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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum automatisierten
Einstellen der Verstärkung
in Regelkreisen, wie sie beispielsweise in CD- oder DVD-Spielern
angewendet werden, um den abtastenden oder aufzeichnenden Lichtbeziehungsweise
Laserstrahl auf den optischen Aufzeichnungsträger zu fokussieren oder der
Informationsspur zu folgen.
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Zum
Einstellen der Verstärkung
in einem Regelkreis ist es bereits bekannt, der Führungsgröße ein sinusförmiges Signal
zu überlagern
und die Regelgröße und die
Regeldifferenz miteinander zu vergleichen, um daraus ein Kriterium
zum Einstellen der Regelverstärkung
zu gewinnen, vergleiche DE-OS 36
35 859. Hierzu werden vorzugsweise die Amplituden der Regelgröße und der
Regeldifferenz miteinander verglichen. Es ist weiterhin erwähnt, eine
Phasenreserve zu messen und daraus ein Kriterium zum Einstellen
der Regelverstärkung
abzuleiten. Beim Amplitudenvergleich werden unter Verwendung von Synchrongleichrichtern
diejenigen Schwingungsanteile der Regeldifferenz und der Regelgröße herausgefiltert,
deren Frequenz gleich der eingekoppelten Frequenz ist. Mit einer
Steuer- und Kontrolleinheit wird dann die Verstärkung des Reglers so lange
verändert,
bis mit einem Vergleicher festgestellt wird, daß die herausgefilterten Schwingungsanteile
der Regelgröße und der
Regeldifferenz gleich groß sind. Bei
dem bekannten Verfahren handelt es sich somit um ein iteratives
Verfahren, das aufgrund des schrittweisen Abgleichs zeitaufwendig
bzw. langsam ist.
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Das
Auswerten der Phaseninformation erfordert einen hohen Aufwand und
ist, durch einen schrittweisen Abgleich bedingt, ebenfalls langsam. Das
Verringern der Anzahl der Vergleichsschritte führt zwangsläufig zu einer größeren Ungenauigkeit. Beim
Vergleich der Amplituden der Regelgröße und der Regeldifferenz ist
weiterhin zu beachten, daß eine
genaue Einstellung der Regelverstärkung nicht vorliegt, da Schwingungsanteile
mit der eingekoppelten Frequenz der Regelgröße und der Regeldifferenz nicht
in Phase sind.
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Darüber hinaus
setzt das Verwenden einer von der kritischen Frequenz abweichenden
Frequenz voraus, daß die
Schleifenverstärkung
bei dieser Frequenz bekannt ist.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zum
automatisierten Einstellen der Verstärkung in Regelkreisen zu schaffen,
die durch einen schnellen und trotzdem zuverlässigen Einstell- beziehungsweise
Abgleichvorgang gekennzeichnet sind.
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Diese
Aufgabe wird mit den in Hauptansprüchen angegebenen Merkmalen
gelöst.
Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben.
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Es
ist ein Aspekt der Erfindung, den Abgleichvorgang beim automatisierten
Einstellen der Verstärkung
zu beschleunigen. Hierzu wird der endgültige Abgleichwert durch eine
einmalige Messung und anschließende
Berechnung eingestellt. Es ist keine schrittweise Annäherung an
den Abgleichwert mehr notwendig, wodurch ein wesentlich schnellerer Abgleich
erreicht wird. In nur einem Verfahrensschritt wird ein aktueller
Verstärkungsfaktor
während
des Einkoppelns eines Abgleichsignals gemessen, eine vorzunehmende Änderung
zum Erreichen des gewünschten
Wertes berechnet und der gewünschte Wert
der Verstärkung
eingestellt. Als Abgleichsignal bzw. Abgleichfrequenz wird vorzugsweise
eine sinusförmige
Störfrequenz
verwendet, die gleich der Frequenz ist, bei welcher der Betragsverlauf
der Verstärkung
des offenen Kreises die OdB-Linie schneidet. Die sinusförmige Störfrequenz
wird beispielsweise zur Regelgröße des Regelkreises
addiert. Als Wert der aktuellen Verstärkung bzw. als aktueller Verstärkungsfaktor
wird beispielsweise der Quotient der Amplituden von Regelgröße und Regeldifferenz
gebildet. Zum Vermeiden der sich aus der Phasenreserve zwischen
Regelgröße und Regeldifferenz
ergebenden Nachteile werden die Amplituden von Regelgröße und Regeldifferenz
aus einem bandpaßgefilterten,
quadrierten, tiefpaßgefilterten
und radizierten Signal von Regelgröße bzw. Regeldifferenz gebildet. Mit
einem Bandpaßfilter
wird die Abgleichfrequenz aus dem Regel- bzw. Regeldifferenzsignal
herausgefiltert. Das Quadrieren der Signale ist vorgesehen, um ein
vorzeichenunabhängiges
Signal zu erzeugen, und mit einem Tiefpaßfilter wird ein Mittelwert
der quadrierten Abgleichfrequenz gebildet, aus welcher die Amplitude
mittels Multiplikation und Wurzelfunktionsberechnung bestimmt wird.
