) and, if present, either of a diagonal elements of the diagonal matrix or, alternatively, changed by the scalar factor c _w during operation of the control device. This change can take place in different ways, namely both as a function of the instantaneous values of known or simulated disturbances as well as in dependence on other, the temporal courses of these disturbances characterizing variables such. As the simple or squared frequency in harmonic progressions of these disturbances or the first or the first and further derivatives of these disturbances by time, and / or in dependence on the instantaneous value of the command vector or additionally in dependence of other, the time course of the command variable vector characterizing sizes.

Als Ausführungsbeispiel zu dieser dreizehnten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung wird nochmals die in Fig. 10 dargestellte Anordnung zur Einstellung der Ständerströme i_R, i_S und i_T einer Asynchronmaschine (12), welche an ihrem Eingang mit einem dreiphasigen, symmetrischen LC-Filter (13) beschaltet ist, herangezogen. Bei diesem Ausführungsbeispiel zeigt sich, daß das Einschwingverhalten der Ständerströme i_R, i_S und i_T im Anschluß an eine sprungartige Veränderung des Führungsgrößenvektors in Abhängigkeit von Amplitude und Frequenz des als Störgrößenvektors wirksamen, dreiphasigen und symmetrischen induzierten Spannungssystems e_R, e_S und e_T der Asynchronmaschine (12) sowie in Abhängigkeit von Amplitude und Frequenz der Komponenten des Führungsgrößenvektors variiert. Aus diesem Grund wird in diesem Ausführungsbeispiel auch der zusammengehörende Satz von freien Parametern der Regeleinrichtung in Abhängigkeit von diesen, das Einschwingverhalten des RegelgrößenvektorsAs an exemplary embodiment of this thirteenth embodiment of the invention presented herewith, the arrangement shown in FIG. 10 for adjusting the stator currents i _R , i _S and i _{T of} an asynchronous machine ( 12 ), which at its input with a three-phase, symmetrical LC filter ( 13 ) is connected, used. In this embodiment, it is found that the transient response of the stator currents i _R , i _S and i _T following a sudden change in the command variable vector as a function of amplitude and frequency of the disturbance vector effective three-phase and symmetric induced voltage system e _R , e _S and e _{T of} the asynchronous machine ( 12 ) and varies as a function of amplitude and frequency of the components of the reference variable vector. For this reason, in this embodiment, the associated set of free parameters of the control device in response to these, the transient response of the controlled variable vector

im Anschluß an eine sprungartige Änderung des Führungsgrößenvektors beeinflussenden Größen, nämlich von Amplitude und Frequenz sowohl der Komponenten des Führungsgrößenvektors als auch des dreiphasigen und symmetrischen induzierten Spannungssystems e_R, e_S, und e_T der Asynchronmaschine (12) verändert.following an abrupt change of the reference variable vector influencing variables, namely the amplitude and frequency of both the components of the reference variable vector and the three-phase and symmetrical induced voltage system e _R , e _S , and e _{T of} the asynchronous machine ( 12 ) changed.

Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Lösung der regelungstechnischen Aufgabenstellung noch dadurch erschwert, daß der Einfluß des StellgrößenvektorsIn the embodiment described above, the solution complicates the control-technical task, that the influence of the manipulated variable vector

auf die beiden innersten Zustandsgrößen x₅=i_LR und x₆=i_LS vom Momentanwert der Kondensatorspannungen u_CR=x₃ und u_CS=x₄ abhängig ist.on the two innermost state variables x₅ = i _LR and x₆ = i _LS from the instantaneous value of the capacitor voltages u _CR = x₃ and u _CS = x₄ dependent.

Angesichts dessen wird in einer vierzehnten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung der in der erfindungsgemäßen Einrichtung Verwendung findende, zusammengehörende Satz von freien Parametern, nämlich von a · n Komponenten der n GewichtungsvektorenIn view of this, in a fourteenth form of training, the hereby presented invention of the device according to the invention Useful, related set of free Parameters, namely of a · n components of the n weighting vectors

sowie, falls vorhanden, entweder von a Integrationszeitkonstanten T_i1, T_i2, . . . , T_ia der a Integrierer (8) oder, alternativ hierzu, der einheitlichen Integrationszeitkonstanteand, if present, either of a integration time _constants T _i1 , T _i2,. , , , T _ia the a integrator ( 8 ) or, alternatively, the uniform integration time constant

T_i=T_i1=T_i2=. . .=T_ia T _i = T _i1 = T _i2 =. , = T _ia

der a Integrierer (8) sowie, falls vorhanden, entweder von a Diagonalelementen der Diagonalmatrix oder, alternativ hierzu, von dem skalaren Faktor c_w in Abhängigkeit von der Gesamtheit der n Zustandsgrößen x₁, x₂, . . . , x_n der Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) oder in Abhängigkeit von einem Teil hiervon verändert.the a integrator ( 8 ) and, if present, either of a diagonal elements of the diagonal matrix or, alternatively, of the scalar factor c _w in dependence on the totality of the n state variables x₁, x₂,. , , , x _{n of} the n-th order transmission path ( 1 ) or changed depending on a part thereof.

Als Ausführungsbeispiel zu dieser vierzehnten Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung wird an dieser Stelle das zur dreizehnten Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung genannte Ausführungsbeispiel herangezogen. Dieses Ausführungsbeispiel wird dahingehend erweitert, daß der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Verwendung findende, zusammengehörende Satz von freien Parametern der Regeleinrichtung, nämlich von 12 Komponenten der 6 GewichtungsvektorenAs an exemplary embodiment of this fourteenth embodiment The present invention is the thirteenth at this point Embodiment of the present invention mentioned Embodiment used. This embodiment is extended to that in the present embodiment Useful, cohesive set of free parameters of the control device, namely of 12 components of the 6 weighting vectors

sowie von der einheitlichen Integrationszeitkonstante T_i=T_i1=T_i2 der 2 Integrierer (8) sowie von 2 Diagonalelementen c_w1, c_w2 der Diagonalmatrix _w zusätzlich auch in Abhängigkeit von den Kondensatorspannungen u_CR=x₃ und u_CS=x₄ verändert wird.and of the uniform integration time _constant T _i = T _i1 = T _{i2 of} the 2 integrators ( 8 ) and of 2 diagonal elements c _w1 , c _{w2 of} the diagonal matrix _w additionally in dependence on the capacitor voltages u _CR = x₃ and u _CS = x₄ is changed.

Manche regelungstechnischen Übertragungsstrecken besitzen die Eigenschaft, daß ihre Übertragungsfunktionen zeitlich nicht konstant sind, sondern sich in Abhängigkerit von einer oder mehreren variablen Kenngrößen der jeweiligen Regelstrecke ändern.Some control technical transmission lines possess the Property that its transfer functions are not timed are constant but dependent on one or more change variable characteristics of the respective controlled system.

Die fünfzehnte Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung geht davon aus, daß die regelungstechnische Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) die vorstehend beschriebene Eigenschaft aufweist.The fifteenth embodiment of the invention presented here assumes that the n-th order control transmission path ( 1 ) has the property described above.

In dieser fünfzehnten Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung wird deshalb jene Zuordnungsvorschrift zwischen dem neuen Stellgrößenwunsch y_w und dem Lenkgrößenvektor _lenk oder, alternativ hierzu, zwischen dem neuen Stellgrößenwunsch y_w und der Kombination aus dem Lenkgrößenvektor _lenk sowie dem am Ausgang des Stellgrößenauswählers (3) momentan anstehenden Stellgrößenwunsch y_w, welche im Stellgrößenauswähler (3) verwirklicht ist, verändert, und zwar in Abhängigkeit von diesen, die Übertragungsfunktion der Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) beeinflussenden variablen Kenngrößen.In this fifteenth embodiment of the present invention, therefore, that assignment rule between the new control variable request y _w and the steering variable vector _steering or, alternatively, between the new command variable y _w and the combination of the steering _variable vector _steering and at the output of _{Stellgrößenauswählers} ( 3 ) currently pending Manipulated variable desired y _w , which is realized in the manipulated variable selector ( 3 ), changes, in dependence on these, the transfer function of the transmission path n-th order ( 1 ) influencing variable characteristics.

