DD226385A1

DD226385A1 - Verfahren und anordnung zur dynamischen bestimmung von bewegungsgroessen

Info

Publication number: DD226385A1
Application number: DD26566184A
Authority: DD
Inventors: Martin Schroeck
Original assignee: Ilmenau Tech Hochschule
Priority date: 1984-07-26
Filing date: 1984-07-26
Publication date: 1985-08-21

Abstract

Anwendungsgebiete der Erfindung sind geregelte Antriebssysteme, bei denen mit geringem technischem Aufwand minimale Werte von Bewegungsgroessen zu messen und zu beeinflussen sind. Ihr Ziel ist es, den Momentanwerten der Bewegungsgroessen proportionale und fuer regelungstechnische Verfahren verwendbare Signale zu erzeugen. Ausgangspunkt fuer die Messung ist ein Sinussignal, dessen Frequenz von der zu messenden Momentangeschwindigkeit abhaengig ist. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass das Grundsignal durch ein durch Transformation dieses Grundsignals entstandenes Signal dividiert wird. Fig. 1

Description

Titel: Verfahren und Anordnung zur dynamischen Bestimmung von Bewegungsgroßen

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur dynamischen Bestimmung von Bewegungsgroßen aus einem sinusförmigen Grundsignal, wie es beispielsweise bei inkrementalen Meßsystemen zur Verfügung steht. Sie kann sowohl zur dynamischen Messung von Geschwindigkeiten und Beschleunigungen als auch zur Gewinnung von Meßgrößen für die Antriebsregelung verwendet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Zur Bestimmung von Bewegungsgrößen aus sinusförmigen Grundsignalen sind verschiedene Verfahren bekannt. Bislang wurden Geschwindigkeiten durch Messung der Impulsfolgefrequenzen ermittelt. Dabei treten - insbesondere bei kleinen Verfährgeschwindigkeiten - relativ große Totzeiten auf, welche die Verwendung eines solchen Verfahrens für regelungstechnische Zwekke in Frage stellen.

Das DD-WP 211 906 beschreibt ein Verfahren zur dynamischen Messung von Bewegungsgroßen auf der Basis zweier um 90 phasenverschobener sinusförmiger Grundsignale.

Dabei wird jedes der zwei Grundsignale mit einem transformierten Signal des anderen Grundsignals multipliziert, und die beiden entstandenen Produkte werden addiert oder subtrahiert.

Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die gewonnenen Signale nicht nur von der Geschwindigkeit, sondern auch stark von Amplitudenschwankungen und Phasenfehlern der verwendeten Gebersignale abhängig sind.

Ziel der Erfindung:

Durch die Erfindung soll es ermöglicht v/erden, extrem kleine Vierte von Bewegungsgroßen mit vertretbarem technischem Aufwand zu messen.

Die mit ihrer Hilfe gewonnenen Meßwerte sollen unabhängig von Amplituden^chwankungen des Gebersignals sein.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zu entwickeln, die es ermöglicht, aus einem Grundsignal, welches die Information über einen Bewegungsprozeß enthält, Signale zu erzeugen, die den Momentanwerten der charakteristischen Bewegungsgroßen des Prozesses, wie z. B. Geschwindigkeit und Beschleunigung, entsprechen und regelungstechnischen Forderungen nach geringer Verzögerung und fehlender Totzeit genügen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Grundsignal durch ein Signal dividiert wird, welches durch Transformation des Grundsignals gewonnen wurde. Diese Transformation kann eine zweifache Differentiation oder Integration sein. Die Division wird von Analog-, Hybridoder Digitalrechenschaltungen vorgenommen und der Meßwert in analoger oder digitaler Form ausgegeben.

Durch nochmalige Transformation des entstehenden Signales können weitere Bewegungs großen ermittelt v/erden. Durch Verwendung von Begrenzungsschaltungen kann die Entstehung von Meßfehlern infolge Division im Bereich des Nulldurchganges des Grundsignales verhindert werden. Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Übertragungsgliedes, an dessen Eingang ein

Grundsignal anliegt, mit einem Dividierer verbunden ist. an dessen anderem Eingang das nicht transformierte Grundsignal anliegt und dessen Ausgang zur Gewinnung weiterer Bewegungsgrößen mit einem weiterem Übertragungsglied gekoppelt ist.

Aus führungsbeispiel:

Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert werden. Figur 1 zeigt den Blockschaltplan der erfindungsgemäßen Anordnung. Als Grundsignal 1 dient beis piels v/eis e das sinusförmige Gebersignal eines inkrementalen Wegmeßsystems. In einem zweifach differenzierend wirkenden Übertragungsglied 2 wird das Grundsignal 1 transformiert. Das zweifach differenzierend wirkende Übertragungsglied kann durch zwei seriell angeordnete, rückgekoppelte Operationsverstärker realisiert werden. Der Dividierer 3 bildet den Quotienten 5 aus transformiertem Signal und Grundsignal. Dieser ist bei dieser Anordnung negiert quadratisch proportional zur zu messenden Geschwindigkeit. Zur Ermittlung der Beschleunigung 6 wird das entstande ne Signal durch ein in dieser Reihenfolge negierend, radizie rend und einfach differenzierend wirkendes Übertragungsglied transformiert. Die Signale 5 und 6 enthalten keine periodischen Anteile, wenn das Grundsignal sinusförmig ist. Der Meßbereich kann durch Variation der Differentiationszeit konstanten der Übertragungsglieder 2 und 4 verändert werden. Diese Zeitkonstanten bestimmen bei analoger Division auch im wesentlichen die Zeitkonstante der Messung.

Claims

Erf indungs ans pruch :

1. Verfahren zur dynamischen Bestimmung von Bewegungsgrößen, bei dem ein den Bewegungsprozeß beschreibendes Grundsignal vorliegt, welches beispielsweise in einem inkrementalen Meßsystem entstanden sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundsignal durch ein Signal dividiert wird, das durch Transformation aus dem Grundsignal gewonnen wurde.
2. Verfahren gemäß Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformation des Grundsignales in einer zweifachen Differentiation besteht.
3. Verfahren gemäß Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformation des Grundsignales in einer zweifachen Integration besteht.
4. Verfahren gemäß den Punkten 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Division eine Analog- oder Hybridrechenschaltung verwendet wird.
5. Verfahren gemäß den Punkten 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale durch Analog-Digital-Umsetzer aufbereitet, in einer digitalen Recheneinheit dividiert und digital . ausgegeben werden.
6. Verfahren gemäß Punkt 5, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Quotientensignal durch einen Digital-Analog-Umsetzer umgewandelt und analog ausgegeben wird.
7. Verfahren gemäß den Punkten 1 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch weitergehende Transformation des Quotientensignals weitere Bewegungsgrößen ermittelt werden.
8. Verfahren gemäß den Punkten 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, .daß durch Begrenzungsschaltungen die Division im Bereich des Nulldurchganges des als Divisor benutzten Signales zur Vermeidung von Meßfehlern verhindert wird.
9. Anordnung zur Realisierung des Verfahrens gemäß den Punkten 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Übertragungsgliedes (2), an dessen Eingang ein Grundsignal anliegt, mit einem Dividierer (5) verbunden ist, an dessen anderem Eingang das nicht transformierte Grundsignal anliegt und dessen Ausgangssignal dem Momentanwert einer Bewegungsgröße entspricht. Dieses Aus gangssignal liegt am Eingang eines zweiten Übertragungsgliedes (4) an, dessen Ausgangssignal einer weiteren Bewegungsgröße proportional ist.