Verfahren zur Folgeregelung
Die im folgenden beschriebene Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Folgeregelung, eine Anwendung des Verfahrens und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Steht der Sollwert in Folgeregeleinrichtungen in einer mathematisch darstellbaren Abhängigkeit von einer Führungsgrösse, so kann man Rechenglieder vorsehen, um den Sollwert zu berechnen. Wird die Anlage abgeschaltet, so laufen jedoch alle Glieder in ihren Ausgangszustand zurück. Bei einer Wiedereinschaltung muss dann zunächst die Führungsgrösse wieder neu festgestellt und in das Rechenwerk eingesteuert werden. Handelt es sich um Anlagen, deren Betrieb häufig kurzzeitig unterbrochen werden soll und deren Führungsgrösse nach der Unterbrechung der Führungsgrösse unmittelbar vor der Unterbrechung entspicht, so ist es unvorteilhaft, die Füh- rungsgrösse erst wieder neu zu messen und neu in das Rechenwerk einzusteuern.
Diese Nachteile lassen sich durch das erfindungsgemässe Verfahren zur Folgeregelung mit Mitteln zur elektrischen Berechnung des Sollwertes in Ab hängigkeit von einer veränderlichen Führungsgrösse, deren jeweiliger Wert auch bei Abschaltung der Anlage erhalten bleibt, vermeiden, indem nach der Erfindung eine von dem jeweiligen Wert der Führungs- grösse abhängige Spannung so lange einen Stellmotor beaufschlagt, bis die Spannung an einem von dem Stellmotor beeinflussten Stellglied sie gerade kompensiert, und dass der Stellmotor dabei die Glieder einer die Abhängigkeit des Sollwertes von der Führungsgrösse nachbildenden Schaltung im gleichen Sinne verändert, so dass die Ausgangsgrösse dieser Schaltung als der jeweiligen Führungsgrösse entsprechender Sollwert ein Steuer-oder Reglerglied beaufschlagt.
Die die Abhängigkeit des Sollwertes von der Führungsgrosse nachbildende Schaltung kann dabei aus Potentiometern bestehen, deren Abgriffe von dem Stellmotor bewegt werden und die derart zusammengeschaltet sind, dass sie eine Multiplikation oder eine Potenzierung ihnen zugeführter Grössen bewirken. Auch als Stellglied zur Gewinnung einer die von dem jeweiligen Wert der Führungsgrösse ab hängige Spannung kompensierenden Spannung kann ein Potentiometer dienen, dessen Abgriff von dem Stellmotor bewegt wird.
Eine Anwendung dieses Verfahrens nach der Erfindung zur Erzielung eines konstanten Zuges bei Wickelantrieben, insbesondere für Rollenschneider, bei denen die Bremsung der abwickelnden Vorrichtung durch einen in seinem Feld entsprechend dem gewünschten Zug erregten Bremsgenerator erfolgt, dessen Spannung parallel zu der eines Leonardgenerators an dem Motor für die Bewegung der auf-' wickelnden Vorrichtung liegt, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Beschleunigungsstromes für konstant vorgegebene Beschleunigung nach der Formel Jss = Klr2 + K2r2 wobei r den jeweiligen Radius der abwickelnden Vorrichtung und K, bzw.
K2 von der Grösse der Beschleunigung, dem Ausgangszustand und den elektrischen Eigenschaften des Bremsgenerators abhän- gige Konstanten bedeuten, erfolgt, indem jedes Glied dieser Formel durch eine Zusammenschaltung von Potentiometern nachgebildet ist, deren Abgriffe durch den Stellmotor entsprechend dem jeweiligen Radius der abwickelnden Vorrichtung verstellt werden. Rollenschneider dienen in Papierfabriken dazu, von der Papiermaschine geliefertes Papier, das sich auf Rollen mit Breiten bis zu 6 m und Durchmessern bis zu 2 m befindet, in die von den Abnehmern geforderte Breite zu schneiden und in handliche Rollen kleineren Durchmessers zu wickeln.
