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Folgesteuerung.
Bei Folgesteuerungen, insbesondere solchen, die mit schweren Antrieben zusammenarbeiten, stellt, sieh häufig als Übelstand heraus, dass infolge der Trägheit der Übertragung vom Geber zum Empfänger der mit dem Empfänger zusammenarbeitende Antriebsmotor mit einer gewissen Verzögerung der Bewegung des Gebers nacheilt. Dieser Nachteil tritt insbesondere dann auf, wenn der Geber nicht lediglich in eine neue Stellung bewegt wird und in derselben verbleibt, sondern eine hunterbrochene Bewegung ausführt, wie dies beispielsweise bei der Verfolgung eines beweglichen Zieles mittels eines Fernrohres eintritt.
Sind gleichzeitig mit dem mit dem Empfänger zusammenarbeitenden Antriebsmotor grosse Massen verbunden, beispielsweise Geschütze od. dgl., dann bewirkt der Drehzahlabfall des Antriebsmotors eine mit fortschreitender Geberbewegung zunehmende Winkelabweichung zwischen Geber und Empfänger.
Dieser bleibende Winkelfehler kann erfindungsgemäss bei statisch arbeitenden Folgesteuerungen der gekennzeichneten Art dadurch verringert werden, dass zur Regelung der Naehfolgebewegung des Empfängers ausser Einrichtungen zur Bildung einer in Abhängigkeit von auftretenden Winkelfehlern
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verhältnismässig geringer Ansprechempfindlichkeit weitere Einrichtungen vorgesehen sind, mittels deren in Abhängigkeit von den gleichen Winkelabweichungen bzw. von einer diesen Fehlern verhältigen Steuerspannung eine zusätzliche, im gleichen Sinne wie die erste wirkende Regelgrösse mit sehr hoher Ansprechempfindlichkeit gebildet wird, und dass besondere Verzögerungsmittel vorgesehen sind, durch welche diese zusätzliche Regelung künstlich träge, d. h. verzögert wirksam gemacht ist.
Dieser zusätzliche Verstelleinfluss bewirkt erfindungsgemäss eine Änderung in der Steilheit der Verstecharakteristik. Bei Verwendung gittergesteuerter Entladungsgefässe wirkt der zusätzliche Verstell- einfluss sieh vorzugsweise dahin aus, dass die Kurve der Gitterwechselspannung gegenüber der Kurve der Anodenwechselspannung gehoben bzw. gesenkt wird.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 das Prinzip der erfindungsgemässen Einrichtung, die Fig. 2 und 2a eine Schaltungsanordnung, bei der die Übertragung vom Empfänger auf die Korrektursehaltung mittels Wechselstrom erfolgt, und Fig. 3 eine Schaltung, bei der zu diesem Zwecke Gleichstrom verwendet wird.
In Fig. 2 bezeichnet 1 einen Gebermotor mit einphasiger oder dreiphasiger Ständerwicklung und dreiphasiger Läuferwicklung. Die Läuferwicklung des Gebers ist elektrisch mit der gleichartigen Läuferwicklung des Empfängers ? verbunden. Die Ständerwicklung des Empfängers ist eine Einphasenwieklung. Der Läufer des Empfängers ist mit dem Antriebsmotor 14 auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Der vom Antriebsmotor bewegte Gegenstand ist durch eine schematisch angedeutete Drehscheibe mit Schneckengetriebe dargestellt. Die Ständerwicklung des Empfängers führt zu einem gittergesteuerten Entladungsgefäss 3, in dessen Anodenstromkreis die Primärwicklung eines Transformators 4 liegt.
Dieser Transformator besitzt eine Sekundär-und eine Tertiärwicklung. Die Tertiärwicklung speist über einen Gleichrichter 5, vorzugsweise einen Schwingkontaktgleichrichter, und Glättungskondensator 8 den Gitterkreis eines Entladungsgefässes 7 mit parallelgeschaltetem Kondensator 9. Zur Lieferung der Anodenspannung des Rohres 7 ist ein Stabilisator 6 vorgesehen, der gegebenenfalls auch durch eine Batterie ersetzt werden kann. Das Rohr 7 ist in Reihe mit einem festen Wider-
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stand 14 in Spannungsteilerschaltung an die Gleichstromquelle angeschlossen ; die am Widerstand 14 abgreifbar Gleichspannung lässt sich also durch die Gittersteuerung des Rohres ? regeln.
