DD261725A3

DD261725A3 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR MEASUREMENT SIGNAL EVALUATION IN PHASE CONTROLLED DRIVES

Info

Publication number: DD261725A3
Application number: DD85276229A
Authority: DD
Inventors: Bernhard Loewe
Original assignee: Ilmenau Tech Hochschule
Priority date: 1985-05-13
Filing date: 1985-05-13
Publication date: 1988-11-09
Also published as: DE3614151A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messsignalauswertung in inkremental geregelten Antrieben. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, welches es erlaubt, innerhalb einer Grundsignalperiode beliebig viele Rotor- bzw. Laeuferpositionen ohne einen Quantisierungsfehler einzustellen sowie eine Bewegung mit geringer konstanter Geschwindigkeit und sehr gutem Gleichlauf ermoeglicht. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass mindestens eine Zwischenkurve beliebiger Phasenlage durch die Summierung von amplitudenbewerteten Grundsignalen erzeugt wird, die als Regelabweichung zur Feinpositionierung benutzt wird. Mit elektronisch einstellbaren Teilerkoeffizienten der zu summierenden Grundsignale kann damit in einem als Phasenregelkreis wirkenden geregelten Antrieb auch innerhalb einer Grundsignalperiode jede beliebige Position ohne einen Quantisierungsfehler eingestellt werden. Ist die Steuerfrequenz fuer die elektronischen Multiplizierer bzw. Potentiometer, welche zur Einstellung der Teilerkoeffizienten benutzt werden, konstant, entsteht, auch bei kleinen Geschwindigkeiten, eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit und gutem Gleichlauf.The invention relates to a method for measuring signal evaluation in incrementally controlled drives. The aim of the invention is to provide a method which makes it possible to set as many rotor positions without a quantization error within a basic signal period as well as a movement with low constant speed and very good synchronization. The object is achieved in that at least one intermediate curve of any phase position is generated by the summation of amplitude-valued fundamental signals, which is used as a control deviation for fine positioning. With electronically adjustable divisor coefficients of the basic signals to be summed, any desired position can thus be set without a quantization error even in a basic signal period in a controlled drive acting as a phase locked loop. If the control frequency for the electronic multipliers or potentiometers, which are used to set the divider coefficients, constant, arises even at low speeds, a movement with constant speed and good synchronization.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung der Regelabweichung in phasengeregelten Antrieben. Sie kann in geregelten Antrieben zur Positionierung mit großer Auflösung und Genauigkeit sowie zur Erzeugung von Bewegungsvorgängen mit konstanter Geschwindigkeit und gutem Gleichlauf, insbesondere bei kleinen Geschwindigkeiten, Anwendung finden. Die Anwendung ist in allen geregelten Antrieben möglich, deren Meßsystem mindestens zwei phasenverschobene periodische Grundsignale liefert, die den Bewegungsverlauf beschreiben. Derartige Meßsystemsignale können mit induktiven, magnetischen, kapazitiven oder interferentiellen Gebern erzeugt werden.The invention relates to a method for obtaining the control deviation in phase-controlled drives. It can be used in controlled drives for positioning with high resolution and accuracy, as well as for generating constant speed motion and good tracking, especially at low speeds. The application is possible in all regulated drives whose measuring system supplies at least two phase-shifted periodic basic signals describing the course of the movement. Such measuring system signals can be generated with inductive, magnetic, capacitive or interferential encoders.

Characteristic of the known technical solutions

Zur hochgenauen Positionierung werden geregelte Antriebe eingesetzt. Zur Positionserfassung ist bei diesen Antrieben ein Meßsystem erforderlich, welches die erreichbare Auflösung und Genauigkeit des Antriebs wesentlich mitbestimmt. Außerdem ist eine Einrichtung notwendig, mit der aus den Meßsignalen und der Führungsgröße die Regelabweichung gewonnen wird. Die Arbeitsweise dieser Einrichtung bestimmt ebenfalls die erreichbare Auflösung und Genauigkeit des Antriebes mit. Bekannte geregelte Antriebe arbeiten mit inkrementalen Meßsystemen, die eine der Positionsänderung proportionale Anzahl von Impulsen abgeben. Der zurückgelegte Weg oder Winkel wird in äquidistante Abschnitte geteilt.Regulated drives are used for high-precision positioning. For position detection, a measuring system is required in these drives, which significantly determines the achievable resolution and accuracy of the drive. In addition, a device is necessary with which the control deviation is obtained from the measured signals and the reference variable. The operation of this device also determines the achievable resolution and accuracy of the drive with. Known regulated drives operate with incremental measuring systems that deliver a number of pulses proportional to the position change. The distance traveled or angle is divided into equidistant sections.