Ein Ausführungsbeispiel zu dieser fünfzehnten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung zeigt Fig. 13. In diesem Beispiel wird die Winkelgeschwindigkeit ω₁=x₁ einer Arbeitsmaschine (19) mit dem resultierenden Massenträgheitsmoment J₁ geregelt. Diese Arbeitsmaschine (19) ist über eine ideal elastische Kupplung (20) mit der Federkonstanten C₁₂ mit dem Rotor einer permanenterregten Synchronmaschine (21) verbunden. Der Rotor der permanenterregten Synchronmaschine (21) weist das Massenträgheitsmoment J₂ auf. Er bildet zusammen mit der ideal elastischen Kupplung (20) und der Arbeitsmaschine (19) ein ungedämpftes, schwingungsfähiges Gebilde. Die drei Eingangsklemmen der permanenterregten Synchronmaschine (21) sind mit den drei Ausgangsklemmen des leistungselektronischen Stellglieds (2) verbunden. Als leistungselektronisches Stellglied wird in diesem Ausführungsbeispiel ein dreiphasiger Transistor-Pulswechselrichter mit der Eingangsgleichspannung U verwendet. Wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen steht auch hier ein zweidimensionaler Stellgrößenvektor zur Verfügung, der als Komponenten die beiden Ständersternspannungen u_R und u_S enthält. Dieser Stellgrößenvektor kann wahlweise sieben diskrete Werte annehmen. Bereits beim Ausführungsbeispiel zur sechsten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung wurde darauf detailliert eingegangen.An embodiment of this fifteenth embodiment of the invention hereby presented Fig. 13. In this example, the angular velocity ω₁ = x₁ a working machine ( 19 ) is controlled with the resulting moment of inertia J ₁. This working machine ( 19 ) is connected via an ideal elastic coupling ( 20 ) with the spring constant C₁₂ with the rotor of a permanent-magnet synchronous machine ( 21 ). The rotor of the permanent-magnet synchronous machine ( 21 ) has the mass moment of inertia J₂. It forms together with the ideal elastic coupling ( 20 ) and the working machine ( 19 ) an undamped, oscillatory structure. The three input terminals of the permanent-magnet synchronous machine ( 21 ) are connected to the three output terminals of the power electronic actuator ( 2 ). As a power electronic actuator, a three-phase transistor pulse inverter is used with the input DC voltage U in this embodiment. As in the preceding exemplary embodiments, a two-dimensional manipulated variable vector is also available here, which contains the two stator star voltages u _R and u _S as components. This manipulated variable vector can optionally assume seven discrete values. Already in the embodiment of the sixth embodiment of the hereby presented invention has been discussed in detail.

Transformiert man das dreiphasige Ständerstromsystem i_R, i_S und i_T der permanenterregten Synchronmaschine (21) in ein rotorbezogenes Koordinatensystem, so erhält man einen drehmomentbildenden Querstrom i_q sowie einen Längsstrom i_d [12]. Der zuletzt genannte Längsstrom i_d trägt nicht zum Drehmoment der Maschine bei, sondern belastet lediglich die Ventilbauelemente des leistungselektronischen Stellglieds (2) und die Ständerwicklung der permanenterregten Synchronmaschine (21). Aus diesem Grund wird als zweite Regelgröße x₂ der vorliegenden regelungstechnischen Übertragungsstrecke (1) der Längsstrom i_d der Synchronmaschine geregelt. Seine zugehörige Führungsgröße w₂=i_{d, soll} weist stets den Wert 0 auf. Der einfacheren Beschreibung wegen werden die beiden Regelgrößen x₁=ω₁ und x₂=i_d der in Rede stehenden regelungstechnischen Übertragungsstrecke (1) im folgenden zu einem zweidimensionalen RegelgrößenvektorIf the three-phase stator current system i _R , i _S and i _{T of} the permanent-magnet synchronous machine ( 21 ) are transformed into a rotor-related coordinate system, a torque-forming transverse current i _q and a longitudinal current i _d [12] are obtained. The last-mentioned longitudinal flow i _d does not contribute to the torque of the machine, but merely loads the valve components of the power electronic actuator ( 2 ) and the stator winding of the permanent-magnet synchronous machine ( 21 ). For this reason, the second controlled variable x₂ of the present control technical transmission path ( 1 ) of the longitudinal flow i _{d of} the synchronous machine is controlled. Its associated reference variable w₂ = i _{d, should} always have the value 0. For the sake of simplicity of description, the two controlled variables x 1 = ω 1 and x 2 = i _{d of} the control-technical transmission path ( 1 ) in question will become a two-dimensional control variable vector in the following

zusammengefaßt. Weitere Zustandsgrößen der vorliegenden regelungstechnischen Übertragungsstrecke sind der Auslenkwinkel ϑ₂-ϑ₁=x₃ der ideal elastischen Kupplung, die Winkelgeschwindigkeit ω₂=x₄ der permanenterregenden Synchronmaschine (21) sowie ihr Querstrom i_q=x₅.summarized. Other state variables of the present control technical transmission path are the deflection angle θ₂-θ₁ = x ₃ of the ideal elastic coupling, the angular velocity ω₂ = x₄ the permanent-magnet synchronous machine ( 21 ) and their cross-current i _q = x₅.

Es handelt sich also im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine regelungstechnische Übertragungsstrecke mit der Ordnungszahl n=5, mit a=2 auf voneinander unabhängige Werte einstellbaren Regelgrößen und mit e=2 voneinander unabhängig vorgebbaren Stellgrößen.It is therefore in the present embodiment to a control technical transmission path with the ordinal number n = 5, with a = 2 adjustable to independent values Controlled variables and with e = 2 independent of each other predefinable manipulated variables.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zunächst der RegeldifferenzvektorIn the present embodiment, first, the control difference vector

zwischen dem Führungsgrößenvektorbetween the guide variable vector

und dem Regelgrößenvektorand the controlled variable vector

gebildet.educated.

Durch Subtraktion des zweidimensionalen Stabilisierungsgrößenvektors _stab vom Regeldifferenzvektor entsteht der LenkgrößenvektorBy subtracting the two-dimensional vector size stabilization _rod from the control difference vector gives the steering variable vector

Der Stabilisierungsgrößenvektor _stab wird im Stabilisierungsgrößenbildner (4) gemäß der mathematischen VorschriftThe stabilization _vector bar is used in the stabilizer _{size generator} ( 4 ) according to the mathematical rule

als Summe der mit den jeweils zweidimensionalen Gewichtungsvektorenas the sum of the two-dimensional weighting vectors

multiplizierten Zustandsgrößen x₁, x₂, . . . , x₅ der regelungstechnischen Übertragungsstrecke 5ter Ordnung (1) gebildet. Zu diesem Zweck werden dem Eingang des Stabilisierungsgrößenbildners (4) alle 5 Zustandsgrößen x₁, x₂, . . . , x₅ der vorliegenden regelungstechnischen Übertragungsstrecke 5ter Ordnung (1) zugeführt. Die Gewichtungsvektorenmultiplied state variables x₁, x₂,. , , , x₅ the control technical transmission path 5th order ( 1 ) formed. For this purpose, the input of the stabilization size former ( 4 ) all 5 state variables x₁, x₂,. , , , x₅ the present control technical transmission path fifth order ( 1 ) fed. The weighting vectors

werden zuvor im Rahmen eines statistischen Optimierungsverfahrens ermittelt. Die nicht meßbaren Zustandsgrößen x₅=i_q sowie x₂=i_d werden dabei in einer Transformationsschaltung (22) gebildet [12] und von dieser ausgegeben. Als Eingangsgrößen werden dieser Transformationsschaltung die drei Ständerströme i_R, i_S und i_T der permanenterregten Synchronmaschine (21) sowie deren Rotorpositionswinkel ϑ₂ zugeführt.are previously determined as part of a statistical optimization process. The non-measurable state variables x₅ = i _q and x₂ = i _d are formed in a transformation circuit ( 22 ) [12] and output from this. The three stator currents i _R , i _S and i _{T of} the permanent-magnet synchronous machine ( 21 ) and their rotor position angle θ₂ are supplied as input variables to this transformation circuit.