Die beispielsweise derartig gebildeten Amplitudensignale von Regelgröße und Regeldifferenz
repräsentieren
einen aktuellen Verstärkungsfaktor,
der als Quotient der Amplituden von Regelgröße und Regeldifferenz angegeben
wird. Die gewünschte
Verstärkung
von beispielsweise gleich 1 beziehungsweise 0 dB wird dann mit dem
reziproken Wert des gemessenen Verstärkungsfaktors eingestellt.
Hierzu ist im Regelkreis ein Verstärkungseinstellmittel vorgesehen,
daß beispielsweise
von einem Multiplizierer gebildet wird. Damit wird in nur einem
Verfahrensschritt die Verstärkung
auf einen gewünschten
Wert eingestellt. Da der Betragsverlauf der Verstärkung im
Bereich der Abgleichfrequenz annähernd
linear ist, lassen sich auch vom Wert 1 abweichende Verstärkungsfaktoren
mit hoher Genauigkeit einstellen. Dies erfolgt dadurch, daß der frequenzabhängige Anstieg
der Verstärkung
aus dem Quotienten der Amplituden von Regelgröße und Regeldifferenz bestimmt
wird. Da es sich hierbei um eine gemessene aktuelle Verstärkung handelt,
wird eine hohe Zuverlässigkeit
des Abgleichvorgangs im Vergleich zu Lösungen erreicht, die beispielsweise anhand
von Tabellen, die anhand eines Modells ermittelt werden, die Verstärkung verändern.
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Neben
der vorgenannten Ausführung,
bei der zum Messen der Verstärkung
Regelgröße und Regeldifferenz
herangezogen werden, sind jedoch auch andere Ausführungen
möglich,
die zum Messen der Verstärkung
andere Anschlußpunkte
im Regelkreis verwenden. Dabei sind dann die sich aus der Wahl der
Anschlußpunkte
für Verstärkungsmessungen
ergebenden Besonderheiten zu beachten. Werden beispielsweise zur
Verstärkungsmessung
das eingekoppelte Störsignal
und die Regelabweichung verwendet, ist eine derartige Messung mit
einem Offset von 6 dB behaftet, unterscheidet sich jedoch grundsätzlich nicht
von der hier angegebenen Lösung.
Der Offset von 6 dB ist dann bei der Bewertung des gemessenen Verstärkungswertes
zu berücksichtigen.
Unter diesem Gesichtspunkt ist das erfindungsgemäße Verfahren zum automatisierten
Einstellen einer Verstärkung
in einem Regelkreis von der Wahl der Anschlußpunkte zur Verstärkungsmessung relativ
unabhängig.
