DE717840C - Stabilization device for indirectly acting regulators - Google Patents

Description

Stabilisierungseinrichtung für mittelbar wirkende Regler Die Erfindung betrifft eine Stabilisierungseinrichtung für mittelbar wirkende Regler, welche, wie die üblichen Rückführungen, die Aufgabe hat, ein Überregeln und das. dadurch verursachte Pendeln der Regelgröße zu vermeiden.Stabilization device for indirectly acting regulators The invention relates to a stabilization device for indirectly acting regulators, which, like the usual regressions, the task of overriding and that to avoid caused oscillation of the controlled variable.

Im allgemeinen wurde bisher zu diesem Zweck die übliche Rückführung verwendet, die darauf beruht, den Kraftschalter nicht nur entsprechend dem Unterschied vom Soll-und Istwert der Regelgröße, sondern auch von den Bewegungen des Servomotors zu steuern, derart, daß dieAbweichung de.sK.raftschalters von seiner neutralen Lage, z. B. üzfolge der Veränderung der Stellung des Servoinotors, verringert und bei Erreichen einer bestimmten Stellung völlig kompensiert -wird. Es wird also durch die Rückführung des Kraftschalters dieser in seine neutrale Lage zurückgebracht. Dazu ist eine Übertragung der Bewegung des Servomotors auf den Kraftschalter, d. h. irgendeine "Übertragungsvorrichtung, sei es eine mechanische, sei es eine hydraulische, notwendig.In general, the usual recycling has heretofore been used for this purpose used, which relies on the power switch not just according to the difference on the setpoint and actual value of the controlled variable, but also on the movements of the servomotor to be controlled in such a way that the deviation of the sK.force switch from its neutral position z. B. üzsequence of changing the position of the servo motor, reduced and at Reaching a certain position is fully compensated. So it will be through the return of the power switch brought it back to its neutral position. For this purpose, the movement of the servomotor is transmitted to the force switch, i. H. any "transmission device, be it mechanical, be it hydraulic, necessary.

In vielen Fällen ist es nun äußerst schwierig oder praktisch unmöglich, eine solche Übertragungsvorrichtung vorzusehen, weil- der Im-Pulsgeber bzw. der von ihin betätigte' Kraftschalter nicht in unmittelbarer Nähe des Servomotors oder der von ihm unmittelbar bewegten Teile aufgestellt werden kann, z. B. dann, wenn es sich um die Konstanthaltung der Temperatur eines im zweiten Stockwerk gelegenen Raumes durch Regelung des im Kellergeschoß untergebrachten Heizkessels handelt. In einem solchen Falle wird die Verbindung zwischen dem Servomotor und dem Iirafischa.ltei durch den großen räumlichen Abstand sehr unbequem und das Arbeiten der Rückführung ungenau und unzuverlässig. Hinzu kommt noch, daß bei solchen Anlagen die an sich einfache Ausführung des Impulsgebers und des Kra.ftseh.alters durch diie RilCkführung erheblich kompliziert wird, weil die für die Rückführung notwendigen zusätzlichen Organe eine Sondergestaltung der ganzen Regleranlage bedingen.In many cases it is now extremely difficult or practically impossible to provide such a transmission device because the IM pulse generator or the 'Force switches operated by ihin not in the immediate vicinity of the servomotor or which can be set up by him directly moving parts, z. B. if it is about keeping the temperature of one on the second floor constant Room by regulating the boiler located in the basement. In such a case the connection between the servo motor and the Iirafischa.ltei very uncomfortable due to the large spatial distance and the work of the return imprecise and unreliable. In addition, with such systems, the simple design of the pulse generator and the age of the force through the roller guide becomes considerably more complicated because the additional ones necessary for the repatriation Organs require a special design of the entire control system.

