CH369184A - Electrical device for digital control or regulation - Google Patents

Electrical device for digital control or regulation

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CH369184A
CH369184A CH6702058A CH6702058A CH369184A CH 369184 A CH369184 A CH 369184A CH 6702058 A CH6702058 A CH 6702058A CH 6702058 A CH6702058 A CH 6702058A CH 369184 A CH369184 A CH 369184A
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CH
Switzerland
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signal
gate
gates
signals
input
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Application number
CH6702058A
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German (de)
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M Brittain Willard
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
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    • G05B19/298Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an absolute digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude with a combination of feedback covered by G05B19/293 - G05B19/296

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Description

  

  Elektrische Einrichtung zur digitalen Steuerung oder Regelung    Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein  auf digitale Steuer- oder Regeleinrichtungen, ins  besondere auf Einrichtungen zur Programmsteuerung       ge    eines beweglichen Organs, beispielsweise  der Lag  eines Maschinenteiles, wie dies beim Betrieb mancher  Maschinen erwünscht ist. Beispielsweise sei hier die  glichen Organs relativ<B>zu</B>  Steuerung eines ersten beweg  einer vorbestimmten Lage und die automatische Kor  rektur der     Lagedieses    Organs relativ zur festen Lage  eines zweiten Organs, insbesondere zur Einhaltung  eines bestimmten Abstandes, erwähnt.  



  Zur digitalen Steuerung wird ein Steuersignal in  digitaler Form erzeugt, das dem Unterschied zwi  schen der tatsächlichen Lage des Organs und der ge  wünschten Lage entspricht.  



  Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine digitale       St-euer-    oder Regeleinrichtung zu schaffen, bei der ein  erstes Steuersignal entsprechend einer vorbestimmten  Differenz zwischen einem zweiten Steuersignal, das  sich auf eine vorbestimmte gewünschte Lage des Or  gans bezieht (Sollwert), und einem dritten Steuer  signal, das der tatsächlichen Lage dieses Organs     (Ist-          wert)    entspricht, erzeugt wird. Das erste Steuersignal  (Regelabweichung) soll hierbei Richtung, Grösse und  Geschwindigkeit der     Verstellbewegung    beeinflussen.

    Dabei kann dieses Signal in Beziehung mit einem wei  teren Steuersignal     (Trä        'gersignal)    gesetzt werden, das  die Richtung der Korrekturbewegung bestimmt. Die  Erfindung hat das Ziel, eine rasche und genaue     Aus-          regelung    der Lagefehler zu erreichen. Hierzu ist vor  allem die Ausbildung der     Subtrahiereinrichtung    zur  Gewinnung des Steuersignals oder der Regelabwei  chung von Bedeutung.  



  Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet<B>'</B>     dass     die Subtraktion Stelle für Stelle durch Addition- von<B>-</B>    Grundsignalen und komplementären Signalen     mit     Hilfe von Gattern erfolgt.  



  Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei auf  die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungs  beispiel der Erfindung     schematischdargestellt    ist.  



  Zunächst zeigt     Fig.   <B>1</B> den grundsätzlichen Auf  bau     einerdigitalen        Lagesteuerung,    wie er bereits an  anderer Stelle vorgeschlagen wurde. Die     Fig.   <B>1 be-</B>  zieht sich auf die Einstellung     d-er    Dicke eines Metall  streifens<B>16</B> in Walzwerken. Der     MetalIstreifen    läuft  zwischen einer oberen Rolle 12 -und einer unteren  Rolle 14 eines     Walzgerästes   <B>10</B> hindurch.

   Die Dicke  des Streifens kann dadurch     beeinflusst    werden,     dass          cin        Anstellmotor   <B>30</B> über einen     Spindeltrieb   <B>32</B> die  Walze 12 mehr oder weniger in Richtung auf die  Walze 14 verstellt. Zur Stromversorgung des Motors  <B>30</B> ist ein     Leonardgenerator   <B>58</B> vorgesehen.  



  Der Sollwert der Stellung der Walze 12 und damit  der Dicke des Streifens<B>16</B> wird mittels einer Loch  karte<B>18</B> oder eines ähnlichen     Inforinationsträgers     vorgegeben, der in eine     Auswerteinrichfung    20 ein  gesetzt wird. Die     Auswerteinrichtung    liefert ein bi  näres Steuersignal (X) mit einer beliebigen Anzahl  von Stellen, wobei jede Stelle entweder den Wert<B>0</B>  oder<B>1</B> hat, entsprechend den in der Lochkarte aus  gestanzten oder nicht ausgestanzten     Feldem.    Das  digitale Signal wird einer Speichereinrichtung 22<B>zu-</B>  geführt, an deren Ausgang das Signal als Sollwert  dauernd zur Verfügung steht. Der Sollwert wird einer  digitalen     Subtrahiereinrichtung   <B>26</B> zugeführt.  