Eine Besonderheit der in Fig. 13 dargestellten Anordnung be­ steht darin, daß je nach Größe des Rotorpositionswinkels δ₂ der permanenterregten Synchronmaschine (21) ein und derselbe, an den Ständerklemmen der permanenterregten Synchronmascchine (21) anliegende Stellgrößenvektor mit ν=1, 2, . . . , 7 höchst unterschiedliche Auswirkungen auf den Querstrom i_q=x₅ und den Längsstrom i_d=x₂ der permanenterregten Synchronmaschine hat. Aus diesem Grund wird auch jene Zuordnungsvorschrift zwischen dem neuen Stellgrößenwunsch y_w und dem Lenkgrößenvektor _lenk, welche im Stellgrößenauswähler (3) verwirklicht ist, in Abhängigkeit vom Rotorpositionswinkel ϑ₂ der permanenterregten Synchronmaschine (21) verändert.A special feature of the arrangement shown in Fig. 13 be is that depending on the size of the rotor position angle δ₂ the permanent-magnet synchronous machine ( 21 ) one and the same, to the stator terminals of the permanent-magnet synchronous machine ( 21 ) fitting control vector with ν = 1, 2,. , , 7 has very different effects on the transverse current i _q = x₅ and the longitudinal current i _d = x₂ of the permanent-magnet synchronous machine. For this reason, even those assignment rule between the new control variable desired y _w and the steering variable vector _steering , which is realized in the control variable _selector ( 3 ), depending on the rotor position angle θ₂ the permanent-magnet synchronous machine ( 21 ).

In manchen Anwendungsfällen kann es geschehen, daß nicht alle Zustandsgrößen einer regelungstechnischen Übertragungsstrecke n-ter Ordnung mit vertretbarem Aufwand auf meßtechnischem Wege erfaßbar sind. In einer sechzehnten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung werden daher zumindest jene der Zustandsgrößen x₁, x₂ . . . , x_n, welche nicht auf meßtechnischem Wege direkt aus der Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) gewonnen werdern, mit Hilfe von Beobachtersystemen [13] nachgebildet. Diesen Beobachtersystemen werden als Eingangsgrößen entweder die Gesamtheit der meßtechnisch erfaßten Zustandsgrößen der Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) oder ein Teil hiervon sowie erforderlichenfalls auch der Stellgrößenvektor zugeführt.In some applications, it may happen that not all state variables of a control-technical transmission path of the nth order can be detected at a reasonable cost by measuring techniques. In a sixteenth embodiment of the invention presented hereby, therefore, at least those of the state variables x₁, x₂. , , , x _n , which are not obtained by measuring technique directly from the transmission path n-th order ( 1 ), with the help of observer systems [13] simulated. These observer systems are supplied as inputs either the entirety of the metrologically detected state variables of the transmission path nth order ( 1 ) or a part thereof and, if necessary, the manipulated variable vector.

Als Ausführungsbeispiel zu dieser sechzehnten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung sei hier nochmals die in Fig. 13 dargestellte Anordnung zur Einstellung sowohl der Winkelgeschwindigkeit ω₁=x₁ einer Arbeitsmaschine (19) als auch des Längsstroms i_d=x₂ einer diese antreibenden, permanenterregten Synchronmaschine (21) angeführt. Die Arbeitsmaschine ist über eine ideal elastische Kupplung (20) mit dem Rotor der permanenterregten Synchronmaschine (21) verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird jedoch auf die Messung des Lagewinkels ϑ₁ der Arbeitsmaschine (19) verzichtet. Somit kann die Zustandsgröße x₃=ϑ₂-ϑ₁ nicht auf meßtechnischem Wege erfaßt werden.As an embodiment of this sixteenth embodiment of the hereby presented invention, here again the arrangement shown in Fig. 13 for adjusting both the angular velocity ω₁ = x₁ a working machine ( 19 ) and the longitudinal flow i _d = x₂ one of these driving, permanent-magnet synchronous machine ( 21 ) cited. The working machine is connected via an ideally elastic coupling ( 20 ) to the rotor of the permanent-magnet synchronous machine ( 21 ). In the present embodiment, however, the measurement of the attitude angle θ₁ of the work machine ( 19 ) is dispensed with. Thus, the state variable x₃ = θ₂-θ₁ can not be detected by metrological means.

Statt dessen wird in dem in Fig. 14 dargestellten Teilstreckenbeobachter (23) eine Größe x_3B gebildet, welche anstelle der Zustandsgröße x₃ in der in Fig. 13 dargestellten Anordnung Verwendung findet. Diesem Teilstreckenbeobachter (23) werden als Eingangsgrößen die Winkelgeschwindigkeit ω₂ des Rotors der permanenterregten Synchronmaschine (21) sowie die Winkelgeschwindigkeit ω₁ der Arbeitsmaschine (19) zugeführt.Instead, a size x _{3B is} formed in the partial distance observer ( 23 ) shown in Fig. 14, which is used instead of the state variable x ₃ in the arrangement shown in Fig. 13. This partial distance observer ( 23 ) are supplied as input variables, the angular velocity ω₂ of the rotor of the permanent-magnet synchronous machine ( 21 ) and the angular velocity ω₁ the work machine ( 19 ).

Gelegentlich ist es nicht erforderlich, alle Zustandsgrößen einer zu regelnden Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) zur Bildung des Stabilisierungsgrößenvektors _stab heranzuziehen. In einer siebzehnten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung wird daher dem Stabilisierungsgrößenbildner (4) anstelle eines vollständigen Satzes von Zustandsvariablen x₁, x₂, . . . , x_n der Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) lediglich eine nicht leere, echte Teilmenge hiervon zugeführt. Infolgedessen wird der Stabilisierungsgrößenvektor _stab im Stabilisierungsgrößenbildner (4) als Summe jener mit den Gewichtungsvektoren _j bewertete Zustandsgrößen x_j gebildet, welche dem Stabilisierungsgrößenbildner (4) zugeführt werden.Occasionally, it is not necessary to use all state variables of an n-th order transmission path ( 1 ) to be controlled to form the stabilization _vector . Therefore, in a seventeenth embodiment of the invention presented herein, the Stabilisierungsgrößenbildner (4) is x₁ instead of a complete set of state variables, x₂,. , , , x _{n of} the transmission path n-th order ( 1 ) only a non-empty, real subset thereof supplied. Stabilization size vector Consequently _rod in Stabilisierungsgrößenbildner (4) as the sum of those _j with the weighting vectors Reviewed state variables x _j are formed, which are supplied to the Stabilisierungsgrößenbildner (4).

