AT215547B

AT215547B -

Info

Publication number: AT215547B
Application number: AT453760A
Authority: AT
Original assignee: Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh
Priority date: 1959-06-15
Filing date: 1960-06-14
Publication date: 1961-06-12

Description

Anordnung zur Drehzahlverhältnis-bzw.. Drehzahlregelung
EMI1.1

einem Digital-Analog-Wandler 14 zugeführt. Der z. B. eine elektrische Spannung darstellende analoge Ausgangswert des bidirektionalen Zählers 1 stellt ein Mass für die Drehwinkelabweichung zwischen der im gewünschten Drehzahlverhältnis untersetzten führenden und der zu regelnden Welle dar. Er kann als Korrektursollwert ##s zu dem Grundsollwert wso aufgefasst werden, mit dem er in der Summierungsstelle 2 zum Sollwertes addiert wird, der sodann der Drehzahlsteuervorrichtung 3 für die zu regelnde Winkelge - schwindigkeit , zugeführt wird.

Diese Drehzahlsteuervorrichtung kann intern noch zu einem Regelkreis geschlossen werden, indem der Istwert der Winkelgeschwindigkeit zugeführt wird und mit dem Sollwert Mg in der Summierungsstelle 31 verglichen wird. Durch den Korrektursollwett Awg wird einerseits erreicht, dass die zwar kleine aber von Null verschiedene und belastungsabhängige Regelabweichung zwischen wsund w. nicht zu einer bleibenden Winkelgeschwindigkeitsabweichung führt und anderseits, dass die Fehler, die bei der analogen Abbildung des Grundsollwertes wso aus der Winkelgeschwindigkeit : LIl zu keinen bleibenden Winkelgeschwindigkeitsabweichungen führen.

Man könnte in der Anordnung nach Fig. 1 auf die Addition eines Grundsollwertes Mgo in der Summierungsstelle 2 verzichten und die Drehzahlsteuervorrichtung 3 allein mit dem sich aus der Drehwinkelabweichung ergebenden Korrektursoll- wertes beaufschlagen. Eine solche Anordnung hätte jedoch zwei Nachteile :
1. Entsprechend der von der absoluten Winkelgeschwindigkeit "'2 abhängigen Sollwertgrosse (üs müsste eine grosse und in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit in weiten Grenzen schwankende Drehwinkelabweichung zugelassen werden, die besonders bei Anlagen unerwünscht ist, in denen die führende und zu regelnde Welle über ein empfindliches, zu bearbeitendes Gut, z. B. Papier, miteinander gekuppelt sind.

2. Wegen der grossen Drehwinkelabweichung würde die erforderliche Kapazität des bidirektionalen Zählers 1 sehr gross werden.

Die Gewinnung des Grundsollwertes wso kann mittels einer mit der führenden Welle gekuppelten Tachometermaschine vorgenommen werden, wobei zusätzlich eine Vorrichtung zur Teilung der Tacho meterspannung entsprechend dem gewünschten Drehzahlverhältnis erforderlich ist. Will man auf diese Tachometermaschine verzichten, so kann man den Grundsollwert#so auch am Ausgang eines Digital- Analog-Wandlers abgreifen, dessen Eingang die der Winkelgeschwindigkeit entsprechende, den bidirektionalen Zähler 1 beaufschlagende Impulsfolge #1 zugeführt wird.

Um mit dem Zählglied 12 des bidirektionalen Zählers l die einfallenden Impulse unter Berücksichtigung ihrer Vorzeichen zählen zu können, wird der Nullpunkt des Ausganges des bidirektionalen Zählers durch geeignete Massnahmen in die Mitte seiner Zählkapazität gelegt. Das bedeutet also, dass für Aws = 0 das Zählwerk des Zählgliedes 12 im mittleren Wert seiner Zählkapazität steht. Bei einer vorübergehenden grösseren Drehzahlabweichung werden dem Zählglied nun in schneller Folge eine grosse Zahl von Impulsen zugeführt, die in der gleichen Richtung wirken und das Zählglied 12 bis an die Grenze seiner positiven bzw. negativen Zä' : ilkapazität beanspruchen.