  Der zweite Eingang dieser Einrichtung erhält ein  aus der     Iststellung    der Walze 12 abgeleitetes digitales  Signal (Y), das die gleiche Stellenzahl wie das     Soll-          wertsignal    aufweist. Zu diesem Zweck ist ein     Analog-          Digital-Umsetzer   <B>28</B> vorgesehen, an dessen Eingang      das analoge Stellungssignal eingespeist wird, und an  dessen Ausgang das digitale Signal erscheint. Es ist  möglich, in der Verbindung zwischen dem Motor<B>30</B>  und dem Umsetzer eine Kupplung 34 einzusetzen.  



  Die     Subtrahiereinrichtung    bildet die digitale Dif  ferenz zwischen dem     Sollwertsignal.    und dem     Istwert-          signal    und liefert am Ausgang ein digitales Steuer  signal     (X-Y)    an den     Digital-Analog-Umsetzer    42.  Für nähere Einzelheiten, bezüglich des Grundaufbaues  der     Programmsteuereinrichtung    sei auf die Schweizer  Patentschrift     Nr.   <B>360715</B> verwiesen.  



  Das am Ausgang des     Dio"ital-Analog-Umsetzers     42 erscheinende, stetig veränderbare     Abweichungs-          signal    dient zur Aussteuerung eines Verstärkers 44,  beispielsweise eines Magnetverstärkers, der einen  Regler 48 zur Steuerung der Erregerwicklungen<B>56</B>  und<B>57</B> des     Generators   <B>58</B>     beeinflusst.    Es ist möglich,  eine Rückführung über eine     Tachometermaschine   <B>50</B>  vorzusehen. Einzelheiten sind aus der oben genannten       Patentschrift    zu entnehmen.

   Nähere Angaben über  einen vorgeschlagenen Aufbau des     Digital-Analog-          Umsetzers    42 sind in der Schweizer Patentschrift       Nr.   <B>360,518</B> enthalten,.  



  In     Fig.    2     istdie    Ausbildung der digitalen     Subtra-          h#iereinrichtung   <B>26</B> schematisch angedeutet. Sie be  steht aus drei Stufen<B>91, 93, 95</B> für drei Stellen  des digitalen Soll- und     Istwertsignals.    Selbstverständ  lich kann die Stufenzahl beliebig erhöht werden. Sie  hängt im wesentlichen von der verlangten Genauig  keit ab.  



  Wie aus     Fig.    2 ersichtlich,     wer-den    die     komplemen-          tären        Stellen        und        "        aus        der        Speichereinrich-          tung    22 entnommen und<B>je</B> einem Eingang der Stufen  in der entsprechenden, Reihenfolge zugeführt.

   Das  gleiche geschieht bei den Stellen     Yl,   <I>Y2,</I>     Y"    und den  komplementären Stellen     Y"   <I><U>Y,</U></I> und     f.    des     Istwert-          signals        ausdem        Analog-Digital-Umsetzer   <B>28.</B> An den  Ausgängen     Dj,        D2>   <B><I>D</I> 3</B> der Stufen erscheint für jede  Stelle ein     sogenanntes    Differenzsignal, aus dem durch  Zusammenfassung aller Stufen das     Regelabweichungs-          signal    entsteht.

   Die Signale werden dem     Digital,-Ana-          log-Umsetzer    42 zur Verarbeitung zugeführt.  



  Zusätzlich erhält die erste Stufe 21 ein     Träger-          eingangssignal   <B>C.,</B> das dem negativen Bezugspotential       BB-    der     Speisespannungsquelle    entspricht. Die erste       Stufe91        lieferteinTrägerausgangssigna1C1,das    seiner  seits dem Eingang der zweiten Stufe zugeführt wird'.  Das     Trägerausgangssignal   <B>C,</B> dieser Stufe wird     in    die  dritte, Stufe<B>95</B> eingespeist, deren Trägersignal<B>C,</B> dem       Digital-Analog-Umsetzer    42 zur Festlegung der     Rich-          tun-    der Korrekturbewegung zugeführt wird.

    



       Figr.   <B>3</B> zeigt eine binäre Tabelle, in der die mög  lichen Betriebszustände jeder Stufe in der     Subtrahier-          einrichtung   <B>26</B> dargestellt sind, und zwar bezogen auf  die verschiedenen Möglichkeiten der Kombination  von Eingangssignalen. Die dritte und fünfte Spalte  der Tabelle gibt den binären Wert des     Trägerein-          gangssignals    und des     Trägerausgangssignals    jeder ein  zelnen Stufe an, während die vierte Spalte das Aus-         gangsdifferenzsignal   <B>D</B> der Stufe zeigt. Die Tabelle  gilt für jede beliebige Stufe der     Subtrahiereinrichtung.     



       Fig.    4 zeigt ein Schema einer Einrichtung, die ge  mäss der Tabelle nach     FinG.   <B>3</B> arbeitet. Man erkennt  ein erstes     Undgatter   <B>110</B> mit zwei Eingängen und  einem Ausgang, wobei der eine Eingang Signal über  ein Odergatter 114 erhält, dessen Eingänge von dem  komplementären Signal<B>1</B> und vom Signal Y besetzt  werden. Hat entweder das Signal     Yoder    das Signal Y  den Wert<B>1,</B> so wird der erste Eingang 112 des     Und-          gatters   <B>110</B> besetzt. Dem zweiten Eingang<B>118</B> ist ein  Odergatter 120 zugeordnet, dessen Eingänge die  Signale Y und X zugeführt werden.

