NL194743C - Regulatory system. - Google Patents

Description

1 1947431 194743

RegelstelselRegulatory system

De uitvinding bestaat uit een regelstelsel omvattende een regelaar, die uit de afwijking tussen de gewenste waarde en de werkelijke waarde een instelgrootheid genereert, en een computer, die uit de gewenste 5 waarde en uit een het verband tussen de instelgrootheid en de werkelijke waarde kenmerkende traject-karakteristiek vooraf een eerste instelgrootheid berekent, waarbij regelaar op de eerste instelgrootheid een tweede, de regelafwijking karakteriserende instelgrootheid als correctie superponeert.The invention consists of a control system comprising a controller which generates a control value from the deviation between the desired value and the actual value, and a computer which travels from the desired value and from a range characteristic of the relationship between the control value and the actual value. characteristic calculates in advance a first control variable, wherein the controller superimposes a second control variable characterizing the control deviation as a correction on the first control variable.

Gebruikelijke regelwerkwijzen berusten op het principe, de regelende grootheid voor het aanpassen van de gemeten waarde op de gewenste waarde alleen uit de telkens actuele regelafwijking te bepalen. Dat is in 10 het bijzonder dan moeilijk, als vele en zeer grote sprongen van de gewenste waarde optreden, daar het regeltraject overeenkomstig uitgebreid moet zijn. Dit leidt tot een langzame regeling, waarbij in vele gevallen ook nog aan aanzienlijk doorschieten naar beneden respectievelijk naar boven, op de koop toe moet worden genomen.Conventional control methods are based on the principle of determining the control variable for adjusting the measured value to the desired value only from the respective current control deviation. This is particularly difficult then if many and very large jumps of the desired value occur, since the control range must be correspondingly extended. This leads to a slow regulation, in which in many cases considerable overshoot downwards or upwards must also be accepted.

De uitvinding verschaft een regelwerkwijze die een sneller overwinnen van de regelafwijking bij 15 gewijzigde gewenste waarde mogelijk maakt, waarbij gelijktijdig een verkleining van het doorschieten naar beneden, respectievelijk naar boven, wordt bereikt.The invention provides a control method that makes it possible to overcome the control deviation more quickly with a changed desired value, while at the same time reducing the overshoot downwards or upwards.

De uitvinding berust op de vaststelling, dat de regelende grootheid afhankelijk van de gewenste waarde kan worden vooruitberekend uit parameters van het systeem, zodat de regelaar als het ware alleen nog voor de fijninstelling nodig is.The invention is based on the observation that the regulating quantity can be calculated in advance based on the desired value from parameters of the system, so that the regulator is, as it were, only needed for the fine adjustment.

20 In het boek "Adaptive Control", biz. 364, regel 19 - biz. 366, regel 12 wordt de regeling van verbranding in een kookketel beschreven. Daarbij wordt het zuurstofgehalte van de schoorsteen gassen gemeten en benut om de toevoersnelheid van verbrandingsgas te regelen. Er wordt gestreefd naar een verkorting van het tijdsverloop tussen de brandertoevoer en het meetsignaal van de zuurstofsensor in de schoorsteen waartoe een schakelschema (figuur 9.12) wordt gegeven. Daaruit kan het door de onderhavige uitvinding 25 verschafte stelsel echter niet worden afgeleid.20 In the book "Adaptive Control", biz. 364, line 19 - biz. 366, line 12 describes the control of combustion in a boiling kettle. The oxygen content of the chimney gases is measured and used to control the feed rate of combustion gas. The aim is to shorten the time lapse between the burner supply and the measurement signal from the oxygen sensor in the chimney for which a circuit diagram (Figure 9.12) is given. However, the system provided by the present invention cannot be derived from this.

Gunstige verdere uitwerkingen van de uitvinding worden gekenmerkt in de volgconclusies, respectievelijk onderstaand samen met de beschrijving van de voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding aan de hand van de figuren nader weergegeven.Favorable further elaborations of the invention are characterized in the subclaims, and in the following, together with the description of the preferred embodiment of the invention, illustrated in more detail with reference to the figures.

30 Daarin toont: figuur 1 een blokschakelbeeld van het regelstelsel volgens de uitvinding; en figuur 2 een grafische weergave van het regelconcept met een proportionele regelaar.Therein: figure 1 shows a block circuit image of the control system according to the invention; and Figure 2 is a graphical representation of the control concept with a proportional controller.