Es sind nun zwar Regler bekannt, die das Pendeln des Regelvorganges auch ohne die übliche Rückführung vermeiden sollen. Diese Regler sind mit einem vom Servomotor gesteuerten Stabilisierungsorgan versehen, das vom Kraftschalter räumlich getrennt angeordnet werden kann und das nur von den Bewegungen des Servomotors abhängig ist. Dieses Stabilisierungsorgan dient dazu, die vom Kraftschalter singgesteuerte Druckmittelmenge im Sinne einer Stabilisierung des Regelvorganges zu ändern. Beim bekannten Regler dieser Art gibt das Stabilisierungsorgan einen zusätzlichen Druckmittelabfluß mehr oder weniger je nach seiner Stellung in Abhängigkeit von der I3et@-c@gung des Servomotors frei. l:itic solche zusät71iche Steuerung ist aber unztircichend. Sie vermag jedenfalls nicht iiii Endergebnis die gleiche stabilisierende Wirkung wie die übliche Rückführung zu gewährleisten.There are now known controllers that control the oscillation of the control process should avoid the usual repatriation. These controls come with a provided by the servomotor-controlled stabilization element, which is provided by the power switch Can be arranged spatially separated and that only from the movements of the servo motor is dependent. This stabilization element is used to control the sing-controlled by the force switch Change the amount of pressure medium in order to stabilize the control process. At the Known regulator of this type gives the stabilizing member an additional pressure medium drain more or less depending on his position of the I3et @ -c @ movement of the servomotor free. But there is such an additional control indefinitely. In any case, it cannot have the same stabilizing end result Ensure effect like the usual return.

Hier setzt nun die Erfindung ein, durch die es möglich wird, unter voller Wahrung der räumlichen Unabhängigkeit die bekannten Regler der letztgenannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie den üblichen Rückführungen gleichwertig sind.This is where the invention comes in, by means of which it becomes possible under the well-known controllers of the latter, while maintaining spatial independence Kind to the effect that they are equivalent to the usual returns.

Der Erfindung gemäß ist ein Hilfsschalter vorgesehen, der in eine besondere zum Servamotor führende Druckrnittelleitung eingeschaltet ist, in der vor dem Hilfsschalter ein vom Kraftschalter unabhängiger Vordruck herrscht. Dieser Hilfsschalter gibt in Abhängigkeit von der Bewegung des Servomotors in der besonderen Druekmittelleitting eine ztisätzl:,clie Druckmittelzufuhr zuni Servomotor oder einen zusätzlichen Abfluß aus diesem frei. Bei der älteren bekannten Stabilisierungsvorrichtung, die nur mit einem zusätzlichen Abfluß arbeitet, kann die vom Kraftschalter in den Servomotor eingesteuerte Druckinitt-elinenge nur bis zum Wert Null vermindert werden. Bezüglich der beabsichtigten Stabilisierung durch Bremsung wirkt also diese Vorrichtung nur passiv durchbloP,.e Verminderung der Antriebskraft. Demgegenüber bringt die Erfindung ,eine beträchtliche Steigerung der Stabilisierungswirkung durch zusätzliche Zufuhr, die sich dadurch auswirkt. claß nach Verminderung der vom Kr.aft-.clialter eingesteuerten Druckmittelmenge bis auf den Wert Null auf den Servomotor eine aktive Bremswirkung ausgeübt wird. Die zitsätzli.ehe Zufuhr neben der zusätzlichen Abfuhr bedeutet eine Verdoppelung der Änderung der Drtickmittelmenge pro Hubeinheit des Scrvomotorkolbens. Für diese. Wirkung ist es grundsätzlich gleichgültig, ob die in den Servomotor einmündende besondere Liruckmittelleitung .Gin den Servomotor unmittelbar oder nur mittelbar, d. h. an die vom Kraftscbalte r zum Servomotor führende Steuerleittnig angeschlossen ist. Es ist aber in jedem Fall ein. notwendiges Merkmal der Erfindung. daß in der Druckmittelleitung vor dem Hilfsschalter ein von der Stellung des Kraftscbalters torabhängigerVordruckherrscht.The invention according to an auxiliary switch is provided, which is in a special pressure medium line leading to the servo motor is switched on, in which there is a pre-pressure independent of the force switch in front of the auxiliary switch. This Auxiliary switch is there depending on the movement of the servomotor in the particular Pressure medium fitting an additional:, the pressure medium supply to the servo motor or a additional drainage from this free. In the case of the older known stabilization device, which only works with an additional drain, the power switch can be in the Servomotor controlled pressure in-line length can only be reduced down to the value zero. This device is effective with regard to the intended stabilization by braking only passively through bloP, .e reduction of the driving force. In contrast, the Invention, a considerable increase in the stabilizing effect through additional Intake that affects it. after reduction of the force of the age controlled amount of pressure medium to the value zero on the servomotor an active Braking effect is exerted. The quoted supply in addition to the additional discharge means a doubling of the change in the amount of nitrogen per lifting unit of the Scrvotor piston. For this. Effect, it is basically irrelevant whether the Special fluid line leading into the servo motor. G into the servo motor directly or indirectly, d. H. to the one leading from the power switch r to the servomotor Control line is connected. But in any case it is a. necessary feature the invention. that in the pressure medium line in front of the auxiliary switch one of the position of the power switch gate-dependent pre-pressure prevails.