   Das Ausgangs  signal des     Undgatters   <B>1, 10</B> wird über ein Odergatter  122 dem ersten Eingang 124 eines weiteren     Undgat-          ters   <B>126</B> zugeführt, das ein Ausgangssignal     ii    liefert,  wenn beide Eingänge besetzt sind. Das Signal<B>D</B> kann  <B>.</B>     urch    ein Nichtgatter in das Signal<B>D</B> umgewandelt  werden. Das Odergatter 122 erhält überdies an sei  nem zweiten Eingang das Trägersignal     C"1".     



  Analoge     Gatterkombinationen    sind dem zweiten  Eingang<B>128</B> des     Undgatters   <B>126</B> zugeordnet, beste  hend aus den beiden Odergattern 140, 142, die die  Eingänge<B>136</B> und<B>138</B> eines     Undgatters    134 beset  zen, und dem Odergatter<B>132</B> mit einem zweiten Ein  gang, das das komplementäre Trägersignal     i#U,    er  hält. Die Odergatter 140     bzw.    142 geben ein Signal  ab, wenn die Eingangssignale X<I>oder</I> Y     bzw.   <B>2</B> oder  <I>Y</I> den Wert<B>1</B> haben. Eine nach dem Schema der       Fig.    4 aufgebaute Schaltung ist in jeder einzelnen  Stufe der     Subtrahiereinrichtung    enthalten.  



       Fig.   <B>5</B> zeigt schematisch eine Schaltung zur Bil  dung des Trägersignals, die jeder einzelnen Stufe zu  geordnet ist. Sie enthält ein     Undgatter   <B>150,</B> dessen  Eingänge von den Signalen X<I>und</I> Y besetzt werden,  und das an ein Odergatter<B>152</B>     einAusgangssignal    lie  fern kann. Ein zweiter Eingang des Odergatters wird  vom     Trägereingangssignal   <B>C</B> besetzt. Die Signale X  und Y werden darüber hinaus einem weiteren Oder  gatter<B>160</B> zugeführt.

   Die beiden Odergatter<B>152</B> und  <B>160</B> sind an Eingänge 154 und<B>158</B> eines     Undgatters     <B>156</B> geführt, das an seinem Ausgang das     Trägeraus-          gangssignal    abgibt und der nächsten Stufe der     Sub-          trahiereinrichtung    zuführt. In der letzten Stufe<B>(95</B>  in     Fig.    2) wird das     Trägerausgangssignal    dem     Digital-          Analog-Umsetzer    42 zugeführt.  



       Fig.   <B>6</B> zeigt ein Beispiel für einen Schaltungsauf  bau zur Verwirklichung der schematischen Schaltung  nach     Fig.    4 und     Fig.   <B>5,</B> mit anderen Worten die In  nenschaltung einer beliebigen Stufe der     Subtrahierein-          richtung   <B>26.</B> Dabei sind gleichartige Schaltungsele  mente mit den gleichen Bezugszeichen wie in den       Fig.    4 und<B>5</B> versehen. Es sei angenommen,     dass    es  sich um die zweite Stufe<B>93</B> in     Fig.    2 handelt.  



  Jeder Transistor arbeitet als Nichtgatter und ist  gesperrt, wenn kein     Eingangssignal    angelegt wird. Um  die Sperrung sicherzustellen, ist eine     Vorspannung     über die Klemme     BB+    vorgesehen. Sobald die Basis      eines Transistors negatives Signal erhält, wird- er  durchlässig und hat praktisch den Widerstand     Null.     



  Das komplementäre Signal Y, ist der Basis eines  Transistors<B>180</B> zugeführt, dessen Ausgangssignal       (Kollektorspannung)    das Signal X, darstellt. Um  gekehrt entspricht das,     Kollektorpotential    des Tran  sistors<B>182</B> wieder dem komplementären Signal     y2-          Die    zweite Stelle Y, des     Istwertsignals    wird dem  Transistor 184 und die komplementäre Stelle Y, dem  Transistor<B>186</B> zugeführt. Das     Kollektorpotential    des  Transistors 184 entspricht dem Signal F., das     Kollek-          torpotential    des Transistors<B>186</B> dem Signal Y..

   Eine  solche Anordnung ist möglich, wenn der     Analog-          Digital-Umsetzer   <B>28</B> nach Wunsch sowohl das. Stel  lensignal als auch das komplementäre Stellensignal  abgibt. Ist dies nicht der Fall, so kann die Basiselek  trode des Transistors<B>186</B> auch an die     Kollektorelek-          trode    des Transistors 184 angeschlossen werden, ähn  lich wie dies bei den Transistoren<B>180, 182</B> geschieht.  <B>Z></B>  Das Trägersignal     Ci    wird der Basiselektrode des  Transistors<B>188</B> zugeführt, so     dass    dessen     Kollektor-          potential    dem komplementären Signal<B>E,</B> entspricht.