Die Rasterperiode fotoelektrischer Meßsysteme kann aufgrund von physikalischen Gegebenheiten nicht wesentlich kleiner als 10 μηι gewählt werden. Damit ist die Auflösung und Genauigkeit des Antriebsauf 10 μίτι begrenzt.The raster period of photoelectric measuring systems can not be chosen much smaller than 10 μηι due to physical conditions. Thus, the resolution and accuracy of the drive is limited to 10 μίτι.

Um dennoch eine größere Auflösung zu erreichen, werden Interpolatoren zur Unterteilung der Rasterperiode eingesetzt.However, to achieve greater resolution, interpolators are used to divide the screen period.

Bekannt ist der Netzwerkinterpolator (Reparaturanleitung für IAL1, Firmenanschrift VEB KCZ Jena), bei dem eine digitale Meßwertdarstellung erfolgt. Mit einem Interpolationsfaktor von beispielsweise 100 kann allein aufgrund des Quantisierungsfehlers infolge der digitalen Darstellung des Meßsignals die Positioniergenauigkeit 0,1 pm nicht übersteigen. Das ist, bezogen auf einen 10-pm-Schritt ein Fehler von 10%. Da schon ein Interpolationsfaktor von 100 einen hohen Aufwand für den Netzwerkinterpolator erfordert, ist eine wesentliche Vergrößerung des Interpolationsfaktors zur Genaüigkeitssteigerung nicht sinnvoll. Auch mit interferentiellen Meßsystemen, die eine Grundsignalperiode von beispielsweise 0,6 μιη besitzen, kann dieser Mangel grundsätzlich nicht beseitigt werden. Known is the network interpolator (repair instructions for IAL1, company address VEB KCZ Jena), in which a digital measured value representation takes place. For example, with an interpolation factor of 100, the positioning accuracy can not exceed 0.1 pm due to the quantization error due to the digital representation of the measurement signal. This is a 10% error based on a 10 pm step. Since even an interpolation factor of 100 requires a high outlay for the network interpolator, a substantial increase in the interpolation factor for increasing the efficiency is not meaningful. Even with interferential measuring systems that have a basic signal period of, for example, 0.6 μιη, this deficiency can not be eliminated in principle.

Es sind Anordnungen bekannt, welche das Auftreten eines Quantisierungsfehlers vermeiden. Nach den Patentschriften DD-PS 212341 und DE-OS 2543668 ist zur hochgenauen Positionierung eine Feinregelung vorgesehen. Der Quantisierungsfehler wird ausgeschlossen, indem nach erfolgter Grobpositionierung auf die Sollperiode des inkrementalen Meßsystems ein stetiges Istwertsignal mit Lichtschranken, die Bestandteil des inkrementalen Meßsystems sein können, gewonnen und aufgeschaltet wird (Analogwertaufschaltung). So ist zwar eine große Positioniergenauigkeit, aber nur eine relativ geringe Auflösung des Antriebs möglich, weil je Grundperiode nur ein stetiges Signal zur Verfügung steht. In der DD-PS 212341 wird zur Erzeugung zusätzlicher Signale die Anwendung von mehreren Lichtschranken vorgeschlagen, welche mehrere phasenverschobene Grundsignale liefern. Diesem Verfahren zur Auflöstmgssteigerung sind jedoch, besonders vom mechanischen Aufwand imArrangements are known which avoid the occurrence of a quantization error. According to the patents DD-PS 212341 and DE-OS 2543668 a fine control is provided for highly accurate positioning. The quantization error is precluded by the fact that, after coarse positioning to the reference period of the incremental measuring system, a continuous actual value signal with light barriers, which can be part of the incremental measuring system, is obtained and connected (analog value connection). Thus, although a large positioning accuracy, but only a relatively low resolution of the drive is possible because each basic period is only a steady signal available. DD-PS 212341 proposes the use of a plurality of light barriers for generating additional signals, which provide a plurality of phase-shifted basic signals. However, this process for Auflöstmgssteigerung are, especially from the mechanical effort in

