AT524009A1 - Control of the output variables of an electric actuator - Google Patents
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- AT524009A1 AT524009A1 ATA50889/2020A AT508892020A AT524009A1 AT 524009 A1 AT524009 A1 AT 524009A1 AT 508892020 A AT508892020 A AT 508892020A AT 524009 A1 AT524009 A1 AT 524009A1
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Abstract
Zum Betrieb eines elektrischen Aktuators (3), stellt ein Controller (5) eine, vorzugsweise elektrische, primäre Ausgangsgröße (a1) des elektrischen Aktuators (3) gemäß einer vorgegebenen Sollgröße (a1soll) ein, um, vorzugsweise elektrische, Energie abzugeben, aufzunehmen oder zu wandeln, während sich eine sekundäre, vorzugsweise elektrische, Größe (a2) einstellt. Es wird eine Abweichung (d) eines Attributs (A) der sekundären Größe (a2) von einem zugehörigen Grenzwert (G) ermittelt und basierend auf der Abweichung (d) ein additiver Korrekturwert (k) ermittelt und der Sollgröße (a1_soll) überlagert.To operate an electric actuator (3), a controller (5) sets a, preferably electric, primary output variable (a1) of the electric actuator (3) according to a specified target variable (a1soll) in order to emit, absorb or absorb energy, preferably electrical to convert, while a secondary, preferably electrical size (a2) adjusts. A deviation (d) of an attribute (A) of the secondary variable (a2) from an associated limit value (G) is determined and an additive correction value (k) is determined based on the deviation (d) and is superimposed on the target variable (a1_soll).
Description
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Regelung der Ausgangsgrößen eines elektrischen Aktuators Control of the output variables of an electric actuator
Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Aktuators, wobei ein Controller eine primäre, vorzugsweise elektrische, Ausgangsgröße des Aktuators gemäß einer vorgegebenen Sollgröße einstellt, um, vorzugsweise elektrische, Energie, aufzunehmen, abzugeben oder zu wandeln, während sich eine sekundäre elektrische Größe einstellt. Weiters betrifft die gegenständliche Erfindung eine Vorrichtung zur Abgabe, Aufnahme, oder Wandlung von, vorzugsweise elektrischer, Energie, umfassend einen elektrischen Aktuator mit einer primären Ausgangsgröße und einer sich einstellenden sekundären Größe und umfassend einen Controller, welcher ausgestaltet ist die primäre Ausgangsgröße gemäß einer vorgegebenen Sollgröße einzustellen, um die Energie The present invention relates to a method for operating an electrical actuator, with a controller setting a primary, preferably electrical, output variable of the actuator according to a predetermined target variable in order to absorb, emit or convert, preferably electrical, energy, while a secondary electrical variable adjusts Furthermore, the present invention relates to a device for delivering, absorbing or converting, preferably electrical, energy, comprising an electrical actuator with a primary output variable and a secondary variable that is set and comprising a controller, which is designed to control the primary output variable according to a predetermined setpoint variable adjust to the energy
abzugeben, aufzunehmen, oder zu wandeln. to give up, take up, or convert.
Elektrischer Aktuatoren stellen z.B. Quellen und/oder Senken zur Aufnahme und/oder Abgabe von Energie dar und sind essentiell für die Entwicklung elektrischer Antriebe und zugehöriger Speichereinheiten. Insbesondere werden elektrische Aktuatoren, insbesondere Gleichstromquellen und Gleichstromsenken, zum Testen und Emulieren von Prüflingen, z.B. Batterien, Brennstoffzellensystemen, Kondensatoren, Ladegeräten etc. sowie zur Versorgung von Wechselrichtern verwendet. Elektrische Aktuatoren können je nach Ausführung als Energiequellen und/oder als Energiesenken dienen. Vorrichtungen, die sowohl als Energiequellen, als auch als Energiesenken fungieren, werden auch als Universal-Quellen/Senken (engl.: „Universal Sources und Sinks“ - UniSoSi) bezeichnet. Auch ein Energiewandler ist ein elektrischer Aktuator und kann sowohl als Energiequelle als auch als Energiesenke angesehen werden. Energiewandler können beispielsweise Gleichspannungswandler, Wechselrichter, Frequenzwechselrichter etc. zur Steuerung Electrical actuators represent e.g. sources and/or sinks for absorbing and/or releasing energy and are essential for the development of electrical drives and associated storage units. In particular, electrical actuators, in particular direct current sources and direct current sinks, are used to test and emulate test objects, e.g. batteries, fuel cell systems, capacitors, chargers, etc., and to supply power to inverters. Depending on the design, electrical actuators can serve as energy sources and/or as energy sinks. Devices that function both as energy sources and as energy sinks are also referred to as universal sources and sinks (UniSoSi). An energy converter is also an electrical actuator and can be viewed both as an energy source and as an energy sink. Energy converters can be, for example, DC voltage converters, inverters, frequency inverters, etc. for control
elektrischer Maschinen sein. be electrical machines.
Liegt ein Steuerungsverfahren vor, so kann der Controller als Steuereinheit angesehen werden, wobei vom Controller eine primäre Ausgangsgröße des elektrischen Aktuators derart eingestellt wird, dass sie einer vorgegebenen, der primären Ausgangsgröße If there is a control method, the controller can be viewed as a control unit, with a primary output variable of the electric actuator being set by the controller in such a way that it corresponds to a predetermined, primary output variable
zugehörigen Sollgröße folgt. associated target value follows.
Liegt ein Regelungsverfahren vor, so kann der Controller als Regelungseinheit angesehen werden, wobei vom Controller die aktuelle primäre Ausgangsgröße als Istwert, sowie die zugehörige Sollgröße verarbeitet werden, um daraus eine oder mehrere Stellgrößen zu ermitteln. Unter Umständen wird die Stellgröße über mehrere elektrische Kanäle, beispielsweise über Pulsweiten-modulierte Schaltimpulsen für verschiedene elektronische Schalter, übermittelt. Die Stellgröße wird wiederum dem elektrischen Aktuator vorgegeben, If there is a control method, the controller can be viewed as a control unit, with the controller processing the current primary output variable as an actual value and the associated setpoint variable in order to determine one or more manipulated variables therefrom. Under certain circumstances, the manipulated variable is transmitted via a number of electrical channels, for example via pulse-width-modulated switching pulses for various electronic switches. The manipulated variable is in turn specified to the electric actuator,
womit sich die primäre Ausgangsgröße am Ausgang des elektrischen Aktuators einstellt. which sets the primary output variable at the output of the electric actuator.
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In beiden Fällen wird an eine mit dem Ausgang des elektrischen Aktuators verbundene Last Leistung abgegeben oder Leistung von der Last aufgenommen, wobei sich neben der primären Ausgangsgröße des elektrischen Aktuators auch eine Anzahl sekundärer Größen, z.B. sekundärer Ausgangsgrößen, einstellen. Sekundäre Größen werden jedoch selbst nicht direkt durch einen dem Controller von außen vorgegebenen Sollwert geregelt/gesteuert. Sekundäre Größen können aber innerhalb des Controllers als weitere Sollwerte oder Istwerte verwendet werden, z.B. als weitere Eingangsgrößen einer weiteren dem primären In both cases, power is delivered to a load connected to the output of the electrical actuator or power is consumed by the load, with a number of secondary variables, e.g. secondary output variables, occurring in addition to the primary output variable of the electrical actuator. However, secondary variables themselves are not regulated/controlled directly by a setpoint value specified externally to the controller. However, secondary variables can be used within the controller as further setpoints or actual values, e.g. as further input variables of another primary one
Sollwert unterlagerten Regelung. setpoint subordinate regulation.
In einer Vorrichtung umfassend einen elektrischen Aktuator und einen Controller kann als primäre Ausgangsgröße beispielsweise ein Ausgangsstrom vorgesehen sein. Damit kann als Controller eine Stromregelungseinheit oder eine Stromsteuerungseinheit vorgesehen sein, wobei sich das System in einem Stromregelmodus/Stromsteuermodus befindet. Es ist ein Sollstrom als Sollgröße vorgesehen und weiters als sekundäre Größe beispielsweise eine Ausgangsspannung vorgesehen. Es wird der Ausgangsstrom entsprechend eines Sollstroms eingestellt. Dies kann erfolgen, indem der Controller dem elektrischen Aktuator eine Stellgröße vorgibt, womit eine Stromregelung stattfindet und der Controller als Stromregelungseinheit ausgeführt ist. Der Ausgangsstrom wird an eine Last abgegeben, In a device comprising an electrical actuator and a controller, an output current, for example, can be provided as the primary output variable. A current regulation unit or a current control unit can thus be provided as the controller, with the system being in a current regulation mode/current control mode. A target current is provided as a target variable, and an output voltage, for example, is also provided as a secondary variable. The output current is set according to a target current. This can be done by the controller specifying a manipulated variable for the electric actuator, with which current regulation takes place and the controller is designed as a current regulation unit. The output current is delivered to a load,
womit sich eine Ausgangsspannung einstellt und somit Leistung an die Last abgegeben wird. which sets an output voltage and thus power is delivered to the load.
