DE4237806A1 - Gas pressure measurement and simulation arrangement - achieves optimal time characteristic selecting control type using manually or automatically defined gas press. and dynamically varied test press. - Google Patents

Abstract

The pressure measuring and compensating arrangement outputs gas via a device with a predefined press. The pressure is defined by manual input via a keyboard or similar by the user or automatically by the device itself or a connected piece of equipment. The gas press. is measured and then the test object is subjected to a dynamically variable gas press.. The defined object parameter is measured, e.g. temp. or press. The control type is determined and then applied to achieve an optimal time characteristic. USE/ADVANTAGE - For measurement and recording of pneumatic press. for calibration purposes. Design of arrangement takes into account certain parameters, e.g. vol., not allowed for in conventional arrangements.

Description

Es handelt sich hierbei um ein Meßmittel zur Erfassung als auch zur Darstellung bzw. Ausgabe eines pneumatischen Drucks (Druck­ kalibriergerät).It is a measuring device for detection as well to display or output a pneumatic pressure (pressure calibration device).

Bei bisher bekannten Druckkalibriergeräten ist die gleich­ zeitige Messung eines selbst druckerzeugenden Meßobjekts und die Druckausgabe durch das Druckkalibriergerät nur mit wenigen Ausnahmen möglich (Produktblätter der entsprechenden Druckkali­ briergeräte). Kernstück eines solchen Druckkalibriergerätes ist neben dem Drucksensor ein Ventil (Regelventil) zur Ausgabe des variablen Drucks.In previously known pressure calibration devices, this is the same timely measurement of a self-generating test object and the pressure output by the pressure calibration device with only a few Exceptions possible (product sheets of the corresponding pressure potash burners). The heart of such a pressure calibration device is in addition to the pressure sensor, a valve (control valve) for outputting the variable pressure.

Die diesem Stellglied anhaftenden Unzulänglichkeiten wie Rei­ bung und Verklemmungen werden in der Regel durch ein auf dieses Regelventil angepaßten PI-Regler minimiert, um ein Optimum zwischen einer kurzen Einschwingzeit und geringster Regelabwei­ chung zu erzielen.The shortcomings inherent in this actuator such as Rei Exercise and deadlock are usually caused by one on this Control valve adapted PI controller minimized to an optimum between a short settling time and minimal deviation from the rule to achieve.

Andere Einflußgrößen wie Temperatur, Größe und Änderungs­ geschwindigkeit des vorgegebenen Sollwerts und vor allem die dem Meßobjekt anhaftenden Eigenschaften wie Bolus und Volumen werden dagegen bei der Dimensionierung des Reglers bisher bekannter Druckkalibriergeräte nicht berücksichtigt.Other influencing factors such as temperature, size and change speed of the specified setpoint and especially the properties such as bolus and volume adhering to the measurement object however, have so far been used for dimensioning the controller Known pressure calibration devices are not taken into account.

Durch diese Einflußgrößen verändert sich das Regelverhalten bei unterschiedlichen Meßobjekten und es kann im Extremfall zum Schwingen der Regelstrecke kommen. Eine reproduzierbare meß­ objektunabhängige Druckbeaufschlagung ist somit nicht gegeben.The control behavior changes due to these influencing variables different measurement objects and in extreme cases it can be used Swing the controlled system come. A reproducible measurement object-independent pressurization is therefore not given.

Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die eben genannten Einflußgrößen bei der Dimensionie­ rung des Reglers zu berücksichtigen.The invention specified in the patent claim is the problem on the basis of the influencing factors just mentioned for dimensioning controller.

Die Lösung dieses Problems wird anhand von Fig. 2 beschrieben.The solution to this problem is described with reference to FIG. 2.

Zu Beginn wird die Regelstrecke (6) mit allen innerhalb und außerhalb des Gerätes befindlichen Komponenten über das Durch­ fahren einer vorgegebenen Druckkurve vermessen. Dazu wird dem Stellglied (5) eine definierte Stellgröße zugeführt und mit dem Meßglied (7) der dazugehörige Druck (Istwert) bzw. die Druck­ änderung gemessen. At the beginning, the controlled system ( 6 ) is measured with all components inside and outside the device by driving through a predetermined pressure curve. For this purpose, a defined manipulated variable is fed to the actuator ( 5 ) and the associated pressure (actual value) or the pressure change is measured with the measuring element ( 7 ).