Die schnellsten Rollenschneider arbeiten dabei mit Papiergeschwindigkeiten von 120 kmh-1. Will man die Anlage beispielsweise in einer Minute auf die Endgeschwindigkeit beschleunigen, so liegt der dabei auftretende Zug auf das Papier um ein Vielfaches über der Reissfestigkeitsgrenze. Es muss daher dafür Sorge getragen werden, dass auch bei den auftretenden grossen Beschleunigungen der Zug auf das Papier nicht das vorgegebene Mass überschreitet. Beispiele von Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Folgeregelung sind in den Fig. 1 und 2 dargestellt und werden im folgenden erläutert.
Bei einem Wickelantrieb für Rollenschneider ist angenommen, dal3 von der abwickelnden Vorrichtung 1 das abzuwickelnde Gut 2 auf die aufwickelnde Vorrichtung 3 aufzubringen ist. Während dieses Umwickelvorganges wird das abzuwickelnde Gut von den mit 4 angedeuteten Messern auf die gewünschte Breite geschnitten. Der Antrieb der aufwickelnden Vorrichtung 3 erfolgt dabei über eine Stützwalze 5, die auf der Achse des Motors 6 sitzt. Der Ankerkreis des Motors, dessen Feldwicklung 7 von einem konstanten Strom erregt werde, liegt an einem Leonardgenerator 8.
Zur Bremsung der abwickelnden Vorrichtung ist auf deren Welle 9 ein Bremsgenerator 10 gesetzt, dessen Erregung über die Feldwicklung 11 erfolgt.
Die bei der Drehung des Bremsgenerators entstehende elektrische Spannung liefert dabei einen zum Antrieb des Motors 6 ausnutzbaren Strom. Die bei der Drehung des Bremsgenerators erzeugte elektrische Energie wird der kinetischen Energie der abwickelnden Vorrichtung entzogen, so dass diese eine Bremsung erfährt. Um einen konstanten Zug auf das abzuwickelnde Gut zu erhalten, muss die Bremsleistung auf die abwickelnde Vorrichtung konstant bleiben. Nimmt man an, dass die Widerstände in dem Stromkreis von Bremsgenerator und Antriebsmotor konstant sind, so ist die Bremsleistung und damit auch der Zug auf das abzuwickelnde Gut proportional dem Strom in diesem Kreis. Die Aufgabe, auf konstanten Zug zu regeln, kann also durch Regelung des Stromes des Bremsgenerators gelöst werden.
Diese Betrachtungen gelten jedoch nur im stationären Betrieb, das heisst dann, wenn die abwickelnde Vorrichtung keine Beschleunigung erfährt.
Soll die abwickelnde Vorrichtung allein durch den von dem abzuwickelnden Gut auf sie ausgeübten Zug beschleunigt werden, so übersteigen die Zugkräfte die zulässige Zugbeanspruchung des abzuwickelnden Gutes. Es ist daher notwendig, während des Beschleunigungsvorganges den Bremsgenerator motorisch zu betreiben und durch ihn die abwickelnde Vorrichtung zu beschleunigen. Der Ankerstrom durch den Bremsgenerator muss in diesem Fall einen Wert haben, der ausreicht, die entsprechende Beschleunigung hervorzurufen und gleichzeitig den notwendigen Zug auf das Wickelgut aufrechtzuerhalten. Dabei tritt insofern eine Schwierigkeit auf, als der Radius der abwickelnden Vorrichtung ständig verkleinert wird, so dass sich bei gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit der abwickelnden Vorrichtung ihre Umfangsgeschwindigkeit ändert.
Da jedoch die Umfangsgeschwindigkeit der abwickelnden Vorrichtung nur entsprechend der vorgegebenen Beschleunigung wachsen und sich nicht entsprechend der Verringerung des Radius der abwickelnden Vorrichtung verändern darf, muss ihre Winkelgeschwindigkeit entsprechend gesteuert werden. Das bedeutet, dass sich der Sollwert des Stromes im Ankerkreis des Bremsgenerators in Abhängigkeit von dem Radius der abwickelnden Vorrichtung verändern muss.