Alternativ kann in einem System umfassend einen elektrischen Aktuator und einen Controller auch eine Ausgangsspannung als primäre Ausgangsgröße vorgesehen sein, womit als Controller eine Spannungsregelungseinheit/Spannungssteuereinheit vorgesehen ist. Das System befindet sich somit in einem Spannungsregelmodus, wobei eine Sollspannung als Sollgröße vorgesehen sein kann. Es wird die Ausgangsspannung entsprechend der Sollspannung eingestellt. Dies kann z.B. erfolgen, indem die Regelungseinheit dem elektrischen Aktuator eine Stellgröße vorgibt, womit eine Spannungsregelung stattfindet und der Controller als Spannungsegelungseinheit ausgeführt ist. Die Ausgangsspannung wird an eine Last angelegt, womit sich als sekundäre Größe ein Ausgangsstrom einstellt. Dabei wird Alternatively, in a system comprising an electrical actuator and a controller, an output voltage can also be provided as the primary output variable, with a voltage regulation unit/voltage control unit being provided as the controller. The system is therefore in a voltage control mode, in which case a setpoint voltage can be provided as the setpoint variable. The output voltage is set according to the target voltage. This can be done, for example, by the control unit specifying a manipulated variable for the electric actuator, with which a voltage control takes place and the controller is designed as a voltage control unit. The output voltage is applied to a load, resulting in an output current as a secondary variable. In doing so
Leistung an die Last abgegeben. power delivered to the load.
Es kann in einem elektrischen Aktuator auch zwischen mehreren Regelungsmodi, z.B. einem Spannungsregelmodus/Spannungssteuermodus und einem Stromregelmodus/Stromsteuermodus umgeschaltet werden. Hierzu können mehrere Controller vorgesehen sein, z.B. ein Spannungscontroller und ein Stromcontroller. Dies kann insbesondere erforderlich sein, wenn ein Prüfling von einem elektrischen Aktuator in der Funktion einer Energiequelle mit Energie versorgt wird. In diesem Fall kann es neben der Vorgabe der primären Ausgangsgröße erforderlich sein, eine oder mehrere sekundäre Ausgangsgrößen zu limitieren. Das bedeutet, dass z.B. im In an electrical actuator, it is also possible to switch between several control modes, e.g. a voltage control mode/voltage control mode and a current control mode/current control mode. Several controllers can be provided for this purpose, e.g. a voltage controller and a current controller. This may be necessary in particular when a test object is supplied with energy by an electrical actuator in the function of an energy source. In this case, in addition to specifying the primary output variable, it may be necessary to limit one or more secondary output variables. This means that e.g. in
Stromregelmodus/Stromsteuermodus vorgesehen ist, dass eine Ausgangsspannung Current regulation mode / current control mode is provided that an output voltage
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(sekundäre Größe) eine maximale und/oder minimale Ausgangsspannung als Grenzwert nicht überschreiten und/oder unterschreiten darf. Gleichermaßen kann vorgesehen sein, dass im Spannungsregelmodus/Spannungssteuermodus ein Ausgangsstrom (sekundäre Größe) einen maximalen und/oder minimalen Ausgangsstrom als Grenzwert nicht (secondary variable) must not exceed and/or fall below a maximum and/or minimum output voltage as a limit value. Equally, it can be provided that in the voltage regulation mode/voltage control mode an output current (secondary variable) does not have a maximum and/or minimum output current as a limit value
überschreiten und/oder unterschreiten darf. may exceed and/or fall below.
Wird eine Brennstoffzelle als Prüfling herangezogen, so kann auch vorgesehen sein, dass als (sekundäre Größe) eine Brennstoffzellen-System-Spannung oder eine einzelne Zellenspannung der Brennstoffzelle eine minimale und/oder maximale Zellenspannung als Grenzwert nicht überschreiten und/oder unterschreiten darf. Eine Brennstoffzellen-SystemSpannung ist eine sekundäre Ausgangsgröße, eine Zellspannung ist eine sekundäre Größe, die zur Brennstoffzellen-System-Spannung beiträgt. Brennstoffzellen werden in einem Fahrzeug üblicherweise mit einem vorgeschalteten Gleichspannungswandler betrieben, welcher mit einem Hoch-Spannungsnetz des Fahrzeugs verbunden ist und von einem Steuergerät mit einem Strom-Sollwert als primäre Sollgröße angesteuert wird. An einem Brennstoffzellen-Prüfstand kann der vorgeschaltete Gleichspannungswandler als Prüflingskomponente aufgebaut und mit einer Prüfstands-Gleichspannungsquelle verbunden werden. Der Strom-Sollwert für den Gleichspannungswandler wird dann von einem Bediener des Prüfstands, einem Prüflauf oder einem Simulationsmodell vorgegeben. Das gesamte System aus Gleichspannungswandler und Brennstoffzelle stellt dann eine Gleichstromquelle dar, die in Stromregelung betrieben wird. Wird die Brennstoffzelle ohne vorgeschalteten Gleichspannungswandler am Prüfstand betrieben und direkt von einer PrüfstandsGleichspannungsquelle versorgt, so ist zum Einstellen eines Arbeitspunkts der Brennstoffzelle lediglich ein Sollstrom als Sollwert vorgesehen, welcher der PrüfstandsGleichspannungsquelle als Sollwert vorgegeben und von ihr eingestellt wird. In beiden Fällen wird ein Sollstrom (primäre Ausgangsgröße) eingestellt, womit sich in Folge die Brennstoffzellen-System-Spannungen und die Zellenspannungen (sekundäre Größen) einstellen. In einem Fall wird der Sollwert vom Gleichspannungswandler (Prüflingskomponente) eingestellt oder eingeregelt, im anderen Fall von der Prüfstands-If a fuel cell is used as a test item, it can also be provided that as a (secondary variable) a fuel cell system voltage or an individual cell voltage of the fuel cell must not exceed and/or fall below a minimum and/or maximum cell voltage as a limit value. A fuel cell system voltage is a secondary output quantity, a cell voltage is a secondary quantity that contributes to the fuel cell system voltage. Fuel cells are usually operated in a vehicle with an upstream DC-DC converter, which is connected to a high-voltage network of the vehicle and is controlled by a control unit with a current setpoint as the primary setpoint. On a fuel cell test bench, the upstream DC voltage converter can be set up as a test component and connected to a test bench DC voltage source. The desired current value for the DC-DC converter is then specified by an operator of the test bench, a test run or a simulation model. The entire system of DC converter and fuel cell then represents a direct current source that is operated in current control. If the fuel cell is operated on the test bench without an upstream DC voltage converter and is supplied directly by a test bench DC voltage source, only a target current is provided as a target value for setting an operating point of the fuel cell, which is specified as a target value for the test bench DC voltage source and set by it. In both cases, a target current (primary output variable) is set, with which the fuel cell system voltages and the cell voltages (secondary variables) are subsequently set. In one case, the target value is set or adjusted by the DC-DC converter (test component), in the other case by the test bench
Gleichspannungsquelle (Prüfstandskomponente). DC voltage source (test bench component).
