CH364020A - Fehlersignalkanal einer Regeleinrichtung, der ein Derivierungsnetz enthält - Google Patents

Fehlersignalkanal einer Regeleinrichtung, der ein Derivierungsnetz enthält

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CH364020A
CH364020A CH5614858A CH5614858A CH364020A CH 364020 A CH364020 A CH 364020A CH 5614858 A CH5614858 A CH 5614858A CH 5614858 A CH5614858 A CH 5614858A CH 364020 A CH364020 A CH 364020A
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CH5614858A
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Alvar Salomonsson Hans Manne
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Description


      Fehlersignalkanal        einer        Regeleinrichtung,    der     ein        Derivierungsnetz    enthält    In Regelanlagen kann man     entweder    mit Gleich  stromsignalen oder     Wechselstromsignalen    arbeiten,  welche dem     Fehlersignalkanal    eines Servosystems zu  geführt werden.

   Wenn man mit     Wechselstromsignalen     arbeitet, besteht der     Fehlersignalkanal    in der Regel  aus einem     Wechselstromverstärker,        einem    Phasen  detektor, einem     Glättungsnetz,    einem Gleichstromver  stärker und einem Servomotor. Die genannten Ein  heiten sind miteinander in der genannten Folge rei  hengeschaltet. Werden dagegen Gleichstromsignale  verwendet, so besteht der     Fehlersignalkanal    aus einem       Glättungsnetz,    aus einem Gleichstromverstärker und  einem Servomotor. Auch diese Elemente sind mitein  ander in der genannten Folge     reihengeschaltet.     



  Um     Pendlungen    bei der Einstellung solcher     Servo-          systeme    zu vermeiden, werden dieselben mit einem       Derivierungsnetz    versehen, das da vor dem Gleich  stromverstärker in den beiden Arten von Fehlersignal  kanälen untergebracht ist.

   Ein derartiges     Derivierungs-          netz    besteht in der Regel aus einem     parallel    geschal  teten Kondensator mit einem Widerstand im Reihen  zweig und einem Widerstand im     Parallelzweig.    Um  eine Auffassung von der bremsenden     Wirkung    des  genannten     Derivierungsnetzes    zu bekommen, ist es  zweckmässig, einen sogenannten Phasenplan entspre  chend     Fig.    4 für das Servosystem     aufzuzeichnen,    aus  dem ersichtlich ist, wie sich     eine        Regeleinrichtung    be  nimmt, bis sie wieder in die Ruhelage kommt.

   In  einem solchen Phasenplan sind die Y-Achse in die  Grösse Geschwindigkeit und die X-Achse in die  Grösse Winkel eingeteilt, und die so erhaltene Brems  linie zeigt, wann     die    Beschleunigung     positiv    oder ne  gativ ist und wie das     Derivierungsnetz    ein     zugefügtes     Signal beeinflusst. Der Charakter des     Derivierungs-          netzes    im     genannten        Phasenplan    wird durch     eine    ge  rade Linie veranschaulicht, die durch den Nullpunkt  geht.

   Alle Punkte längs der genannten Linie geben an,    dass das Signal, welches der     Fehlersignalkanal        liefert,     dem Servosystem die Beschleunigung Null verleiht.       Zeichnet    man in dem genannten Phasenplan 1 eine       Verschiebungslinie    ein, das     heisst    eine Linie, die den       Zusammenhang        zwischen    dem     Fehlerwinkel    des       Servosystems    und der     Veränderungsgeschwindigkeit     des Fehlerwinkels veranschaulicht,

   so geht diese Linie  von der X-Achse aus und schneidet nach einer ge  wissen     Verminderung    des     Fehlerwinkels    die genannte  gerade     Linie,    welche das     Derivierungsnetz    charak  terisiert, wonach die     Verschiebungslinie    sich an die  genannte gerade     Linie    anschmiegt. Dieser Charakter  der     Verschiebungslinie    nach dem Schneiden mit der  geraden Linie ist nicht am     vorteilhaftesten,    da sich  das Servosystem nicht mit     wünschenswerter    Schnel  ligkeit einstellt.

   Zum Erreichen     gewünschter    Einstell  schnelligkeit muss nämlich die genannte gerade     Linie,     die auch     Bremslinie    oder Umschaltlinie genannt wer  den     kann,        eine        gekrümmte    Form haben, die mit der  Form einer Parabel übereinstimmt oder so gut wie       übereinstimmt.     



