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Nichtlinearer Wegregler
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StellmgsregelungDer Drehzahlhilfsregler 2 mit IP -Verhalten erhält den Drehzahlistwert beispielsweise aus einer Tachometermaschine 11 und erzeugt den Ankerstromsollwert IA+, der ebenfalls begrenzt werden kann. Der Ankerstromhilfsregler 3 mit IP -Verhalten bildet aus der Differenz zwischen Ankerstromsollwert und dem aus einem Stromwandler 10 irn Ankerkreis des Motors gewonnene Stromistweit IA ein Signal für den Gittersteuersatz 4 der Stromrichter 5 und 6. Der Anker 8 des Motors ist über die Stromrichterschaltung und einen Transformator 7 ans Drehstromnetz angeschlossen. Die Erregerwicklung 9 kann von konstantem Strom durchflossen sein.
Der Ankerstromsollwert stösst schon bei relativ kleinen Wegänderungen an seine Begrenzung an. Für den Wegregler bedeutet dies, dass sich der unterlagerte Drehzahlregelkreis in einem Teil seines Arbeitsbereiches nichtlinear verhält. Die theoretische Kennlinie des Reglers Ist In Fig. 4 schematisch dargestellt.
Die Abszisse ist die auf den optimalen Bremsweg sB bezogene Regelabweichung. die Ordinate der auf die Maximaldrehzahl nmax bezogene Drehzahlsollwert n+. Bei grossen Regelabweichungen ist n+ =nmax, während der optimale Bremsvorgang bei As =sB im Punkt A der Fig. 4 beginnt.
Aus der Übergangsfunktion des Motors für eine Ankerstromänderung gewinnt man nach Elimination der Zeit die Beziehung
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Dies entspricht der vom PunktA in den Nullpunkt laufenden Parabel. Bei kleinen Wegänderungen gilt diese Beziehung nicht, da die Begrenzungen der unterlagerten Regelkreise nicht wirksam werden. In diesem Fall verhält sich der Drehzahlregelkreis annähernd wie ein Zeitkonstantenglied und die Kennlinie wird durch eine Gerade aus dem Nullpunkt gebildet. Die Gerade schneidet die Parabel im Punkt C. Der zuge-
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das gewünschte Regelverhalten auf möglichst einfache Weise anzunähern.
Der Wegregler nach der Erfindung mit Drehzahl und Ankerstrom des Stellmotors als Hilfsrggelgrössen ist gekennzeichnet durch eine galvanische Gegenkopplung im Regelverstärker mit einem Schwellenglied, das bei Überschreiten einer vorbestimmten Ausgangsspannung durch überbrücken von Gegenkopplungswiderständen den Verstärkungsgrad des Regelverstärkers verringert.
Der Regler nach der Erfindung hat eine Kennlinie gemäss Fig. 5, bei der der Parabelast zwischen den Punkten A und C durch eine Gerade angenähert wird. Bei Regelvorgängen, die von grossen Regelabwei-
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mit der Kennlinie nach Fig. 4. An den KnickpunktenA undC wird nämlich vom Regler einDrehzahlsoll- wert gebildet, der vom Antrieb kurzzeitig eine überhöhte Bremsverzögerung fordert. Da dieser Befehl nicht erfullt werden kann, wird annähernd wieder dieParabel durchlaufen und erst im Koordinatenursprung die Gerade durch C erreicht. Die Stabilität des Endzustandes wird durch die begrenzte Steilheit dieser
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ne maximale Bremsverzögerung nicht aus. nützen kann. In diesem Fall wird also eine geringfügige Vergrösserung der Ausregelzeit eintreten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 6 schematisch dargestellt. Fig. 6 zeigt den Weg-
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dem amEingang iiber einenWiderstandR das Regelabweichungssignal in Form der SpannungUAsstückt sind. Die Ausgangsspannung UA stellt den Drehzahlsollwert-n+ dar, sie kann mit Hilfe einer vorgespannten Diodenschaltung 15 in an sich bekannter Weise begrenzt werden.
Zur Gegenkopplung dienen WiderstândeR, R , ein Potentiometer Ra sowie ein Schwellwertglied 16.
Bei kleinen Ausgangsspannungen unterhalb des konstanten Schwellwertes gilt für die Verstärkung VR der Schaltung als Funktion der Potentiometereinstellung a
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Überschreitet die Ausgangsspannung den Schwellwert, dann überbrückt das SchwellwertgUed 16 den Widerstand R und das PotentiometerR, so dass im Gegenkopplungsktcis nur noch der Widerstand1\. liegt.
Dadurch wirdderVerstarkungsgrad des gesamten Regelverstärkers verringert. Man erhält also mit geringem Aufwand die Kennlinie nach Fig. 5.
Für das Schwellwertglied eignen sich besonders Siliziumdioden, die im Durchlassbereich einen annähemd konstanten Spannungsabfall haben. DieAnzah1 der in Reihe zu schaltendenDioden richtet sich nach
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stellt.
Die bisher behandelte Regeleinrichtung eignet sich für Betriebsfälle. in denen der neue Sollwert je-
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einem Walzgerüst, ist es vorteilhaft, auf eine absolute Wegregelung eine oder mehrere Wegdifferenzregelungen folgen zu lassen. Zu diesem Zweck kann man den Weg aus der Motordrehzahl mit Hilfe eines Integrators bestimmenFür kurze Zeitabschnitte ist ein elektrischer Integrator vorteilhaft, wie er in Fig. 7
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Kondensator 19zurückzulegenden Weges in Form der Spannung US+, die aus einem Potentiometer 21 entnommen werden kann, über zwei Widerstände 22,23 zusammengesetzt. Die so entstandene Regelabweichung As wird dem Wegregler zugeführt.
Im Ruhezustand ist der Kondensator 19 über einen Kontaktsatz des Schalters 20 kurzgeschlossen und damit derintegrator gelöscht. DerWegsollwert wird mit HUfe eines zweitenKontaktsatzes des Schalters 20 andenWegregler durchgeschaltet, wobei die Überbrückung des Kondensators 19 aufgehoben wird und der Integrator die Tachometerspannung so lange integriert, bis die Regelabweichung verschwindet.
Der Wegregler nach der Erfindung ist nicht auf Stromrichterantriebe beschränkt, sondern kann bei allen Stellgliedern Anwendung finden, die einen raschen Aufbau des Motormomentes gestatten. Ferner ist die Erfindung nicht nur bei der Regelung von Winkelstellungen, sondem auch bei linearen Wegregelungen vorteilhaft verwendbar.
PATENTANSPRÜCHE :
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in unterlagertenRe-ge1kreisen. gekennzeichnet durch eine galvanische Gegenkopplung (R., Rs) R) im Regelverstärker (13, 14) mit einem Schwellwertglied (16), das bei Überschreiten einer vorbestimmten Ausgangsspannung durch Überbrücken von Gegenkopplungswiderständen den Verstärkungsgrad des Regelverstärkers verringert.