Ein Grenzwert kann natürlich auch mit einem gewissen Sicherheitsabstand vor einem tatsächlich kritischen Grenzwert vorgesehen sein. Überschreitet/unterschreitet eine sekundäre Ausgangsgröße einen Grenzwert, so kann der Regelungsmodus/Steuerungsmodus gewechselt werden. Damit kann beispielsweise die sekundäre Ausgangsgröße zur primären, d.h. eingestellten, Ausgangsgröße werden und umgekehrt. Die neuerdings primäre Ausgangsgröße wird weiters derart eingestellt (d.h. geregelt oder gesteuert), dass der Grenzwert nicht mehr überschritten wird. Ein derartiges A limit value can of course also be provided with a certain safety margin in front of an actually critical limit value. If a secondary output variable exceeds/falls below a limit value, the regulation mode/control mode can be changed. In this way, for example, the secondary output variable can become the primary, i.e. set, output variable and vice versa. The new primary output variable is further adjusted (i.e. regulated or controlled) in such a way that the limit value is no longer exceeded. Such a thing
Umschalten zwischen Regelungsmodi/Steuerungsmodi erfordert jedoch üblicherweise eine However, switching between regulation modes/control modes usually requires one
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neue Initialisierung der Reglerparameter/Steuerparameter. Dabei werden die Reglerparameter/Steuerparameter (z.B. der I-Anteil bei einem I-Regler) durch Neubeschreiben eines dem Controller zugehörigen Speichers initialisiert, um die Stellgröße konstant und/oder auf einem gewünschten Wert halten. Ohne eine Initialisierung würde bei einem Wechsel der Art des Controllers (Pl-Regler, PID-Regler etc.) der Controller mit „alten“ Reglerparametern/Steuerparameter oder Reglerparametern/Steuerparameter in der Höhe von null starten. Damit käme zu einer sprunghaften Änderung der Stellgröße („Stoß“), woraufhin sich der Controller erst neu einregeln müsste. Neben den Reglerparametern/Steuerparametern des Controllers muss bei einem Wechsel der Art auch der Sollwert initialisiert werden, wenn dieser nicht von außen festgelegt ist. Im Kontext der Begrenzung stellt ein Regelart- oder Modus-Wechsel. einen Implementierungsaufwand dar, new initialization of the controller parameters/control parameters. The controller parameters/control parameters (e.g. the I component in an I controller) are initialized by rewriting a memory associated with the controller in order to keep the manipulated variable constant and/or at a desired value. Without an initialization, the controller would start with "old" controller parameters/control parameters or controller parameters/control parameters of zero when the type of controller (PL controller, PID controller, etc.) changes. This would result in a sudden change in the manipulated variable (“shock”), whereupon the controller would first have to adjust itself again. In addition to the regulator parameters/control parameters of the controller, the setpoint must also be initialized when the type is changed if this is not specified externally. In the context of the limitation, a rule type or mode change. an implementation effort,
der ein gewisses Fehlerrisiko mit sich bringt. which involves a certain risk of error.
Ist eine Spannungsregelung als Regelungsmodus vorgesehen, so wird eine Ausgangsspannung als primäre Ausgangsgröße geregelt wird und weiters ein Ausgangsstrom als sekundäre (Ausgangs-)Größe angesehen und auf Überschreitung eines Stromgrenzwerts überwacht wird, so kann bei Überschreitung des Grenzwerts automatisch auf eine Stromregelung als Regelungsmodus geschaltet werden, womit der Ausgangsstrom als primäre Ausgangsgröße geregelt wird. Da nun der Ausgangsstrom geregelt wird, kann verhindert werden, dass der Stromgrenzwert weiterhin überschritten wird. Damit kann jedoch die Ausgangsspannung zur sekundären (Ausgangs)Größe und ebenso auf eine Überschreitung eines Spannungsgrenzwerts überwacht werden. Es kann jedoch der Fall eintreten, dass nach dem Umschalten auf die Stromregelung die Ausgangsspannung (sekundäre (Ausgangs(Größe)) sofort einen Spannungsgrenzwert überschreitet, weshalb automatisch sofort auf die Spannungsregelung geschaltet wird. Überschreitet dann der Ausgangsstrom als sekundäre Ausgangsgröße einen Stromgrenzwert, So wird wieder auf die Stromregelung geschaltet, usw. Es können somit Schwingungen zwischen einzelnen Regelungsmodi auftreten, wenn die primäre Ausgangsgröße und die sekundäre (Ausgangs)Größe die Rolle tauschen. Dies kann nur durch Abstimmung der Grenzwerte der jeweiligen Regelungsmodi und/oder ein Versehen der Grenzwerte mit Hysteresen verhindert werden. Zudem kann nach einem Umschalten des Regelungsmodus nicht ohne weiteres überprüft werden, ob die ursprüngliche Grenzwertüberschreitung weiterhin auftritt und in den ursprünglichen Modus zurückgeschaltet werden kann. Weiterhin können auf diese Weise nur Grenzwerte eingehalten werden, auf die die der elektrische Aktuator auch direkt geregelt If voltage control is provided as the control mode, then an output voltage is controlled as the primary output variable and an output current is also viewed as a secondary (output) variable and is monitored for exceeding a current limit value. If the limit value is exceeded, current control can be automatically switched to as the control mode , which regulates the output current as the primary output variable. Since the output current is now regulated, it can be prevented that the current limit value is still exceeded. However, this can be used to monitor the output voltage for the secondary (output) variable and also for exceeding a voltage limit value. However, it can happen that after switching to the current control, the output voltage (secondary (output(size)) immediately exceeds a voltage limit value, which is why the voltage control is automatically switched immediately. If the output current as a secondary output variable then exceeds a current limit value, So becomes switched back to current control, etc. Oscillations between individual control modes can thus occur when the primary output variable and the secondary (output) variable exchange roles This can only be done by tuning the limit values of the respective control modes and/or by oversight of the limit values with Hysteresis can be prevented.In addition, after switching the control mode, it is not easy to check whether the original limit value violation still occurs and whether it can be switched back to the original mode.Furthermore, only limit values can be complied with in this way to which the electr ical actuator also controlled directly
werden kann. can be.
Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung eine verbesserte Regelung eines It is therefore an object of the present invention to provide improved control of a
elektrischen Aktuators anzugeben. specify electric actuator.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem eine Abweichung eines Attributs der sekundären Größe von einem zugehörigen Grenzwert ermittelt wird und basierend auf der Abweichung ein additiver Korrekturwert ermittelt und der primären Sollgröße überlagert wird. Weiters wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, wobei eine Vergleichseinheit vorgesehen ist, welche ausgestaltet ist eine Abweichung eines Attributs einer sich bei der Abgabe und/oder Aufnahme von Energie einstellenden sekundären Ausgangsgröße von einem vorgegebenen Grenzwert zu bestimmen, wobei eine mit der Vergleichseinheit verbundene Korrektureinheit vorgesehen ist, welche ausgestaltet ist basierend auf der Abweichung einen additiven Korrekturwert zu ermitteln und der primären Sollgröße zu According to the invention, this object is achieved in that a deviation of an attribute of the secondary variable from an associated limit value is determined and an additive correction value is determined based on the deviation and superimposed on the primary setpoint variable. Furthermore, the object is achieved by a device, wherein a comparison unit is provided, which is designed to determine a deviation of an attribute of a secondary output variable that occurs when energy is emitted and/or absorbed from a predetermined limit value, with a correction unit connected to the comparison unit is provided, which is designed to determine an additive correction value based on the deviation and to the primary target variable
überlagern. overlay.
Vorzugsweise wird als Energie elektrische Energie aufgenommen, abgegeben oder Electrical energy is preferably absorbed, released or used as energy
gewandelt. changed.
Der Aktuator kann beispielsweise eine elektrische Quelle und/oder Senke sein. Die primäre Ausgangsgröße kann eine elektrische Ausgangsgröße sein, z.B. eine Ausgangsspannung, ein Ausgangsstrom, eine abgegebene Leistung etc. Die sekundäre Größe kann The actuator can be an electrical source and/or sink, for example. The primary output variable can be an electrical output variable, e.g. an output voltage, an output current, a power output, etc. The secondary variable can
beispielsweise eine Spannung, ein Strom, eine Leistung darstellen. represent, for example, a voltage, a current, a power.
Insbesondere kann die sekundäre (Ausgangs)Größe eine, vorzugsweise elektrische, Ausgangsgröße sein, z.B. eine Ausgangsspannung, ein Ausgangsstrom, eine abgegebene In particular, the secondary (output) variable can be a preferably electrical output variable, e.g. an output voltage, an output current, an output
Leistung etc. performance etc
Die sekundäre Größe wird an oder im elektrischen Aktuator oder in einer daran The secondary variable is on or in the electric actuator or in one of them
angeschlossenen Last ermittelt. connected load is determined.