    Das     Kollektorpotential    des Transistors<B>190</B> stellt wie  der das Signal     C,    dar. In ähnlicher Weise kann<B>je</B>  nach den verfügbaren Eingangssignalen durch wei  tere Transistorstufen nach Belieben eine Signal  umkehrung vorgenommen werden.  



  Das     Undgatter   <B>110</B> besteht aus einem Netzwerk  aus Widerständen und Dioden, dessen erster Eingang  von einem ersten Odergatter 114 mit zwei Dioden,  besetzt wird. Den beiden Eingängen des Odergatters  114 wird, das Signal     7,    vom Kollektor des Transistors  <B>182</B>     bzw.    das Signal Y2 vom     Kollektor    des Transi  stors<B>186</B> zugeführt. Der zweite Eingang des     Undgat-          ters   <B>110</B> wird vom Odergatter 120 besetzt,<U>dessen</U>  Eingänge an den     Kollektor    des Transistors 184 (Y2)  und an den Kollektor des Transistors<B>180</B>     (X2)    an  geschlossen sind.

   Das Ausgangssignal des     Undgatters     <B>110</B> wird mit dem Signal     C,    über ein Odergatter in  Form eines Ventils 122 zusammengesetzt, dessen  Ausgangssignal dem einen Eingang<B>135</B> des     Undgat-          ters   <B>126</B> zugeführt wird.  



  Das zweite     Undgatter    134 ist mit seinen beiden  Eingängen an die Ausgänge zweier Odergatter 140  und 142 angeschlossen, die ihrerseits durch geeignete  Verbindung mit den Transistoren<B>180, 182,</B> 184 und  <B>186</B> die in     Fig.    4 angedeuteten Eingangssignale erhal  ten. Das Ausgangssignal des     Undgatters    134 wird mit  dem komplementären Trägersignal     -Ü,    über ein Oder  gatter<B>132</B> zusammengesetzt und dem zweiten Ein  gang<B>125</B> des     Undgatters   <B>126</B> zugeführt. Das Aus  gangssignal des     Undgatters   <B>126</B> steuert den Transistor  <B>192</B> aus, der wieder als Nichtgatter arbeitet.

   Die     Kol-          lektorspannung    des Transistors<B>192</B> stellt das Diffe  renzsignal<B>D,</B> dar, das an der Klemme<B>195</B> abgenom  men werden kann. Ein nachfolgendes Nichtgatter 194  liefert das komplementäre Differenzsignal 42.    Das Trägersignal<B>C,</B> für die nächste Stufe wird  mit Hilfe eines     Undgatters   <B>150</B> erzeugt, dessen beide  Eingänge über Dioden<B>196, 198</B> mit den Signalen X,  und Y, besetzt werden.

   Das Ausgangssignal des     Undu          gatters    wird in einem Odergatter<B>152</B> mit dem     Trä-          gereingangssignal        Ci    zusammengesetzt und dem einen  Eingang 154 des     Undgatters   <B>156</B> zugeführt. Der  zweite Eingang<B>157</B> dieses     Undgatters    wird über ein  Odergatter<B>160</B> besetzt, an dessen Eingänge ebenfalls  die Signale<I>X2, Y2</I> angelegt werden. Am Ausgang des       Undgatters   <B>156</B> entsteht das Trägersignal<B>C,</B> das an  der Klemme<B>197</B> abgenommen werden kann.  



       Fig.   <B>7</B> zeigt ein Gesamtschema der Schaltung nach       Fig.   <B>6,</B> aus dem die, einzelnen Wirkverbindungen deut  licher hervorgehen. Die Nichtgatter sind dabei durch  Rechtecke veranschaulicht.  



  In     Fig.   <B>8</B> ist die bewegliche obere Walze 12 rela  tiv zur festen unteren Walze 14 angedeutet. Das Aus  gangssignal an der Klemme<B>195</B> bestimmt die digitale  Differenz für eine bestimmte Stelle des gesamten     Ab-          weichungssignals    und damit den zum Ausgleich der  Abweichung erforderlichen Betrag. Das Trägersignal  <B>C2</B> an der Klemme<B>197</B> bestimmt die Richtung der  Korrekturbewegung der Walze 12 gegenüber der  Walze 14. Nähere Einzelheiten     hierilber    können der  bereits genannten Patentschrift     Nr.   <B>360518</B> entnom  men werden.  



  Der Erfindungsgegenstand beruht auf der     Ver-          wend,ung    von Transistoren in Verbindung mit Ven  tilen und Widerständen zur Subtraktion zweier binärer  Zahlen. Die Differenz wird als Steuer- oder     Regel-          abweichungssignal    herangezogen. Die digitale     Subtra-          hiereinrichtung   <B>26</B> bildet den Unterschied zwischen  dem     Istwertsignal    (Y) und dem     Sollwertsignal    (X) als  Differenzsignal<B>D</B> für die digitale Regelung.