Von der Sekundärwicklung des Transformators 4 führt eine leitende Verbindung zu einem phasendrehenden Netzwerk 10, welches aus Ohmschem Widerstand und Kapazität besteht und an welchem eine Wechselspannung abgegriffen wird, die um 900 gegenüber der Netzwechselspannung in der Phase verschoben ist. Diese phasenverschobene Spannung wird dem Gitter eines Entladungsgefässes 11 aufgedruckt. Die Anode dieses Entladungsgefässes liegt über einen Transformator 12 am Wechselstromnetz. Im Anodenkreis des Entladungsgefässes 11 liegt die Wicklung beines LeonardGenerators 13, der ausserdem eine konstant erregte zweite Feldwicklung a besitzt. Die Erregungen der beiden Feldwicklungen wirken einander entgegen und sind so abgestimmt, dass sie sich im Ruhezustand vollständig aufheben.
Die Ankerspannung des Leonard-Generators dient zur Speisung des Arbeitsmotors 14.
Die Einrichtung arbeitet wie folgt : Bei übereinstimmender Stellung von Geber und Empfänger wird in der Ständerwicklung des Empfängers keine Spannung induziert, und das Gitter des Rohres 3 liegt daher lediglich an einer Gleichspannung, so dass über den Transformator d keine Spannung induziert wird. Es wird lediglich über das phasendrehende Netzwerk 10 auf das Gitter des Rohres 11 eine Wechselspannung gegeben, die um 900 gegenÜber der Anodenwechselspannung verschoben ist. Das Rohr 11 ist in diesem Falle beispielsweise halb geöffnet, so dass die Wicklung b etwa mit 50% ihres normalen Wertes erregt ist. In diesem Falle hebt sich ihre Wirkung mit'der der Wicklung a vollständig auf.
Tritt bei der Anordnung der Fig. 2 ein Winkelfehler auf, so erscheint am Transformator 4 eine verstärkte Wechselspannung, deren Amplitude dem Winkelfehler proportional ist. Die Phasenlage dieser Spannung ist entweder die gleiche oder eine um 180 versetzte gegenüber der Netzwechsel- spannung, die dem Geber 1 und auch dem Anodenkreis der Gasentladungsstreeke H zugeführt wird.
Der Gitterkreis dieser Rohre wird durch die genannte amplitudenveränderliche Wechselspannung und eine feste, um 900 gegenüber der Anodenspannung verschobene Spannung gesteuert. Diese Regelung ist so ausgelegt, dass ihre Kennlinie verhältnismässig flach ist, d. h. dass in Anbetracht der geringen Empfindlichkeit auch bei gleichförmiger Gerberbewegung ein gewisser kleinster Winkelunterschied notwendig ist, um über das Rohr 11 die zur Erzielung der gleichen Drehzahl notwendige Erregung zu sclfäffen. Dieser Fehlwinkel wird naturgemäss um so grösser, je hoher die Geschwindigkeit der Regelbewegung ist.
Dieser für die Regelung notwendige Winkelfehler kann auf einen die Güte der Regelung praktisch nicht mehr berührenden Wert verkleinert werden, wenn gemäss der Erfindung eine zusätzliche, ver- änderbare Gleichspannung in den Gitterkreis der Regelröhre 11 in Reihe zu der am Transformator 4 abgenommenen Steuerwechselspannung eingefügt wird, die in Abhängigkeit von der Wechselspannung des Empfängers 2 sich jeweils im gleichen Sinne ändert wie diese Steuerwechselspannung, jedoch mit
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als die Regelung durch die Steuerwechselspannung. Ausserdem wirkt hierbei noch mit, dass die Ver- änderung einer Gleichspannung in der angegebenen Schaltung den Zündeinsatz der Gasentladungstrecke 11 stärker beeinflusst als eine gleiche Änderung der Amplitude einer Wechselspannung.
