CH155900A - Regelverfahren. - Google Patents

Description

  Regelverfahren.    Bei den bekannten Regelverfahren wird  vielfach zur Dämpfung des Regelvorganges  eine Rückführung verwendet.     Diese    Rück  ffihrung hat den Zweck, die Wirkung des  Reglers so abzuschwächen, dass ein Über  regeln vermieden wird. Diese Regelverfah  ren haben den Nachteil, dass die     Rückführ-          kraft    erst bei einer gewissen Grösse der Ab  weichung von der     Gleichgewichtslage    des       Systems    wirksam wird, so dass die Regelung  ungenau wird und die nach diesem Ver  fahren arbeitenden Einrichtungen nur un  vollkommen ihren Zweck erfüllen.

       Di-se    Nach  teile beseitigt die Erfindung dadurch., dass  der Betriebsgrösse, entsprechend deren Ver  änderungen eine Regelung     vorgenomzlen           -erden,    soll, eine Grösse überlagert wird,     d'e     sieh proportional dem     Differential-Quotien,          ten    nach der Zeit der Betriebsgrösse ändert.  Die Überlagerung geschieht dabei zum Bei  spiel so, dass dadurch die Betriebsgrösse beim    Zunehmen     unterstützt    und beim Abnehmen  geschwächt wird.  



  Die     Vo@rgäng;e    bei einer derartigen Re  gelung sind beispielsweise in der     Abb.    1  schematisch dargestellt. Über der Zeit. t ist  beispielsweise die konstant zu haltende  Drehzahl     n    aufgetragen. Die Drehzahl der  Maschine schwanke nach der Kurve 1.

    Die Veränderungen der Betriebsgrösse und  die Regelgeschwindigkeit sind durch die  Amplitude dieser Kurve über der Solldreh  zahl     n    als Nullinie gegeben, das heisst der  Regler wird an der Stelle 2 mit der Kraft 3,  an der Stelle 4 mit der grösseren Kraft 5  und an der Stelle 6 mit der Kraft 7 immer  in     gleicher    Richtung 8     wirken,    und zwar  behält diese Kraft in ihrer Grösse erst     zu-          dann    abnehmend ihre Richtung 8 bei,

   bis  die Drehzahl gleich der Solldrehzahl beim  Punkt 9     und    die     Grundregelkraft    Null     ge-          worden        ist.        Infolge        der     der      Maschine und des Reglers behält die Ma  schine diese Drehzahl nicht bei, sondern  die Drehzahl sinkt unter die Solldrehzahl  und der Regler     spricht    in umgekehrter Rich  tung 10 an. Der Regelvorgang wiederholt.  sich umgekehrt wie beschrieben, das heisst,  es tritt das sogenannte Überregeln ein.

    Hätte zum Beispiel aber die Regelkraft am  Punkt 7 aufgehört, so hätte sich die Dreh  zahl der Maschine nach der punktierten  Linie 11 geändert und wäre bei 12       asymptotisch    in die     Solldrehzahl    über  gegangen und das Überregeln wäre vermie  den worden. Um dieses Überregeln zu ver  meiden, wird nun der Betriebsgrösse 1 eine  ihrem Differentialquotienten proportionale  Grösse     92,    überlagert, die sich mit der  Betriebsgrösse zu einer resultierenden Regel  kraft 13 zusammensetzt. Die resultierende  Regelkraft 13 hat,     wie    die Abbildung zeigt,  beim Punkt 0 bereits die Grösse 14 und  beim Punkt 6 ist sie Null.

   Die Grösse 92  wirkt also zu Beginn des Regelvorganges  unterstützend für die     Betriebsgrösse    und be  wirkt dadurch, dass die Drehzahl der Ma  schine von vornherein nicht zu sehr ansteigt,  sondern wesentlich unter der Drehzahl  (Kurve 1) bleibt. Im zweiten Teil des Regel  vorganges wirkt die Grösse 92 auf die Be  triebsgrösse vermindernd, so dass die Maschine  allmählich ihre Solldrehzahl annimmt. Ne  ben dem Verfahren bildet auch eine Einrich  tung zur Ausübung desselben den Gegen  stand der Erfindung.  



  Das Verfahren     lässt    sich zur Regelung  aller möglichen Grössen verwenden, wie  Spannungen, Stromstärken, Drehzahlen,  Kraftzufuhr bei Kraftmaschinen aller Art  u. a. m.  



  Ein praktisches Ausführungsbeispiel für  Spannungsregelung ist in der     Abb.    2 dar  gestellt. Die zu regelnde Spannung liefert  die     Maschine    16. Die Batterie 17 liefert die  Sollspannung. Sie ist mit der zu regelnden  Maschine in der üblichen Gegenschaltung  über einen Widerstand 18' verbunden. Die  Erregung der zu regelnden Maschine wird    beeinflusst von dem Regler 19, der, wie durch  die punktierte     Linie    20 angedeutet     isi,    von  einem Hilfsmotor 21     verstellt    wird. Der  Hilfsmotor wird durch ein Relais 22 in dem  einen oder andern Sinne gesteuert.