Es wird somit die primäre Ausgangsgröße eingestellt und zusätzlich die sekundäre Größe überwacht. Hierzu wird ein Attribut der sekundären Größe, z.B. der Wert der sekundären Größe und/oder ein Gradient der sekundären Größe, mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen und eine Abweichung ermittelt. Basierend auf der Abweichung wird jedoch nicht der Regelungsmodus/Steuermodus gewechselt, sondern die der primären Ausgangsgröße zugehörige primäre Sollgröße angepasst, d.h. mit einem additiven Korrekturwert überlagert. Damit kann die sekundäre Größe überwacht und eine Überschreitung eines Grenzwerts verhindert werden, ohne dass ein Wechsel des Regelungsmodus/Steuermodus erforderlich The primary output variable is thus set and the secondary variable is also monitored. For this purpose, an attribute of the secondary variable, e.g. the value of the secondary variable and/or a gradient of the secondary variable, is compared with a specified limit value and a deviation is determined. Based on the deviation, however, the regulation mode/control mode is not changed, but the primary setpoint variable associated with the primary output variable is adjusted, i.e. superimposed with an additive correction value. This allows the secondary variable to be monitored and a limit value to be prevented from being exceeded without the need for a change of regulation mode/control mode
ist. is.
Die Korrektureinheit kann beispielsweise als Pl-Regler ausgeführt sein, wobei die Vergleichseinheit die Regelabweichung für den Pl-Regler ermittelt. Die Dynamik der Korrektureinheit im Grenzbereich kann durch die zugehörigen Korrekturreglerparameter beeinflusst werden. Je größer bei einem Pl-Regler als Korrektureinheit die Korrekturreglerparameter Proportionalanteil und/oder Integralanteil gewählt werden, desto The correction unit can be designed as a PI controller, for example, with the comparison unit determining the system deviation for the PI controller. The dynamics of the correction unit in the limit range can be influenced by the associated correction controller parameters. The larger the correction controller parameters proportional component and/or integral component are selected for a PI controller as a correction unit, the
schärfer reagiert die Korrektureinheit auf eine Differenz zwischen der sekundären Größe und the correction unit reacts more sharply to a difference between the secondary variable and
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des Grenzwerts (d.h. die Regelabweichung). Bei geringeren Werten für die Korrekturreglerparameter kommt es zu einem größerem „Überschwinger“ über den of the limit value (i.e. the control deviation). With lower values for the correction controller parameters, there is a larger "overshoot" over the
Grenzwert, welcher langsamer ausgeregelt wird. Limit value, which is corrected more slowly.
Natürlich kann auch jeweils die Abweichung mehrerer Attribute einer (oder mehrerer) sekundärer Größen von jeweils einem oder mehreren Grenzwerten bestimmt werden und darauf basierend jeweils ein additiver Korrekturwert ermittelt und der primären Sollgröße Of course, the deviation of several attributes of one (or several) secondary variables from one or several limit values can be determined and an additive correction value can be determined based on this and the primary setpoint variable
überlagert werden. be superimposed.
Vorteilhafterweise berechnet die Regelungseinheit aus der primären Ausgangsgröße des elektrischen Aktuators und einer, der primären Ausgangsgröße zugehörigen, vorgegebenen Sollgröße eine Stellgröße und gibt sie dem elektrischen Aktuator vor, um die primäre Ausgangsgröße zu regeln und Energie abzugeben oder zu wandeln. Damit wird ein Regelungsverfahren realisiert. Ist die Ermittlung einer Ist-Größe nicht möglich oder Advantageously, the control unit calculates a manipulated variable from the primary output variable of the electric actuator and a predetermined desired variable associated with the primary output variable and specifies it to the electric actuator in order to control the primary output variable and deliver or convert energy. A control method is thus implemented. Is it not possible to determine an actual size or
vorgesehen, so kann auch ein Steuerverfahren realisiert sein. provided, a control method can also be implemented.
Der Controller kann ausgestaltet sein, eine Stellgröße aus dem Wert der primären Ausgangsgröße und einer der primären Ausgangsgröße zugehörigen Sollgröße zu berechnen und dem Energiespeicher zum Regeln der primären Ausgangsgröße vorzugeben, um Energie abzugeben oder zu wandeln. Damit kann der Controller als Regelungseinheit ausgeführt sein. Ist keine Stellgröße vorgesehen, so kann der Controller auch als The controller can be designed to calculate a manipulated variable from the value of the primary output variable and a setpoint variable associated with the primary output variable and to specify the energy store for regulating the primary output variable in order to deliver or convert energy. The controller can thus be designed as a control unit. If no manipulated variable is provided, the controller can also be used as a
Steuereinheit ausgeführt sein. be executed control unit.
Vorzugsweise wird als Attribut der sekundären Größe der Wert der sekundären Größe The value of the secondary variable is preferably used as the attribute of the secondary variable
herangezogen. Damit kann der Wert der sekundären Größe begrenzt werden. used. This allows the value of the secondary variable to be limited.
Stattdessen oder zusätzlich kann als Attribut der sekundären Größe ein Gradient der sekundären Größe herangezogen. Damit kann die Dynamik der sekundären Größe begrenzt Instead or in addition, a gradient of the secondary variable can be used as an attribute of the secondary variable. The dynamics of the secondary variable can thus be limited
werden. will.
Wird beispielsweise der Wert der Ausgangsgröße als erstes Attribut und ein zugehöriger Gradient als zweites Attribut herangezogen, so können der Gradient und der Wert der sekundären Größe parallel überwacht werden. Es kann somit eine Abweichung des Werts der sekundären Größe von einer vorgegebenen absoluten Grenze (als erster Grenzwert) bestimmt werden und darauf basierend ein erster additiven Korrekturwert ermittelt und der primären Sollgröße überlagert werden. Parallel dazu kann eine Abweichung des Gradienten der sekundären Größe von einer vorgegebenen Gradientengrenze (als zweiter Grenzwert) bestimmt werden und darauf basierend ein zweiter additiven Korrekturwert ermittelt und der If, for example, the value of the output variable is used as the first attribute and an associated gradient is used as the second attribute, the gradient and the value of the secondary variable can be monitored in parallel. A deviation of the value of the secondary variable from a predetermined absolute limit (as the first limit value) can thus be determined and, based on this, a first additive correction value can be determined and superimposed on the primary setpoint variable. At the same time, a deviation of the gradient of the secondary variable from a predetermined gradient limit (as a second limit value) can be determined and based on this, a second additive correction value can be determined and the
primären Sollgröße überlagert werden. be superimposed on the primary setpoint.
Natürlich können auch jeweils die Abweichung mehrerer (gleichartige oder Of course, the deviation of several (similar or
verschiedenartige) Attribute unterschiedlicher sekundärer Größen von zugehörigen various) Attributes of different secondary sizes of related
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Grenzwerten ermittelt werden und jeweils basierend auf der Abweichung additive Korrekturwerte ermittelt und der Sollgröße überlagert werden. Beispielsweise kann ein Attribut einer ersten sekundären Größe (z.B. ein Wert oder ein Gradient der ersten sekundären Größe) und ein Attribut einer zweiten sekundären Größe (z.B. ein Wert oder ein Gradient der zweiten sekundären Größe) herangezogen werden, jeweils die Abweichung mit zugehörigen Grenzwerten ermittelt und basierend auf der Abweichung jeweils ein Limit values are determined and additive correction values are determined based on the deviation and are superimposed on the target variable. For example, an attribute of a first secondary variable (e.g. a value or a gradient of the first secondary variable) and an attribute of a second secondary variable (e.g. a value or a gradient of the second secondary variable) can be used, and the deviation with associated limit values can be determined and based on the variance
Korrekturwert ermittelt und der Sollgröße überlagert werden. The correction value is determined and superimposed on the setpoint.
Als sekundäre Größen können eine abgegebene Leistung, eine aufgenommene Leistung, ein Ausgangswiderstand, eine Ausgangsimpedanz, ein an einer Last gemessener Widerstand etc. vorgesehen sein, wobei als Grenzwerte entsprechend Leistungsgrenzwerte, A power output, a power consumption, an output resistance, an output impedance, a resistance measured at a load, etc. can be provided as secondary variables, with corresponding power limit values as limit values,
Widerstandsgrenzwerte etc. vorgesehen sein können Resistance limits, etc. can be provided
Vorzugsweise ist eine Ausgangsgröße des elektrischen Aktuators als sekundäre Größe vorgesehen, wobei besonders vorteilhafterweise ist ein Ausgangsstrom als primäre Ausgangsgröße und eine Ausgangsspannung als sekundäre Größe vorgesehen. Das entspricht einem Stromregelmodus. Es wird der Regelungseinheit ein Sollstrom als Sollgröße vorgegeben und die Abweichung eines Attributs der Ausgangsspannung von einem entsprechenden Grenzwert bestimmt. Basierend auf der Abweichung wird ein An output variable of the electrical actuator is preferably provided as a secondary variable, with an output current being particularly advantageously provided as the primary output variable and an output voltage as the secondary variable. This corresponds to a current control mode. A target current is specified as a target variable for the control unit and the deviation of an attribute of the output voltage from a corresponding limit value is determined. Based on the deviation, a
additiver Korrekturwert ermittelt und dem Sollstrom als Sollgröße überlagert. additive correction value is determined and superimposed on the target current as a target variable.