Die Zusatzgleichspannung tritt an einem Widerstand 14 auf, der in Reihe zu der Sekundärwicklung des Transformators im Gitterkreis der Röhren liegt, und wird auf einer weiter unten noch zu beschreibende Art erzeugt.
Für den Fall der gleichförmigen Geberbewegung wird hierdurch erreicht, dass die Zusatzregelung" durch die Gleichspannung vermöge ihrer grösseren Steilheit praktisch allein wirksam ist. Unter dem Einfluss dieser empfindlichen Regelung genügen aber schon sehr viel kleinere Amplituden der dem Empfänger 2 entnommenen Wechselspannung, um die zum gleichlaufenden Antrieb des Motors 14 notwendige Erregung des Leonard-Generators jeweils einzusteuern. Das bedeutet aber, dass in diesem Zustand auch der als Eingangsgrösse für die Regelung erforderliche Winkelfehler weitgehend verkleinert wird. Es ist jedoch zu beachten, dass er stets einen endlichen Wert hat, und dass jeder Grunddrehzahl des Übertragungssystems ein ganz bestimmter, genau definierter Wert des Fehlwinkels und damit der Regelspannung zugeordnet ist.
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träge gemacht.
Zu diesem Zweck ist in Fig. 2 der Kondensator 9 vorgesehen. Der aus Kondensator 9 und Widerstand der Elektronenröhre 7 gebildete Zeitkonstantenkreis und der feste Widerstand 14, der dazu in Reihe liegt, bilden einen Spannungsteiler für die gleichbleibende, vom Glimmteiler 6 ge-
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der Widerstand der Röhre 7 geändert, so kann der Kondensator 9 nur allmählich sich über das Rohr 7 entladen bzw. über den festen Widerstand aufladen. Entsprechend folgt auch die Spannungsaufteilung zwischen dem festen und dem veränderlichen Widerstand der Widerstandsänderung nicht sofort, sondern nach Massgabe dieses Lade-bzw.
Entladevorganges-Von der Bemessung des Kondensators 9
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hängt es dann allein ab, dass einerseits keine Eigenerregung der schwingfähigen Schaltung (Pendelungell) auftritt und anderseits der Kondensator doch so klein bleibt, dass die Nachregelzeit der Gesamtregelung nicht zu gross wird.
Es ist hiebei nachzutragen, dass die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung der Einfachheit halber
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fehler eines Vorzeichens ersichtlich wird. Mit RÜcksicht darauf, dass die Regelwechselspannung ihre Phasenlage um 1800 umklappen kann, ist die Gleiehrichteranordnung 5 selbstverständlich in bekannter Weise so zu steuern, dass je nach der Phasenlage der Wechselspannung die dem Gitter der Röhre 7 zugeführte Gleichspannung positives oder negatives Vorzeichen hat. Diese Vorzeichenumkehr ergibt sich ohne weiteres, wenn in der Gleichrichterbrücke 5 die bekannten Schwingkontaktgleichriehter mit Erregung durch den gleichen Wechselstrom vorgesehen sind, der auch den Transformator 4 speist.
Aber auch bei Anwendung von Trockengleichriehtern kann bekanntlich die Gleichrichtung unter Berück- sichtigung der Phasenlage des zugeführten Weehselstromes beispielsweise mit einer Schaltung erfolgen, wie sie in Fig. 2a angedeutet ist. Darin sind gleiche Sehaltelemente gleich beziffert wie in Fig. 2. Untersehiedlieh ist lediglich die Doppelspeisung der Gleichriehterbrücke 5, mittels deren die Richtung der dem Kondensator 8 zufliessenden Gleichspannung von der Phasenlage der Spannung im Transformator 4 abhängig wird.