   Das Re  lais 22 hat zwei Spulen 23 und 24, von Je  den die Spule 23 an die Spannung 25 ge  legt ist und die Spule 24 an die Sekundär  seite eines Transformators 26, dessen Primär  seite an den Widerstand 18 angeschlossen  ist. Die Einrichtung wirkt so, dass bei  Spannungsabweichung zwischen dem Anker  der Maschine 16 und der Batterie 17 die  Spannung am Widerstand 18 sich verändert  und dadurch über den Transformator 26 ein  Stromstoss in die Spule 24 gelangt, der pro  portional dem Differentialquotienten     dsr     Spannung nach der Zeit ist. Die Spule 23       liefert    eine der Betriebsgrösse proportionale  Kraft, die Spule 24 eine Kraft, die sich der       erstgenannten    Kraft überlagert.  



  Das Ausführungsbeispiel zeigt, dass die  Überlagerung dadurch vorgenommen werden  kann, dass     eine    der Betriebsgrösse und eine  dem Differentialquotienten. proportionale  Kraft auf dasselbe Regelorgan einwirken.  



  In der     Abb.    3 ist als weiteres Bei  spiel eine     Güseh@vindigkeitsregelung    von Ma  schinen dargestellt. Das Differentialgetriebe       33    erhält von der Welle 27 die Drehzahl  der zu regelnden. Maschine 32 und von der  Welle 28 die     Solldrehzahl,    mit der die Dreh  zahl der Maschine 32 verglichen wird. Die  Gehäuseverstellung des     Differentialgetriebes          33    bewirkt eine Drehung der Welle 29, mit  der ein Generator 30 unmittelbar oder über  ein Getriebe gekuppelt ist. Der Generator  speist die     Primärseite    eines Transformators  31, dessen Sekundärseite im Erregerstrom  kreis der zu regelnden Maschine liegt.

   Die  Anordnung wirkt in der gleichen Weise wie  oben beschrieben.  



  An Stelle der elektrischen Vorrichtungen  für die     Bildung    der Kraft,     die    dem Dif  ferentialquotienten der Betriebsgrösse nach  der Zeit proportional ist, können auch me-      <B>e</B>     hanisehe    Vorrichtungen bekannter Art ver  wendet werden, zum Beispiel nach Art von  Beschleunigungskraftmessern ausgebildet.  



  Eine andere Art, die dem     Differential-          quotienten    proportionale Kraft. auf elektrische  Weise zu bilden, besteht darin, dass man  elektrodynamische oder auch elektrostatische  Kondensatoren benutzt.  



  Ein Ausführungsbeispiel für die Ver  wendung eines elektrodynamischen     Konden-          sators    ist in der     Abb.    4 dargestellt.  



  Die zu regelnde Maschine ist mit 40       bezeichnet.    Ihre Drehzahl     überträgt    sie auf  die Welle 41 des Differentialgetriebes 42,  das von der Welle 43 die Solldrehzahl für  die Maschine 40 erhält. Durch die Verstel  lung des Gehäuses bei Drehzahlabweichun  gen wird über die Welle 44 der Regler 45       beei.nflusst.    Der Regler 45 liegt in dem       Stromkreis    der die der Betriebsgrösse pro  portionale Regelkraft liefernden Spule 53  des Reglers 54.

   Gespeist wird dieser Strom  kreis von dem Erregernetz 49 oder von einer  auf der Welle 43 sitzenden     Tachometer-          dyna.mo.    Die 'Welle 44 überträgt ihre Dreh  zahl ausserdem auf eine Hilfsmaschine 46, die  mit der Maschine 48 elektrisch verbunden  ist. Die Verbindung zwischen der Welle 44  und dieser Maschine 46 ist durch die Linie  17 angedeutet. Beide Maschinen 46 und 48        -erden    erregt von dem Erregernetz 49, an das  die Erregerwicklungen 50     bezw.    51 ange  schlossen sind.

   Die     Hilfsmaschine    48 ist       ,ausserdem    mit einer     Schwungmasse    52     aus-          fl-erüstet.    Die Ankerwicklungen beider Ma  sehinen sind in Reihe zusammen mit der Spule  55 des Reglers 54 geschaltet. Die beiden  Spulen. 53 und 55 beeinflussen die     Kontakte     56, die den Motor 57, je nachdem, ob der  Kontakt 58     bezw.    der Kontakt 59 geschlos  sen wird,     vorwärts    oder     rückwärts    einschal  ten. Der Motor 57 arbeitet auf den Regler  60, mit dem der Erregerstrom für die zu re  gelnde Maschine 40 geregelt wird.  