Ein Ausführungsbeispiel zu dieser siebzehnten Ausbildungsform der hiermit vorgelegten Erfindung zeigt Fig. 15. Die regelungstechnische Übertragungsstrecke (1), das leistungselektronische Stellglied (2) sowie die Transformationsschaltung (22) sind mit jenen aus der in Fig. 13 dargestellten Anordnung identisch. In Abweichung von dem in Fig. 13 dargestellten Ausführungsbeispiel soll in dem jetzt in Rede stehenden Fall aber auf die Regelung des Längsstroms i_d der permanenterregten Synchronmaschine (21) verzichtet werden. Infolgedessen weist die vorliegende regelungstechnische Übertragungsstrecke mit der Ordnungszahl n=5 nur noch a=1 auf voneinander unabhängige Werte einstellbare Regelgrößen, nämlich die Winkelgeschwindigkeit ω₁=x=x₁ der Arbeitsmaschine (19) auf. Als weitere Zustandsgrößen der zu regelnden Übertragungsstrecke (1) finden Verwendung:An exemplary embodiment of this seventeenth embodiment of the invention presented here is shown in FIG. 15. The control transmission path ( 1 ), the power electronic actuator ( 2 ) and the transformation circuit ( 22 ) are identical to those of the arrangement shown in FIG . In deviation from the exemplary embodiment shown in FIG. 13, in the case in question, however, regulation of the longitudinal current i _{d of} the permanent-magnet synchronous machine ( 21 ) should be dispensed with. As a result, the present control technical transmission path with the atomic number n = 5 only a = 1 on independent values adjustable control variables, namely the angular velocity ω₁ = x = x₁ the work machine ( 19 ). The following state variables of the transmission path ( 1 ) to be controlled are used:

der Längsstrom der permanenterregten Synchronmaschinethe longitudinal current of the permanent-magnet synchronous machine i_d=x₂,i _d = x₂, der Auslenkwinkel der ideal elastischen Kupplungthe deflection angle of the ideal elastic coupling ϑ₂-ϑ₁=x₃,θ₂-θ₁ = x₃, die Winkelgeschwindigkeit des Rotors der permanenterregten Synchronmaschine (21)the angular velocity of the rotor of the permanent-magnet synchronous machine ( 21 ) ω₂=x₄ undω₂ = x₄ and dere Querstrom der permanenterregten Synchronmaschine (21)Cross current of permanent magnet synchronous machine ( 21 ) i_q=x₅.i _q = x₅.

In der in Fig. 15 dargestellten Anordnung wird zunächst die Re­ geldifferenz x_d=w-x zwischen der Führungsgröße w=ω_{1, soll}, und der Regelgröße x=x₁=ω₁ gebildet. Durch Subtraktion der Stabilisierungsgröße X_stab von dieser Regeldifferenz x_d ent­ steht die Lenkgröße x_lenk=x_d-x_stab, welche dem Eingang des Stellgrößenauswählers (3) zugeführt wird. Die in diesem Stell­ größenauswähler (3) verwirklichte Zuordnungsvorschrift zwischen der Lenkgröße x_lenk und dem Stellgrößenwunsch y_w wird in Abhän­ gigkeit vom Rotorpositionswinkel ϑ₂ der permanenterregten Syn­ chronmaschine (21) verändert.In the arrangement shown in Fig. 15, first, the re geldifferenz x _d = wx between the reference variable w = ω _{1, should} , and the controlled variable x = x₁ = ω₁ formed. By subtracting the stabilizing variable X _stab from this control difference x _d ent is the steering variable x _steering = x _d -x _rod , which is the input of the manipulated variable selector ( 3 ) is supplied. The size regulation in this ( 3 ) realized assignment rule between the steering x _steering and the control variable _desired y _w is changed in depen dence of the rotor position angle θ₂ the permanent-magnet synchronous machine ( 21 ).

Der Längsstrom i_d=x₂ der permanenterregten Synchronmaschine (21) ist ohne jeden Einfluß auf deren inneres Drehmoment und somit auf das Verhalten des mechanischen Antriebsstrangs. Aus diesem Grund wird diese Zustandsgröße der zu regelnden Übertra­ gungsstrecke dem Stabilisierungsgrößenbildner (4) nicht zuge­ führt. Die Stabilisierungsgröße x_stab wird somit im Stabilisie­ rungsgrößenbildner (4) gemäß der mathematischen VorschriftThe longitudinal flow i _d = x₂ the permanent-magnet synchronous machine ( 21 ) is without any influence on the internal torque and thus on the behavior of the mechanical drive train. For this reason, this state variable of the transmission path to be regulated is not supplied to the stabilization quantity former ( 4 ). The restraint quantity is x _rod thus rungsgrößenbildner stabilization in (4) according to the mathematical rule

x_stab=c₁ · x₁+c3 · x₃+c₄ · x₄+c₅ · x₅x _bar = c₁ × x₁ + c3 × x₃ + c₄ × x + c₅ × x

gebildet.educated.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung wurde in der vorstehenden Beschreibung in zahlreiche Teilfunktionen aufge­ gliedert, die ihrerseits dann wieder zahlreichen Teil-Funktions­ einheiten zugeschrieben wurden. Dies geschah allein des bes­ seren Verständnisses wegen. Selbstverständlich kann diese Auf­ gliederung der Gesamtfunktion in bestimmte Teilfunktionen auch anders erfolgen. Insbesondere können die vorstehend beschriebe­ nen Teil-Funktionseinheiten gerätetechnisch ganz oder teilweise zusammengefaßt werden. The function of the device according to the invention was in the above description in numerous sub-functions divided, which in turn then numerous part-function units were attributed. This happened only the bes because of their understanding. Of course, this can Breakdown of the overall function into certain sub-functions as well done differently. In particular, those described above Some or all of the sub-functional units are device-specific be summarized.  

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Claims (18)