Ohne weitere Massnahmen würde beim Überschreiten seiner positiven bzw. negativen Zählkapazität das Zählwerk des Zählgliedes auf den Wert Null bzw. seinen Höchstwert zurückfallen. Das würde bedeuten, dass am Ausgang des bidirektionalen Zählers trotz einer grossen positiven oder negativen Drehwinkelabweichung der Korrektursollwert ##s ständig zwischen seinem positiven und negativen Höchstwert schwankt und auf diese Weise die Stabilität der Regelanordnung gefährdet.

Um diese Erscheinung zu verhindern, schlägt die Erfindung vor, beim Übergang von der vorletzten zur letzten Stellung des positiven oder negativen Zählbereiches des Zählgliedes 12 des bidirektionalen Zählers 1 den entsprechenden Eingang des bidirektionalen Zählers gegenüber weiteren die positive oder negative Zählkapazität des Zählers überschreitende Impulse zu sperren.

Bei der soeben geschilderten Massnahme wird jedoch ein Teil der die Drehwinkelabweichung beschrei- benden Impulse nicht mehr gespeichert, so dass auch ein volles Ausregeln derDrehwinkelabweichung nicht mehr möglich ist (die Lage geht verloren). Um die durch vorübergehende grössere Drehzahlabweichungen bedingte Drehwinkelabweichung wieder voll ausregeln zu können, müsste man sowohl das Zählglied 12 als auch den Digital-Analog-Wandler 14 des bidirektionalen Zählers 1 entsprechend der Grösse der zu erwartenden Drehwinkelabweichungen auslegen.

Gemäss der Erfindung kann dies jedoch auch dadurch erreicht werden, dass das Zählglied des bidirektionalen Zählers mit einer grösseren Zahl von Dekaden versehen wird als der Eingang des Digital-Analog-Wandlers 14, so dass auch bei vorübergehenden grösseren Drehzahlabweichungen die auftretenden grösseren Dreh winkelabweichungen von einem verhältnismässig kleinen Digital-Analog-Wand lerl4 wieder vollständig, allerdings verlangsamt, ausgeregelt werden können.

Das Zählglied 12 wird also derart bemessen, dass es die gesamte Drehwinkelabweichung zu speichern vermag, während die Ausgangsgrösse des Digital-Analog-Wandlers, die bei kleinen Drehwinkelabweichungen dem vom Zählglied 12 ge- speicherten Wert proportional ist, bei grösseren Drehwinkelabweichungen einen nicht weiter steigenden

Endwert erreicht und mit der Grösse dieses Endwertes die gesamte vom Zählglied 12 gespeicherte Drehwinkelabweichung allmählich abbaut.

Durch die soweit geschilderte Erfindung wird erreicht, dass die bleibende Drehwinkelabweichung sehr klein bleibt. Mitunter wird jedoch die Forderung erhoben, dass bei Drehzahlverhältnisregelungen selbst kleine bleibende Drehwinkelabweichungen nicht auftreten.

Um dieser Forderung zu genügen, wird in Weiterentwicklung der Erfindung vorgeschlagen. einen Kor- rektursollwert Aws zu verwenden, der aus der Summe einer die Drehwinkelabweichung darstellenden Grö- sse und einer das Zeitintegral dieser Drehwinkelabweichung darstellenden Grösse besteht.

Ein Ausführungsbeispiel der in diesem Sinne weiterentwickelten Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt.

Soweit in Fig. 2 die gleichen Bezugszeichen verwendet werden wie in Fig. l, handelt es sich auch um die gleichen Bauelemente und Grössen wie in Fig. 1. In der Anordnung nach Fig. 2 wird der Ausgangswert - des bidirektionalen Zählers l einmal direkt und einmal über ein vorzugsweise als elektronischer Integrator ausgebildetes integrierendes Glied 2a der Summierungsstelle 2b zugeführt. Die Summe dieser beiden Werte stellt den Korrektursollwert Aws zu dem Grundsollwertfjso dar. Korrektursollwert und Grundsollwert werden wieder in der Summierungsstelle 2 addiert und sodann der Drehzahlsteuervorrichtung 3 zugeführt.

Gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 unterscheidet sich also die Anordnung nach Fig. 2 nur durch die Einfügung des integrierenden Gliedes 2a und die dadurch bedingte andersartige Bildung des Korrektursoll- wertes Aws. Er besteht nicht mehr wie bei der Anordnung nach Fig. 1 aus einer der Drehwinkelabweichung proportionalen Grösse, sondern aus der Summe dieser Grösse und ihres Zeitintegrals. Auf diese Weise wird erreicht. dass der für die regelabweichungsfreie Einhaltung des vorgeschriebenen Drehzahlverhältnisses er- forderliche KorrektursöllwertAws zu seiner Aufrechterhaltung nicht mehr einer bleibendenDrehwinkelab- weichung bedarf.