Meßaufnehmer her, enge Grenzen gesetzt. *Measuring sensors, narrow limits. *

Die Möglichkeit, vier Positionen in einer Grundsignalperiode zu«rreichen, geht nach Sax, H.: Positionierungssystem kommt mit drei Chipsaus; Elektronik 1980, Heft 18 von zwei um 90° phasenverschobenen Grundsignalen eines fotoelektrischen Meßaufnehmers aus. Eine Steigerung der Auflösung auf acht Positionen je Grundsignalperiode wird erreicht, indem aus den beiden um 90° phasenverschobenen Grundsignalen mittels deren Summation vier zusätzliche phasenverschobene Zwischensignale erzeugt werden (DE-PS 2647956). Die Auflösung bleibt damit auf acht Positionen je Grundsignalperiode beschränkt. Gegenüber den nur digital arbeitenden Verfahren ist die wesentlich größere Positioniergenauigkeit von Vorteil.The ability to pass four positions in a fundamental signal period goes to Sax, H .: Positioning system comes with three chips; Elektronik 1980, Issue 18 of two phase-shifted by 90 ° fundamental signals of a photoelectric transducer. An increase in the resolution to eight positions per basic signal period is achieved by four additional phase-shifted intermediate signals are generated from the two phase-shifted by 90 ° basic signals by means of their summation (DE-PS 2647956). The resolution is thus limited to eight positions per basic signal period. Compared with the only digitally operating method, the much greater positioning accuracy is advantageous.

Ein weiteres Problem besteht bei Antrieben in der Erzeugung sehr langsamer Bewegungen (z.B. 0,05mm · s~¹) mit konstanter Geschwindigkeit und gutem Gleichlauf. In geregelten Antrieben ist die Bereitstellung eines der Geschwindigkeit proportionalen Istwertsignals geringer Welligkeit von großer Bedeutung. Bekannte Anordnungen, wie z.B. Tachogeneratoren, liefern bei kleinen Geschwindigkeiten ein zu geringes Ausgangssignal. Um eine ausreichend kleine Welligkeit zu erreichen, ist ein hoher Aufwand notwendig. In den DE-PS 3147145 und DE-OS 2 513638 werden Verfahren zur Erzeugung einer drehzahlproportionalen Spannung aus den Grundsignalen eines fotoelektrischen Meßsystems beschrieben.Another problem with drives is the generation of very slow movements (eg 0.05mm.s ^-1 ) with constant velocity and good tracking. In regulated drives, the provision of a velocity-proportional, low-ripple signal is of great importance. Known arrangements, such as tachogenerators, provide at low speeds too low an output signal. To achieve a sufficiently small ripple, a lot of effort is necessary. DE-PS 3147145 and DE-OS 2 513 638 describe methods for generating a speed-proportional voltage from the basic signals of a photoelectric measuring system.

Von Vorteil ist, daß ein Tachogenerator nicht notwendig wird. Das durch Differentiation der sinusförmigen Grundsignale gewonnene geschwindigkeitsproportionale Signal hat jedoch eine Welligkeit von 30%. Außerdem beeinflussen Amplitudenschwankungen der Grundsignale die drehzahlproportionale Spannung in starkem Maße. Ein Verfahren zur dynamischen Messung von Bewegungsgrößen nach der DD-PS 141866 liefert ein drehzahlproportionales Signal ohne Welligkeit. Voraussetzung sind jedoch streng sinusförmige Grundsignale mit einer extrem konstanten Amplitude, weil die Amplitude der Grundsignale quadratisch, die Grundsignalfrequenz und damit die Geschwindigkeit nur mit erster Potenz in das Meßergebnis eingehen. Weil diese Voraussetzungen in den meisten Meßsystemen nicht gegeben sind, treten große Meßfehler und damit große Gleichlaufschwankungen auf. Abhilfe wäre bei diesem Verfahren nur durch hochpräzise Geber und eine aufwendige Amplitudenstabilisierung möglich.The advantage is that a tachogenerator is not necessary. However, the velocity-proportional signal obtained by differentiation of the sinusoidal fundamental signals has a ripple of 30%. In addition, amplitude fluctuations of the fundamental signals greatly affect the speed-proportional voltage. A method for the dynamic measurement of motion quantities according to DD-PS 141866 provides a speed-proportional signal without ripple. Prerequisite, however, are strictly sinusoidal basic signals with an extremely constant amplitude, because the amplitude of the basic signals is square, the fundamental signal frequency and thus the speed only enter into the measurement result with a first power. Because these conditions are not met in most measuring systems, large measurement errors and thus large synchronization fluctuations occur. Remedy would be possible with this method only by high-precision encoder and a complex amplitude stabilization.