   Die     Sub-          trahiereinrichtung    arbeitet     irn    Grunde als     Addiereinrich-          tung,    da die Wirkungsweise der Subtraktion darauf be  ruht,     dass    das     Komplernentder    einen binären     Zahlzuder     anderen binären. Zahl addiert wird.     Wer-den    zwei iden  tische Zahlen     auf,diese    Weise addiert, so entsteht nicht  Null, sondern eine Zahl, die der Steuereinrichtung als  Nulläquivalent vorgeschrieben werden kann.

   Wenn  .nun die eingegebenen Zahlen X und Y in beliebiger  Richtung um einen gewissen Betrag     auseinander-          gehen,    entfernt sich die Differenz<B>D</B> um den gleichen  Betrag von der Zahl, die als Nulläquivalent angenom  men wäre.  



  Eine binäre Zahl mit einer Stelle kann nur zwei  Werte haben, entweder den, Wert<B>0</B> oder den Wert<B>1.</B>  Eine binäre Addition zweier einstelliger Zahlen X  und Y liefert daher eine Zahl, die ebenfalls entweder  den Wert<B>0</B> oder<B>1</B> haben kann. Darüber hinaus wird  ein weiterer Eingang und Ausgang benötigt, -um ein       Trägereingangssignal    einzuspeisen, das aus einer vor  hergehenden Addition<U>bestimmt</U> wird, und um ein       Trägerausgangssignal    zu liefern, das die nachfolgende  Addition modifiziert. Die binäre.

   Addition von zwei  mehrstelligen Zahlen<I>X" X2</I><B>...</B><I>X"</I> und     YI,   <I>Y2</I><B>...</B>       Y"    geht daher so vor sich,     dass    der     Prozess    für     jede-          entsprechende    Stelle der gleiche bleibt, solange das           Trägereingangssignal    aus der vorhergehenden Stelle  geliefert wird und an die nachfolgenden Stellen     Wel-          tergegeben    werden kann. In der entsprechenden elek  trischen Einrichtung wird für jede Stelle eine Stufe  benötigt, so     dass    die Addition zweier Signale mit n  Stellen entsprechend n Stufen erforderlich macht.

   Die  nähere Erläuterung einer Stufe anhand der     Fig.   <B>6</B>  trifft gleichermassen auch für die übrigen Stufen der  gesamten Einrichtung zu.  



  Im Ausführungsbeispiel wurde angenommen,     dass     die Speichereinrichtung 22 die komplementären  Signale 2 liefert. Statt dessen können aus der Stufe  auch die     Grundsignale    entnommen und mittels     Nicht-          gattem    in die komplementären Signale umgeformt  werden.  



  Statt der im Ausführungsbeispiel verwendeten  Halbleitergatter können auch Gatter beliebigen ande  ren Aufbaues, beispielsweise auf     Transduktorgrund-          lage,    verwendet werden.



  Electrical device for digital control or regulation The present invention relates generally to digital control or regulating devices, in particular to devices for program control of a movable organ, for example the position of a machine part, as is desirable in the operation of some machines. For example, the same organ relative to control of a first movement in a predetermined position and the automatic correction of the position of this organ relative to the fixed position of a second organ, in particular to maintain a certain distance, should be mentioned.



  For digital control, a control signal is generated in digital form that corresponds to the difference between the actual position of the organ and the ge desired position.



  It is an object of the invention to provide a digital control or regulating device in which a first control signal corresponding to a predetermined difference between a second control signal, which relates to a predetermined desired position of the organ (target value), and a third Control signal that corresponds to the actual position of this organ (actual value) is generated. The first control signal (system deviation) is intended to influence the direction, size and speed of the adjustment movement.

    This signal can be related to a further control signal (carrier signal) that determines the direction of the correction movement. The aim of the invention is to achieve rapid and precise regulation of the position errors. For this purpose, the design of the subtraction device for obtaining the control signal or the rule deviation is of particular importance.



  The invention is characterized in that the subtraction takes place place by place by adding basic signals and complementary signals with the aid of gates.



  For a more detailed explanation of the invention, reference is made to the drawing, in which an embodiment of the invention is shown schematically.



  First of all, Fig. 1 shows the basic structure of a digital position control, as has already been proposed elsewhere. The FIG. 1 relates to the setting of the thickness of a metal strip <B> 16 </B> in rolling mills. The metal strip runs between an upper roller 12 and a lower roller 14 of a rolling mill 10.

   The thickness of the strip can be influenced in that an adjusting motor <B> 30 </B> adjusts the roller 12 more or less in the direction of the roller 14 via a spindle drive <B> 32 </B>. A Leonard generator <B> 58 </B> is provided to power the motor <B> 30 </B>.



  The nominal value of the position of the roller 12 and thus the thickness of the strip <B> 16 </B> is specified by means of a perforated card <B> 18 </B> or a similar information carrier, which is set in an evaluation device 20. The evaluation device supplies a binary control signal (X) with any number of digits, with each digit either having the value <B> 0 </B> or <B> 1 </B>, corresponding to the values punched out in the punch card not punched out fields. The digital signal is fed to a storage device 22, at whose output the signal is continuously available as a setpoint value. The setpoint value is fed to a digital subtracter <B> 26 </B>.