Der jeweilige Radius der abwickelnden Vorrichtung dient also als Führungsgrösse für den Sollwert des Stromes durch den Bremsgenerator. Die dabei entstehenden Gesetzmässigkeiten lassen sich erfassen durch eine von dem Radius der abwickelnden Vorrichtung und der vorgegebenen Beschleunigung des Wickelgutes als Führungsgrössen gesteuerte Rechenschaltung aus Potentiometern zur Ermittlung der Grösse des Beschleunigungsstromes, der bei Beschleunigung des Wickelantriebes notwendig ist, um durch motorischen Betrieb des Bremsgenerators die abwickelnde Vorrichtung auf einen Wert zu beschleunigen, bei dem das abzuwickelnde Gut die vorgegebene Beschleunigung besitzt, und Mittel zur Gewinnung des Sollwertes durch Subtraktion dieses Beschleunigungsstromes von dem bei stationären Betrieb zur Erzielung eines kontanten Zuges von dem Bremsgenerator aufzubringenden Strom.
Durch den auf diese Weise bestimmten Sollwert für die Regelung wird erreicht, dal3 sich auch bei der Beschleunigung der konstante zulässige Zug ergibt. Eine unmittelbare Messung des Radius der abwickelnden Vorrichtung ist bei den auftretenden grossen Geschwindigkeiten ohne wesentliche Störung des Vorganges nicht möglich, so dal3 man auf die angegebenen indirekten Methoden zu seiner Ermittlung angewiesen ist. Wird die Anlage unterbrochen, so muss bei der Wiederaufnahme ihres Betriebes die Kenntnis des Radius der abwickelnden Vorrichtung vorhanden sein, so dass eine Speicherung dieses Wertes notwendig ist.
Die Einsteuerung des jeweiligen Wertes des Radius der abwickelnden Vorrichtung in die Rechenschaltung erfolgt durch den Stellmotor, der von der Differenz der Spannung einer von dem die aufwickelnde Vorrichtung antreibenden Motor angetriebenen Tachometerdynamo und der Teilspannung eines Potentiometers, an dem die Spannung einer von dem Bremsgenerator angetriebenen Tachometerdynamo liegt, gespeist wird und den Potentiometerabgriff bis zur Gleichheit beider Spannungen verstellt. Man kann den Stellmotor aber auch von der Differenz der Spannung an einem Widerstand im Erregerstromkreis des Bremsgsnerators und der Teilspannung eines an konstanter Spannung liegenden Potentiometers speisen. Auch hierbei verstellt der Stellmotor den Potentiometerabgriff wieder bis zur Gleichheit beider Spannungen.
Die Ermittlung des Beschleunigungsstromes für konstant vorgegebene Beschleunigung ist dann nach der Formel JB = K1r2 + K2r-2 gegeben. In dieser Formel bedeutet r den jeweiligen Radius der abwickelnden Vorrichtung. Kl bzw. K2 hängen von der Grösse der Beschleunigung, dem Ausgangszustand und den elektrischen Eigenschaften des Bremsgenerators ab. Sie sind für den Regelvorgang als konstant anzunehmen. Zur Ermittlung des Beschleunigungsstromes wird jedes Glied der angegebenen Formel durch eine Zusammenschaltung von Potentiometern nachgebildet. Die Abgriffe der Potentiometer werden dabei durch den Stellmotor entsprechend dem jeweiligen Radius der abwickelnden Vorrichtung verstellt.
Die Bildung des Ausdruckes Klr2 ist über zwei Potentiometer möglich, von denen das eine an einer der vorgegebenen Beschleunigung proportionalen Spannung liegt und das andere zwischen den Abgriff und einen Ausgang dieses Potentiometers geschaltet ist, so dal3 zwischen seinen Abgriff und seinem Ausgang ein dem zu bildenden Ausdruck proportionaler Strom fliesst.
Auch die Bildung des Ausdruckes K2r-2 kann über zwei Potentiometer erfolgen, von denen das eine mit einem Ausgang und seinem Abgriff an einer der vorgegebenen Beschleunigung proportionalen Spannung liegt und das andere mit einem Ausgang und seinem Abgriff parallel zu einem dem Abgriff des erstgenannten Potentiometers vorgeschalteten Widerstand geschaltet ist, so dass in seinem Stromkreis ein dem zu bildenden Ausdruck proportionaler Strom fliesst. Die den Sollwert und den Istwert bildenden Grössen sind in einfacher Weise den Steuerwicklungen eines magnetischen Verstärkers zugeführt, so dass ihre Differenz über diesen den Strom für die Erregung des Bremsgenerators steuert.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen zwei Möglichkeiten zur Gewinnung der Führungsgrösse und die Schaltung zur Berechnung des Sollwertes aus ihr. Auf der Welle des Antriebsmotors 6 und auf der Welle des Bremsgenerators 10 sitzen je eine Tachometerdynamo 12 bzw.