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Um
sicherzustellen, daß der
aktuelle Verstärkungsfaktor
im linearen Bereich der Verstärkungskennlinie
ermittelt wurde, wird zusätzlich überprüft, ob der
Quotient der Amplituden von Regelgröße und Regeldifferenz einen
Wert kleiner als 1 aufweist. Sollte dies nicht zutreffend sein,
wird die Verstärkung
einem weiteren Aspekt der Erfindung entsprechend bereits vor der
Messung mit einem Faktor kleiner als 1, vorzugsweise 0,75, verringert
eingestellt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 Prinzipskizze zum automatisierten Einstellen
einer Verstärkung,
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2 Prinzipskizze zum automatisierten Einstellen
einer Verstärkung
mit Abgleichsignalmessung,
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3 Prinzipskizze zum automatisierten Einstellen
einer Verstärkung
mit Regelkreissignalmessung,
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4 Prinzipskizze zur Meßsignalbildung,
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5 Prinzipskizze einer Ausführung zur Meßsignalbildung,
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6 Blockschaltbild eines
Störsignalgenerators,
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7 Blockschaltbild eines
Bandpaßfilters,
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8 Blockschaltbild eines
Tiefpaßfilters,
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9 Amplituden-Zeit-Diagramm
einer Störfrequenz,
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10 Amplituden-Zeit-Diagramm
einer Störfrequenz
mit überlagerter
Regeldifferenz,
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11 Amplituden-Zeit-Diagramm
einer bandpaßgefilterten
Störfrequenz
mit überlagerter
Regeldifferenz,
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12 Amplituden-Zeit-Diagramm
einer bandpaßgefilterten
und quadrierten Störfrequenz,
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13 Amplituden-Zeit-Diagramm
einer bandpaßgefilterten,
quadrierten und tiefpaßgefilterten
Störfrequenz.
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Bezugszeichen
sind in den Figuren übereinstimmend
verwendet.
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In 1 ist die Prinzipskizze
zum automatisierten Einstellen einer Verstärkung in nur einem Verfahrensschritt
angegeben. In einem aus einem Regelverstärker CT und einer Regelstrecke
RS bestehenden Regelkreis wird mit einem Abgleichsignalgenerator
G ein Abgleichsignal d in den Regelkreis eingekoppelt, und während des
Einkoppelns oder nach dem Einkoppeln des Abgleichsignals d wird
mit einem Verstärkungseinstellmittel
GA die Verstärkung
in nur einem Verfahrensschritt automatisiert eingestellt. In dem
in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Einkoppeln des Abgleichsignals d zwischen dem Ausgang der
Regelstrecke RS und dem Eingang des Regelverstärkers CT vorgesehen. Oder anders
ausgedrückt:
Das Abgleichsignal d wird an einem Summationspunkt eingekoppelt,
dem die Regelgröße x zugeführt wird
und dessen Ausgang die Regeldiffferenz xd bereitstellt. Grundsätzlich ist
das Einkoppeln eines Abgleichsignals d jedoch in jedem Punkt des Regelkreises
möglich.
Der Ort des Einkoppelns des Abgleichsignals d muß jedoch bei der Berechnung
eines mit dem Verstärkungseinstellmittel
GA einzustellenden Verstärkungsfaktors
berücksichtigt
werden. Beim Ermitteln des aktuellen Verstärkungsfaktors durch Vergleich
des Abgleichsignals d mit der Regeldiffferenz xd ist beispielsweise
ein Offset von 6 dB zu beachten. Mit dem Verstärkungseinstellmittel GA werden
ein aktueller Verstärkungsfaktor
des Regelkreises gemessen und eine vorzunehmende Veränderung
in der Verstärkung
berechnet, mit der die Verstärkung
dann automatisiert im Regelkreis eingestellt wird. Allgemein können eine
Verstärkung
oder ein Verstärkungsfaktor
als Verhältnis
eines Referenzsignals zu einem Meßsignal angegeben werden. Es
ist bereits bekannt, die Amplituden oder die Phase von Abgleich-
und Meßsignal
miteinander zu vergleichen und die Verstärkung im Regelkreis so lange
zu ändern,
bis ein vorgegebenes Amplituden- bzw. Phasenverhältnis erreicht ist. Den bekannten
Verfahren entsprechend wurde die Verstärkung im Regelkreis schrittweise
geändert,
um sich auf diese Art und Weise dem gewünschten Verhältnis zu
nähern.