  Die vorliegende     Erfindung        ermöglicht    die Schaf  fung eines     Fehlersignalkanals,        in    dem die     genannte          Bremslinie    so gebrochen ist, dass sie mehr oder we  niger die Form einer Parabel bekommt, und     betrifft     einen     Fehlersignalkanal    einer     Regeleinrichtung,    mit  einem einen     Seriezweig    und einen     Parallelzweig    auf  weisenden     Derivierungsnetz,

      wobei     im        Seriezweig    ein  Kondensator und ein Widerstand parallel     zueinander     liegen, welcher Kanal nach der vorliegenden     Erfindung     dadurch     gekennzeichnet    ist, dass der     Parallelzweig    ein  mit     einem    Widerstand reihengeschaltetes,     nichtlineares     Glied aufweist.  



       Zweckmässigerweise    kann der Parallelzweig des       Derivierungsnetzes    Abzweigungen     aufweisen,    welche  je ein mit einem Widerstand reihengeschaltetes, nicht  lineares Glied enthalten, wobei die erste Abzweigung      mit dem Widerstand des     Parallelzweiges,    die zweite  Abzweigung mit dem Widerstand der ersten Abzwei  gung und jede weitere Abzweigung mit dem Wider  stand der ihr vorangehenden Abzweigung parallel  geschaltet ist.  



  Ausführungsbeispiele der     vorliegenden    Erfindung  werden im Zusammenhang mit den beigefügten Zeich  nungen näher beschrieben, worin       Fig.    1 ein Schaltschema zeigt und       Fig.        2-4    drei Diagramme wiedergeben, um das  Verständnis der Schaltung zu     erleichtern.     



       In        Fig.    1 wird     ein        Filternetz    gezeigt, das in seinem       Serienzweig    einen Kondensator C     enthält,    der mit  zwei Widerständen     R1    und     R2    parallel geschaltet ist.  Der     Parallelzweig    des     Derivierungsnetzes    ist     mit     einem Ende     an    den Vereinigungspunkt zwischen  den Widerständen     R1    und     R2    angeschlossen.

   Der Par  allelzweig enthält<I>zwei</I> Gleichrichter     L1    und     L2,    die       zueinander    mit verkehrter     Durchlassrichtung    parallel       geschaltet    und mit einem Widerstand     R31        hinterein-          andergeschaltet    sind. Damit ist das Filter in seiner ein  fachsten     Ausführungsform    beschrieben. Die Wider  stände     R1    und     R2    können durch einen     einzigen    Wider  stand ersetzt werden, der mit einer Abzweigung zwi  schen den Endanschlüssen versehen ist.

   In gewissen  Fällen lässt sich auf den     einen    der beiden Gleichrich  ter     L1    und     L2    verzichten oder dieser durch andere       nichtlineare    Elemente     ersetzen.    An das Filternetz ist  ein Widerstand     R4    angeschlossen, der den Eingangs  widerstand     zu    nachfolgenden Kreisen darstellt. Es  wird angenommen, dass das oben beschriebene Filter  vor dem Gleichstromverstärker des     Fehlersignalkanals     angeordnet ist.

   Im Servosystem entspricht die Grösse  des Fehlerwinkels der Grösse der     Fehlersignalspan-          nung    und die Veränderungsgeschwindigkeit des Feh  lerwinkels der Zeitderivierten der genannten Span  nung. Aus diesem Grunde kann der Fehlerwinkel mit  der Fehlerspannung     V1    angegeben werden und die       Derivierte    des     Fehlerwinkels    mit der Zeitderivierten  der     Fehlersignalspannung.    Wird eine Kurve, der das  Bezugszeichen     i1    gegeben worden ist, über den Strom  durch den Kondensator C als Funktion der Zeitderi  vierte der     Fehlersignalspannung    angelegt,

   erhält man  die Kurve 1 in     Fig.    2, in welcher der Strom     i1,    der von       dVildt    beeinflusst ist,     längs    der     Ordinate    aufgetragen  worden ist und die     Derivierte    der     Fehlersignalspan-          nung    längs der Abszisse. Wird weiter     eine    Kurve für  den Strom durch den Widerstand     R2,    als Funktion  der     Fehlersignalspannung,    eingezeichnet, erhält man  eine     Kurve    2, die in     Fig.    3 veranschaulicht ist.