Object of the invention

; Es ist das Ziel der Erfindung, ein einfaches Verfahren zu schaffen, welches es erlaubt, innerhalb einer Grundsignalperiode beliebig viele Rotor- bzw. Läuferpositionen ohne einen Quantisierungsfehler mit hoher Auflösung einzustellen, sowie eine Bewegung mit geringer konstanter Geschwindigkeit und gutem Gleichlauf ermöglicht.; It is the object of the invention to provide a simple method which allows to set any number of rotor positions without a quantization error with high resolution within a basic signal period, as well as a movement with a low constant speed and good synchronization.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gewinnung der Regelabweichung in phasengeregelten Antrieben zu schaffen, bei dem die^begrenzte Auflösung digital arbeitender Vergleicher vermieden und die Auflösung analog arbeitender Vergleicher erreicht wird. Der Positionssollwert des Regelkreises soll dabei als digitale Größe vorgegeben werden und der Istwert als analoge Größe in Form von mindestens zwei phasenverschobenen periodischen Meßsignalen bereitgestellt werden. The invention has for its object to provide a method for obtaining the control deviation in phase-locked drives, in which avoided the ^ limited resolution digitally working comparator and the resolution analog analogue comparator is achieved. The position setpoint of the control loop is to be specified as a digital variable and the actual value to be provided as an analog variable in the form of at least two phase-shifted periodic measurement signals.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Gewinnung der Regelabweichung in phasengeregelten Antrieben, bei dem mindestens zwei den Bewegungsablauf beschreibende, zueinander phasenverschobene periodische Grundsignale vorliegen, aus denen eine Zwischenkurve beliebiger Phasenlage durch die Summierung von amplitudenbewerteten Grundsignalen erzeugt wird, deren einzelne Punkte die Regelabweichung darstellen. Bei einer Feinregelung werden die Punkte einer phasenverschiebbaren Zwischenkurve als Regelabweichung in einem Phasenregelkreis verwendet, dessen beliebig einstellbare Sollphasenlage erfindungsgemäß durch elektronisch einstellbare Teilerkoeffizienten der zu summierenden Grundsignale vorgegeben werden kann. Die von den elektronischen Stellern bestimmte Sollphasenlage der Zwischenkurve legt die Position des Antriebes fest. Werden für die elektronischen Steller spannungsgesteüerte elektronische Potentiometer bzw. Multiplizierer auf der Basis von Differenzverstärkern zur Stromverteilungssteuerung eingesetzt, die als Schaltkreise einen Stellbereich von z.B. 10OdB zulassen, ist ein sehr hoher Interpolationsfaktor möglich. Zur Bereitstellung der Steuerspannungen für bestimmte Positionen des Antriebs ist ein Speicher für die Steuerspannungspaare notwendig, der beim Einsatz von Widerständen sehr aufwendig ist. Für diesen Zweck ist der Einsatz von mikroelektronischen Festwertspeichern (z.B. RAM, PROM, EPROM) günstig. Die Steuerspannungen werden dann mit D/A-Umsetzern aus den gespeicherten Digitalwerten gewonnen.The solution of this object is achieved according to the invention with a method for obtaining the control deviation in phase-locked drives in which there are at least two motion descriptive, mutually phase-shifted periodic basic signals from which an intermediate curve of any phase is generated by the summation of amplitude-valued basic signals whose individual points the Represent deviation. In a fine control, the points of a phase-shiftable intermediate curve are used as a control deviation in a phase-locked loop whose arbitrarily adjustable desired phase position according to the invention can be specified by electronically adjustable divisor coefficients of the basic signals to be summed. The desired phase position of the intermediate curve determined by the electronic actuators determines the position of the drive. Are used for the electronic controller voltage-controlled electronic potentiometers or multipliers based on differential amplifiers for power distribution control, which are used as circuits an adjustment range of e.g. 10OdB, a very high interpolation factor is possible. To provide the control voltages for certain positions of the drive, a memory for the control voltage pairs is necessary, which is very expensive when using resistors. For this purpose, the use of microelectronic read-only memories (for example RAM, PROM, EPROM) is favorable. The control voltages are then obtained from the stored digital values using D / A converters.