1. Verfahren und Einrichtung zur regelungstechnischen Führung von Übertragungsstrecken mit a1 Ausgangsgrößen, die auf von­ einander unabhängige Werte eingestellt werden sollen, sowie mit ea Eingangsgrößen, die der Übertragungsstrecke unabhängig voneinander vorgegeben werden können, und mit einer Ordnungs­ zahl n, welche den beiden Beziehungen n<a sowie n3 ge­ horcht, dadurch gekennzeichnet,
daß die e Eingangsgrößen y₁, y₂, . . . , y_e der Übertragungs­ strecke n-ter Ordnung (1), die dieser Übertragungsstrecke unab­ hängig voneinander vorgegeben werden können und die im folgen­ den gemäß DIN 19 226, Abschnitt 6.2.1 als Stellgrößen y₁, y₂, . . ., y_e bezeichnet und zu einem e-dimensionalen Stellgrößenvek­ tor zusammengefaßt werden, der Übertra­ gungsstrecke n-ter Ordnung (1) als Komponenten des Ausgangsgrö­ ßenvektors eines leistungselektronischen Stellgliedes (2) vorgegeben werden, und daß der Bereich, innerhalb dessen der Stellgrößenvektor einstellbar ist und der im folgenden gemäß DIN 19 226, Abschnitt 6.2.1 als Stellbereich Y_h bezeichnet wird, sich aus k diskreten Werten zusammensetzt, was bedeutet, daß der Stellgrößenvektor stets einen dieser k diskreten Werte aufweisen muß, und daß am Eingang des leistungselektronischen Stellglie­ des (2) ein digitales Eingangssignal gemäß DIN 19 226, Abschnitt 2.1 und Abschnitt 2.3 anliegt, welches im folgenden als Stellgrößenbefehl y_b bezeichnet wird und welches die k Wertey_b(ν) mit ν=1, 2, 3, . . . , kannehmen kann, und daß das leistungselektronische Stellglied (2) jeden der k diskreten Werte (ν) seines Ausgangsgrößenvek­ tors dem Wert y_b(ν) seines Stellgrößenbefehls y_b eindeutig zuordnet, und dadurch gekennzeichnet,
daß in der erfindungsgemäßen Einrichtung der im folgenden gemäß DIN 19 226, Abschnitt 9.3.5 als Regeldifferenzvektor _d bezeich­ nete, a-dimensionale Differenzvektor gebildet wird, wobei einerseits der im folgenden gemäß DIN 19 226, Abschnitt 10.4.1 als Regelgrößenvektor - bezeichnete, a-dimensionale Vek­ tor als Komponenten die a, im folgenden gemäß DIN 19 226, Abschnitt 10.4.1 als Regelgrößen bezeichneten, Ausgangsgrößen x₁, x₂, . . ., x_a der Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1), die auf von­ einander unabhängige Werte eingestellt werden sollen, enthält und wobei andererseits der im folgenden gemäß DIN 19 226, Ab­ schnitt 6.2.4 als Führungsgrößenvektor bezeichnete, a-dimen­ sinale Vektor als Komponenten die a, im folgenden gemäß DIN 19 226, Abschnitt 6.2.4 als Führungsgrößen bezeichneten, der Regeleinrichtung von außen vorgegebenen Sollwerte w₁, w₂, . . . , w_a für die Regelgrö­ ßen x₁, x₂, . . . , x_a enthält, und dadurch gekennzeichnet,
daß in der erfindungsgemäßen Einrichtung die Differenz zwischen dem a-dimensionalen Regeldifferenzvektor _d und einem ebenfalls a-dimensionalen, sogenannten Stabilisierungsgrößen­ vektor _stab gebildet wird und als sogenannter Lenkgrößenvektor Verwendung findet, und dadurch gekennzeichnet,daß der vorgenannte Lenkgrößenvektor _lenk am Eingang eines Stellgrößenauswählers (3) ansteht, der an seinem Ausgang ein digitales Signal y_w gemäß DIN 19 226, Abschnitt 2.1 und Ab­ schnitt 2.3 ausgibt, welches im folgenden als Stellgrößenwunsch y_w bezeichnet wird und dieselben k Wertey_w(ν)=y_b(ν) mit ν=1, 2, 3, . . . kwie der Stellgrößenbefehl y_b annehmen kann, und daß dieser Stellgrößenauswähler (3) jedem möglichen Wert des Lenkgrößen­ vektors _lenk oder, alternativ hierzu, jeder möglichen Kombi­ nation des Lenkgrößenvektors -_lenk und des am Ausgang dieses Stellgrößenauswählers (3) momentan anstehenden Stellgrößen­ wunsches y_w einen diskreten Wert (ν) aus dem Stellbereich Y_h des leistungselektronischen Stellgliedes (2) eindeutig zu­ ordnet, derart, daß der zugehörige Stellgrößenwunsch y_w(ν)=y_b(ν) dann als neuer Stellgrößenwunsch y_w am Ausgang des Stellgrößenauswählers (3) eingestellt wird, und daß dieser Stellgrößenwunsch y_w dem Eingang des leistungselektronischen Stellgliedes (2) zugeführt und dadurch als Stellgrößenbefehl y_b wirksam wird, und dadurch gekennzeichnet,
daß ein vollständiger Satz von Zustandsvariablen x₁, x₂, . . . , x_n der Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) einem sogenannten Stabilisierungsgrößenbildner (4) zugeführt wird, welcher an seinem Ausgang den vorstehend genannten, a-dimensionalen Stabilisierungsgrößenvektor bereitstellt, und daß dieser a-dimensionale Stabilisierungsgrößenvektor im Stabilisie­ rungsgrößenbildner (4) gemäß der mathematischen Vorschrift als Summe der mit den jeweils a-dimensionalen, dem Einfluß der zugehörigen Zustandsgröße auf das dynamische Verhalten des ent­ stehenden Regelsystems angemessenen Gewichtungsvektoren multiplizierten Zustandsgrößen x₁, x₂, . . . , x_n der Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) gebildet wird. 1. A method and device for controlling the technical control of transmission links with a1 output values to be set to independent values, and with ea input variables that can be specified independently of the transmission path, and an ordinal n, which the two relationships n <a and n3 heard, characterized
that the e input quantities y₁, y₂,. , , , y _{e of} the transmission path n-th order ( 1 ), which can be specified inde pendent of each other of this transmission path and the following in accordance with DIN 19 226, Section 6.2.1 as manipulated variables y₁, y₂,. , ., y _e and to an e-dimensional Stellgrößenvek gate be summarized, the transmission path n-th order ( 1 ) as components of the Ausgangsgrö ßenvektors of a power electronic actuator ( 2 ) are given, and that the range within which the manipulated variable vector is adjustable and in accordance with DIN 19 226, Section 6.2. 1 is designated as the adjustment range Y _h , from k discrete values which means that the manipulated variable vector always has one of these k discrete values and that a digital input signal in accordance with DIN 19 226, Section 2.1 and Section 2.3 is present at the input of the power electronic actuator of ( 2 ), which is referred to below as the command variable command y _b and which the k Wertey _b (ν) with ν = 1, 2, 3,. , , , and that the power electronic actuator ( 2 ) unambiguously assigns each of the k discrete values (v) of its output vector to the value y _b (v) of its manipulated variable command y _b , and characterized
that in the device according to the invention in the following according to DIN 19,226, Section 9.3.5 designated as a control difference vector _d designated, a-dimensional difference vector is formed, on the one hand in the following according to DIN 19 226, Section 10.4.1 as a control variable vector - designated, a-dimensional Vek gate as components the a, hereinafter referred to as controlled variables according to DIN 19,226, Section 10.4.1, output variables x₁, x₂,. , ., x _{a of} the n-th order transmission path ( 1 ) to be set to independent values, and on the other hand, the a-dimen sinale vector hereinafter referred to as DIN 19 226, Section 6.2.4 as a reference variable vector as components the a, hereinafter referred to as reference values according to DIN 19,226, Section 6.2.4, the control device from the outside predetermined desired values w₁, w₂,. , , , w _a for the controlled variables x₁, x₂,. , , , x _a contains, and characterized
that in the device according to the invention, the difference between the a-dimensional system deviation vector _d and also a dimensional, so-called stabilization sizes vector _rod is formed and a so-called steering vector size Use finds, and characterized in that the aforementioned steering variable vector _steering at the input of a manipulated variable _selector ( 3 ) is present, the output at its output a digital signal y _w according to DIN 19 226, section 2.1 and 2.3 from Ab, which in the following as desired variable y _w is denoted and the same k valuesy _w (ν) = y _b (ν) with ν = 1, 2, 3,. , , Kwie the manipulated variable command y _b may assume and in that this Stellgrößenauswähler (3) to each possible value of the steering sizes vector _directing or, alternatively, every possible combination nation of the steering amount vector - _directing and at the output of Stellgrößenauswählers (3) currently pending manipulated variables desire y _w a discrete value (v) from the setting range Y _{h of} the power electronic actuator ( 2 ) clearly assigns such that the associated control variable desired y _w (v) = y _b (v) then as a new control variable desired y _w at the output of Stellgrößenauswählers ( 3 ) is set, and that this control variable request y _w the input of the power electronic actuator ( 2 ) is supplied and thereby effective as a command variable command y _b , and characterized