Zum automatisierten Einstellen der Verstärkung in einem Regelkreis waren
daher mehrere Verfahrensschritte erforderlich. Das Einstellen der
Verstärkung
in nur einem Verfahrensschritt wird dadurch ermöglicht, daß ein aktueller Verstärkungsfaktor
gemessen und eine vorzunehmende Änderung
zum Erreichen eines gewünschten
Werts der Verstärkung
berechnet wird. Der berechnete Wert stellt dann den Wert dar, mit dem
die Verstärkung
eingestellt wird. Als Meßsignal wird
ein Signal des Regelkreises verwendet, das den aktuellen Verstärkungsfaktor
repräsentiert.
Das den aktuellen Verstärkungsfaktor
repräsentierende
Signal ist vorzugsweise die Amplitude eines Meßsignals während des Einkoppelns des Abgleichsignals
d. Um den aktuellen Verstärkungsfaktor
zu berechnen, wird das Meßsignal,
das einen Verstärkungsfaktor
während
des Einkoppelns des Abgleichsignals d in den noch nicht abgeglichenen
Regelkreis repräsentiert, zu
einem Referenzsignal ins Verhältnis
gesetzt. Das Referenzsignal wird vom Abgleichsignal d gebildet, das
aufgrund der bekannten Parameter des Abgleichsignals d bekannt ist.
Ein aus dem Meßsignal und
dem Referenzsignal gebildeter Quotient repräsentiert dann den aktuellen
Verstärkungsfaktor.
Der den aktuellen Verstärkungsfaktor
repräsentierende Quotient
wird vorzugsweise mit einem Mikroprozessor gebildet, der im Verstärkungseinstellmittel
GA vorgesehen ist. Da als Abgleichsignal d beispielsweise eine Abgleichfrequenz
vorgesehen ist, die von einer sinusförmigen Störfrequenz gebildet wird, deren Frequenz
gleich in der Frequenz ist, bei welcher der Betragsverlauf der Verstärkung des
offenen Kreises die OdB-Linie schneidet, ist im Regelkreis eine
Verstärkungsänderung
vorzunehmen, die den aktuellen Verstärkungsfaktor berücksichtigt.
Um beispielsweise eine Verstärkung
von 1 einzustellen, wird die Verstärkung im Regelkreis mit dem
reziproken Wert des den aktuellen Verstärkungsfaktor repräsentierenden Quotienten
multipliziert. Dadurch wird ein automatisiertes Einstellen der Verstärkung im
Regelkreis mit nur einem Verfahrensschritt erreicht. Da die zum
Einstellen einer Verstärkung
von 1 vorzunehmende Veränderung
der Verstärkung
im Regelkreis bekannt ist, können
auch vom Wert 1 abweichende Verstärkungswerte eingestellt werden.
Dies ist insbesondere dadurch möglich,
dass der Betragsverlauf der Verstärkung im Bereich der Abgleichfrequenz
annähernd
linear ist. Der endgültige
Abgleichwert wird durch eine einmalige Messung und anschließende Berechnung
ermittelt. Es ist keine schrittweise Annäherung erforderlich, wodurch
ein wesentlich schnellerer Abgleich erreicht wird.
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Bei
der in 1 angegebenen
Ausführung wurde
davon ausgegangen, daß das
Abgleichsignal d im wesentlichen konstant ist. Unter dieser Voraussetzung
wird mit nur einem Meßsignal
der aktuelle Verstärkungsfaktor
bestimmt, da das Abgleichsignal d als bekannt vorausgesetzt werden
kann und das Abgleichsignal d eine sinusförmige Störfrequenz ist, deren Frequenz
gleich oder annähernd
der Frequenz ist, bei welcher der Betragsverlauf der Verstärkung des
offenen Kreises die 0 dB-Linie schneidet.