  The second input of this device receives a digital signal (Y) derived from the actual position of the roller 12, which has the same number of digits as the setpoint signal. For this purpose, an analog-to-digital converter 28 is provided, at whose input the analog position signal is fed and at whose output the digital signal appears. It is possible to use a coupling 34 in the connection between the motor 30 and the converter.



  The subtracter forms the digital difference between the setpoint signal. and the actual value signal and provides a digital control signal (XY) at the output to the digital-to-analog converter 42. For more details, with regard to the basic structure of the program control device, reference is made to Swiss patent specification no. 360715 .



  The continuously changeable deviation signal appearing at the output of the digital-analog converter 42 is used to control an amplifier 44, for example a magnetic amplifier, which has a regulator 48 for controlling the excitation windings 56 and 56 57 </B> of the generator <B> 58 </B>. It is possible to provide a feedback via a tachometer machine <B> 50 </B>. Details can be found in the above-mentioned patent specification.

   More detailed information on a proposed structure of the digital-to-analog converter 42 is contained in Swiss patent specification no. <B> 360,518 </B>.



  In FIG. 2, the design of the digital subtraction device 26 is indicated schematically. It consists of three levels <B> 91, 93, 95 </B> for three digits of the digital setpoint and actual value signal. Of course, the number of stages can be increased as required. It essentially depends on the required accuracy.



  As can be seen from FIG. 2, the complementary locations and ″ are taken from the storage device 22 and each supplied to an input of the stages in the corresponding sequence.

   The same happens with the places Yl, <I> Y2, </I> Y "and the complementary places Y" <I><U>Y,</U> </I> and f. of the actual value signal from the analog-digital converter <B> 28. </B> At the outputs Dj, D2> <B> <I> D </I> 3 </B> of the stages, a so-called appears for each position Difference signal from which the system deviation signal is created by combining all stages.

   The signals are fed to the digital / analog converter 42 for processing.



  In addition, the first stage 21 receives a carrier input signal <B> C., </B> which corresponds to the negative reference potential BB- of the supply voltage source. The first stage 91 supplies a carrier output signal a1C1, which in turn is fed to the input of the second stage. The carrier output signal <B> C, </B> of this stage is fed into the third, stage <B> 95 </B>, whose carrier signal <B> C, </B> the digital-to-analog converter 42 to determine the Direction is supplied to the corrective movement.

    



       Figr. <B> 3 </B> shows a binary table in which the possible operating states of each stage in the subtracting device <B> 26 </B> are shown, specifically in relation to the various possibilities for combining input signals. The third and fifth columns of the table indicate the binary value of the carrier input signal and the carrier output signal of each individual stage, while the fourth column shows the output difference signal <B> D </B> of the stage. The table applies to any stage of the subtracter.



       Fig. 4 shows a scheme of a device, according to the table according to FinG. <B> 3 </B> is working. A first AND gate <B> 110 </B> with two inputs and one output can be seen, one input receiving a signal via an OR gate 114 whose inputs are occupied by the complementary signal <B> 1 </B> and by the Y signal will. If either the Y signal or the Y signal has the value <B> 1, </B> then the first input 112 of the AND gate <B> 110 </B> is occupied. An OR gate 120 is assigned to the second input 118, the inputs of which the signals Y and X are supplied.

   The output signal of the AND gate <B> 1, 10 </B> is fed via an OR gate 122 to the first input 124 of a further AND gate <B> 126 </B>, which supplies an output signal ii when both inputs are occupied . The <B> D </B> signal can <B>. </B> be converted into the <B> D </B> signal by a non-gate. The OR gate 122 also receives the carrier signal C "1" at its second input.



  Analog gate combinations are assigned to the second input <B> 128 </B> of the AND gate <B> 126 </B>, consisting of the two OR gates 140, 142, which the inputs <B> 136 </B> and <B > 138 </B> of an AND gate 134, and the OR gate <B> 132 </B> with a second input that holds the complementary carrier signal i # U. The OR gates 140 and 142 emit a signal when the input signals X <I> or </I> Y or <B> 2 </B> or <I> Y </I> have the value <B> 1 < / B> have. A circuit constructed according to the scheme of FIG. 4 is contained in each individual stage of the subtracting device.



       Fig. 5 shows schematically a circuit for forming the carrier signal, which is assigned to each individual stage. It contains an AND gate <B> 150 </B> whose inputs are occupied by the signals X <I> and </I> Y, and which can supply an output signal to an OR gate <B> 152 </B>. A second input of the OR gate is occupied by the carrier input signal <B> C </B>. The signals X and Y are also fed to a further OR gate <B> 160 </B>.

   The two OR gates <B> 152 </B> and <B> 160 </B> are connected to inputs 154 and <B> 158 </B> of an AND gate <B> 156 </B>, which has the Emits carrier output signal and feeds it to the next stage of the subtracting device. In the last stage (95 in FIG. 2) the carrier output signal is fed to the digital-to-analog converter 42.