   Dem  Strom durch den Widerstand     R2    ist die Bezeichnung     i2     gegeben worden. Er ist von     V1    abhängig und längs  der Ordinate aufgetragen, die     Fehlersignalspannung     längs der Abszisse. Der beschriebene Teil des Filters  gibt jedoch nur Anlass zu den zwei ersten     Teillinien    in       der        Kurve    2, das heisst, dass der unterste Teil seiner  Länge nach bestimmt ist,     während    der darauffolgende  Teil unbegrenzte Länge hat.  



       Mit        Hilfe    der zwei Kurven in     Fig.    2 und 3 wird,  wie     in.        Fig.    4 gezeigt ist, die Bremslinie des Filters in    einem Phasenplan eingezeichnet, wobei die Zeitderi  vierte der     Fehlersignalspannung    längs der Ordinate und  die     Fehlersignalspannung    längs der     Abszisse    aufgetra  gen ist. Die beschriebene Bremslinie des Filters wird  von den zwei untersten Teillinien in der Kurve 3 ver  anschaulicht. Wie es in     Fig.    3 der Fall gewesen ist,  hat nur der vorletzte unterste Teil unbegrenzte Länge.

    Die Bremslinie gibt an, wann der     Fehlersignalkanal     die     Signalspannung    Null abgibt, das heisst wo     i1    und     i2     gleich gross sind und entgegengesetzte Vorzeichen ha  ben. Nach obigem soll die gewünschte Bremslinie den  Charakter     einer    Parabel haben. Eine derartige ge  wünschte Bremslinie wird durch die Kurve 4 veran  schaulicht. Dadurch, dass die Bremskurve für den be  schriebenen Teil des Filters in     Fig.    1 einmal gebro  chen ist, nähert sie sich besser der Parabel als eine un  gebrochene Linie.

   Wird die Verschiebungslinie in der  Phasenebene eingezeichnet, das heisst die     Linie,    welche  die Zeitderivierte des Fehlerwinkels als Funktion des  Fehlerwinkels angibt, zeigt sich, dass sie von der     X-          Achse    ausgeht und nach oben verläuft, bis sie die  Bremslinie schneidet, das heisst in vorliegendem Fall  den verlängerten Teil der vorletzten untersten Teil  linie in der Kurve 3, wonach sie sich der Bremslinie  anschmiegt.  



  Wird der Widerstand     R31    mit einer     Abzweigung     parallel geschaltet, die erst zwei Gleichrichter     L3    und  L4 enthält, die miteinander parallel geschaltet und     ge-          geneinandergerichtet    sind und dann einen Widerstand       R32,    der mit dem genannten Gleichrichter reihen  geschaltet ist,     erhält    man einen Knick von unten auf  der anderen Linie in der soeben genannten Brems  kurve in     Fig.    4, so dass die     Kurve    aus drei Teillinien  besteht.

   Ein Knick auf der dritten Teillinie lässt sich       erhalten,    wenn der Widerstand     R32    mit einer Abzwei  gung parallel geschaltet wird, die derjenigen gleicht,  mit welcher der Widerstand     R31    parallel geschaltet  worden ist, das heisst, dass der Widerstand     Ran    für  jeden über den ersten Knick hinaus gewünschten  Knick mit einer Abzweigung     parallel    geschaltet wird,  die zwei Gleichrichter und einen Widerstand     R3    ",     i    >  enthält.

   Durch Anordnung einer grossen Anzahl Ab  zweigungen der zuletzt     genannten    Art bekommt die  Kurve 3 in     Fig.    4     annähernd    die Form der gewünsch  ten Parabel. Der Buchstaben gibt die     Anzahl        Parallel-          abzweigungen    an.  



  Da jede der     Kurven    2 und 3 in     Fig.    3 und 4 drei  Knicke aufweist, bedeutet das, dass der Widerstand       R31    mit zwei     Abzweigungen    parallel geschaltet ist. In       Fig.    4 ist die Verschiebungslinie für ein Servosystem  gezeigt, das ein derartiges Filter enthält. Dieser Linie  ist das Bezugszeichen 5 gegeben worden. Wie die an  deren Verschiebungslinien wird sich auch diese Linie  nach dem Schneiden mit der Bremslinie an diese an  schmiegen.  