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Es
ist jedoch auch möglich,
wie in 2 dargestellt,
das als Referenzsignal verwendete Abgleichsignal d in den Meßvorgang
einzubeziehen. Die Regelstrecke RS gemäß 1 wird in 2 von einem
Aktuator ACT und einem Detektor DET gebildet. Der im Verstärkungseinstellmittel
GA vorgesehene Mikroprozessor bestimmt den Zeitpunkt, wann das Abgleichsignal
d in den Regelkreis eingekoppelt wird. Der Abgleichsignalgenerator
G ist hierzu mit dem Verstärkungseinstellmittel
GA verbunden. In einem Regelkreis, wie er beispielsweise in CD-
oder DVD-Spielern verwendet wird, um den abtastenden Licht- bzw.
Laserstrahl auf der Plattenoberfläche zu fokussieren und der
Informationsspur zu folgen, werden der Aktuator ACT und der Detektor
DET von einem Pick-up gebildet. Die Mittel zur Spurführung oder
zur Fokussierung des Lichtstrahls sind der Aktuator mit seiner Objektivlinse
und die Photodioden, mit denen das vom Aufzeichnungsträger reflektierte Licht
ausgewertet wird, bilden den Detektor DET. Darüber hinaus weist der Detektor
DET in der Regel einen Vorverstärker
auf. Aufgrund von Fertigungstoleranzen sowohl bei der Herstellung
des Aktuators ACT als auch des Detektors DET sowie aufgrund unterschiedlicher
Eigenschaften der abzutastenden Aufzeichnungsträger, ist davon auszugehen,
daß die Regelkreisparameter
herstellungsbedingt variieren. Das bedeutet, daß die Verstärkung des Abgleichsignals d,
obwohl die Parameter des Abgleichsignals d bekannt sind, nicht mehr
im voraus bestimmbar bzw. als bekannt angesehen werden können. Durch
Einbeziehen des als Referenzsignal verwendeten Abgleichsignals d
in den Meßvorgang
wird dennoch ein automatisiertes Einstellen der Verstärkung in
einem Verfahrensschritt ermöglicht.
Das Prinzip einer derartigen Ausführung ist in 3 dargestellt. Der wesentliche Aspekt
dieser Ausführung
besteht darin, daß mit dem
Verstärkungseinstellmittel
GA Meßsignale
vor und nach dem Punkt der Einkopplung des Abgleichsignals d gemessen
werden. Die in 3 dargestellte
Prinzipskizze ist bereits auf ein nachfolgendes Ausführungsbeispiel
ausgerichtet, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist,
daß die Meßsignale
unmittelbar vor und nach der Einkopplung des Abgleichsignals d abgegriffen
werden.
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Eine
bevorzugte Ausführung
zur Meßsignalbildung
ist in 4 dargestellt. 4 entsprechend wird das
Abgleichsignal d an einem Punkt des Regelkreises eingekoppelt, der
in der Regel der Führungsgröße entspricht.
Das Abgleichsignal d kann auch von einer nicht dargestellten Führungsgröße überlagert
werden. In der Regel wird die Führungsgröße in den
genannten Regelkreisen jedoch zu 0 gewählt. Der in 4 dargestellten Prinzipskizze zur Meßsignalbildung
entsprechend werden die Signale einer Regelgröße x und einer Regelabweichung
xd jeweils einem Bandpaßfilter
BPF1, BPF2 zugeführt.
Die Bandpaßfilter
BPF2, BPF2 sind jeweils mit einem Quadrierer Q1, Q2 verbunden, dem
ein Tiefpaßfilter LPF1,
LPF2 nachgeschaltet ist. Mit den Bandpaßfiltern BPF1, BPF2 wird das
von einer sinusförmigen Störfrequenz
gebildete Abgleichsignal d, dass gleich der Frequenz ist, bei welcher
der Betragsverlauf des offenen Kreises die 0 dB-Linie schneidet,
aus dem Regelsignal x bzw. der Regeldifferenz xd herausgefiltert.