that a complete set of state variables x₁, x₂,. , , , X of the transmission path _n n-th order (1) a so-called Stabilisierungsgrößenbildner (4) is supplied, which provides the above, a dimensional stabilization size vector at its output, and that this a-dimensional stabilization size vector rungsgrößenbildner in the stabilization (4) according to the mathematical rule as the sum of the weighting vectors which are appropriate with the respective a-dimensional, the influence of the associated state variable on the dynamic behavior of the resulting control system multiplied state variables x₁, x₂,. , , , x _{n of} the n-th order transmission path ( 1 ) is formed. 2. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,daß sowohl der Regelgrößenvektor als auch der Führungsgrößen­ vektor einem elektronischen Führungsgrößenaufbereiter (7) zu­ geführt werden, welcher an seinem Ausgang den sogenannten modi­ fizierten Führungsgrößenvektor * bereitstellt, und dadurch ge­ kennzeichnet,
daß die Bildung jeder der a Komponenten w_α* mit α=1, 2, . . . , a dieses modifizierten Führungsgrößenvektors * aus der jeweils zugehörigen Führungsgröße w_α und der jeweils zugehörigen Regel­ größe x_α im Führungsgrößenaufbereiter (7) unter Zuhilfenahme je eines von von a elektronischen Integrierern (8) mit den Inte­ grationszeitkonstanten T_i1, T_i2, . . . , T_ia derart erfolgt, daß im eingeschwungenen Zustand der arithmetische Mittelwert des Regelgrößenvektors mit dem arithmetischen Mittelwert des Führungsgrößenvektors übereinstimmt, und dadurch gekenn­ zeichnet,
daß in der erfindungsgemäßen Einrichtung anstelle der Differenz die Differenz *- zwischen dem modifizierten Führungsgrö­ ßenvektor * und dem Regelgrößenvektor gebildet wird und als sogenannter modifizierter Regeldifferenzvektor Verwendung findet, und dadurch gekennzeichnet,
daß in der erfindungsgemäßen Einrichtung der Lenkgrößenvektor _lenk, welcher dem Eingang des Stellgrößenauswählers (3) zuge­ führt wird, nicht als die Differenz zwischen dem Regeldifferenzvektor _d und dem Stabilisierungs­ größenvektor _stab, sondern stattdessen als die Differenz zwischen dem modifizierten Regeldifferenzvektor _d* und dem Stabilisierungsgrößenvektor -_stab gebildet wird. 2. The method and device according to claim 1, characterized in that both the controlled variable vector and the reference vector vector to an electronic Führungsgrößenaufbereiter ( 7 ) to be performed, which provides at its output the so-called modi fied Führungsgrößenvektor *, and characterized,
that the formation of each of the a components w _α * with α = 1, 2,. , , , a of this modified command vector * from the respectively associated command variable w _α and the respective associated rule size x _α in Führungsgrößenaufbereiter ( 7 ) with the help of one of a electronic integrators ( 8 ) with the inte grationszeitkonstanten T _i1 , T _i2 ,. , , T _ia takes place in such a way that, in the steady state, the arithmetic mean value of the controlled variable vector coincides with the arithmetic mean value of the reference variable vector, and characterized
that in the device according to the invention instead of the difference the difference * - between the modified Führungsgrö ßenvektor * and the control variable vector is formed and as a so-called modified control difference vector Use, and characterized
that in the device according to the invention, the steering _variable vector _steering , which is the input of _{Stellgrößenauswählers} ( 3 ) supplied, not as the difference between the control difference vector _d and the stabilization magnitude _vector bar, but instead as the difference is formed between the modified control difference vector _d * and the stabilization _{variable vector} bar. 3. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Führungsgrößenaufbereiter (7) der Regeldifferenzvektor gebildet wird, und daß jede der a Komponenten dieses Regel­ differenzvektors _d dem Eingang eines von a Integrieren (9) mit den Integrationszeitkonstanten T_{i α} mit α=1, 2, . . . , a zugeführt wird, und daß die a Ausgangsgrößen dieser a Inte­ grierer (9) als die a Komponenten des modifzierten Führungs­ größenvektors * am Ausgang des Führungsgrößenaufbereiters (7) ausgegeben werden.3. Method and device according to claim 2, characterized in that in the Führungsgrößenaufbereiter ( 7 ) of the control difference vector is formed, and that each of the a components of this rule difference vector _d the input one of a integrate ( 9 ) with the integration time constant T _{i α} with α = 1, 2,. , , , a, and that the a outputs of these a integers ( 9 ) are outputted as the a components of the modified reference vector vector * at the output of the reference variable conditioner ( 7 ). 4. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Führungsgrößenaufbereiter (7) der Regeldifferenzvektor gebildet wird, und daß jede der a Komponenten dieses Regeldif­ ferenzvektors _d dem Eingang eines von a Integrieren (10) mit den Integrationszeitkonstanten T_{i α} mit α=1, 2, . . . , a zuge­ führt wird, und daß die a Ausgangsgrößen dieser a Integrierer (10) zu einem a-diemensionalen Integriererausgangsgrößenvektor zusammengefaßt werden, und daß die Summe aus diesem Integrie­ rerausgangsgrößenvektor und dem Führungsgrößenvektor gebildet und als modifizierter Führungsgrößenvektor * am Ausgang des Führungsgrößenaufbereiters (7) ausgegeben wird.4. Method and device according to claim 2, characterized in that in the Führungsgrößenaufbereiter ( 7 ) of the control difference vector is formed, and that each of the a components of this Regeldif difference vector _d the input one of a integrate ( 10 ) with the integration time constant T _{i α} with α = 1, 2,. , , a is supplied, and that the a outputs of these a integrators ( 10 ) are combined to form an a-dimensional integrator output vector, and that the sum of this integrator output vector and the reference variable vector is formed and used as a modified reference vector * at the output of the reference variable generator ( 7 ). is issued. 5. Verfahren und Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) mehr als eine Regelgröße aufweist, daß also a größer als eins ist und daß die a Integrierer (8) alle dieselbe, einheitliche Integrationszeit­ konstante T_i=T_i1=T_i2= . . . =T_iaaufweisen.5. Method and device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the n-th order transmission path ( 1 ) has more than one controlled variable, that is, a is greater than one and that the a integrators ( 8 ) are all the same, uniform integration time constant T _i = T _i1 = T _i2 =. , , = T _ia . 6. Verfahren und Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der a-dimensionale Führungsgrößenvektor dem Eingang eines Führungsgrößengewichters (11) zugeführt und in diesem Führungs­ größengewichter (11) mit der a×a-Diagonalmatrix multipliziert wird, und daß der am Ausgang dieses Führungsgrö­ ßengewichters ausgegebene und als gewichteter Führungsgrößen­ vektor _gew bezeichnete Vektor im folgenden anstelle des Führungsgrößenvektors in der erfindungsgemäßen Einrichtung Verwendung findet.6. The method and device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the a-dimensional vector command fed to the input of a Führungsgrößengewichters (11) and size weighter in this guide (11) with a × a diagonal matrix is multiplied, and that the ßengewichters output vector and as the weighted reference variables _wt designated at the output of this vector Führungsgrö used in the following instead of the guide variable vector in the device according to the invention. 7. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Diagonalelemente c_w1, c_w2, . . . , c_wa der Diagonalma­ trix _w alle denselben, einheitlichen Wert c_w=c_w1=c_w2= . . . = c_waaufweisen.7. Method and device according to claim 6, characterized in that the diagonal elements c _w1 , c _w2 ,. , , , c _wa the diagonal metric _w all the same, uniform value c _w = c _w1 = c _w2 =. , , = c _wa . 