Es kann aber auch eine Ausgangsspannung als primäre Ausgangsgröße und ein Ausgangsstrom als sekundäre Ausgangsgröße vorgesehen sein. Das entspricht einem Spannungsregelmodus, wobei der Regelungseinheit eine Sollspannung als Sollgröße und die Abweichung eines Attributs des Ausgangsstroms von einem entsprechenden Grenzwert bestimmt wird. Basierend auf der Abweichung wird ein additiver Korrekturwert ermittelt und However, an output voltage can also be provided as the primary output variable and an output current can be provided as the secondary output variable. This corresponds to a voltage control mode, with the control unit determining a target voltage as the target variable and the deviation of an attribute of the output current from a corresponding limit value. Based on the deviation, an additive correction value is determined and
der Sollspannung als Sollgröße überlagert. superimposed on the target voltage as a target variable.
Die vom elektrischen Aktuator abgegebene Leistung kann beispielsweise aus der Ausgangsspannung und dem Ausgangsstrom ermittelt werden. Es kann vom elektrischen Aktuator durch die Ausgangsspannung und den Ausgangsstroms auch ein Widerstand oder eine andere von Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms abhängige Größe simuliert The power delivered by the electric actuator can be determined, for example, from the output voltage and the output current. The electrical actuator can also use the output voltage and the output current to simulate a resistance or another variable that is dependent on the output voltage and the output current
werden. will.
Vorzugsweise ist der Grenzwert fest vorgegeben. Es kann der Grenzwert auch, vorzugsweise abhängig von einer bekannten Systemgröße, veränderbar sein. Als bekannte Systemgröße kann beispielsweise der zeitliche Ablauf der primären und/oder sekundären The limit value is preferably fixed. The limit value can also be changeable, preferably depending on a known system size. As a known system variable, for example, the timing of the primary and / or secondary
Ausgangsgröße herangezogen werden. Output size are used.
Stellt der Grenzwert einen Maximalwert dar, wird der Korrekturwert vorzugsweise auf negative oder - bei umgekehrtem Wirkzusammenhang zwischen primärem Sollwert und If the limit value represents a maximum value, the correction value is preferably set to negative or - in the case of the opposite effect relationship between the primary setpoint and
sekundärer Größe - auf positive Werte beschränkt. Stellt der Grenzwert einen Minimalwert secondary quantity - constrained to positive values. Sets the limit to a minimum value
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dar, wird der Korrekturwert vorzugsweise auf positive oder bei umgekehrtem Wirkzusammenhang auf negative Werte beschränkt. Ist für eine sekundäre Größe ein Maximalwert (oberer Grenzwert) und ein Minimalwert (unterer Grenzwert) vorgesehen, so werden vorzugsweise jeweils eine Vergleichseinheit sowie eine Korrektureinheit für den Maximalwert und eine Vergleichseinheit sowie Korrektureinheit für den Minimalwert vorgesehen, wobei von den Korrektureinheiten eine auf positiven und eine auf negativen Wirkbereich beschränkt sei kann — je nach WMirkzusammenhang. Ein umgekehrter Wirkzusammenhang liegt beispielsweise vor, wenn ein Ausgangsstrom als primäre Ausgangsgröße und ein Ausgangswiderstand als sekundäre Größe vorgesehen ist. Bei gleichbleibender Ausgangsspannung wird der Ausgangswiderstand reduziert um den Ausgangsstrom zu erhöhen, bzw. der Widerstand erhöht um den Ausgangsstrom zu , the correction value is preferably limited to positive values or, in the case of a reversed causal relationship, to negative values. If a maximum value (upper limit value) and a minimum value (lower limit value) are provided for a secondary variable, a comparison unit and a correction unit for the maximum value and a comparison unit and correction unit for the minimum value are preferably provided, with one of the correction units being set to positive and one can be limited to a negative effective range — depending on the Wmean context. An inverse functional relationship is present, for example, if an output current is provided as the primary output variable and an output resistance is provided as the secondary variable. If the output voltage remains the same, the output resistance is reduced in order to increase the output current, or the resistance is increased in order to increase the output current
reduzieren. to reduce.
Es kann eine primäre Messeinheit vorgesehen sein, um den Wert der primären Ausgangsgröße zu ermitteln und an den Controller zu übertragen und/oder eine sekundäre Messeinheit vorgesehen sein, um den Wert der sekundären Ausgangsgröße zu ermitteln und an die Vergleichseinheit zu übertragen. Alternativ kann die sekundäre Größe aus anderen A primary measuring unit can be provided to determine the value of the primary output variable and transmit it to the controller and/or a secondary measuring unit can be provided to determine the value of the secondary output variable and transmit it to the comparison unit. Alternatively, the secondary size from others
gemessenen oder gerechneten Größen ermittelt werden. measured or calculated quantities can be determined.
Die Ermittlung und/oder Überlagerung des additives Korrekturwerts kann deaktivierbar sein. Hierzu kann die Vergleichseinheit und/oder die Korrektureinheit deaktivierbar ausgestaltet sein. Eine Aktivierung der Ermittlung und/oder Überlagerung erfolgt vorzugsweise bei Erreichen des Grenzwerts durch die die sekundäre Größe oder in einem Bereich vor dem Erreichen des Grenzwerts. Eine Deaktivierung kann beispielsweise nach dem Verlassen des The determination and/or superimposition of the additive correction value can be deactivated. For this purpose, the comparison unit and/or the correction unit can be configured so that they can be deactivated. The determination and/or superimposition is preferably activated when the secondary variable reaches the limit value or in a range before the limit value is reached. A deactivation can, for example, after leaving the
Bereichs durch die sekundäre Größe erfolgen. area can be done by the secondary size.
Vorzugsweise ist eine Gleichspannungsquelle als elektrische Quelle vorgesehen. Damit kann erfindungsgemäß die Energieabgabe der Gleichspannungsquelle in einfacher Weise A DC voltage source is preferably provided as the electrical source. In this way, according to the invention, the energy output of the DC voltage source can be achieved in a simple manner
geregelt/gesteuert werden. to be regulated/controlled.
Es kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem mit dem elektrischen Aktuator verbundenen Prüfling angeordnet werden, wobei der elektrische Aktuator Energie an den Prüfling abgibt. Als Prüfling kann beispielsweise eine Batterie, ein Brennstoffzellensystem, A device according to the invention can be arranged with a test object connected to the electrical actuator, with the electrical actuator delivering energy to the test object. For example, a battery, a fuel cell system,
ein Kondensator, ein Ladegerät, etc. vorgesehen sein. a capacitor, a charger, etc. may be provided.
Der elektrische Aktuator kann einen Umrichter mit einem Elektromotor umfassen, wobei der Umrichter den Elektromotor mit Energie versorgt. Als primäre Ausgangsgröße kann eine Drehzahl oder ein Drehmoment des Elektromotors angesehen werden, wobei z.B. von einem Fahrer eine entsprechende Soll-Drehzahl oder ein entsprechendes Soll-Drehmoment als Sollgröße vorgegeben wird. An den elektrischen Aktuator kann eine Gleichspannungsquelle The electric actuator can include a converter with an electric motor, the converter supplying energy to the electric motor. A speed or a torque of the electric motor can be regarded as the primary output variable, with a corresponding setpoint speed or a corresponding setpoint torque being specified as the setpoint variable, for example by a driver. A DC voltage source can be connected to the electric actuator
oder Gleichspannungssenke (z.B. eine Batterie, ein Akkumulator oder ein Kondensator) or DC voltage sink (e.g. a battery, an accumulator or a capacitor)
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angeschlossen sein, welche den Umrichter mit Energie versorgt. Wird der Elektromotor als Generator betrieben, so kehrt sich der Energiefluss natürlich um. Als sekundäre Größe kann eine elektrische Größe des Umrichters oder (wenn vorgesehen) der Gleichspannungsquelle be connected, which supplies the converter with energy. If the electric motor is operated as a generator, the flow of energy is naturally reversed. An electrical variable of the converter or (if provided) of the DC voltage source can be used as a secondary variable
verwendet werden, z.B. eine Batteriespannung. be used, e.g. a battery voltage.
Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte The subject invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 and 2, which are advantageous by way of example, diagrammatically and not by way of limitation
Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt Fig.1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Korrektureinheit, Show configurations of the invention. 1 shows a device according to the invention with a correction unit,
Fig.2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Korrektureinheiten. 2 shows a device according to the invention with two correction units.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Ausgabe einer primären Ausgangsgröße a1 dargestellt, wobei als elektrische sekundäre Größe a2 eine sekundäre Größe a2 vorgesehen ist. Es ist hier eine elektrische Quelle und/oder Senke als elektrischer Aktuator 3 vorgesehen, welcher ausgestaltet ist die primäre elektrische Ausgangsgröße a1 an eine Last (nicht dargestellt) auszugeben, womit sich die sekundäre Größe a2 einstellt. Weiters ist ein Controller 5 vorgesehen, welche ausgestaltet ist den Wert der primären Ausgangsgröße a1 und eine zugehörige Sollgröße a1soll zu empfangen. Die Sollgröße a1soll kann durch einen Benutzer der Vorrichtung 1 vorgegeben werden oder auch in einem Prüflauf, z.B. durch ein Automatisierungssystem in Form eines Belastungsprofils festgelegt und vorgegeben werden. Es ist auch vorstellbar, dass die Sollgröße a1soll aus einer OnlineSimulation (z.B. Simulation von nicht-aufgebauten Komponenten eines Fahrzeugs) stammt 1 shows a device 1 according to the invention for outputting a primary output variable a1, a secondary variable a2 being provided as the electrical secondary variable a2. An electrical source and/or sink is provided here as an electrical actuator 3, which is designed to output the primary electrical output variable a1 to a load (not shown), with the result that the secondary variable a2 is set. A controller 5 is also provided, which is designed to receive the value of the primary output variable a1 and an associated setpoint variable a1soll. The target value a1soll can be specified by a user of the device 1 or can also be specified and specified in a test run, e.g. by an automation system in the form of a load profile. It is also conceivable that the target value a1soll comes from an online simulation (e.g. simulation of non-assembled components of a vehicle).
etc. Etc.
Der Controller 5 stellt gemäß der vorgegebenen Sollgröße a1soll die primäre elektrische Ausgangsgröße a1 des elektrischen Aktuators 3 ein, um elektrische Energie abzugeben oder zu wandeln. Damit kann mittels des Controllers 5 eine Steuerung der primären elektrischen Ausgangsgröße a1 realisiert werden, womit der Controller 5 auch als Steuerungseinheit bezeichnet werden kann. Es kann mittels des Controllers 5 auch eine Regelung der primären elektrischen Ausgangsgröße a1 realisiert werden, indem die Regelungseinheit 5 aus der elektrischen primären Ausgangsgröße a1 und der zugehörigen Sollgröße a1soll eine Stellgröße u ermittelt, welche dem elektrischen Aktuator 3 zum Einstellenden primären Ausgangsgröße a1 vorgegeben wird. Damit kann der Controller 5 auch als Regelungseinheit The controller 5 sets the primary electrical output variable a1 of the electrical actuator 3 in accordance with the specified target variable a1soll in order to deliver or convert electrical energy. In this way, the controller 5 can be used to control the primary electrical output variable a1, which means that the controller 5 can also be referred to as a control unit. The controller 5 can also be used to regulate the primary electrical output variable a1 in that the control unit 5 determines a manipulated variable u from the electrical primary output variable a1 and the associated setpoint variable a1soll, which is specified for the electrical actuator 3 to set the primary output variable a1. The controller 5 can thus also function as a control unit
bezeichnet werden. be designated.
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Durch Einstellen der primären elektrischen Ausgangsgröße a1 stellt sich weiters die sekundäre Größe a2 ein und es wird Energie an die Last abgegeben oder Energie By setting the primary electrical output variable a1, the secondary variable a2 is also set and energy is delivered to the load or energy
umgewandelt, d.h. aufgenommen und abgegeben. converted, i.e. taken up and handed over.
Es ist in Fig. 1 eine sekundäre Messeinheit S2 vorgesehen ist, um den Wert der sekundären Größe a2 zu ermitteln und an die Vergleichseinheit 4 zu übertragen und eine primäre Messeinheit S1 um den Wert der primären Ausgangsgröße a1 zu übermitteln und an den A secondary measuring unit S2 is provided in FIG. 1 to determine the value of the secondary variable a2 and to transmit it to the comparison unit 4 and a primary measuring unit S1 to transmit the value of the primary output variable a1 and to the
Controller 5 zu übertragen. Transfer controller 5.
Um die sekundäre Größe a2 zu überwachen wird nach dem Stand der Technik geprüft, ob die sekundäre Größe a2 einen Grenzwert G überschreitet. Ist dem der Fall, so wird entsprechend des Stands der Technik der Regelungsmodus/Steuerungsmodus gewechselt, z.B. ein anderer Controller aktiviert, wobei üblicherweise in Folge die zuvor sekundäre Größe According to the prior art, in order to monitor the secondary variable a2, it is checked whether the secondary variable a2 exceeds a limit value G. If this is the case, the regulation mode/control mode is changed according to the prior art, e.g. another controller is activated, with the previously secondary variable usually being changed as a result
a2 nun als primäre Ausgangsgröße a1 angesehen und geregelt’gesteuert wird. a2 is now regarded as the primary output variable a1 and is regulated and controlled.
Erfindungsgemäß ist jedoch eine Vergleichseinheit 4 vorgesehen, welche ausgestaltet ist die sekundäre Größe a2 zu empfangen und eine Abweichung d eines Attributs der sekundären Größe a2 von einem vorgegebenen Grenzwert G zu bestimmen. Weiters ist eine mit der Vergleichseinheit 4 verbundene Korrektureinheit 2 vorgesehen, welche ausgestaltet ist basierend auf der Abweichung d einen additiven Korrekturwert k zu ermitteln und der Sollgröße a1soll zu überlagern. Damit wird dem Controller 5 der mit dem Korrekturwert 5 überlagerte Sollwert a1soll vorgegeben. Der additive Korrekturwert k kann natürlich je nach Abweichung d positive und negative Werte annehmen, womit eine der mit dem Korrekturwert According to the invention, however, a comparison unit 4 is provided, which is designed to receive the secondary variable a2 and to determine a deviation d of an attribute of the secondary variable a2 from a predefined limit value G. Furthermore, a correction unit 2 connected to the comparison unit 4 is provided, which is designed to determine an additive correction value k based on the deviation d and to superimpose it on the setpoint variable a1soll. The setpoint a1soll on which the correction value 5 is superimposed is thus specified for the controller 5 . The additive correction value k can, of course, assume positive and negative values depending on the deviation d, which means that one of the correction values
k überlagerte a1soll größer oder kleiner als der vorherige Sollwert a1soll sein kann. k superimposed a1soll can be greater or smaller than the previous setpoint a1soll.
Stellt der Grenzwert G einen oberen Grenzwert, d.h. einen Maximalwert, dar, so wird dem Sollwert a1soll vorzugsweise lediglich ein negativer oder lediglich ein positiver Korrekturwert If the limit value G represents an upper limit value, i.e. a maximum value, then the desired value a1soll is preferably assigned only a negative or only a positive correction value
k überlagert, um ein Überschreiten des Grenzwerts G zu verhindern. k is superimposed to prevent the limit value G from being exceeded.
Stellt der Grenzwert G einen unteren Grenzwert, d.h. einen Minimalwert, dar, so wird dem Sollwert a1soll vorzugsweise lediglich ein positiver oder lediglich ein negativer Korrekturwert If the limit value G represents a lower limit value, i.e. a minimum value, then the desired value a1soll is preferably assigned only a positive or only a negative correction value
k überlagert, um ein Unterschreiten des Grenzwerts G zu verhindern. k is superimposed in order to prevent the limit value G from being undershot.
Auf welchen Bereich der Korrekturwert beschränkt wird (positiv oder negativ), hängt jeweils The range to which the correction value is limited (positive or negative) depends in each case
davon ab, ob die Größe a1 gleichsinnig oder gegensinnig auf die Größe a2 wirkt. depends on whether variable a1 acts in the same direction or in the opposite direction on variable a2.