Für die Verbesserung gemäß der Erfindung ist es ferner grundsätzlich gleichgültig, ob die Verbindung des Servomotors mit dem StabiIi.sierungsorgan starr oder nach Art der bekannten nachgiebigen Rückführung nachgiehig aasgebildet ist. Im allgemeinen wird es sich empfehlen, mit einer nachgiebigen Steuerverbindung zu arbeiten, weil durch diese die für die Erfindung kennzeichnende Ver-' grö läci-tiiig der Xiiderinig der Hilfsrttedittnim-engc pro Hubeinheit des Servokolbens. d.li. die Intensität eher noch beträchtlich gesteigert werden kann.It is also fundamental for the improvement according to the invention It does not matter whether the connection between the servo motor and the stabilizing element is rigid or is formed according to the type of the known flexible return. In general, it is recommended to use a compliant control connection work because through this the characteristic of the invention Ver 'grö läci-tiiig the Xiiderinig der Hilfsrttedittnim-engc per lifting unit of the servo piston. d.li. the intensity can be increased considerably.

Die Zeichnung veransclinulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine nachgiebige sog. isodroine Stabilisierung in Verbindung mit einem mittelbaren Regler.The drawing schematically veransclinulicht an embodiment for a flexible so-called isodroine stabilization in connection with an indirect one Regulator.

In dem Behälter p soll ein Betriebszustand, z. B. eine Temperatur oder ein Flüssigkeitszustand, durch Einstellen des in eine Rohrleitung t- eingebauten Hauptregelorgans i- geregelt "-erden, und zwar mittels eines Kraftschalters a, den ein auf die Schwankungen der zti regelnden Betriebsgröße im Behälterp ansprechender Impulsgeber steuert. Der Kraftschalter leitet das durch ein Rohr ir ztiströniende Druckmittel je nach der Steuerstellung durch ein Rohr b dem Servomotor c zu bzw. aus diesem ab. Bei der Zufuhr wird das Ilauptregelorgan i., geöffnet, bei der Abfuhr unter Wirkung eines Gewichtes t -uschlossen. Der Bewegung des Servornatorkolbens (l folgt ein Verdrängungszylinder e, der mit einer Gberströmleitung lt und einem Drosselventil versehen ist. Bei offenem Drosselventil strömt das Druckmittel infolge der Zylinderbewegung aus einer Zylinderhälfte durch die itberströinleitung ha in die andere. Der Kolben i wird nämlich durch eine Feder i in der ursprünglichen Lage gehalten. Ist dagegen die Oberströmleitung mehr oder wuniger gedrosselt, so wird bei der Bewegung des Zylinders e auch der Kolben f mitgenonitn.ei, und die Feder i ztisaianicngedrückt. Die Geschwindigkeit des Kolbens/ bleibt je nach der Drosselung hinter der Geschwindigkeit des Zylinders e mehr oder weniger zurück, so d,aß sich eine Rel@-ttivbeit-e-@ung zwischen Zylinder und Kolben f ergibt. .@ Der die Stabilisierung bewirkende Stetierkolben k in dem Hilfsschalter l ist mit dem Kolben/ verbunden und in die zum Servoniotor c führende Druckmittelleitung n, eingeschaltet. Der Kolbenk steuert nach, den Bewegungen des Kolbens f die Zufuhr oder den Abfluß des Druckmittels zum bzw. aus dem Servomdtor c. Der Druck vor dein Hilfsschalter L ist van der Stellung des K'raftschalters unabhängig.In the container p, an operating state, for. B. a temperature or a liquid state, by setting the built-in in a pipe t- Main control organ i-regulated "-erden, by means of a power switch a, the a more responsive to the fluctuations of the zti regulating operating size in the container Pulse generator controls. The power switch directs the irztiströniende through a pipe Depending on the control position, pressure medium is fed to or from the servomotor c through a pipe b. from this off. The main regulating element is opened when it is supplied and when it is discharged closed under the action of a weight t. The movement of the servomotor piston (l is followed by a displacement cylinder e, which is connected to a Gberströmleitung lt and a Throttle valve is provided. When the throttle valve is open, the pressure medium flows as a result the cylinder movement from one cylinder half through the overflow line ha in the other. The piston i is namely in the original position by a spring i held. If, on the other hand, the upper flow line is more or less throttled, then During the movement of the cylinder e, the piston f also participates, and the spring i ztisaianicnpressed. The speed of the piston / remains depending on the throttling behind the speed of the cylinder e more or less, so d, ate himself Rel @ -ttivbeit-e- @ung between cylinder and piston f results. . @ The stabilization The actuating piston k in the auxiliary switch l is connected to the piston / and switched on in the pressure medium line n leading to the servo motor c. The piston k controls according to the movements of the piston f the supply or discharge of the pressure medium to or from the servomotor c. The pressure in front of your auxiliary switch L is from the position of the force switch independently.