13. Die an der Tachometerdynamo 13 auftretende Spannung ist einem Potentiometer 14 zugeführt. Die an der Tachometerdynamo 12 auftretende Spannung wird mit der Spannung zwischen dem Abgriff am Potentiometer und seinem einen Ausgang in einem Vergleichsglied 16 verglichen. Die dabei ermittelte Differenzspannung treibt einen Stellmotor 17. Dieser verstellt den Abgriff des Potentiometers 15 so lange, bis die beiden verglichenen Spannungen gleich sind.
Die Stellung des Abgriffes 15 ist dann ein Mass für den Radius r der abwickelnden Vorrichtung. Dies lässt folgende Betrachtung erkennen : Die Spannung U19 der Tachometerdynamo 13 ist proportional der Winkelgeschwindigkeit O1 der abwickelnden Vorrichtung. Die Spannung U12 der Tachometerdynamo 12 ist ein Mass für die Winkelgeschwindigkeit col der aufwickelnden Vorrichtung. Die Spannung zwischen dem Potentiometerabgriff und seinem einen Ausgang ist dann Ut = k-U13-xl, wobei mit x, die Lage des Potentiometerabgriffes und mit k die Apparatekonstanten bezeichnet sind.
Durch geeignete Wahl des Massstabes kann man erreichen, dass k = 1 ist. Verstellt man nun x, so lange, bis Ul = Ui ist, so gilt für xi
Ul2
X1 = ul3
Da sich, damit die Umfangsgeschwindigkeiten der aufwickelnden Vorrichtung und der abwickelnden Vorrichtung gleich sind, ihre Winkelgeschwindigkeiten umgekehrt proportional ihren Radien verhalten müssen, ist, wenn man den Radius der aufwickelnden Vorrichtung mit 1 ansetzt, die Grösse xi ein Mass für den Radius der abwickelnden Vorrichtung.
Statt wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zur Gewinnung eines Masses für die Führungsgrösse Tachometerdynamos zu verwenden, kann man, wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 gezeigt ist, hierfür auch die Spannung ausnutzen, die an einem Widerstand im Erregerstromkreis des Bremsgenerators auftritt. Die an dem Widerstand 18 im Erregerstromkreis des Bremsgenerators 10 auftretende Spannung wird in einer Vergleichseinrichtung 16 mit der Teilspannung verglichen, die zwischen dem Abgriff und einem Ausgang des Potentiometers 14 auftritt, das an einer konstanten Spannung liegt. Sind die beiden zu vergleichenden Spannungen verschieden, so beaufschlagt ihre Differenz den Stellmotor 17, der den Abgriff 15 des Potentiometers 14 wiederum so lange verstellt, bis beide Spannungen gleich sind.
Die an dem Widerstand 18 auftretende Spannung Ui8 ist ein Mass für den Erregerstrom des Bremsgenerators. Durch die benutzte Schaltung wird nun der Erregerstrom so beeinflusst, dass der Strom im Bremsgeneratorstromkeis konstant ist. Da die Umfangsgeschwindigkeit der abwickelnden Vorrichtung konstant sein muss, ändert sich die Winkelgeschwindigkeit dieser Vorrichtung mit Änderung ihres Radius. Da die Verminderung des Radius eine Zunahme der Winkelgeschwindigkeit erforderlich macht, würde damit auch der Strom durch den Bremsgenerator wachsen. Das Wachsen des Stromes wird durch eine Verminderung der Erregung des Bremsgenerators vermieden. Somit ist der Strom im Erregerstromkreis gleichfalls ein Mass für den jeweiligen Radius der abwickelnden Vorrichtung.
Dadurch, dass der Stellmotor 17 den Abgriff 15 des Potentiometers 14 auf einen dem Radius entsprechenden Wert verstellt, bleibt dieser Wert erhalten, auch wenn die Anlage abgeschaltet wird.
Bei Wiedereinschalten der Anlage steht dieser Wert dann sofort wieder zur Verfügung.