Eine Vereinfachung ergibt sich, wenn multiplizierende D/A-Umsetzer eingesetzt werden, welche die Funktion der D/AUmsetzung und des elektronischen Potentiometers in sich vereinigen.A simplification arises when multiplying D / A converters are used which combine the function of D / A conversion and the electronic potentiometer.

Vorteilhafterweise wird zur Adreßsteuerung der Festwertspeicher ein Mikrorechner benutzt. Damit ergib%sich auch die Möglichkeit, statt der Tabelle für die Steuerspannungspaare, im Mikrorechner ein Programm vorzusehen, mit dem die aktuellen Steuerspannungswerte berechnet werden. Dies bedeutet besonders bei großen Interpolationsfaktoren eine Vereinfachung der Hardware.Advantageously, a microcomputer is used for address control of the read-only memory. This also gives the possibility, instead of the table for the control voltage pairs, of providing a program in the microcomputer with which the current control voltage values are calculated. This means a simplification of the hardware, especially with large interpolation factors.

Mit der Einstellung der Sollphasenlage einer Zwischenkurve durch spannungsgesteuerte elektronische Potentiometer bzw. Multiplizierer kann gleichzeitig das Problem einer Bewegung mit kleiner konstanter Geschwindigkeit und gutem Gleichlauf gelöst werden, indem die Steuerspannungen eine konstante Frequenz besitzen. Die Größe der Frequenz bestimmt die Geschwindigkeit der Bewegung. Da die Erzeugung von Steuerspannungen konstanter und geringer Frequenz mit elektronischen Mitteln relativ einfach möglich ist, eignet sich dieses Verfahren besonders für Bewegungen mit kleiner Fahrgeschwindigkeit. Gegenüber Verfahren, die mittels Differenzier- oder Integriergliedern aus Wegsignalen ein Geschwindigkeitssignal erzeugen, tritt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im interessierenden Frequenzbereich keine Beeinflussung des Regelkreises durch derartige Glieder auf, die aus der Geschwindigkeitssignalaufbereitung resultiert, d. h., der Regelkreis kann optimal auf den Bewegungsvorgang abgestimmt werden.With the setting of the desired phase position of an intermediate curve by voltage-controlled electronic potentiometer or multiplier can be solved simultaneously the problem of a movement with a small constant speed and good synchronization by the control voltages have a constant frequency. The size of the frequency determines the speed of the movement. Since the generation of control voltages constant and low frequency by electronic means is relatively easy, this method is particularly suitable for movements with low driving speed. In contrast to methods which generate a speed signal by means of differentiating or integrating elements from path signals, in the method according to the invention in the frequency range of interest there is no influence on the control loop by such members which results from the speed signal processing, ie. h., the control loop can be optimally adapted to the movement process.

Entsteht im Antrieb durch innere oder äußere Einflüsse eine größere Phasenabweichung als 180° zwischen Ist- unt^: Sollwert, kann der Phasenregelkreis auf einen falschen Kurvenzug der Zwischenkurve einrasten, was zu nicht korrigierbaren Positionsfehlem führt. Zur Vermeidung dieser Fehler kann eine Überwachung bzw. eine Korrektur der Motorstellung auf die Sollperiode, den eindeutigen Teil der Zwischenkurve oder einen Teilabschnitt der Grundsignalperiode erfolgen. Dazu können auch weitere Zwischenkürven genutzt werden, die synchron zu der im Phasenregelkreis verwendeten verschoben werden. Die Zahl der Fehlerinkremente kann numerisch erfaßt werden. Mit einer Grobregelung kann jederzeit wieder auf das richtige Inkrement positioniert werden. Innerhalb dieses Sollinkrementes erfolgt wieder eine Feinregelung auf der aktuellen Zwischenkurve. Ein bleibender Positionsfehler kann jetzt nicht mehr entstehen.Arises in the drive by internal or external influences a larger phase deviation than 180 ° between the actual ^unt: target value, the phase locked loop can lock on a wrong curve of the intermediate curve, which leads to uncorrectable Positionsfehlem. To avoid these errors, a monitoring or a correction of the motor position to the desired period, the unique part of the intermediate curve or a subsection of the basic signal period can be done. For this purpose, further Zwischenkürven can be used, which are moved in sync with that used in the phase locked loop. The number of error increments can be entered numerically. A coarse control can be repositioned to the correct increment at any time. Within this Sollinkrementes is again a fine control on the current intermediate curve. A permanent position error can not arise now.