Voor het regelstelsel volgens de uitvinding zijn naast de gebruikelijk aanwezige bouwgroepen aanvullende 35 softwarebestanddelen 1 van een computer nodig.For the control system according to the invention, additional software components 1 of a computer are required in addition to the usual assemblies.

Uitgangsgrootheden voor de regeling zijn - zoals gebruikelijk - een werkelijke of gemeten waarde x en een gewenste waarde w, die aan een vergelijker 2 worden toegevoerd. Vergelijker 2 vormt het verschil xw = w - w, dat overeenkomt met de regelafwijking. Deze verschilwaarde wordt toegevoerd aan een regelaar 3, die daaruit een instelgrootheid bepaalt, die hier met Ay is aangeduid. In tegenstelling tot bekende regeltech-40 nieken is deze Ay niet de totale instelgrootheid, maar slechts een correctiegrootheid, die boven op een door middel van de computer voorberekende regelende grootheid y1 wordt gesuperponeerd. Daartoe is in de computer de baankarakteristiek 4 opgeslagen. Daaraan wordt de actuele gewenste waarde w toegevoerd en - zoals figuur 2 laat zien - aan w, dat wil zeggen w, respectievelijk w2 de betreffende instelgrootheid y„ respectievelijk y12 toegevoegd. Voor deze toevoeging zijn computerbestanddelen 5 bestemd. Afgegeven 45 wordt de instelgrootheid yt, die reeds zeer dicht bij de optimale instelgrootheid y komt. De totale instelgrootheid y is de som van de voorberekende instelgrootheid y1 en de correctie-instelgrootheid Ay. De beide op te tellen grootheden worden toegevoerd aan het optelorgaan 6, aan welks uitgang de totale instelgrootheid y de regelbaan 7 op gebruikelijke wijze beïnvloedt.Output variables for the control are - as usual - an actual or measured value x and a desired value w which are applied to a comparator 2. Comparator 2 forms the difference xw = w - w, which corresponds to the control deviation. This difference value is applied to a controller 3, which determines therefrom a control variable, which here is denoted by Ay. In contrast to known control techniques, this Ay is not the total control variable, but only a correction variable superimposed on a control variable y1 prepared by means of the computer. To that end, the path characteristic 4 is stored in the computer. The current desired value w is applied to this and - as Fig. 2 shows - the relevant control value y 'or y12 is added to w, that is to say, w and w2 respectively. Computer components 5 are intended for this addition. Output 45 is the control variable yt, which already comes very close to the optimum control variable y. The total control variable y is the sum of the predetermined control variable y1 and the correction control variable Ay. The two quantities to be summed are applied to the adder 6, at whose output the total control value y influences the control path 7 in the usual manner.

De instelgrootheid y, bijvoorbeeld en spanning, en de gemeten waarde x, die de regelbaan 7 karakteri-50 seen, bijvoorbeeld een ventilatortoerental van een door een aanjager ondersteunde gas-waterverwarmer, worden bovendien aan een karakteristiekaanpasser 8 van de computer toegevoerd. De karakteristiek-aanpasser 8 berekent tijdens stationaire bedrijfsomstandigheden uit de waardeparen y/x de traject-karakteristiek y = f(x) en geeft deze door aan de overeenkomstige computercomponent 5.The control variable y, for example a voltage, and the measured value x, which characterize the control path 7, for example a fan speed of a gas-water heater supported by a booster, are additionally applied to a characteristic adapter 8 of the computer. The characteristic adjuster 8 calculates the trajectory characteristic y = f (x) from the value pairs y / x during stationary operating conditions and passes this on to the corresponding computer component 5.

Een dergelijke baankarakteristiek in samenhang met de wijze van werken van regelaar 3 toont figuur 2.Figure 2 shows such a path characteristic in connection with the mode of operation of controller 3.

55 Daaruit kan men zien, dat de regelkarakteristiek 9 van een zuiver proportionele regelaar zodanig door trajectkarakteristiek 10 wordt overbrugd, dat het arbeidspunt 11 respectievelijk 12 van de regelaar zich op de karakteristiek 10 overeenkomstig de voorberekende instelgrootheid y„ respectievelijk y12 verplaatst Het55 It can be seen from this that the control characteristic 9 of a purely proportional controller is bridged by path characteristic 10 such that the operating point 11 or 12 of the controller moves on the characteristic 10 in accordance with the predetermined control value y 'and y12, respectively.