       FIG. 6 shows an example of a circuit structure for realizing the schematic circuit according to FIG. 4 and FIG. 5, in other words the internal circuit of any stage of the subtraction direction <B> 26. </B> Similar circuit elements are provided with the same reference numerals as in FIGS. 4 and <B> 5 </B>. It is assumed that it is the second stage <B> 93 </B> in FIG. 2.



  Each transistor works as a non-gate and is blocked when no input signal is applied. In order to ensure the blocking, a preload is provided via the BB + terminal. As soon as the base of a transistor receives a negative signal, it becomes permeable and has practically zero resistance.



  The complementary signal Y i is fed to the base of a transistor 180, whose output signal (collector voltage) represents the signal X i. Conversely, the collector potential of the transistor <B> 182 </B> again corresponds to the complementary signal y2- The second point Y, of the actual value signal, is the transistor 184 and the complementary point Y, the transistor <B> 186 </B> fed. The collector potential of transistor 184 corresponds to signal F., the collector potential of transistor <B> 186 </B> corresponds to signal Y ..

   Such an arrangement is possible if the analog-digital converter 28 outputs both the position signal and the complementary position signal as desired. If this is not the case, the base electrode of the transistor 186 can also be connected to the collector electrode of the transistor 184, similarly to that of the transistors 180, 182 happens. <B>Z> </B> The carrier signal Ci is fed to the base electrode of transistor <B> 188 </B> so that its collector potential corresponds to the complementary signal <B> E, </B>.

    The collector potential of the transistor <B> 190 </B> represents the signal C, like that. In a similar way, depending on the available input signals, a signal can be reversed by further transistor stages as desired.



  The AND gate <B> 110 </B> consists of a network of resistors and diodes, the first input of which is occupied by a first OR gate 114 with two diodes. Signal 7 from the collector of transistor 182 and signal Y2 from the collector of transistor 186 are fed to the two inputs of OR gate 114. The second input of undgate <B> 110 </B> is occupied by OR gate 120, <U> its </U> inputs to the collector of transistor 184 (Y2) and to the collector of transistor <B> 180 < / B> (X2) are closed.

   The output signal of the AND gate <B> 110 </B> is combined with the signal C via an OR gate in the form of a valve 122, the output signal of which is the one input <B> 135 </B> of the und gate <B> 126 < / B> is supplied.



  The two inputs of the second AND gate 134 are connected to the outputs of two OR gates 140 and 142, which in turn are connected to the transistors 180, 182, 184 and 186 in FIG 4. The output signal of the AND gate 134 is combined with the complementary carrier signal -Ü, via an OR gate <B> 132 </B> and the second input <B> 125 </B> of the AND gate < B> 126 </B> supplied. The output signal of the AND gate <B> 126 </B> controls the transistor <B> 192 </B>, which again works as a non-gate.

   The collector voltage of transistor <B> 192 </B> represents the difference signal <B> D, </B>, which can be picked up at terminal <B> 195 </B>. A subsequent non-gate 194 supplies the complementary difference signal 42. The carrier signal <B> C, </B> for the next stage is generated with the aid of an AND gate <B> 150 </B>, the two inputs of which via diodes <B> 196, 198 </B> with the signals X, and Y, occupied.

   The output signal of the undu gate is combined with the carrier input signal Ci in an OR gate <B> 152 </B> and fed to one input 154 of the und gate <B> 156 </B>. The second input <B> 157 </B> of this AND gate is occupied via an OR gate <B> 160 </B>, to whose inputs the signals <I> X2, Y2 </I> are also applied. The carrier signal <B> C </B>, which can be picked up at terminal <B> 197 </B>, arises at the output of the AND gate <B> 156 </B>.



       FIG. 7 shows an overall diagram of the circuit according to FIG. 6, from which the individual operative connections emerge more clearly. The non-gates are illustrated by rectangles.



  In Fig. 8, the movable upper roller 12 is indicated relative to the fixed lower roller 14. The output signal at terminal <B> 195 </B> determines the digital difference for a specific point of the entire deviation signal and thus the amount required to compensate for the deviation. The carrier signal <B> C2 </B> at the terminal <B> 197 </B> determines the direction of the corrective movement of the roller 12 with respect to the roller 14. Further details can be found in the aforementioned patent specification no. <B> 360518 </ B> can be removed.



  The subject of the invention is based on the use of transistors in conjunction with valves and resistors for subtracting two binary numbers. The difference is used as a control or control deviation signal. The digital subtracter <B> 26 </B> forms the difference between the actual value signal (Y) and the setpoint signal (X) as a difference signal <B> D </B> for the digital control.

   The subtracting device basically works as an adding device, since the mode of action of the subtraction is based on the fact that the learning of one binary number to the other binary. Number is added. If two identical numbers are added in this way, the result is not zero, but a number that can be prescribed to the control device as a zero equivalent.

   If the entered numbers X and Y now diverge by a certain amount in any direction, the difference <B> D </B> moves away from the number that would be assumed to be zero equivalent by the same amount.



  A binary number with one place can only have two values, either the value <B> 0 </B> or the value <B> 1. </B> A binary addition of two single-digit numbers X and Y therefore yields a number, which can also have the value <B> 0 </B> or <B> 1 </B>. In addition, a further input and output is required to feed in a carrier input signal which is determined from a preceding addition and to supply a carrier output signal which modifies the subsequent addition. The binary.