Die dem bidirektionalen Zählerl zugeführte Impulsfolge G, wird durch eine dem gewünschten Drehzahlverhältnis entsprechende Untersetzung der an der führenden Welle, z. B. mittels einer Strichscheibe 5 (Fig. 3) und einem Impulsgeber 6 gewonnenen Impulsfolge 0'1 gewonnen. Die Untersetzung wird in der Weise vorgenommen, dass von den einem Untersetzer zugeführten Impulsen nur jeder n-te am Ausgang des Untersetzers freigegeben wird. Will man also das Drehzahlverhältnis feinstufig einstellen können, so muss man die Frequenz der an der führendenWeile gewonnenenimpulsfolge C' vor ihrer Untersetzung erheblich vergrössern.

Die Erfindung schlägt daher vor, die mittels einer mit der führenden Welle gekuppelten Strichscheibe 5 und einem Impulsgeber 6 erzeugte Impulsfolge 0'1 über den Eingang eines bidirektio- nalen Zählers mit Analogausgang 7 und einen Frequenzgenerator 8 in eine Impulsfolge 0"1 wesentlich höherer Frequenz umzuformen und diese sodann über einen einstellbaren Untersetzer 9 feinstufig in die einem gewünschten Drehzahlverhältnis entsprechende Impulsfolge 01 zu untersetzen, während zur Konstanthaltung der durch den Frequenzgenerator 8 bewirkten Frequenzvervielfachung die Impulsfolge 0"1 ausserdem über einen fest eingestellten Untersetzer 10 dem andern Eingang des bidirektionalen Zählers 7 zugeführt wird.

Fig. 3 zeigt das Strukturbild dieser der Gewinnung von 01 dienenden Anordnung. Der bidirektionale
Zähler 7 stellt das gleiche Bauelement wie der bidirektionale Zähler l in den Fig. 1 und 2 dar. Das Zählglied und der Digital-Analog-Wandler de : bidirektionalen Zählers 7 sind in dem Glied 70 zusammenge- fasst. Statt eines einstellbaren Untersetzers 9 und einem festeingestellten Untersetzer 10 kann in der Anordnung nach Fig. 3 auch der Untersetzer 9 fest eingestellt und der Untersetzer 10 einstellbar gemacht werden.

Die Anordnung nach Fig. 3, die zur Ermittlung der den Sollwert bzw. die Führungsgrösse darstellenden Impulsfolge 01 dient, kann auch in solchen Fällen verwendet werden, in denen eine Winkelgeschwindigkeit nicht in Abhängigkeit von einer führenden Winkelgeschwindigkeit geregelt wird, sondern nach einem vorgegebenen einstellbaren Sollwert. Zu diesem Zweck wird in Weiterentwicklung der Erfindung dem einen Eingang des bidirektionalen Zählers 7 der Anordnung nach Fig. 3 eine Impulsfolge 0'1 zugeführt, der eine von einem Quarz abgeleitete unveränderliche Frequenz besitzt. Durch den einstellbaren Untersetzer 10 bzw. 9 kann dann die Frequenz der Impulsfolge 01 feinstufig und fehlerfrei eingestellt werden.

Diese Impulsfolge wird als festeinstellbarer Sollwert sodann der Drehzahlregeleinrichtung nach
Fig. 1 zugeführt, oder einer andern eine Drehzahl oder eine sonstige physikalische Grösse regelnden oder steuernden Einrichtung.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Anordnung zur Drehzahlverhältnis-bzw. Drehzahlregelung, bei der das zeitliche Integral der Ab- <Desc/Clms Page number 4> weichung des Istwertes einer oder mehrerer zu regelnder Winkelgeschwindigkeiten von dem Sollwert einer entsprechend einem bestimmten Drehzahlverhälmis unter-oder übersetzten führenden Winkelgeschwin- digkeitwM < Null ist, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Diehzahlsteuervoirichtung (3) beaufschlagende Sollwertes der zu regelnden Winkelgeschwindigkeit sich aus einem der führenden Winkelgesch win - digkeitwl entsprechendenGrundsollwertwo und einem die Drehwinkelabweichung darstellenden Korrek- tursollwertAws zusammensetzt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einem bidirektionalen Zähler mit Analogausgang (1) eine der zu regelnden Winkelgeschwindigkeit entsprechende, über ein Messglied (4) gewonnene Impulsfolge 02 und eine der führenden Winkelgeschwindigkeit #1 unter Berücksichtigung des gewünschten Drehzahlverhälmisses entsprechende Impulsfolge 01 zugeführt werden und dass am Ausgang des bidirektionalen Zählers (1) eine dem Integral der Winkelgeschwindigkeitsabweichung, d.h. eine der Drehwinkelabweichung proportionale analoge Ausgangsgrösse (z.