8. Verfahren und Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Parameter der Regeleinrichtung, nämlich die a · n Komponenten der n Gewichtungsvektoren sowie, falls vorhanden, entweder die a Zeitkonstanten T_i1, T_i2, . . . , T_ia der a Integrierer (8) oder, alternativ hierzu, die einheit­ liche ZeitkonstanteT_i=T_i1=T_i2= . . . =T_iader a Integrie­ rer (8) sowie, falls vorhanden, entweder die a Diagonalelemente der Diagonalmatrix _w oder, alternativ hierzu, der skalare Faktor c_w vermöge eines experimentellen und/oder analytischen und/oder statistischen Optimierungsverfahrens gemäß DIN 19 236, vorzugsweise vermöge eines statistischen Optimierungsverfahrens festgelegt werden, welches dann abgebrochen wird, wenn bei Ver­ wendung des zuletzt ausgewählten, zusammengehörenden Satzes von freien Parametern der Regeleinrichtung, nämlich von a · n Komponenten der n Gewichtungsvektoren sowie, falls vorhanden, entweder von a IntegrationszeitkonstantenT_i1, T_i2, . . . , T_iader a Integrierer (8) oder, alternativ hierzu, der einheitlichen IntegrationszeitkonstanteT_i=T_i1=T_i2= . . . =T_iader a Integrierer (8) sowie, falls vorhanden, entweder von a Diagonalelementen der Diagonalmatrix _w oder, alternativ hierzu, von dem skalaren Faktor c_w der Verlauf des Regelgrößenvektors im Anschluß an eine sprungartige Verän­ derung des Führungsgrößenvektors oder im Anschluß an eine sprungartige Veränderung einer gemäß DIN 19 226, Abschnitt 6.2.5 definierten Störgröße z ein zuvor festgelegtes, bekanntes rege­ lungstechnisches Gütekriterium oder ein spezielles, auf den besonderen Anwendungsfall zugeschnittenes Gütekriterium ein­ hält.8. The method and device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the free parameters of the control device, namely the a · n components of the n weighting vectors and, if present, either the a time constants T _i1 , T _i2,. , , , T _ia the a integrator ( 8 ) or, alternatively, the unit time constant T _i = T _i1 = T _i2 =. , , = T _ia the a Integrie rer ( 8 ) and, if present, either the a diagonal elements of the diagonal matrix _w or, alternatively, the scalar factor c _w by means of an experimental and / or analytical and / or statistical optimization method according to DIN 19 236, preferably can be determined by means of a statistical optimization method which is then aborted when using the last selected co-pending set of free parameters of the control device, namely, a * n components of the n weighting vectors and, if present, either of a integration time _constants T _i1 , T _i2,. , , , T _ia the a integrator ( 8 ) or, alternatively, the uniform integration time _constant T _i = T _i1 = T _i2 =. , , = T _ia the a integrator ( 8 ) and, if present, either of a diagonal elements of the diagonal matrix _w or, alternatively, of the scalar factor c _w the course of the control variable vector following a sudden change in the reference variable vector or following a sudden change in a defined according to DIN 19 226, Section 6.2.5 disturbance z a previously specified, known regulatory technical quality criterion or a special, tailored to the particular application quality criterion holds. 9. Verfahren und Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß in Abweichung von Anspruch 1 der Stellgrößenwunsch y_w dem Eingang einer sogenannten Verriegelungseinheit (14) zugeführt wird und von dieser an ihrem Ausgang ausgegeben, dem Eingang des leistungselektronischen Stellgliedes (2) zugeführt und da­ mit als Stellgrößenbefehl y_b wirksam wird, daß aber Verände­ rungen des Stellgrößenwunsches y_w am Ausgang dieser Verriege­ lungseinheit (14) erst dann erscheinen und damit als veränderte Stellgrößenbefehle y_b wirksam werden, wenn seit der letzten Veränderung des Stellgrößenbefehls y_b bereits ein Sperrzeit­ intervall T_s abgelaufen ist, und dadurch gekennzeichnet,
daß dieses Sperrzeitintervall T_s mindestens so groß gewählt ist, daß die Schaltfrequenz des leistungselektronischen Stell­ gliedes (2) einen hierfür zugelassenen Grenzwert nicht über­ schreitet.9. Method and device according to one of claims 1 to 8, characterized
that is in deviation from claim 1 of the control value desired y _w supplied to the input of a so-called locking unit (14) and output therefrom at its output, the input of the power electronic actuator (2) supplied and there with as a manipulated variable command y _b is effective, but that Variegated ments of the manipulated variable request y _{w appear} at the output of this Verriege treatment unit ( 14 ) and thus as modified manipulated variable commands y _b , if since the last change of the manipulated variable command y _b already a blocking time interval T _{s has} expired, and characterized
that this blocking time interval T _s is chosen to be at least so great that the switching frequency of the power electronic actuator ( 2 ) does not exceed a limit permitted for this purpose. 10. Verfahren und Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 oder 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) lediglich einen Stellgrößeneingang und einen Regelgrößenausgang aufweist, daß es sich also sowohl beim Stellgrößenvektor als auch beim Re­ gelgrößenvektor um eindimensionale Vektoren, das heißt um skalare Größen, handelt, und daß der vorstehend genannte Stell­ bereich Y_h dieses Stellgrößenvektors aus 2 diskreten Werten besteht und daß der Stellgrößenauswähler (3) somit als Zwei­ punktglied mit Hysterese (15) oder als Zweipunktglied ohne Hy­ sterese (16) ausgeführt ist.10. The method and device according to one of claims 1 to 4 or 6 or 8 to 9, characterized in that the transmission path n-th order ( 1 ) has only one manipulated variable input and a control variable output, so that it is both the manipulated variable vector and the Re gelgrößenvektor to one-dimensional vectors, that is by scalar quantities, acts, and that the aforementioned range Y _{h of} this manipulated variable vector consists of 2 discrete values and that the manipulated variable selector ( 3 ) thus as a two-point member with hysteresis ( 15 ) or as a two-point member without Hy sterese ( 16 ) is executed. 11. Verfahren und Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 oder 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) lediglich einen Stellgrößeneingang und einen Regelgrößenausgang aufweist, daß es sich also sowohl beim Stellgrößenvektor als auch beim Re­ gelgrößenvektor um eindimensionale Vektoren, das heißt um skalare Größen, handelt, und daß der vorstehend genannte Stell­ bereich Y_h dieses Stellgrößenvektors aus 3 diskreten Werten besteht und daß der Stellgrößenauswähler (3) somit als Drei­ punktglied mit Hysterese (17) oder als Dreipunktglied ohne Hy­ sterese (18) ausgeführt ist.11. The method and device according to one of claims 1 to 4 or 6 or 8 to 9, characterized in that the transmission path n-th order (1) has only one manipulated variable input and a control variable output, so that it is both the manipulated variable vector and the Re gelgrößenvektor to one-dimensional vectors, that is by scalar quantities, acts, and that the aforementioned range Y _{h of} this manipulated variable vector consists of 3 discrete values and that the manipulated variable selector ( 3 ) thus as a three-point member with hysteresis ( 17 ) or as a three-point member without Hy sterese ( 18 ) is executed. 12. Verfahren und Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der in der erfindungsgemäßen Einrichtung Verwendung fin­ dende, zusammengehörende Satz von freien Parametern der Regel­ einrichtung, nämlich von a · n Komponenten der n Gewichtungsvek­ toren sowie, falls vorhanden, entweder von a Integrationszeitkonstanten T_i1, T_i2, . . . , T_ia der a Integrierer (8) oder, alternativ hierzu, der einheitlichen Integra­ tionszeitkonstanteT_i=T_i1=T_i2= . . . =T_iader a Integrierer (8) sowie, falls vorhanden, entweder von a Diagonalelementen der Diagonalmatrix _w oder, alternativ hierzu, von dem skalaren Faktor c_w zeitlich konstant eingestellt ist.12. The method and device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the fin in the device according to the invention use, belonging together set of free parameters of the rule device, namely of a · n components of the n Gewichtsungsvek factors and, if present, either of a integration time _constants T _i1 , T _i2,. , , , T _ia the a integrator ( 8 ) or, alternatively, the uniform integration time constant T _i = T _i1 = T _i2 =. , , = T _ia the a integrator ( 8 ) and, if present, either of a diagonal elements of the diagonal matrix _w or, alternatively, is set constant in time by the scalar factor c _w . 