Die Quadrierer Q1 bzw. Q2 erzeugen ein vorzeichenunabhängiges Signal,
und mit den anschließenden
Integratoren bzw. Tiefpaßfiltern
LPF1, LPF2 wird der Mittelwert der quadrierten Störfrequenz
gebildet. Ein Ausgangssignal A1 des ersten Tiefpaßfilters LPF1
und ein Ausgangssignal A2 des zweiten Tiefpaßfilters LPF2 werden dann einem
Mikroprozessor zugeführt,
der Amplitudenbetragswerte des Regelsignals bzw. des Regeldifferenzsignals
berechnet. Hierzu werden im Mikroprozessor die Ausgangssignale A1,
A2 jeweils mit sich selbst multipliziert und anschließend die
Wurzelfunktion berechnet. Der Quotient der Amplituden von Regelgröße x und
Regeldiffferenz xd stellt dann den aktuellen Verstärkungswert
des Regelkreises dar. Ist der Quotient bzw. die aktuelle Verstärkung des
Regelkreises von 1 abweichend, bedeutet dies für den Regelkreis, daß die Abgleichfrequenz
bzw. die sinusförmige
Störfrequenz
in der gegenwärtigen
Einstellung dem aktuellen Verstärkungswert
entsprechend verstärkt
bzw. gedämpft
wird. Da als Abgleichfrequenz eine sinusförmige Störfrequenz gewählt wurde,
die gleich der Frequenz ist, bei welcher der Betragsverlauf des
offenen Kreises die 0 dB-Linie schneidet, ist in der Regel ein Abgleich
auf einen Verstärkungswert
1 bzw. zu 0 dB erwünscht.
Diese gewünschte Verstärkung wird
automatisiert eingestellt, indem mit einem Verstärkungseinstellmittel GA die
aktuelle Verstärkung des
Regelkreises mit dem reziproken Wert des Quotienten der Amplituden
von Regelgröße x und
Regeldifferenz xd multipliziert wird. Der Regelverstärker CT des
Regelkreises weist hierzu vorzugsweise einen Multiplizierer auf,
der auf den reziproken Wert des als aktuelle Verstärkung gemessenen
Wertes eingestellt wird. Zum automatisierten Einstellen der Verstärkung im
Regelkreis ist somit nur ein einziger Verfahrensschritt erforderlich.
Das Ermitteln des einzustellenden bzw. aktuellen Verstärkungswertes
auf dem Quotienten der Amplituden von Regelgröße x und Regeldifferenz xd
wird dadurch ermöglicht,
daß der Betragsverlauf
der Verstärkung
im Bereich der Abgleichfrequenz annähernd linear ist.
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Unter
Berücksichtigung
des vorgenannten Prinzips wird das Verfahren ebenfalls verwendet,
um von einer Verstärkung
=1 abweichende Verstärkungswerte
automatisiert einzustellen. Bei einem von 1 abweichenden aktuellen
Verstärkungswert
wird dann der Quotient der Amplituden von Regelgröße x und
Regeldifferenz xd zusätzlich
zur Multiplikation mit dem reziproken Wert dieses Quotienten mit
dem gewünschten
Verstärkungswert
multipliziert.
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Sollte
der Anstieg der Verstärkung
des Regelkreises bekannt sein, ist als Abgleichsignal d auch eine
sinusförmige
Störfrequenz
verwendbar, die eine Frequenz aufweist, die von der Frequenz, bei
welcher der Betragsverlauf der Verstärkung des offenen Kreises die
0 dB-Linie schneidet, abweichend ist. Die Bandpaßfilter BPF1, BPF2 und gegebenenfalls
auch die Tiefpaßfilter
LPF1, LPF2 sind dann dieser Frequenz entsprechend auszulegen. Mit
dem erfindungsgemäß gemessenen
aktuellen Verstärkungswert,
der Frequenz, bei der dieser Verstärkungswert ermittelt wurde
und dem als bekannt vorausgesetzten Anstieg der Verstärkung wird
dann die Frequenz bestimmt, bei welcher die Verstärkung den
Wert 1 aufweist bzw. die 0 dB-Linie schneidet.