Der Stellmotor 17 verstellt im gleichen Sinne auch die Abgriffe 23 bis 26 der Potentiometer 19 bis 22. Die Potentiometer 19 und 20 dienen zur Bildung des Ausdruckes Klr2 und die Potentiometer 21 und 22 zur Bildung des Ausdruckes Kir2. An die Klemmen 27 und 28 ist dabei eine Spannung gelegt, die dem gewünschten Beschleunigungswert des Wickelgutes entspricht. Die an dem Abgriff 23 des Potentiometers 19 auftretende Spannung hat dann die Grösse
U23 - 19. U19. x23, das heisst allgemein Ui = kj Uj xi. In dieser Darstellung bezeichnet xi die Lage des seinem Index entsprechenden Potentiometerabgriffes. In kj sind die Konstanten des dem Index entsprechenden Potentiometers zusammengefasst. U ; und Uj sind die Spannungen am Abgriff i des Potentiometers bzw. am Potentiometer j selbst.
Durch geeignete Wahl des Massstabes kann man k zu 1 machen. Durch den Stellmotor ist x23 auf den Wert x, = r gebracht worden. Somit gilt für die Spannungen U 3 = Ul9-r.
Da C/ig ein Mass für die gewünschte Beschleunigung des Wickelgutes ist und darüber hinaus in ihm die übrigen Konstanten des Gliedes, das in dem Ausdruck für den Beschleunigungsstrom r2 aufweist, enthalten sind, ist U19 ein Mass für Kl. Somit kann gesetzt werden U2 = K1 r. Diese Spannung wird dem Potentiometer 20 zugeführt. An dem Abgriff dieses Potentiometers tritt dann die Spannung U'-) 4 auf, für die gilt : U24 X = U20 * r.
Da U2, - U23 - K1 . r ist, ergibt sich also 4 = K1 r2. Diese Spannung wird der Steuerwicklung 30 eines magnetischen Verstärkers 27 zugeführt.
Entsprechend dienen die Potentiometer 21 und 22 zur Bildung des Ausdruckes r-. Dem Potentiometer 21 wird über einen Ausgang und seinen Abgriff 25 eine Spannung U21l zugeführt, die durch den Widerstand 32 derart bemessen ist, dass sie ein Mass für die Konstante K2 in dem Ausdruck für den Beschleunigungsstrom ist.
Uber den Stromkreis aus Potentiometer 21 und Widerstand 32 fliesst dann ein Strom J25, fUr den gilt J25 - a . K2 . r-1. a ist eine Proportionalitäts- konstante. Der Spannungsabfall, den dieser Strom an dem Widerstand 32 hervorruft, wird weiter dem Stromkreis des Potentiometers 22 zugeführt. Der durch dieses Potentiometer fliessende Strom hat dann die Grösse J26 - b . K2 . r-2. b ist wiederum eine Proportionalitätskonstante, die durch geeignete Massstabswahl zu 1 gemacht werden kann. Dieser Strom durchfliesst die Steuerwicklung 31 des magnetischen Verstärkers 27, in dem somit die Summe beider Glieder des Beschleunigungsstromes zur Auswirkung kommt.
Der magnetische Verstärker 27 besitzt ausserdem noch eine Steuerwicklung 28, der eine dem Sollwert des Bremsgeneratorstromes bei statio närem Betrieb proportionale Grösse zugeführt wird.
In einem nicht dargestellten Messglied für den Strom im Bremsgeneratorstromkreis wird der Istwert dieses Stromes ermittelt und unmittelbar oder über eine ihm proportionale Grosse der Steuerwicklung 29 des magnetischen Verstärkers zugeführt. Die Uberlagerung der Sollwerte und des Istwertes bewirkt eine Aussteuerung des magnetischen Verstärkers im Sinne der Regelabweichung. Der durch die Arbeitswicklungen des magnetischen Verstärkers fliessende Strom kann somit der Erregerwicklung 11 des Bremsgenerators zugeführt werden, um die geforderte Regelgrösse zu erzielen.
In analoger Weise kann von dem Verfahren der Erfindung auch für andere Anwendungsfälle Gebrauch gemacht werden.
Follow-up procedure
The invention described below relates to a method for sequential control, an application of the method and an arrangement for carrying out this method.