13. Verfahren und Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der in der erfindungsgemäßen Einrichtung Verwendung fin­ dende, zusammengehörende Satz von freien Parametern, nämlich von a · n Komponenten der n Gewichtungsvektoren sowie, falls vorhanden, entweder von a Integrationszeitkonstan­ ten T_i1, T_i2, . . . , T_ia der a Integrierer (8) oder, alternativ hierzu, der einheitlichen IntegrationszeitkonstanteT_i = T_i1 = T_i2 = . . . = T_iader a Integrierer (8) sowie, falls vorhanden, entweder von a Diagonalelementen der Diagonalmatrix _w oder, alternativ hierzu, von dem skalaren Faktor c_w verändert wird, und zwar in Abhängigkeit von den Augenblickswerten bekannter oder nachgebildeter Störgrößen oder zusätzlich auch in Ab­ hängigkeit von weiteren, die zeitlichen Verläufe dieser Störgrößen kennzeichnenden Größen, wie z. B. der einfachen oder quadrierten Frequenz bei harmonischen Verläufen dieser Störgrößen oder der ersten oder der ersten und weiteren Ablei­ tungen dieser Störgrößen nach der Zeit, und/oder in Abhän­ gigkeit vom Augenblickswert des Führungsgrößenvektors oder zusätzlich auch in Abhängigkeit von weiteren, den zeitlichen Verlauf des Führungsgrößenvektors kennzeichnenden Größen.13. The method and device according to one of claims 1 to 11, characterized in that in the device according to the invention fin use, belonging together set of free parameters, namely of a · n components of the n weighting vectors and, if present, either of a integration time constants T _i1 , T _i2,. , , , T _ia the a integrator ( 8 ) or, alternatively, the uniform integration time _constant T _i = T _i1 = T _i2 =. , , = T _ia the a integrator ( 8 ) and, if present, either of a diagonal elements of the diagonal matrix _w or, alternatively, by the scalar factor c _{w is} changed, depending on the instantaneous values of known or simulated disturbances or additionally in From dependence of further, the temporal courses of these disturbances characterizing variables such. As the simple or squared frequency at harmonic progressions of these disturbances or the first or the first and further Ablei lines of these disturbances to the time, and / or depen dence of the instantaneous value of the reference variable vector or additionally depending on further, the time course of Sizes characteristic of reference variable vector. 14. Verfahren und Einrichtung nachh einem der Ansprüche 1 bis 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der in der erfindungsgemäßen Einrichtung Verwendung fin­ dende, zusammengehörende Satz von freien Parametern, nämlich von a · n Komponenten der n Gewichtungsvektoren sowie, falls vorhanden, entweder von a Integrationszeitkonstan­ ten T_i1, T_i2, . . . , T_ia der a Integrierer (8) oder, alternativ hierzu, der einheitlichen IntegrationszeitkonstanteT_i=T_i1=T_i2= . . . =T_iader a Integrierter (8) sowie, falls vorhanden, entweder von a Diagonalelementen der Diagonalmatrix _w oder, alternativ hierzu, von dem skalaren Faktor c_w in Abhängigkeit von der Gesamtheit der n Zustandsgrößen x₁, x₂, . . . , x_n der Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) oder in Abhängigkeit von einem Teil hiervon verändert wird.14. The method and device according to any one of claims 1 to 11 or 13, characterized in that in the device according to the invention fin use, belonging together set of free parameters, namely of a · n components of the n weighting vectors and, if present, either of a integration time constants T _i1 , T _i2,. , , , T _ia the a integrator ( 8 ) or, alternatively, the uniform integration time _constant T _i = T _i1 = T _i2 =. , , = T _ia the a integrated ( 8 ) and, if available, either of a diagonal elements of the diagonal matrix _w or, alternatively, of the scalar factor c _w in dependence on the totality of the n state variables x₁, x₂,. , , , x _{n of} the n-th order transmission path ( 1 ) or in dependence on a part thereof. 15. Verfahren und Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn sich die Übertragungsfunktion der Übertragungs­ strecke n-ter Ordnung (1) infolge einer Beeinflussung durch eine oder mehrere, im Gesamtsystem vorhandene variable Kenn­ größen verändert, auch jene Zuordnungsvorschrift zwischen dem neuen Stellgrößenwunsch y_w und dem Lenkgrößenvektor _lenk oder, alternativ hierzu, zwischen dem neuen Stellgrößenwunsch y_w und der Kombination aus dem Lenkgrößenvektor _lenk sowie dem am Ausgang des Stellgrößenauswählers (3) momentan anstehenden Stellgrößenwunsch y_w, welche im Stellgrößenauswähler (3) ver­ wirklicht ist, verändert wird, und zwar in Abhängigkeit von diesen, die Übertragungsfunktion der Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) beeinflussenden variablen Kenngrößen.15. The method and device according to one of claims 1 to 14, characterized in that when the transfer function of the transmission path n-th order ( 1 ) changes due to an influence of one or more variable variables present in the overall system, also that assignment rule between the new control variable request y _w and the steering variable vector _steering or, alternatively, between the new _command variable y _w and the combination of the steering _variable vector _steering and the output of the Stellgrößenauswählers ( 3 ) currently pending Stellgrößenwunsch y _w , which in Stellstellauswähler ( 3 ) is ver, is, in response to these, the transfer function of the transmission line n-th order ( 1 ) influencing variable characteristics. 16. Verfahren und Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest jene der Zustandsgrößen x₁, x₂, . . . , x_n, welche nicht auf meßtechnischem Wege direkt aus der Übertragungs­ strecke n-ter Ordnung (1) gewonnen werden, mit Hilfe von Beob­ achtersystemen nachgebildet werden, und daß diesen Beobachter­ systemen als Eingangsgrößen entweder die Gesamtheit der meß­ technisch erfaßten Zustandsgrößen der Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) oder ein Teil hiervon sowie erforderlichenfalls auch der Stellgrößenvektor zugeführt werden.16. The method and device according to one of claims 1 to 15, characterized
that at least those of the state variables x₁, x₂,. , , , x _n , which are not obtained by metrological means directly from the transmission line n-th order ( 1 ), are simulated by means of Beob aft systems, and that these observer systems as inputs either the entirety of the meß technically detected state variables of the transmission path n -th order ( 1 ) or a part thereof and, if necessary, the manipulated variable vector are supplied. 17. Verfahren und Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Stabilisierungsgrößenbildner (4) anstelle eines voll­ ständigen Satzes von Zustandsvariablen x₁, x₂, . . . , x_n der Übertragungsstrecke n-ter Ordnung (1) lediglich eine nicht leere, echte Teilmenge hiervon zugeführt wird und daß infolge­ dessen der Stabilisierungsgrößenvektor _stab im Stabilisie­ rungsgrößenbildner (4) als Summe jener mit den Gewichtungs­ vektoren _j bewerteten Zustandsgrößen x_j gebildet wird, welche dem Stabilisierungsgrößenbildner (4) zugeführt werden.17. Method and device according to one of claims 1 to 16, characterized
that the stabilization size former ( 4 ) instead of a fully permanent set of state variables x₁, x₂,. , , , X _n of the transmission path nth-order (1) is only supplied to a non-empty proper subset thereof, and that consequently the stabilization size vector _rod in the stabilization rungsgrößenbildner (4) as the sum of that with the weighting vectors _j rated state variables formed x _j, which are fed to the stabilization size former ( 4 ). 18. Verfahren und Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß
die dort beschriebenen Funktionen
des Führungsgrößengewichters (11),
des Führungsgrößenaufbereiters (7),
des Stabilisierungsgrößenbildners (4),
des Stellgrößenauswählers (3),
der Verriegelungseinheit (14) und
des leistungselektronischen Stellgliedes (2)
gerätetechnisch ganz oder teilweise zusammengefaßt sind.18. The method and device according to one of claims 1 to 17, characterized in that
the functions described there
of the reference variable weight ( 11 ),
of the reference size editor ( 7 ),
of the stabilization size former ( 4 ),
of the control value selector ( 3 ),
the locking unit ( 14 ) and
of the power electronic actuator ( 2 )
device technology are wholly or partially summarized.