Zur Erläuterung des Verhaltens der Anordnung diene noch Fig. 1. Darin sind in Form eines Diagramms auf der waagerechten Achse die positiven bzw. negativenWinkelabweichungen rl. l-1Y. 2 auf- getragen. Auf der lotrechten Achse ist die Spannung des Leonard-Generators aufgetragen. Die Gerade 1 bezeichnet die Charakteristik, nach welcher die Verstellung erfolgen würde, wenn der Leonard-Generator lediglich unter dem Einfluss einer der jeweiligen Winkelabweichung verhältnisgleichen Erregung stehen würde. Infolge der Einfügung des beschriebenen zusätzlichen Verstelleinflusses wird jeder Winkelabweichung eine andere Generatorspannung zugeordnet als vorher, so dass die Verstellung nach der veränderten Kennlinie S erfolgt.
Diese Kennlinie 2 besitzt eine grössere Steilheit als die Kennlinie 7, damit die vorhandenen Winkelabweichungen durch schnelleren Lauf des Antriebsmotors und damit des Empfängers 2 zum Verschwinden gebracht werden.
Eine gleichartige Veränderung der Steilheit der Charakteristik bewirkt die Schaltungsanordnung nach Fig. 3. Darin bezeichnet 1 wiederum den Geber, der in diesem Falle auch als Rückmelder arbeitet, 2 den gleichartig gebauten Empfänger. Die Ständerwicklungen des Gebers und Empfängers sind in diesem Falle an das gleiche Wechselstromnetz angeschlossen. 3 ist eine Batterie, die einen beispielsweise ringförmig angeordneten Spannungsteiler speist. Auf diesem Spannungsteiler gleitet ein Schleifkontakt 4, der entweder über eine Kurbel od. dgl. von Hand aus oder im Falle der Rückmeldung durch den Gebermotor 1 verstellt wird. Ferner ist eine Brückenschaltung vorgesehen, die in jedem Brückenzweig ein gittergesteuertes, als regelbarer Widerstand dienendes Entladungsgefäss 5 bzw. 6 sowie einen Vorschaltwiderstand 7 bzw. 8 enthält.
Ferner sind wiederum Verzögerungskondensatoren 9 und 10 parallel zu den Widerständen 6 und 8 vorgesehen sowie ein phasendrehendes Netzwerk n, welches genau mit dem nach Fig. 2 übereinstimmt und dessen Primärseite der Übersichtlichkeit halber nicht gezeichnet ist. Von hier aus wird wiederum das Gitter eines Rohres 12 gesteuert, welches seinerseits die Erregung eines Leonard-Generators genau wie in Fig. 2 beeinflusst.
Bei der Anordnung der Fig. 3 ist also der Grundgedanke der Erfindung in ähnlicher Weise angewendet. Auch hier sind zwei Teilregelgrössen vorgesehen, deren jede sich in Abhängigkeit von der zugeführten winkelunterschiedsabhängigen Steuergrösse ändert, die in diesem Falle eine Gleichspannung veränderlicher Grösse und veränderlichen Vorzeichens ist. Da auch hier die ursprüngliche Beschreibung zu Missverständnissen Anlass geben kann, sei in kurzen Zügen das Wesen dieser Regelung nochmals angegeben.
Im Normalzustand, d. h. bei gleichförmiger Bewegung des Übertragungssystems ist ein bestimmter Strom zur Nachführung des Empfängers notwendig. Dementsprechend wird von der Brückenschaltung 5,6, 7, 8 eine Ausgangsgleichspannung in den Gitterkreis der Röhre 12 geliefert, die die notwendige Erregung sicherstellt. Da erfindungsgemäss die trägheitsbehaftete Zusatzregelung hoch- empfindlich, die unverzögert wirksame Regelung jedoch wenig empfindlich sein soll, wird der grösste Teil dieser Regelspannung dadurch erzeugt, dass das Anodenpotential der Röhre 6 wesentlich gegenüber dem der Röhre 5 verschoben ist, während das Anodenpotential der Röhre 5 gegenüber dem Wert dieses Potentials beim Winkelfehler Null sehr wenig verschoben ist.