Der Controller 5 stellt nun die primäre Ausgangsgröße a1 auf den mit dem Korrekturwert k additiv überlagerten Sollwert a1soll ein. Daraus ergibt sich nicht nur eine veränderte primäre Ausgangsgröße a1, sondern auch eine veränderte sekundäre Größe a2. Der veränderte (der primären Ausgangsgröße a1 zugehörige) Sollwert a1soll wirkt sich also auch auf die The controller 5 now sets the primary output variable a1 to the setpoint a1soll superimposed with the correction value k. This not only results in a changed primary output variable a1, but also in a changed secondary variable a2. The changed setpoint a1soll (associated with the primary output variable a1) also affects the
sekundäre Größe a2 aus, welche sich je nach Korrekturwert k verringert oder erhöht. Damit secondary variable a2, which decreases or increases depending on the correction value k. In order to
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kann sichergestellt werden kann, dass das Attribut der (nun veränderten) sekundären Größe can be assured that the attribute of the (now modified) secondary quantity
a2 den vorgegebenen Grenzwert G nicht oder nicht mehr überschreitet. a2 does not or no longer exceeds the specified limit value G.
Die Korrektureinheit 2 ist dabei dem Controller 5 vorgeschaltet, womit verhindert wird, dass der Controller 5 den Korrekturwert k wieder kompensiert (ausregelt oder aussteuert), d.h. die ebenso veränderte primäre Ausgangsgröße a1 wieder auf die ursprüngliche Sollgröße a1soll (ohne additiv überlagerten Korrekturwert k) einstellt. Da vor dem Controller 5 der Sollwert a1soll durch Überlagerung des Korrekturwerts k korrigiert wird, „bemerkt“ die The correction unit 2 is connected upstream of the controller 5, which prevents the controller 5 from compensating for the correction value k again (regulating or modulating), i.e. setting the primary output variable a1, which has also been changed, back to the original setpoint variable a1soll (without an additively superimposed correction value k). . Since the setpoint a1soll is corrected before the controller 5 by superimposing the correction value k, the "notices".
Regelungseinheit 5 diesen Eingriff in die Sollgröße a1 gar nicht. Control unit 5 does not do this intervention in setpoint variable a1 at all.
Der additive Korrekturwert k kann natürlich je nach Abweichung d positive und negative Werte annehmen, womit eine Überlagerung auf den Sollwert a1soll zu einem vergrößerten oder verkleinerten Sollwert a1soll führen kann. Wie oben beschrieben, werden aber für einen Grenzwert G vorzugsweise nur positive oder negative Werte zugelassen, je nachdem ob es sich bei dem Grenzwert um einen Maximal- oder Minimalwert handelt und ob die Wirkrichtung der Sollgröße a1 auf das zu beschränkende Attribut der Größe a2 gleich- oder The additive correction value k can, of course, assume positive and negative values depending on the deviation d, which means that superimposing it on the setpoint a1soll can lead to an increased or reduced setpoint a1soll. As described above, however, only positive or negative values are preferably permitted for a limit value G, depending on whether the limit value is a maximum or minimum value and whether the effective direction of the setpoint variable a1 is the same as for the attribute of variable a2 to be restricted. or
gegensinnig ist. is opposite.
Wird durch den Controller 5 die primäre Ausgangsgröße a1 entsprechend der aktuellen primären Ausgangsgröße a1 und einer zugehörigen Sollgröße a1soll eingestellt, so kann nicht nur auf eine Änderung der aktuellen primären Ausgangsgröße a1 reagiert werden, sondern auch ein Attribut der sekundären Größe a2 überwacht werden und durch eine Überlagerung des Korrekturwerts k auf die Sollgröße a1 dafür gesorgt werden, dass das Attribut der sekundären Größe a2 einen vorgegebenen Grenzwert G nicht überschreitet (sofern der Grenzwert als Maximalwert vorgesehen ist) oder unterschreitet (wenn der If the controller 5 sets the primary output variable a1 according to the current primary output variable a1 and an associated target variable a1soll, it is not only possible to react to a change in the current primary output variable a1, but also an attribute of the secondary variable a2 can be monitored and Superimposing the correction value k on the target variable a1 ensures that the attribute of the secondary variable a2 does not exceed a specified limit value G (if the limit value is intended as a maximum value) or fall below it (if the
Grenzwert als Minimalwert vorgesehen ist). limit value is provided as the minimum value).
Der Grenzwert G kann fest vorgegeben oder während eines zeitlichen Verlaufs angepasst werden. Es ist auch möglich einen Grenzwert abhängig von anderen Systemgrößen, z.B. The limit value G can be fixed or adjusted over time. It is also possible to set a limit depending on other system variables, e.g.
Systemgrößen eines mit der Vorrichtung mit Energie versorgten Prüflings, anzupassen. System sizes of a device powered by the device under test to adjust.
Wird als erstes Attribut der sekundären Größe a2 der Wert der sekundären Größe a2 herangezogen, so kann der Wert der sekundären Größe a2 mit einer oberen und/oder unteren absoluten Grenze (als erster und/oder zweiter Grenzwert G) verglichen werden und daraus eine erste Abweichung d ermittelt werden. Auf Basis der ersten Abweichung d wird ein negativer oder positiver erster Korrekturwert k ermittelt, welcher dem Sollwert a1soll für die primäre Ausgangsgröße a1 additiv überlagert wird. Damit wird dem Controller 5 ein um If the value of secondary variable a2 is used as the first attribute of secondary variable a2, the value of secondary variable a2 can be compared with an upper and/or lower absolute limit (as first and/or second limit value G) and a first deviation can be derived from this d are determined. On the basis of the first deviation d, a negative or positive first correction value k is determined, which is additively superimposed on the desired value a1soll for the primary output variable a1. This gives the controller 5 an order
den Korrekturwert k verringerter oder erhöhter Sollwert a1soll vorgegeben. the correction value k reduced or increased setpoint a1soll is specified.
Sind eine obere und untere absolute Grenze für die sekundäre Größe a2 (welches als Attribut der sekundären Größe a2 dient) vorgegeben, so kann die primäre Ausgangsgröße If an upper and lower absolute limit for the secondary variable a2 (which serves as an attribute of the secondary variable a2) is specified, the primary output variable
a1 beispielsweise derart eingestellt werden, dass der Wert der sekundären Größe a2 a1 can be set, for example, in such a way that the value of the secondary variable a2
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innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zwischen oberer absoluter Grenze und unterer absoluter Grenze bleibt. Dies erfolgt durch jeweils additive Überlagerung der Korrekturwertee k auf den Sollwert a1soll auf Basis der ersten Abweichung d der sekundären Größe a2 von stays within a predetermined range between the upper absolute limit and the lower absolute limit. This is done by additively superimposing the correction values e k on the setpoint a1soll based on the first deviation d of the secondary variable a2 from
der oberen absoluten Grenze und unteren absoluter Grenze. the upper absolute limit and lower absolute limit.
Wird als (erstes oder zweites) Attribut der sekundären Größe a2 ein Gradient der sekundären Größe a2 herangezogen, so kann der Gradient mit einer oberen und/oder unteren Gradientengrenze (als dritter und/oder vierter Grenzwert G) verglichen werden um eine zweite Abweichung d zu ermitteln. Überschreitet/unterschreitet die zweite Abweichung d die obere/untere Gradientengrenze, so wird ein negativer/positiver zweiter Korrekturwert k ermittelt, welcher dem Sollwert a1soll überlagert wird. Damit wird dem Controller 5 ein um den zweiten Korrekturwert k verringerter oder erhöhter Sollwert a1soll vorgegeben. Dies erfolgt durch additive Überlagerung des ersten oder zweiten Korrekturwerts k auf den Sollwert a1soll auf Basis der ersten oder zweiten Abweichung d des Gradienten der If a gradient of the secondary variable a2 is used as the (first or second) attribute of the secondary variable a2, the gradient can be compared with an upper and/or lower gradient limit (as the third and/or fourth limit value G) in order to obtain a second deviation d detect. If the second deviation d exceeds/falls below the upper/lower gradient limit, a negative/positive second correction value k is determined, which is superimposed on the desired value a1soll. In this way, the controller 5 is given a setpoint value a1soll which is reduced or increased by the second correction value k. This is done by additively superimposing the first or second correction value k on the setpoint a1soll based on the first or second deviation d of the gradient
sekundären Größe a2 von der oberen und unteren Gradientengrenze. secondary quantity a2 from the upper and lower gradient limit.
Werden eine obere Gradientengrenze und eine untere Gradientengrenze als Grenzwerte G für den Gradienten der sekundären Größe a2 (als Attribut der sekundären Größe a2) vorgegeben, so kann die primäre Ausgangsgröße a1 derart eingestellt werden, dass der Gradient der sekundären Größe a2 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zwischen der If an upper gradient limit and a lower gradient limit are specified as limit values G for the gradient of the secondary variable a2 (as an attribute of the secondary variable a2), the primary output variable a1 can be set in such a way that the gradient of the secondary variable a2 is within a specified range between the
oberen Gradientengrenze und unteren Gradientengrenze bleibt. upper gradient limit and lower gradient limit remains.