Diese Vorrichtung wirkt folgendermaßen: Wenn der Istzustand der zu regelnden Betriebsgröße im Behälter p von dem Sollzustand abweicht, wird der Regelvorgang eingeleitet, indem der Kraftschalter a z. B. eine zunächst konstante Zufuhr des Druckmittels durch die Leitung b zum Servomotar c veranlaßt, so daß dessen- Kolben.,/ .angehoben wird und das Hauptregelo.rgan t# öffnet, während der Verdrängungszylinder e sich gleichzeitig abwärts bewegt. Hierbei werden auch der Kolben f und der Steuerkolben lz des Hilfsschalters l mehr oder weniger abwärts verschoben dadurch wird die Abfuhr des Druckmittels durch die Leitungen tii. und n aus Servomotor c freigegeben und die vom Kraftschalter a vi.ngeleitete Geschwindigkeit des Servomotorkolbens d verringert, und- zwar proportional der Abweichung des Kolbens f bzw. des Steuerk olhens h von der Mittellage. Diese Abweichung ist, genau so wie bei den isodromen Rückführvorrichtungen, von dem Wege und von der Zeit, in welcher diese Wege des Servomotorkolbens zurückgelegt werden, sowie von dem Grad der Drosselung in der Leitung h, auch das Drosselventil g abhängig.This device works as follows: If the actual state of the operating variable to be controlled in the container p deviates from the target state, the control process is initiated by the force switch a z. B. causes an initially constant supply of the pressure medium through the line b to the servo motor c, so that its piston. Here, the piston f and the control piston lz of the auxiliary switch l are displaced more or less downwards, thereby removing the pressure medium through the lines tii. and n released from servomotor c and the speed of servomotor piston d led by force switch a vi is reduced, proportional to the deviation of piston f or control piston h from the central position. As with the isodromic feedback devices, this deviation is dependent on the path and the time in which these paths of the servomotor piston are covered, as well as on the degree of throttling in the line h, also the throttle valve g.

Ist dieser Drosselungsgrad den jeweiligen Betriebsverhältnissen angepaßt, so wird die Bewegung des Servomotors infolge der hemtuenden Wirktrog des Stabilisierungssteuerwerks allmählich derart abnehmen, daß nur im geringen Maße oder überhaupt nicht übergeregelt wird.If this degree of throttling is adapted to the respective operating conditions, so is the movement of the servomotor as a result of the inhibiting active trough of the stabilization control unit gradually decrease in such a way that only marginally or not at all overregulated will.