Während dieses Kalibriervorganges legt die Rechen- und Kontroll­ einheit (2) in einem Speichermodul (3) eine Tabelle ab, die den Zusammenhang zwischen einem vorgegebenen Sollwert und einem Vorsteuerungswert für die Stellgröße beinhaltet. Zur Einstel­ lung der exakten Stellgröße ist deshalb nur noch eine gering­ fügige Korrektur durch die Regler (4) nötig, was die Schwing­ neigung des gesamten Systems erheblich verringert.During this calibration process, the computing and control unit ( 2 ) stores a table in a memory module ( 3 ), which contains the relationship between a predetermined setpoint and a pilot control value for the manipulated variable. Therefore, only a slight correction by the controller ( 4 ) is necessary to set the exact manipulated variable, which significantly reduces the tendency to oscillate in the entire system.

Außerdem werden als Ergebnis des Kalibriervorganges aus der Druckänderung entsprechend Patentanspruch 2.2 Parameter wie Bolus und Volumen ermittelt. Diese Parameter dienen nun nach Patentanspruch 2.3 zur Aktivierung bestimmter Regler (4) bzw. zur Steuerung der Reglereigenschaften wie Verstärkung, Einsatz­ punkt und Reglerfrequenz.In addition, parameters such as bolus and volume are determined as a result of the calibration process from the pressure change in accordance with claim 2.2. According to claim 2.3, these parameters are now used to activate certain controllers ( 4 ) or to control the controller properties such as amplification, point of use and controller frequency.

Nach der Kalibrierung ist es nun möglich, über das Schnittstel­ lenmodul (1) entsprechend den im Patentanspruch 2.5 gezeigten Möglichkeiten eine Druckkurve vorzugeben.After calibration, it is now possible to specify a pressure curve via the interface module ( 1 ) in accordance with the options shown in claim 2.5.

Auch die Größe des Solldrucks sowie seine Änderungsgeschwindig­ keit führen nach Patentanspruch 2.4 über die Rechen- und Kon­ trolleinheit (2) zu einer Anpassung und Nachstellung der Regel­ parameter.The size of the target pressure and its rate of change lead according to claim 2.4 via the computing and control unit ( 2 ) to an adjustment and adjustment of the control parameters.

Man erhält somit ein Gerät, daß entsprechend Patentanspruch 2.1 in der Lage ist, unabhängig von der Art des Prüfobjekts dieses mit einem dynamisch variablen, zeitlich vorbestimmten Gasdruck zu beaufschlagen.One thus obtains a device that according to claim 2.1 is able to do this regardless of the type of test object with a dynamically variable, time-predetermined gas pressure to act upon.

Aufgrund dieses guten dynamischen Verhaltens ergeben sich viel­ fältige in den Patentansprüchen 2.6 bis 2.9 gezeigte Möglich­ keiten der Vorgabe von Druck-Zeit-Verläufen.Because of this good dynamic behavior, there is a lot manifold possible shown in the claims 2.6 to 2.9 the specification of pressure-time profiles.

Claims (2)

Meß- und Simulationsgerät zur Messung und Registrierung von Gas­ drücken, zur Bearbeitung dieser Meßwerte und Darstellung von Gas­ drücken in Form beliebig veränderbarer Druck-Zeit-Verläufe durch Ausgabe entsprechender Gase (in der Regel Luft), mit folgenden Merkmalen:

• 1.1. Gase werden über eine Vorrichtung mit vorbestimmtem Druck aus­ gegeben;
  • 1.1.1. die Vorbestimmung erfolgt über manuelle Eingabe per Bedientastatur oder ähnlichem durch den Benutzer;
  • 1.1.2. die Vorbestimmung erfolgt über automatische Vorgabe durch das Gerät oder am Gerät angeschlossene vorgebende Einheit;
• 1.2. Gasdrücke werden gemessen;
  dadurch gekennzeichnet, daß
• 2.1. das Gerät unabhängig von bestimmten Parametern des Prüfob­ jekts, dieses mit einem dynamisch variablen, zeitlich vorbe­ stimmten Gasdruck beaufschlagen und somit prüfen kann;
• 2.2. das Gerät diese Parameter (hier zum Beispiel Volumen, Bolus oder Temperatur) ermittelt;
• 2.3. das Gerät nach Bestimmung dieser Parameter die zur Druckbeauf­ schlagung nötigen Reglertypen bestimmt und für den Druckregler einstellt, um ein optimales Zeitverhalten zu erreichen;
• 2.4. das Gerät bei Druckbeaufschlagung des Prüfobjekts laufend die Regelparameter der Solldruckkurve anpaßt und nachstellt;
• 2.5. das Gerät die Druckkurve der Ausgabe über wahlweise verschie­ dene Möglichkeiten vorgeben kann;
  • 2.5.1. die Vorgabe kann über Analogschnittstellen per elektri­ sche oder nichtelektrische Größen erfolgen;
  • 2.5.2. die Vorgabe kann über im Gerät gespeicherter Druckkur­ ven erfolgen;
  • 2.5.3. die Vorgabe kann über digitale Schnittstellen in Form von mathematischen formelmäßigen Zusammenhängen erfolgen;
  • 2.5.4. die Vorgabe kann über digitale Schnittstellen in Form von Wertelisten erfolgen.
  • 2.5.5. die Vorgabe kann über die Bedieneinheit des Gerätes erfolgen oder beeinflußt werden;
  • 2.5.6. die Vorgabe kann aus einer Kombination der Punkte 2.5.1 bis 2.5.5. erfolgen;
• 2.6. das Gerät die Möglichkeit des Erlernens von Druck-Zeit-Zusam­ menhängen hat;
• 2.7. das Gerät erlernte/gespeicherte Druckkurven verändert oder unverändert einfach, mehrfach oder periodisch ausgeben kann;
  • 2.7.1. eine Veränderung kann durch Überlagerung mit einer oder mehreren anderen Druckkurven (wie unter 2.5. geschildert) erfolgen;
  • 2.7.2. eine Veränderung kann durch mathematische Verknüpfung innerhalb des Gerätes oder in einem dazu fähigen externen Gerät (wie unter 2.5. geschildert) erfolgen;
• 2.8. das Gerät die Möglichkeit besitzt, Meßanordnungen durch Kom­ pensation auf vorbestimmte Druck-Zeit-Verläufe einzustellen;
• 2.9. das Gerät in allen Eigenschaften von einem angeschlossenen externen Gerät fernsteuerbar ist;

Press measurement and simulation device for measuring and registering gas, for processing these measured values and displaying gas press in the form of any variable pressure-time profiles by outputting corresponding gases (usually air), with the following features:

• 1.1. Gases are emitted from a device at a predetermined pressure;
  • 1.1.1. the predetermination is carried out by manual input via the keyboard or the like by the user;
  • 1.1.2. the predetermination is carried out via automatic specification by the device or the predeterminant unit connected to the device;
• 1.2. Gas pressures are measured;
  characterized in that
• 2.1. the device, irrespective of certain parameters of the test object, can apply a dynamically variable, temporally predetermined gas pressure to it and can therefore test it;
• 2.2. the device determines these parameters (here, for example, volume, bolus or temperature);
• 2.3. after determining these parameters, the device determines the regulator types required for pressurization and sets them for the pressure regulator in order to achieve an optimal time behavior;
• 2.4. the device continuously adapts and adjusts the control parameters of the target pressure curve when the test object is pressurized;
• 2.5. the device can specify the pressure curve of the output using various options;
  • 2.5.1. the specification can be made via analog interfaces using electrical or non-electrical variables;
  • 2.5.2. the specification can be made via pressure curves stored in the device;
  • 2.5.3. the specification can be made via digital interfaces in the form of mathematical formulas;
  • 2.5.4. the specification can be made via digital interfaces in the form of lists of values.
  • 2.5.5. the specification can be made or influenced via the control unit of the device;
  • 2.5.6. the specification can be made from a combination of items 2.5.1 to 2.5.5. respectively;
• 2.6. the device has the possibility of learning pressure-time relationships;
• 2.7. the device has learned or saved pressure curves, or can output them unchanged, simply, repeatedly or periodically;
  • 2.7.1. a change can be made by superimposing one or more other pressure curves (as described under 2.5.);
  • 2.7.2. a change can be made by a mathematical link within the device or in a suitable external device (as described under 2.5.);
• 2.8. the device has the ability to set measuring arrangements by compensation to predetermined pressure-time profiles;
• 2.9. the device can be remotely controlled in all its properties from a connected external device;

(mit Druck ist hier sowohl Unterdruck als auch Überdruck relativ zum atmosphärischen Druck gemeint).(With pressure, both negative and positive pressure are relative here to atmospheric pressure).