If the setpoint is in a mathematically representable dependency on a reference variable in the follow-up control devices, then arithmetic elements can be provided to calculate the setpoint. If the system is switched off, however, all links return to their original state. When the system is switched on again, the reference variable must first be determined again and fed into the calculator. In the case of plants whose operation is frequently to be briefly interrupted and whose reference variable after the interruption corresponds to the reference variable immediately before the interruption, it is disadvantageous to first measure the reference variable again and then re-enter it into the arithmetic unit.
These disadvantages can be avoided by the method according to the invention for follow-up control with means for electrically calculating the setpoint as a function of a variable reference variable, the respective value of which is retained even when the system is switched off, by according to the invention one of the respective value of the guide size-dependent voltage is applied to a servomotor until the voltage at an actuator influenced by the servomotor just compensates it, and that the servomotor changes the elements of a circuit that simulates the dependence of the setpoint on the reference variable in the same sense, so that the output variable of this Circuit applied to a control or regulator element as a setpoint corresponding to the respective reference variable.
The circuit simulating the dependence of the setpoint on the reference variable can consist of potentiometers, the taps of which are moved by the servomotor and which are interconnected in such a way that they effect a multiplication or exponentiation of the variables supplied to them. A potentiometer, the tap of which is moved by the servomotor, can also serve as an actuator for obtaining a voltage that compensates for the voltage that is dependent on the respective value of the reference variable.
An application of this method according to the invention to achieve a constant tension in winding drives, in particular for winder, in which the braking of the unwinding device is carried out by a brake generator excited in its field according to the desired tension, the voltage of which is parallel to that of a Leonard generator on the motor for the movement of the unwinding device lies, is characterized in that the determination of the acceleration current for a constant given acceleration according to the formula Jss = Klr2 + K2r2 where r is the respective radius of the unwinding device and K, or
K2 mean constants that depend on the magnitude of the acceleration, the initial state and the electrical properties of the brake generator, each element of this formula is simulated by an interconnection of potentiometers, the taps of which are adjusted by the servomotor according to the respective radius of the unwinding device . In paper mills, roll cutters are used to cut paper delivered by the paper machine, which is on rolls with widths of up to 6 m and diameters up to 2 m, into the width required by the customers and to wind it into manageable rolls of smaller diameter.
The fastest winder work with paper speeds of 120 kmh-1. If you want to accelerate the system to the final speed in one minute, for example, the tension that occurs on the paper is many times higher than the tensile strength limit. Care must therefore be taken that even with the large accelerations that occur, the pull on the paper does not exceed the specified amount. Examples of arrangements for carrying out the method according to the invention for subsequent control are shown in FIGS. 1 and 2 and are explained below.
In the case of a winding drive for winder, it is assumed that the unwinding device 1 is to apply the goods 2 to be unwound to the winding device 3. During this wrapping process, the goods to be unwound are cut to the desired width by the knives indicated by 4. The winding device 3 is driven by a support roller 5 that sits on the axis of the motor 6. The armature circuit of the motor, the field winding 7 of which is excited by a constant current, is connected to a Leonard generator 8.
To brake the unwinding device, a brake generator 10 is placed on its shaft 9, the excitation of which takes place via the field winding 11.
The electrical voltage produced when the brake generator rotates provides a current that can be used to drive the motor 6. The electrical energy generated when the brake generator rotates is withdrawn from the kinetic energy of the unwinding device so that it is braked. In order to obtain a constant tension on the goods to be unwound, the braking power on the unwinding device must remain constant. If one assumes that the resistances in the circuit of the brake generator and the drive motor are constant, the braking power and thus also the pull on the goods to be unwound is proportional to the current in this circuit. The task of regulating with constant tension can therefore be achieved by regulating the current of the brake generator.
However, these considerations only apply in stationary operation, that is, when the unwinding device is not accelerated.
If the unwinding device is to be accelerated solely by the pull exerted on it by the goods to be unwound, the tensile forces exceed the permissible tensile stress of the goods to be unwound. It is therefore necessary to operate the brake generator with a motor during the acceleration process and to accelerate the unwinding device through it. In this case, the armature current through the brake generator must have a value that is sufficient to cause the corresponding acceleration and at the same time to maintain the necessary tension on the winding material. A difficulty arises here in that the radius of the unwinding device is constantly being reduced, so that its peripheral speed changes while the angular speed of the unwinding device remains the same.