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Wie
bereits aus der in 4 dargestellten Prinzipskizze
zur Meßsignalbildung
ersichtlich ist, werden zum Bilden der Ausgangssignale A1, A2 übereinstimmende
Baugruppen verwendet. Die Ausführung
einer Schaltungsanordnung zur Meßsignalbildung ist deshalb
einer in 5 dargestellten
Prinzipskizze entsprechend vorgesehen. Eine von einem Detektor DET
bereitgestellte Regelgröße x und
eine vor dem Regelverstärker
CT auftretende Regeldifferenz xd werden 5 entsprechend nacheinander dem Verstärkungseinstellmittel
GA zugeführt,
das in vorteilhafter Weise nur ein Bandpaßfilter, einen Quadrierer und
ein Tiefpaßfilter
aufweist. Das mit dem Abgleichsignalgenerator G erzeugte Abgleichsignal
d wird dann sowohl während
des Messens der Amplitude der Regelgröße x als auch während des
Messens der Amplitude der Regeldiffferenz xd in den Regelkreis eingekoppelt.
Der Abgleichsignalgenerator G ist vorzugsweise als Oszillator mit
wählbarer
Frequenz und konstanter Amplitude ausgeführt.
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Ein
Ausführungsbeispiel
für einen
Abgleichsignalgenerator G ist in 6 dargestellt.
Es handelt sich hierbei um eine digitale Ausführung, die aus einem Trigger
T besteht, an dem ein erstes Register R1 und ein erster Multiplizierer
C1 angeschlossen sind. Dem ersten Register R1 ist ein zweiter Multiplizierer C2
nachgeschaltet, dessen Ausgang mit einem Addierer A1 verbunden ist,
dem auch das Ausgangssignal des ersten Multiplizierers C1 zugeführt wird.
Ein Eingang des einen zweiten Addierers A2 ist mit dem Ausgang des
ersten Addierers A1 verbunden und der Ausgang des zweiten Addierers
A2 ist auf den Eingang eines zweiten Registers R2 geführt. Das
zweite Register R2 weist einen ersten Ausgang auf, der mit einem
dritten Multiplizierer C3 verbunden ist, und der zweite Ausgang
des zweiten Registers ist zu einem dritten Register R3 geführt. Am
Ausgang des dritten Registers R3 ist ein Multiplizierer C4 angeschlossen, dessen
Ausgang mit einem Eingang eines dritten Addierers A3 verbunden ist,
während
der Ausgang des dritten Multiplizierers C3 über einen Quadrierer x2 mit dem
anderen Eingang des Addierers A3 verbunden ist. Der Ausgang des
Addierers A3 ist auf einen Eingang des Addierers A2 geführt, und
am gemeinsamen Verbindungspunkt des Addierers A2 mit dem zweiten
Register R2 ist ein fünfter
Multiplizierer angeschlossen, dessen Ausgang ein Frequenzsignal
F bereitstellt, dessen Frequenz durch Einstellen der Parameter der
Multiplizierer wählbar
ist und eine konstante Amplitude aufweist.
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Als
Bandpaßfilter
wird vorzugsweise eine 7 entsprechende
Struktur verwendet, wobei an einem Eingang EBPF des Bandpaßfilters
ein viertes Register R4 und ein sechster Multiplizierer C6 angeschlossen
sind. Der Ausgang des sechsten Multiplizierers C6 ist auf einen
vierten Addierer A4 geführt, und
der andere Eingang des Addierers A4 ist mit dem Ausgang eines siebten
Multiplizierers verbunden, der am vierten Register R4 angeschlossen
ist. Über
einen achten Multiplizierer C8 ist der Ausgang des vierten Addierers
mit einem Eingang eines fünften
Addierers A5 verbunden. Der Ausgang des fünften Addierers A5 bildet sowohl
einen Ausgang ABPF des Bandpaßfilters
als auch einen Anschlußpunkt
für einen
Rückkopplungszweig,
der von einem fünften
Register R5 und einem neunten Multiplizierer C9 gebildet wird, der
auf den Eingang des fünften
Addierers A5 geführt
ist.
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Die
Struktur eines digitalen Tiefpaßfilters
ist in 8 dargestellt.