  Die     Einrichtung    wirkt so, dass bei  Abweichung der Drehzahl des, Motors 40    von der durch die Welle 43 gegebenen Soll  drehzahl der Regler 45 durch das     Differen-          tiaIgetriebe    verstellt und hierdurch die  Regelkraft der einen Spule des Regelrelais 54  geändert wird. Gleichzeitig wird durch die  Drehzahlabweichung auch die Drehzahl des  Maschinensatzes 46,48 geändert und dadurch  in der Spule 55 der Regelstrom gestärkt  oder geschwächt. Beide Regelgrössen über  lagern sich und steuern mittelst der Kon  takte 58, 59 den Hilfsmotor 57 und dadurch  die Erregung des zu regelnden Motors.

   An  die     Stelle    der Maschine 46 kann auch ein       Spannungsteiler        treten,    wie es in der     Abb.    5       dargestellt    ist. Der Spannungsteiler 61 ist  an das Netz 49 angeschlossen und an seinen       Ans.chlusskontakten    62, 63 liegt die Anker  wicklung der Maschine 48, in deren Strom  kreis die Steuerspule 55 eingeschaltet ist.  



  Diese Einrichtungen werden zweckmässig  bei solchen     Regelungen    verwendet, die sehr  schnell ansprechen und ein Überregeln un  bedingt vermeiden müssen, wie zum     Beispioi     bei Papiermaschinen, Walzwerken und der  gleichen, wo mehrere Motoren in Abhängig  keit zum Beispiel von einer     Leitgeschwindig-          keit    auf einer bestimmten Drehzahl gehalten  werden müssen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE: I. Regelverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsgrösse, entsprechend de ren Veränderungen eine Regelung vor genommen werden soll, eine Grösse über lagert wird, die sich proportional dem Differentialquotienten nach der Zeit der Betriebsgrösse ändert. 1I. Einrichtung zur Ausübung des Regel verfahrens gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet durch Vorrichtungen zur Bildung einer Grösse, die dem Differen tialquotienten der Betriebsgrösse nach der Zeit proportional ist. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Regelverfahren nach d.emPatentanspruchI, dadurch gekennzeichnet, dass die Über- lagerung derart ist, dass die Betriebsgrösse bei ihrer Zunahme unterstützt und bei Abnahme geschwächt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Betriebsgrösse und die dem Differentialquotienten proportionale Grösse auf dasselbe Regelorgan ein wirken. 3. Einrichtung nach dem Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Differentialquotienten proportionale Grösse durch einen Transformator er zeugt wird. 4.

   Einrichtung nach dem Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass' eine mecha nische Vorrichtung zur Erzeugung der dem Differentialquotienten proportionalen Grösse verwendet ist, die nach Art eines Beschleunigungsmessers ausgebildet ist. 5. Einrichtung nach dem Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zur Er zeugung der dem Differentialquotienten proportionalen Grösse elektrodynamische Kondensatoren verwendet sind. 6. Einrichtung nach dem Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zur Er zeugung der dem Differentialquotienten proportionalen Grösse elektrostatische Kondensatoren verwendet sind. 7.

   Einrichtung nach dem Patentanspruch II, zur Spannungsregelung, dadurch gekenn zeichnet, dass die Differenz der zu ver gleichenden Spannungen einem Trans formator (26) zugeführt ist, dessen Se kundärseite mit einer Spule (24) eines Relais (22.) verbunden ist, das seinerseits den Versstellmotor (21) für den Antrieb des R(-glers (19) für die zu regelnde Spannung beeinflusst. B.

   Einrichtung nach dem Patentanspruch 1I, zur Geschwindigkeitsregelung, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Regler (45) ein Hilfsgenerator (46) mechanisch gekuppelt ist, der elelitrisoh mit einer Hilfsmaschine (48) verbunden ist, wobei der Anker des Generators (46) und der Anker der Hilfsmaschine (48), so wie eine Spule (55) des Drehzahlreglers in einem gemeinsamen Stromkreis liegen. 9. Einrichtung nach dem Patentanspruch II und Unteranspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, da.ss die Hilfsmaschine (48) mit einer Schwungmasse (52) versehen ist.

   10. Einrichtung nach dem Patentanspruch II, zur Geschwindigkeitsregelung, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Regler (45) ein Spannungsteiler (61) gekuppelt ist, der elektrisch mit einer Hilfs maschine (48) verbunden ist, wobei der Spannungsteiler (61), der Anker der Hilfsmaschine (48), sowie eine Spule (55) des Drehzahlreglers in einem ge meinsamen Stromkreis liegen. 11. Einrichtung nach dem Patentanspruch II, zur Geschwindigkeitsregelung, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Regler eine Maschine (30) mechanisch gekup pelt ist, deren.

   Ankerwicklung die Pri märwicklung eines Transformators (31) speist, dessen Sekundärwicklung in Reihe mit dem Regler und mit der Erregung der zu regelnden Maschine geschaltet ist.