However, since the peripheral speed of the unwinding device grows only in accordance with the predetermined acceleration and must not change in accordance with the reduction in the radius of the unwinding device, its angular speed must be controlled accordingly. This means that the nominal value of the current in the armature circuit of the brake generator must change depending on the radius of the unwinding device.
The respective radius of the unwinding device thus serves as a reference variable for the nominal value of the current through the brake generator. The resulting regularities can be recorded by a computer circuit made up of potentiometers, controlled by the radius of the unwinding device and the specified acceleration of the winding material as reference variables, to determine the magnitude of the acceleration current that is required when the winding drive is accelerated in order to drive the unwinding by motorized operation of the brake generator To accelerate the device to a value at which the goods to be handled have the specified acceleration, and means for obtaining the setpoint by subtracting this acceleration current from the current to be applied by the brake generator in steady-state operation to achieve a constant pull.
The setpoint for the regulation determined in this way ensures that the constant permissible tension also results during acceleration. A direct measurement of the radius of the unwinding device is not possible at the high speeds that occur without significant disturbance of the process, so that one has to rely on the indicated indirect methods to determine it. If the system is interrupted, the radius of the unwinding device must be known when its operation is resumed, so that this value must be saved.
The control of the respective value of the radius of the unwinding device in the arithmetic circuit is done by the servomotor, which is determined by the difference between the voltage of a tachometer dynamo driven by the motor driving the winding device and the partial voltage of a potentiometer on which the voltage of a tachometer dynamo driven by the brake generator is fed and the potentiometer tap is adjusted until both voltages are equal. You can also feed the servomotor from the difference between the voltage at a resistor in the exciter circuit of the braking generator and the partial voltage of a potentiometer connected to a constant voltage. Here, too, the servomotor adjusts the potentiometer tap until both voltages are equal.
The determination of the acceleration current for a constant acceleration is then given according to the formula JB = K1r2 + K2r-2. In this formula, r denotes the respective radius of the unwinding device. Kl and K2 depend on the magnitude of the acceleration, the initial state and the electrical properties of the brake generator. They can be assumed to be constant for the control process. To determine the acceleration current, each element of the given formula is simulated by interconnecting potentiometers. The taps of the potentiometers are adjusted by the servomotor according to the respective radius of the unwinding device.
The expression Klr2 can be formed using two potentiometers, one of which is connected to a voltage proportional to the given acceleration and the other is connected between the tap and an output of this potentiometer, so that between its tap and its output there is an expression to be formed proportional current flows.
The expression K2r-2 can also be formed using two potentiometers, one of which has an output and its tap at a voltage proportional to the given acceleration and the other with an output and its tap parallel to a potentiometer connected upstream of the tap of the first-mentioned potentiometer Resistance is connected, so that a current proportional to the expression to be formed flows in its circuit. The variables forming the desired value and the actual value are fed in a simple manner to the control windings of a magnetic amplifier, so that their difference controls the current for the excitation of the brake generator.
The exemplary embodiments shown in the figures show two possibilities for obtaining the reference variable and the circuit for calculating the setpoint from it. On the shaft of the drive motor 6 and on the shaft of the brake generator 10 are each a tachometer dynamo 12 or
13. The voltage occurring at the tachometer dynamo 13 is fed to a potentiometer 14. The voltage occurring at the tachometer dynamo 12 is compared with the voltage between the tap on the potentiometer and its one output in a comparison element 16. The differential voltage determined thereby drives a servomotor 17. This adjusts the tap of the potentiometer 15 until the two compared voltages are equal.
The position of the tap 15 is then a measure of the radius r of the unwinding device. This can be seen as follows: The voltage U19 of the tachometer dynamo 13 is proportional to the angular speed O1 of the unwinding device. The voltage U12 of the tachometer dynamo 12 is a measure of the angular speed col of the winding device. The voltage between the potentiometer tap and its one output is then Ut = k-U13-xl, with x denoting the position of the potentiometer tap and k denoting the apparatus constants.