Die Wahl einer unteren Gradientengrenze, jedoch insbesondere einer oberen Gradientengrenze kann einem Schutz der Vorrichtung und/oder eines Prüflings dienen. Wird eine Überschreitung eines bestimmten Gradienten als schädlich eingeschätzt, so kann die obere Gradientengrenze derart gewählt werden, dass ein Erreichen dieses bestimmten The selection of a lower gradient limit, but in particular an upper gradient limit, can serve to protect the device and/or a test object. If exceeding a specific gradient is assessed as harmful, the upper gradient limit can be selected in such a way that this specific gradient is reached
schädlichen Gradienten verhindert wird. harmful gradient is prevented.
Werden mehrere Attribute einer oder mehrerer sekundären Größen a2 herangezogen und jeweils eine Abweichung d1, d2 von einem zugehörigen Grenzwert G, G2 ermittelt, so kann jeweils basierend auf der Abweichung d1, d2 ein jeweiliger additiver Korrekturwert k1, k2 ermittelt werden. Die Korrekturwerte werden dann jeweils der Sollgröße a1soll additiv überlagert. In Fig. 2 ist eine Vorrichtung entsprechend Fig. 1 dargestellt, wobei eine erste Vergleichseinheit 41 vorgesehen ist, welche die sekundäre Größe a2 empfängt. Die erste Vergleichseinheit 41 bestimmt eine erste Abweichung d1 eines ersten Attributs der sekundären Größe a2 (z.B. den Wert der sekundären Größe a2) von einem ersten vorgegebenen Grenzwert G1. Zudem ist eine mit der ersten Vergleichseinheit 41 verbundene erste Korrektureinheit 21 vorgesehen, welche ausgestaltet ist basierend auf der ersten Abweichung d1 einen ersten additiven Korrekturwert k1 zu ermitteln und der If several attributes of one or more secondary variables a2 are used and a deviation d1, d2 from an associated limit value G, G2 is determined, then a respective additive correction value k1, k2 can be determined based on the deviation d1, d2. The correction values are then additively superimposed on the target variable a1soll. FIG. 2 shows a device corresponding to FIG. 1, a first comparison unit 41 being provided, which receives the secondary variable a2. The first comparison unit 41 determines a first deviation d1 of a first attribute of the secondary variable a2 (e.g. the value of the secondary variable a2) from a first predetermined limit value G1. In addition, a first correction unit 21 connected to the first comparison unit 41 is provided, which is designed to determine a first additive correction value k1 based on the first deviation d1 and the
Sollgröße a1soll zu überlagern. Set size a1soll to superimpose.
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Zudem ist in Fig. 2 jedoch auch eine zweite Vergleichseinheit 42 vorgesehen, welche ebenso die sekundäre Größe a2 empfängt. Wie erwähnt, kann die zweite Vergleichseinheit 42 natürlich auch ausgestaltet sein, eine andere sekundäre Größe zu empfangen. Weiters bestimmt in Fig. 2 die zweite Vergleichseinheit 41 eine zweite Abweichung d2 eines zweiten Attributs der sekundären Größe a2 (z.B. den Gradienten der sekundären Größe a2) von einem zweiten vorgegebenen Grenzwert G2. Weiters ist eine mit der zweiten Vergleichseinheit 42 verbundene zweite Korrektureinheit 22 vorgesehen, welche ausgestaltet ist basierend auf der zweiten Abweichung d2 einen zweiten additiven Korrekturwert k2 zu ermitteln und der Sollgröße a1soll zu überlagern. In Fig. 2 erfolgt somit erst die Addition des ersten Korrekturwerts k1, womit sich ein erster korrigierter Sollwert a1soll+k1 ergibt, woraufhin sich eine zusätzliche Addition des zweiten Korrekturwerts k2 erfolgt, womit sich ein zweiter korrigierter Sollwert a1aoll+k1+k2 erfolgt. Damit wird dem Controller 5 der mit den Korrekturwerten k1, k2 überlagerte Sollwert a1soll vorgegeben. Natürlich kann die Reihenfolge der Korrektureinheiten 21, 22 auch vertauscht werden. In addition, however, a second comparison unit 42 is also provided in FIG. 2, which also receives the secondary variable a2. As mentioned, the second comparison unit 42 can of course also be designed to receive another secondary variable. Furthermore, in FIG. 2, the second comparison unit 41 determines a second deviation d2 of a second attribute of the secondary variable a2 (e.g. the gradient of the secondary variable a2) from a second predetermined limit value G2. Furthermore, a second correction unit 22 connected to the second comparison unit 42 is provided, which is designed to determine a second additive correction value k2 based on the second deviation d2 and to superimpose it on the setpoint variable a1soll. 2, the first correction value k1 is first added, resulting in a first corrected desired value a1soll+k1, whereupon the second correction value k2 is additionally added, resulting in a second corrected desired value a1aoll+k1+k2. The setpoint a1soll on which the correction values k1, k2 are superimposed is thus specified for the controller 5 . Of course, the order of the correction units 21, 22 can also be reversed.
Ebenso können auch weitere Korrektureinheiten vorgesehen sein. Further correction units can also be provided.
Grundlegend kann vorgesehen sein, dass der additive Korrekturwert k dem Sollwert a1soll nur dann überlagert wird, wenn die Abweichung d eine maximale Abweichung überschreitet Basically, it can be provided that the additive correction value k is superimposed on the target value a1soll only if the deviation d exceeds a maximum deviation
und/oder eine minimale Abweichung unterschreitet. and/or falls below a minimum deviation.
Die Vergleichseinheit 4, 41, 42 und/oder Korrektureinheit 2, 21, 22 können mikroprozessorbasierte Hardware umfassen, beispielsweise einen Computer oder Digitalen Signalprozessor (DSP), auf welcher entsprechende Software zum Durchführen der jeweiligen Funktion ausgeführt wird. Die Vergleichseinheit 4, 41, 42 und/oder Korrektureinheit 2, 21, 22 können auch integrierte Schaltungen umfassen, beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder ein Field Programmable Gate Array (FPGA), oder ein Configurable Programmable Logic Device (CPLD) oder und parallel dazu mit einem Mikroprozessor überwacht werden. Die Vergleichseinheit 4, 41, 42 und/oder Korrektureinheit 2, 21, 22 können aber auch einen analogen Schaltkreis oder analogen Computer umfassen. Auch Mischformen sind denkbar. Ebenso ist es möglich, dass verschiedene Funktionen auf derselben Hardware und oder auf unterschiedlichen HardwareTeilen implementiert sind. Besonders vorteilhaft sind Mischformen, bei denen einzelne The comparison unit 4, 41, 42 and/or correction unit 2, 21, 22 can include microprocessor-based hardware, for example a computer or digital signal processor (DSP), on which appropriate software for performing the respective function is executed. The comparison unit 4, 41, 42 and/or correction unit 2, 21, 22 can also comprise integrated circuits, for example an application-specific integrated circuit (ASIC) or a Field Programmable Gate Array (FPGA), or a Configurable Programmable Logic Device (CPLD) or and monitored in parallel with a microprocessor. However, the comparison unit 4, 41, 42 and/or correction unit 2, 21, 22 can also comprise an analog circuit or analog computer. Mixed forms are also conceivable. It is also possible for different functions to be implemented on the same hardware and/or on different hardware parts. Mixed forms in which individual
Einheiten sowohl in Hardware, als auch in Software ausgeführt sind. Units are implemented both in hardware and in software.
14 / 18° 14 / 18 degrees
Claims (23)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50889/2020A AT524009A1 (en) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | Control of the output variables of an electric actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50889/2020A AT524009A1 (en) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | Control of the output variables of an electric actuator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT524009A1 true AT524009A1 (en) | 2022-01-15 |
Family
ID=79259519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ATA50889/2020A AT524009A1 (en) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | Control of the output variables of an electric actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT524009A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4432059A1 (en) * | 1994-09-09 | 1996-03-14 | Bosch Gmbh Robert | Circuit for operating an electric motor |
| US20110260659A1 (en) * | 2010-04-27 | 2011-10-27 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Control apparatus of electric vehicle |
| EP3139489A1 (en) * | 2015-09-04 | 2017-03-08 | Gefran S.p.A. | Method for braking an alternating current electric motor |
-
2020
- 2020-10-15 AT ATA50889/2020A patent/AT524009A1/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
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