   Addition of two multi-digit numbers <I> X "X2 </I> <B> ... </B> <I> X" </I> and YI, <I>Y2</I> <B> .. . </B> Y "is therefore carried out in such a way that the process remains the same for each corresponding position as long as the carrier input signal is supplied from the previous position and can be transmitted to the following positions. In the corresponding electrical Setup requires a stage for each digit, so that the addition of two signals with n digits requires n stages accordingly.

   The more detailed explanation of a stage on the basis of FIG. 6 also applies equally to the other stages of the entire device.



  In the exemplary embodiment, it was assumed that the memory device 22 supplies the complementary signals 2. Instead, the basic signals can also be taken from the stage and converted into the complementary signals using non-gates.



  Instead of the semiconductor gates used in the exemplary embodiment, gates of any other design, for example based on transducers, can also be used.

 

Claims (1)

<B>PATENTANSPRUCH</B> Elektrische Einrichtung zur digitalen Steuerung oder Regelung, bei der aus Soll- und Istwertsig'nalen in Form binürer Zahlen in einer Subtrahiereinrichtung ein Steuersignal bzw. Regelabweichungssignal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Subtraktion Stelle für Stelle durch Addition von Grundsignalen <I>(X, Y,<B>C)</B></I> und komplementären Signalen mit Hilfe von Gattern erfolgt. <B> PATENT CLAIM </B> Electrical device for digital control or regulation, in which a control signal or control deviation signal is generated from setpoint and actual value signals in the form of binary numbers in a subtraction device, characterized in that the subtraction is performed digit by digit The addition of basic signals <I> (X, Y, <B> C) </B> </I> and complementary signals takes place with the aid of gates. UNTERANSPRÜCHE <B>1.</B> Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass Zweierkombinationen aus den Grundsignalen und den komplementären Signalen mit<B>je</B> einem Soll- und lstwertsignal <I>(X, X, Y,</I> Y) jeder Stelle<B>je</B> einem Odergatter<B>(1</B>14, 120, 140, 142) zugeführt werden, deren Ausgänge paarweise<B>je</B> einem von zwei Undgattern <B>(110,</B> 134) zugeordnet sind, und dass die Ausgänge dieser Undgatter an<B>je</B> einen Eingang eines weiteren Undgatters <B>(126)</B> zur Bildung des Differenzsignals<B>(D) SUBClaims <B> 1. </B> Device according to claim, characterized in that two-way combinations of the basic signals and the complementary signals with <B> each </B> a setpoint and actual value signal <I> (X, X, Y , </I> Y) are fed to each position <B> each </B> to an OR gate <B> (1 </B> 14, 120, 140, 142), the outputs of which are pairs <B> each </B> are assigned to one of two AND gates <B> (110, </B> 134), and that the outputs of these AND gates at <B> each </B> have an input of a further AND gate <B> (126) </B> for Formation of the difference signal <B> (D) </B> angeschlossen sind (Fig. 4). 2. Einrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass dem letzten Undgatter g (126) zwei Odergatter (122, 132) zur Ein- führung eines Trägersignals<B>(C)</B> und dessen komple mentären Signals (c-) zugeo#rdnet sind (Fig. 4). Are connected (Fig. 4). 2. Device according to claim and sub-claim <B> 1, </B> characterized in that the last AND gate g (126) has two OR gates (122, 132) for introducing a carrier signal <B> (C) </ B > and its complementary signal (c-) are assigned (Fig. 4). <B>3.</B> Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Grundsignale<I>(X, Y)</I> einem Undgatter <B>(150)</B> und einem Odergatter<B>(160)</B> zu geführt sind, dass das Ausgangssignal des Undgatters mit einem Trägereingangssignal (C) in einem Oder- ga tter (152) <B> 3. </B> Device according to claim, characterized in that the basic signals <I> (X, Y) </I> an AND gate <B> (150) </B> and an OR gate <B> (160) </B> are led that the output signal of the AND gate with a carrier input signal (C) in an OR gate (152) zusammengesetzt wird und dass die Aus- gänge beider Odergatter an ein Undgatter <B>(156)</B> zur Bildung eines Trägerausgangssignals angeschlossen sind (Fig. <B>5).</B> 4. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Bildlung, der komplementären Signale und zur Rückumwandlung Nichtgatter auf Transistorenbasis dienen. is put together and that the outputs of both OR gates are connected to an AND gate <B> (156) </B> to form a carrier output signal (Fig. <B> 5). </B> 4. Device according to claim, thereby ge indicates that non-gates based on transistors are used for the formation, the complementary signals and the reverse conversion. <B>5.</B> Einrichtung nach Patentanspruch, gekennzeich net durch Und- und Odergatter auf Diodenbasis. <B> 5. </B> Device according to patent claim, characterized by AND and OR gates based on diodes.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1243768B (en) * 1966-03-03 1967-07-06 Magdeburg Werkzeugmasch Circuit arrangement for positioning a moving part, in particular for machine tools

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