Ein Eingang ETPF des Tiefpaßfilters
wird von einem zehnten Multiplizierer C10 gebildet, dessen Ausgang
auf einen sechsten Addierer A6 geführt ist. Der Ausgang des sechsten
Addierers A6 ist über
ein sechstes Register R6 und einen elften Multiplizierer C11 auf
den zweiten Eingang des Addierers A6 zurückgekoppelt, und der Ausgang
des sechsten Addierers bildet über
einen zwölften
Multiplizierer C12 einen Ausgang ATPF des Tiefpaßfilters. Die Eigenschaften des
Bandpaßfilters
und des Tiefpaßfilters
werden mit entsprechenden Koeffizienten eingestellt. Diese Koeffizienten
sind die entsprechenden Einstellwerte der Multiplizierer.
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Zum
Veranschaulichen der Amplitudensignalbildung sind in den 9 bis 13 entsprechende Amplituden-Zeitdiagramme
dargestellt.
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9 zeigt eine als Abgleichsignal
d verwendete sinusförmige
Störfrequenz,
die vorzugsweise gleich der Frequenz ist, bei welcher der Betragsverlauf
der Verstärkung
des offenen Kreises die 0 dB-Linie schneidet. Das Einkoppeln des
Abgleichsignals d in einen Regelkreis führt zu einer Regeldiffferenz
xd, die beispielsweise einen in 10 entsprechenden
Verlauf aufweist.
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10 entsprechend ist erkennbar,
daß ein 9 entsprechendes Abgleichsignal
d im Regelkreis hinsichtlich seiner Amplitude und Phasenlage beeinflußt wird.
Dies ist sowohl für
die Regeldifferenz xd als auch für
die Regelgröße x zutreffend.
Das von der aktuellen Verstärkung
bzw. den aktuellen Eigenschaften des Regelkreises beeinflußte Abgleichsignal
d wird einer Bandpaßfilterung
unterzogen, um die Frequenz des Abgleichsignals d aus dem Regelsignal
x bzw. aus der Regeldiffferenz xd herauszufiltern.
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Am
Ausgang des Bandpaßfilters
wird ein 11 entsprechendes
Signal bereitgestellt, daß hinsichtlich
seiner Amplitude egalisiert ist und die Frequenz des Abgleichsignals
d aufweist. Bei einem aktuellen Verstärkungswert des Regelkreises,
der von 1 abweicht, ist das in 11 dargestellte
Signal in seiner Phase zum Abgleichsignal d verschoben. Das hinsichtlich
seiner Amplitude bereits egalisierte Signal entsprechend 11 wird dann quadriert,
so daß ein
vorzeichenunabhängiges
Signal gemäß 12 am Ausgang des Quadrierers bereitgestellt wird.
Aufgrund der Multiplikation mit sich selbst weist dieses Signal
die doppelte Frequenz gegenüber
dem in 11 dargestellten
Signal auf.
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Das
Tiefpaßfilter
des in 12 dargestellten Signals
führt dann
zu einem Amplitudensignal, welches in 13 dargestellt
ist und der Amplitude der Regelgröße x bzw. der Regeldifferenz
xd entspricht. Der Quotient der derartig gebildeten Amplitudensignale
von Regelsignal und Regeldifferenzsignal entspricht dann der aktuellen
Verstärkung
des Regelkreises für
das eingekoppelte Abgleichsignal d. Das automatisierte Einstellen
eines gewünschten
Verstärkungswertes
im Regelkreis mit nur einem Verfahrensschritt wird dann, wie bereits
vorstehend erläutert,
durchgeführt.
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Die
Erfindung ist nicht auf das hier angegebene Ausführungsbeispiel, bei dem das
Regelsignal und das Regeldifferenzsignal zum Messen der aktuellen
Verstärkung
des Regelkreises herangezogen wurden, beschränkt. Bei der Auswahl vom Ausführungsbeispiel
abweichender Anschlußpunkte
zum Ermitteln einer aktuellen Verstärkung des Regelkreises ist
deren Einfluß auf
den gemessenen Verstärkungsfaktor
entsprechend zu berücksichtigen.