embodiment

Die Erfindung soll anhand folgender in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the following in the drawing schematically illustrated embodiments. Show it:

Bg. 1: Eine das erfindungsgemäße Verfahren benutzende Anordnung zur Gewinnung einer Zwischenkurve mit beliebigBg. 1: An arrangement using the inventive method for obtaining an intermediate curve with arbitrary

einstellbarer Phasenlage Fig,2: Eine schematische Darstellung eines mikrorechnergesteüerten Antriebs mit einer erfindungsgemäßen Meßsignalauswertung, der als Phasenregelkreis arbeitet.adjustable phase position Fig. 2: A schematic representation of a microcomputer-controlled drive with a measurement signal evaluation according to the invention which operates as a phase locked loop.

In Fig. 1 ist eine Anordnung gezeigt, die es erlaubt, eine Zwischenkurve zu erzeugen, deren Phasenlage gegenüber den Grundsignalen beliebig verschoben werden kann. Dazu werden die um 180° zueinander phasenverschobenen Grundsignale U₁ und U₁ einem elektronischen Potentiometer 1, das einem Analogmultiplizierer entspricht, zugeführt. Die um 90° bzw. 270° gegenüber dem Grundsignal U₁ verschobenen Grundsignale U2 und Ü2 sind an ein zweites Potentiometer 2 angeschlossen. Die mit den Teilerfaktoren Ci und c₂ behafteten Ausgangssignale der elektronischen Potentiometer werden in einem Summierpunkt 5 überlagert. Dabei entsteht eine Zwischenkurve u_z, deren Phasenlage und Amplitude Uz mit den Teilerfaktoren Ci, C₂ und daher mit den Steuerspannungen u_ci, u_c2 der elektronischen Potentiometer eingestellt werden können. Wird diese Zwischenkurve als Regelspannung u_Fei_n bzw. als Regelabweichung für einen Feinregler benutzt, ist die Position des Läufers durch den Phasenwinkel φ festgelegt. .In Fig. 1, an arrangement is shown, which allows to generate an intermediate curve, the phase position relative to the basic signals can be moved arbitrarily. For this, the 180 ° phase-shifted to each other basic signals U ₁ and U ₁ an electronic potentiometer 1 which corresponds to an analog multiplier, respectively. The shifted by 90 ° or 270 ° relative to the basic signal U ₁ basic signals U2 and Ü2 are connected to a second potentiometer 2. The output signals of the electronic potentiometers, which are subject to the divisor factors Ci and c ₂ , are superimposed in a summation point 5. This produces an intermediate curve u _z whose phase angle and amplitude Uz can be set with the divider factors Ci, C ₂ and therefore with the control voltages u _c i, u _{c2 of} the electronic potentiometers. If this intermediate curve is used as a control voltage u _Fe i _n or as a control deviation for a fine regulator, the position of the rotor is determined by the phase angle φ. ,

Die Läuferpositiön kann also mit den Steuerspannungen u_Ci und u_C2 auch innerhalb einer Grundsignalperiode beliebig eingestellt werden, d.h., theoretisch ist eine unendliche Auflösung gegeben. Bei sinusförmigen Grundsignalen bleibt die Amplitude der Zwischenkurve für alle Phasenwinkel φ konstant, wenn für die Steuerspannungen u_c1 und u_c2ein Sinus-bzw. Kosinussignal verwendet wird. Ist die Frequenz dieser Signale konstant, entsteht eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit. Da sich auf elektronischem Wege Spannungen mit geringer Frequenz und hoher Frequenzkonstanz erzeugen lassen, sind auch Bewegungen mit sehr kleiner Geschwindigkeit und gutem Gleichlauf möglich.The Laufäuferpositiön can thus be set arbitrarily with the control voltages u _C i and u _C2 within a basic signal period, ie, theoretically an infinite resolution is given. With sinusoidal fundamental signals, the amplitude of the intermediate curve remains constant for all phase angles φ, if a sinusoidal or a sinusoidal signal is applied to the control voltages u _c1 and u _c2 . Cosine signal is used. If the frequency of these signals is constant, a movement with constant speed arises. Since voltages with low frequency and high frequency constancy can be generated electronically, movements with very low speed and good synchronization are also possible.