Es tritt also auch hier bei gleichförmiger Bewegung eine endliche Regelgrösse im Gitterkreis der Röhre 5 auf, die durch einen endlichen, wenn auch sehr kleinen Winkelfehler zwischen Geber und Empfänger bedingt ist. Die geringe hiedureli verursachte Änderung im Spannungsteilerverhältnis der Widerstände 5 und 7 kann für die Regelung
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auf das Gitter der Röhre 6 und vermöge der steileren Kennlinie dieser Röhre auf das Spannungsteilerverhältnis der Widerstände 6 und 8 so stark ein, dass hiedurch. die notwendige Regelspannung erzeugt wird. Je grösser die absolute Geschwindigkeit von Geber und Empfänger ist, desto grösser wird auch die am Widerstand 4 abgegriffene Regelspannung und die Änderung des Spannungsteilerverhältnisses der Widerstände 6 und 8.
Die Regelung ist also auch hier eine statische.
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Zur Vermeidung von l'berregelungell ist die hochempfindliche Zusa1zregelung ebenfalls mit Hilfe von Kondensatoren 9 und 10 künstlich träge gemacht, so dass das Spannungsteilerverhältnis jeder Änderung des Teilerverhältnisses der Widerstände 6 und 8 nur mit Verzögerung nachfolgen kann.
Für die Bemessung der Kondensatoren gilt das gleiche, was auch schon oben an Hand der Fig. 2 ge-
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Die Kennlinie der Röhre 5 ist bei der Anordnung nach Fig. 3 so zu wählen oder durch Einschaltung einer festen Vorspannungsquelle in Reihe zur Spannungsteileranordnung 4 derart zu verschieben, dass beim Winkelfehler Null das Rohr 5 etwa halbgeöffnet ist und entsprechend auch das Rohr 12 etwa die Hälfte des vollen Erregerstromes liefert (wobei eine Schaltung des Generators nach Fig. 2 vorausgesetzt ist). Dann wird je nach der Richtung der Winkelabweichung die Steuergleichspannung der Röhre 5 grösser oder kleiner werden, als dem Winkelfehler Null entspricht, und demgemäss im Gitterkreis der Röhre 12 eine positive oder negative veränderliche Regelgleic. hspannung auftreten.
Der Regelvorgang spielt sich dann in gleicher Weise wie oben beschrieben sowohl bei Rechtsals auch bei Linkslauf, bei Beschleunigungen und Verzögerungen ab.
Zusammenfassend ist also zu bemerken, dass die Erfindung eine statische Regelung ergibt, die bei gleichförmiger Bewegung mit sehr hoher Empfindlichkeit arbeitet, d. h. den zur Regelung notwendigen Winkelfehler auf so kleine Werte herabdrüekt, dass er die Güte der Folgesteuerung nicht mehr beeinträchtigen kann. Treten Änderungen des Bewegungszustandes ein, so wird die hochempfindliche Regelung zunächst am Eingreifen verhindert und die Nachführung des Empfängers zunächst der weniger empfindlichen, aber unverzögert wirksamen Regelung übertragen.
Es treten daher bei Beschleunigungen oder Verzögerungen zunächst grössere Fehlwinkel auf, die jedoch im Laufe des Regelvorganges durch beide Teilregelungen gemeinsam wieder aufgeholt werden bis auf einen geringen Restbetrag, der nach der Erreichung des neuen gleichförmigen Bewegungszustandes für die hochempfindliche Regelung notwendig ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Verringerung des bleibenden Winkelfehler bei statisch arbeitenden Folgesteuerungen, die zur Übertragung einer Geberstellung auf einen Empfänger mit beliebiger Kraftver- stärkung dienen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Nachfolgebewegung des Empfängers ausser Einrichtungen zur Bildung einer in Abhängigkeit von auftretenden Winkelfehlern zwischen Geber-und Empfängerstellung erzeugten, sofort wirksamen elektrischen Regelgrösse mit verhältnismässig geringer Ansprechempfindlichkeit weitere Einrichtungen vorgesehen sind, mittels deren in Abhängigkeit von den gleichen Winkelabweichungen bzw.
von einer diesen Fehlern verhältigen Steuerspannung eine zusätzliche, im gleichen Sinne wie die erste wirkende Regelgrösse mit sehr hoher An- sprechempfindliehkeit gebildet wird, und dass besondere Verzögerungsmittel vorgesshen sind, durch welche diese zusätzliche Regelung kÜnstlich träge, d. h. verzögert wirksam gemacht ist.