Claims (5)

194743 2 regeltraject 13 van de proportionele regelaar ligt daardoor altijd symmetrisch ten opzichte van de gewenste waarde w, respectievelijk w2. Op grond van deze wijze van werken kan een regelaar met zeer hoge versterking van het proportionele deel worden gebruikt. Als gevolg daarvan wordt een zeer geringe maximale regelafwijking verkregen, die bij de in het uitvoeringsvoorbeeld toegelichte zuivere proportionele 5 regelaar overeenkomt met het regeltraject 13. Het is ook mogelijk aan het 2-punts-gedrag van de proportionele regelaar een integrerend deel, derhalve een l-deel, toe te voegen. Daar de regelbaan 7 bij deze toepassing echter niet actief geremd kan worden, wordt de integrator bij het naar beneden gaan van de gewenste waarde w2 -> w, noodzakelijkerwijs sterk opgeladen. Daarom is voor een integrerend deel een nauwe begrenzing van de maximale waarde van de 10 integratie nodig. Daardoor kan een dalen beneden de gewenste waarde w1 door grote negatieve integratie-waarden worden verhinderd. 15194743 2 control range 13 of the proportional controller is therefore always symmetrical with respect to the desired value w or w2. On the basis of this method of operation, a controller with very high gain of the proportional part can be used. As a result, a very small maximum control deviation is obtained, which corresponds to the control range 13 in the pure proportional controller explained in the exemplary embodiment. It is also possible to integrate the 2-point behavior of the proportional controller, hence a l part. However, since the control path 7 cannot be actively inhibited in this application, the integrator is necessarily strongly charged when the desired value w2 -> w goes down. Therefore, for an integral part a close limitation of the maximum value of the integration is required. As a result, a fall below the desired value w1 can be prevented by large negative integration values. 15 1. Regelstelsel omvattende een regelaar (3) die uit de afwijking tussen de gewenste waarde (w) en de werkelijke waarde (x) een instelgrootheid (y) genereert, en een computer, die uit de gewenste waarde w en uit een het verband tussen de instelgrootheid (y) en de werkelijke waarde (x) kenmerkende traject-karakteristiek vooraf een eerste instelgrootheid (yn) berekent, waarbij regelaar (3) op de eerste instel- 20 grootheid (y,) een tweede, de regelafwijking karakteriserende instelgrootheid (Ay) als correctie superponeert.A control system comprising a controller (3) which generates a control value (y) from the deviation between the desired value (w) and the actual value (x), and a computer which derives from the desired value w and from a relationship between the control value (y) and the actual value (x) characteristic trajectory characteristic in advance calculates a first control value (yn), wherein the control (3) on the first control value (y,) a second control variable characterizing the control deviation (Ay ) if correction superimposes. 2. Regelstelsel volgens conclusie 1, waarbij de trajectkarakteristiek (y=f(x)) door middel van de bij de momentele werkelijke waarden (x) behorende instelgrootheden (Y) wordt aangepast aan de aan het regelstelsel Inherente eigenschappen en de met het verloop van de tijd optredende veranderingen.A control system according to claim 1, wherein the trajectory characteristic (y = f (x)) is adjusted by means of the control variables (Y) associated with the current actual values (x) to the Inherent properties of the control system and the the time-changing changes. 3. Regelstelsel volgens conclusie 1 of 2, waarbij regelaar (3) is uitgevoerd als proportionele integraal-25 regelaar met hoog versterkt proportioneel deel.3. Control system as claimed in claim 1 or 2, wherein controller (3) is designed as a proportional integral controller with a highly amplified proportional part. 4. Regelstelsel volgens conclusie 3, waarbij is voorzien in aanpassers die bij overschrijden of onderschrijden van het regelgebied (13) van regelaar (3) de vooral berekende instelgrootheid (y,) onderdrukken en de maximale/minimale instelgrootheid afgeven.A control system according to claim 3, wherein adjusters are provided which, when exceeding or falling below the control area (13) of controller (3), suppress the predominantly calculated control value (y,) and output the maximum / minimum control value. 5. Stelsel volgens conclusie 2 en conclusie 3 en 4 onder verwijzing naar conclusie 2, waarbij is voorzien in 30 een karakteristieke aanpasser (8), die is voorzien van een geheugen voor het opnemen van de actuele, gedurende een stabiele bedrijfstoestand bepaalde waardeparen werkelijke waarde/instelgrootheid (x/y). Hierbij 2 bladen tekeningSystem according to claim 2 and claims 3 and 4 with reference to claim 2, wherein a characteristic adjuster (8) is provided, which is provided with a memory for recording the current value pairs determined during a stable operating condition, actual value / control value (x / y). Hereby 2 sheets of drawing