Fig. 2 zeigt einen inkremental geregelten Antrieb, bei dem als spannungsgesteuerte Potentiometer die multiplizierenden D/AUmsetzer 6 und 7 vorgesehen sind. Das Teilerverhältnis der Potentiometer wird mit den Digitalworten D1 und D2 vom Mikrorechner 8 vorgegeben. Die mit den Teilerfaktoren behafteten Ausgangsspannungen im Summierpunkt 15 überlagert. Die so entstandene Feinregelspannung u_Fein wird dem Feinregler 16 als-Regelabweichung zugeführt. Der Feinregler 16 steuert über den Summierpunkt 10 und den Leistungsverstärker 11 den Motor 12 an.2 shows an incrementally controlled drive in which the multiplying D / E converters 6 and 7 are provided as voltage-controlled potentiometers. The divider ratio of the potentiometers is specified by the microcomputer 8 with the digital words D1 and D2. The afflicted with the divider factors output voltages in the summing point 15 superimposed. The resulting fine control voltage u _Fe in is fed to the fine regulator 16 as-control deviation. The fine regulator 16 controls the engine 12 via the summing point 10 and the power amplifier 11.

Zur Istwerterfassung dient ein fotoelektrischer Aufnehmer 13, der die sinusförmigen um 90° phasenverschobenen, den Bewegungsverlauf charakterisierenden Grundsignale Ui,üi, U₂ und U₂ erzeugt. Diese Grundsignale werden den multiplizierenden D/A^Umsetzern 6 und 7 zugeführt, womit der Feinregelkreis geschlossen ist. Aus den Grundsignalen entstehen in den Komparatbren 14 vier gegeneinander um 45° phasenverschobene Rechtecksignalfolgen Z1, Z45°, Z2, Z135°, die vom Mikrorechner 8 ausgewertet werden.For actual value detection is a photoelectric transducer 13 which generates the sinusoidal phase-shifted by 90 °, the movement history characterizing basic signals Ui, ui, U ₂ and U ₂ . These basic signals are supplied to the multiplying D / A converters 6 and 7, whereby the fine-control loop is closed. Four rectangular signal sequences Z1, Z45 °, Z2, Z135 °, which are evaluated by the microcomputer 8, are generated in the comparator beams 14 from the basic signals 14 by 45 ° phase-shifted signal sequences.

Damit kann der Mikrorechner 8 mittels eines digitalen Regelalgorithmus als Grobregler arbeiten. Die Stellgröße wird vom Mikrorechner 8 über einen D/A-Umsetzer 9 und den Summierpunkt 10 an den Leistungsverstärker 11 ausgegeben. Während der Feinpositionierung oder der Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit unter Nutzung des Feinregelkreises kann der Mikrorechner 8 mit Hilfe der Komparatorsignale Z1, Z45°, Z2 und Z135° überwachen, ob durch Störgrößen der Eindeutigkeitsbereich des Feinreglers von maximal einer Grundsignalperiode verlassen wurde. Tritt dieser Fall ein, kann der Mikrorechner durch den Grobreglefkreis eine Korrektur bewirken oder eine Fehlermeldung ausgeben.Thus, the microcomputer 8 can work as a coarse controller by means of a digital control algorithm. The manipulated variable is output from the microcomputer 8 via a D / A converter 9 and the summing point 10 to the power amplifier 11. During the fine positioning or the movement at constant speed using the fine-control loop, the microcomputer 8 can monitor with the aid of comparator signals Z1, Z45 °, Z2 and Z135 ° whether the unambiguity range of the fine controller has been exited by disturbance variables of a maximum of one basic signal period. If this case occurs, the microcomputer can correct it by means of the coarse loop or output an error message.

Claims

Method for obtaining the control deviation in phase-controlled drives, in which at least two motion signals describing the course of motion are evaluated, which are preferably taken from an incremental measuring system, characterized in that the divider ratios (C ₁ , C ₂ ) corresponding to the desired position of a semiconductor memory for given by the basic signals (u _{1 (} U ₂ , U ₁ , U ₂ ) voltage controller (1, 2) are given and then by the divider ratios (C ₁ , C ₂ ) from the basic signals (U ₁ , U ₂ , U ₁ , U ₂ ) are summed to form a signal in an analog summing element (5) whose deviation from the zero point is equal to the control deviation (u _z ).

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