By a suitable choice of the scale one can achieve that k = 1. If one now adjusts x until Ul = Ui, then applies to xi
Ul2
X1 = ul3
Since, in order for the circumferential speeds of the winding device and the unwinding device to be the same, their angular speeds must be inversely proportional to their radii, if the radius of the winding device is set to 1, the quantity xi is a measure of the radius of the unwinding device.
Instead of using tachometer dynamos as in the embodiment of FIG. 1 to obtain a measure for the reference variable, as shown in the embodiment of FIG. 2, the voltage that occurs across a resistor in the exciter circuit of the brake generator can also be used for this purpose. The voltage occurring at resistor 18 in the excitation circuit of brake generator 10 is compared in a comparison device 16 with the partial voltage that occurs between the tap and an output of potentiometer 14, which is at a constant voltage. If the two voltages to be compared are different, their difference acts on the servomotor 17, which in turn adjusts the tap 15 of the potentiometer 14 until both voltages are equal.
The voltage Ui8 occurring at the resistor 18 is a measure of the excitation current of the brake generator. The circuit used now influences the excitation current in such a way that the current in the brake generator circuit is constant. Since the peripheral speed of the unwinding device must be constant, the angular speed of this device changes with a change in its radius. Since the reduction in the radius requires an increase in the angular velocity, the current through the brake generator would also increase. The increase in the current is avoided by reducing the excitation of the brake generator. Thus the current in the excitation circuit is also a measure of the respective radius of the unwinding device.
Because the servomotor 17 adjusts the tap 15 of the potentiometer 14 to a value corresponding to the radius, this value is retained even if the system is switched off.
When the system is switched on again, this value is immediately available again.
The servomotor 17 also adjusts the taps 23 to 26 of the potentiometers 19 to 22 in the same way. The potentiometers 19 and 20 are used to form the term Klr2 and the potentiometers 21 and 22 to form the term Kir2. A voltage is applied to the terminals 27 and 28, which corresponds to the desired acceleration value of the winding material. The voltage occurring at the tap 23 of the potentiometer 19 then has the size
U23 - 19th U19. x23, that means in general Ui = kj Uj xi. In this illustration, xi denotes the position of the potentiometer tap corresponding to its index. The constants of the potentiometer corresponding to the index are summarized in kj. U; and Uj are the voltages at tap i of the potentiometer or at potentiometer j itself.
By choosing a suitable scale, k can be made 1. The servomotor has brought x23 to the value x, = r. This means that for the voltages U 3 = Ul9-r.
Since C / ig is a measure for the desired acceleration of the winding material and, in addition, it contains the other constants of the element that has r2 in the expression for the acceleration current, U19 is a measure for Kl. Thus, U2 = K1 r. This voltage is fed to the potentiometer 20. The voltage U'-) 4 then occurs at the tap of this potentiometer, for which the following applies: U24 X = U20 * r.
Since U2, - U23 - K1. r, we get 4 = K1 r2. This voltage is fed to the control winding 30 of a magnetic amplifier 27.
The potentiometers 21 and 22 are used accordingly to form the expression r-. The potentiometer 21 is supplied via an output and its tap 25 with a voltage U21l which is dimensioned by the resistor 32 in such a way that it is a measure for the constant K2 in the expression for the acceleration current.
A current J25 then flows through the circuit comprising potentiometer 21 and resistor 32, for which J25-a applies. K2. r-1. a is a constant of proportionality. The voltage drop that this current causes across resistor 32 is further fed to the circuit of potentiometer 22. The current flowing through this potentiometer then has the size J26 - b. K2. r-2. b is again a constant of proportionality, which can be made 1 by selecting a suitable scale. This current flows through the control winding 31 of the magnetic amplifier 27, in which the sum of the two elements of the acceleration current thus has an effect.
The magnetic amplifier 27 also has a control winding 28, which is supplied with a value proportional to the nominal value of the brake generator current in statio närem operation.
In a measuring element, not shown, for the current in the brake generator circuit, the actual value of this current is determined and fed to the control winding 29 of the magnetic amplifier either directly or via a variable proportional to it. The superposition of the setpoints and the actual value causes the magnetic amplifier to be modulated in the sense of the control deviation. The current flowing through the working windings of the magnetic amplifier can thus be fed to the excitation winding 11 of the brake generator in order to achieve the required controlled variable.
In an analogous manner, use can also be made of the method of the invention for other applications.