  In     Fig.    4 ist weiter eine Kurve 6 eingezeichnet, die  parallel mit der Kurve 3 verläuft. Die Kurve 6 wird  von der Konstruktion des     Servosystems    bestimmt. Die  Punkte längs der genannten     Kurve    geben die maximale  Verzögerung des     Servosystems    an. Der Abstand der      Kurve 6 von der Kurve 4     lässt    sich unter anderem  dadurch regulieren, dass das     Filternetz    mit einer wei  teren Parallelabzweigung versehen wird, die     rein        re-          sistiv    ist, wobei der Widerstandswert der Abzweigung  den     veränderten    Abstand bestimmt.  



  Die im vorangegangenen aufgezeichneten     Kurven     basieren in bezug auf die Filterkomponenten auf fol  genden Werten:       R1    = 300     Kohm          R2    = 150     Kohm          R31    =     R32    . . .     Ran    = 50     Kohm     C = 0,2.

       ,uF          Vd    = 0,5 V = Kniespannung des     Gleichrichters     Es     dürfte    jedoch offenbar sein, dass den oben  genannten Komponenten, ganz nach dem gewünschten  Charakter der     Bremslinie    3 in     Fig.4,    andere Werte  gegeben werden können.  



  Für die Gleichrichter in den Abzweigungen,  welche die Widerstände     R32        R3"    enthalten,     gilt,    dass  sie mit anderen, nichtlinearen Elementen ersetzt wer  den können, und dass deren Anzahl in jeder Abzwei  gung auf ein Element     vermindert    werden kann.  



  Unter Abmessungsgesichtspunkten kann es an  gebracht sein, den Kondensator C mit einer weiteren  Abzweigung, die rein     resistiv    ist, parallel zu schalten.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Fehlersignalkanal einer Regeleinrichtung, mit einem einen Seriezweig und einen Parallelzweig auf weisenden Derivierungsnetz, wobei im Seriezweig ein Kondensator und ein Widerstand parallel zueinander liegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Parallel zweig ein mit einem Widerstand reihengeschaltetes, nichtlineares Glied aufweist.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Fehlersignalkanal nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Parallelzweig des Deri- vierungsnetzes Abzweigungen aufweist, welche je ein mit einem Widerstand reihengeschaltetes, nichtlinea res Glied enthalten, wobei die erste Abzweigung mit dem Widerstand des Parallelzweiges, die zweite Abzweigung mit dem Widerstand der ersten Abzwei gung und jede weitere Abzweigung mit dem Wider stand der ihr vorangehenden Abzweigung parallel ge schaltet ist.
    2. Fehlersignalkanal nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die nichtlineare Anord nung aus einem Gleichrichter besteht. 3. Fehlersignalkanal nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die nichtlineare Anord nung aus zwei parallel geschalteten und entgegen gesetzt gerichteten Gleichrichtern besteht. 4. Fehlersignalkanal nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass sämtliche Gleichrichter gleich sind.
    5. Fehlersignalkanal nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass sämtliche Widerstände in der Parallelabzweigung und der weiteren Abzweigung oder den weiteren Abzweigungen gleiche Werte haben. 6. Fehlersignalkanal nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Derivierungsnetz mindestens eine weitere Parallelabzweigung hat, die rein resistiv ist.
    7. Fehlersignalkanal nach Patentanspruch., da durch gekennzeichnet, dass der Parallelzweig an eine Zwischenabzapfung an den Widerstand der Reihen- abzweigung angeschlossen ist. B. Fehlersignalkanal nach Unteranspruch 7, da durch gekennzeichnet, dass der Widerstand der Rei henabzweigung aus zwei reihengeschalteten separaten Widerständen besteht, deren Vereinigungspunkt die genannte Zwischenabzapfung ist.
    9. Fehlersignalkanal nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Kondensator in der Reihenabzweigung mit einer anderen Abzweigung parallel geschaltet ist, die rein resistiv ist. 10. Fehlersignalkanal nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Derivierungsnetz für den Fall, dass das Fehlersignal den Charakter eines modulierten Trägersignals hat, im Gleichstromteil des Kanals gelegen ist.
CH5614858A 1957-03-04 1958-02-21 Fehlersignalkanal einer Regeleinrichtung, der ein Derivierungsnetz enthält CH364020A (de)

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