B. eine Spannung) Ah) g abgegriffen wird, die als Korrektursollwert mit dem von der führenden Winkelgeschwindigkeit#1 abgeleiteten Grundsoll- wert wso zum Sollwertes addiert wird, der sodann einer Drehzahlsteuervorrichtung (3) für die zu regelnde Winkelgeschwindigkeit ( zugeführt wird.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Grundsollwertwso mit- tels einer mit der führenden Welle gekuppelten Tachometermaschine gewonnen wird.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundsollwert wso am Ausgang eines Digital-Analog-Wandlers abgegriffen wird, dessen Eingang die der Winkelgeschwindig- keit entsprechende, den bidirektionalen Zähler (1) beau fschlagende Impulsfolge #1 zugeführt wird.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Übergang von der vorletzten zur letzten Stellung des positiven oder negativen Zählbereiches des Zählgliedes (12) des bidi- rektionalen Zählers 1 der entsprechende Eingang des bidirektionalen Zählers gegenüber weiteren die posi- tive oder negative Zählkapazität des Zählers überschreitende Impulse gesperrt wM.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zählglied (12) des bidirektionalen Zählers (1) eine grössere Zahl von Dekaden umfasst als der Eingang des Digital-Analog- Wandlers (14) so dass auch bei grösseren vorübergehenden Abweichungen zwischen der zu regelnden und der führenden Winkelgeschwindigkeit die auftretenden grösseren Drehwinkelabweichungen von einem ver- hältnismässig kleinen Digital-Analog-Wandler (14) wieder vollständig, allerdings verlangsamt, ausgeregelt werden können.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrektursollwert AMg aus der Summe einer die Drehwinkelabweichung darstellenden Grösse und einer das Zeitintegral dieser Drehwinkelabweichung darstellenden Grösse besteht.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die analoge Ausgangsgrösse des bidirek- ! tionalen Zählers (1) direkt und über ein vorzugsweise als elektronischer Integrator ausgebildetes integrie- rendes Glied (2a) einer Summierungsstelle (2b) zugeführt wird, deren Ausgangsgrösse den Zusatzsollwert ##s darstellt, der zusammen mit dem Grundsollwertwso den Sollwertws ergibt.

EMI4.1 Berücksichtigung des gewünschten Drehzahlverhältnisses entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die bei- spielsweise mittels einer mit der führenden Welle gekuppelten Strichscheibe (5) und einem Impulsge- ber (6) erzeugten Impulsfolge ! über den einen Eingang eines bidirektionalen Zählers mit Analogaus- gang (7) und einen Frequenzgenerator (8) in eine Impulsfolge #"1 wesentlich höherer Frequenz umgeformt wird und sodann über einen einstellbaren Untersetzer (9) feinstufig in die einem gewünschten Drehzahlveri hältnis entsprechende Impulsfolge il untersetzt wird, während zur Konstanthaltung der durch den Fre- qjenzgenerator (8)

bewirkten Frequenzvervielfachung die Impulsfolge ss" ausserdem über einen fest ein- gestellten Untersetzer (10) dem andern Eingang des bidirektionalen Zählers (7) zugeführt wird.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Untersetzer (9) fest eingestellt und der Untersetzer (10) einstellbar ist.

1 11. Anordnung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dem einen Eingang des bidirektionalen Zählers (7) zugeführte Impulsfolge ' eine von einem Quarz abgeleitete unveränder- liche Frequenz besitzt, und die in ihrer Frequenz mittels des einstellbaren Untersetzers (10) bzw. (9) fein- stufig und fehlerfrei einstellbare Frequenz der Impulsfolge Ql als Sollwert für eine eine Drehzahl oder eine andere physikalische Grösse regelnde oder steuernde Einrichtung verwendet wird.