Bei der umgekehrten Abweichung des Istwertes vom Sollwert der zu regelnden. Betriebsgröße wird umgesteuert, d.h. der ,a gibt den Abfluß des Druckmittels aus dem Servomotor c durch die Leitung b frei, der Kolbend senkt sich unter der Einwirkung des Gewichtes, und der Steuerkolben k öffnet dem Druckmittel den Zutritt aus der Leitung tv zum Servomotor c.In the case of the opposite deviation of the actual value from the setpoint of the to be controlled. The operating variable is reversed, i.e. the, a outputs the outflow of the pressure medium the servomotor c through the line b free, the piston end lowers under the action of the weight, and the control piston k opens the pressure medium access from the Line tv to servo motor c.

Selbstverständlich kann diese Anordnung ebensogut für doppelt wirkende Servomotoren benutzt werden. Dabei kann das Stabilisierungssteuerwerk einfach wirkend bleiben, so daß die zusätzliche Zufuhr oder Abfuhr des Druchinittels nur an einer Seite des doppelt wirkenden Servomotors vor sich geht.Of course, this arrangement can just as well be used for double-acting Servomotors can be used. The stabilization control unit can act simply remain, so that the additional supply or discharge of the Druchinittels only at one Side of the double acting servomotor going on.

Durch .entsprechende Konstruktion der einzelnen Teile der beschriebenen Vorrichtung kann man beliebige Intensität der Stabilisierung des Regelbetriebes :einstellen und z. B. Leerlaufstrecken für die Wirkung des Stabilisierungssteuerwerks einschalten.Due to the appropriate construction of the individual parts of the described Device can be any intensity of stabilization of normal operation : set and z. B. Idle sections for the effect of the stabilization control unit turn on.

Die Verbindung des Servomotors d mit dem Hilfsschalter h, L kann in Abänderung des beschriebenen Ausführungsbeispiels auch nach Art einer starren Rückführung ausgebildet sein.The connection of the servo motor d to the auxiliary switch h, L can, in a modification of the exemplary embodiment described, also be designed in the manner of a rigid return.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Stabilisierungsvorrichtung für mittelbar wirkende Regler mit Servomotor und Kraftschalter, welche räumlich getrennt vom Kraftschalter mit dem Servomotor verbunden ist und welche die von dem Kraftscbalter in den Servomotor eingesteuerte Druckmittelmenge in Abhängigkeit von den Bewegungen des Servomotors ändert, gekennzeichnet durch einen Hilfsschalter (k, l), der in eine besondere, zum Servomotor (c) führende Druckmittelleitung (tv) eingeschaltet ist, in der vor dem Hilfsschalter ein von der Stellung des Kraftschalters (a) unabhängiger' Vordruck herrscht, und der in Abhängigkeit von der B,eiv.egung des Servomotors in der besonderen Druckmittelleitung eine zusätzliche Druckmittelzufuhr zum Servomotor oder einen zusätzlichen Abfluß aus diesem freigibt. z. Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerverbindung des Servomotors (d) mit dem Hilfssschalter (k, L) nach Art -einer iso,drom.en Rückführung (e, f, g, h, i) nachgiebig ausgebildet ist. 3. Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch i oder z, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierungsorgan (k, L) einstellbare Leerlaufstrecken aufweist.PATENT CLAIMS: i. Stabilization device for indirectly acting controllers with servomotor and power switch, which is connected to the servomotor in a spatially separate manner from the power switch and which changes the amount of pressure medium fed into the servomotor by the power switch as a function of the movements of the servomotor, characterized by an auxiliary switch (k, l), which is switched on in a special pressure medium line (tv) leading to the servo motor (c), in which there is a pre-pressure independent of the position of the power switch (a) in front of the auxiliary switch and which is dependent on the position of the servo motor in the special pressure medium line releases an additional pressure medium supply to the servomotor or an additional outflow from this. z. Stabilizing device according to claim i, characterized in that the control connection of the servomotor (d) with the auxiliary switch (k, L) is designed to be flexible in the manner of an iso, drom.en return (e, f, g, h, i) . 3. Stabilizing device according to claim i or z, characterized in that the stabilizing member (k, L) has adjustable idle distances.