DD273324A1 - METHOD FOR THE REALIZATION OF AN ADAPTIVE SCRAP CONTROL - Google Patents
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Abstract
Die Loesung bezieht sich auf Abtastregler mit konstanten Abtastzeiten und veraenderlicher Dynamik, wie sie bei Regelkreisen unter Verwendung von Mikrorechnern Anwendung finden. Es soll ein, hinsichtlich der Ausnutzung der jeweils verfuegbaren Stellgliedleistung, zeitoptimaler universeller Abtastregler entworfen werden, der unabhaengig von Stoer- und Fuehrungsverhalten ist, dessen Regelalgorithmus aus wenigen uebersichtlichen und leicht zu berechnenden Gliedern besteht und der ohne Reglerstrukturaenderung in der Lage ist, die Anzahl der Regelschritte so zu veraendern, dass bei Ausnutzung der verfuegbaren Stellgliedleistung die geringste Anzahl von Regelschritten benoetigt wird. Es wurde ein neuer Ansatz fuer den Reglerentwurf fuer Stoerverhalten und in Verbindung mit einem neuen Ansatz fuer einen Sollwertfilter auch fuer Stoer- und Fuehrungsverhalten gefunden, gemaess deren Algorithmen entsprechend der jeweils verfuegbaren Stellgliedleistung die Anzahl der Regelschritte fuer Stoerverhalten und die Anzahl der Regelschritte fuer Fuehrungsverhalten unabhaengig voneinander einstellbar sind.The solution relates to sampling devices with constant sampling times and variable dynamics, as they are used in control circuits using microcomputers. It should be designed with regard to the utilization of each available actuator power, time-optimal universal Abtastregler which is independent of Stoer and Fuehrungsverhalten whose control algorithm consists of few clear and easy to calculate links and is able to change the number without the controller Modify control steps so that when using the available actuator power the smallest number of control steps is required. A new approach for the controller design for disturbance behavior and in connection with a new approach for a setpoint filter for interference and Fuehrungsverhalten was found, according to their algorithms according to the respective available actuator performance, the number of control steps for faulty behavior and the number of control steps for Fuehrungsverhalten independent are adjustable from each other.
Description
y(n) = ZT a..y(n~i) + 21 c. . R(n~i-in.),y (n) = ZT a..y (n ~ i) + 21 c. , R (n ~ i-in.)
i = :l i=0 ' ·-i =: l i = 0 '· -
in derin the
y (n) = die aktuelle Reglerausgangsgröße zum Abtastzeitpunkt t = η · T mit m0 = O (T A Abtastzeit)y (n) = the current controller output quantity at the sampling instant t = η * T with m 0 = 0 (TA sampling time)
y(n-i) = dieReglerausgangsgrößezumAbtastzeltpunktt = (n-i)Ty (n-i) = the controller output to the sampling point t = (n-i) T
8i; Ci - Reglerkooffizienten8i; Ci - regulator co-efficient
R(n-1 -mi) =· die zeitoptimale (dead-beat) Reglerkomponente zum Zeltpunkt t = T(n-1 -mi) s = die Ordnung der RegelstreckeR (n-1 -mi) = · the time-optimal (dead-beat) controller component at the point in time t = T (n-1 -mi) s = the order of the controlled system
m, = die Anzahl der Regelschrittem, = the number of control steps
ist, «is, «
erfolgt, nach der ein Regelalgorithmus berechnet wird, der entsprechend der Ordnung der Regelstrecke aus der Summe einer Anzahl von s bewerteten Reglerausgangsgrößen und der Summe einer Anzahl von s + 1 zeitversetzt bewerteten dead-beat· Komponenten besteht, wobei die Einstellbarkeit der Anregelzeit der Störgröße durch Veränderung der Anzahl der Regelschritte erreicht wird.takes place, after which a control algorithm is calculated, which consists of the sum of a number of s evaluated controller output variables and the sum of a number of s + 1 time-offset valued dead-beat components according to the order of the controlled system, wherein the adjustability of the rise time of the disturbance by Change in the number of control steps is achieved.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird zur Bildung der geringsten Anzahl von Regelschritten die aktuelle Reglerausgangsgröße mit einer maximalen Ausgangsgröße verglichen, bis dio GleichungIn one embodiment of the invention, the current controller output variable is compared with a maximum output variable to form the lowest number of control steps until the equation
Ytm.) < YmK < Vlm. - 1)Ytm.) <YmK <Vlm. - 1)
erfüllt ist.is satisfied.
maximale Reglerausgangsgröße, die sich aus dem zulässigen Begrenzungswert und dem jeweiligen Belastungswert nach derGleichungmaximum controller output resulting from the allowable limit value and the respective load value after the equation
/ym«/ = /ye.gr. - Yl (0// ym «/ = /ye.gr. - Yl (0 /
ergibt, bereitgestellt.results, provided.
ausgelegten Reglers eine Sollwertfilte, jng durchgeführt, wobei der Entwurf des Filters auf der Grundlage der gefundenendesigned regulator performed a setpoint filter, jng, the design of the filter based on the found
in derin the
w' (n) = die aktuelle Filterausgangsgröße zum Abtastzeitpunkt t = η · T mit T als Abtastzeitw '(n) = the current filter output at the sampling time t = η · T with T as sampling time
w'(n-rrii) = die Filterausgangsgröße zum Abtastzeifpunktt = (n — mi)Tw '(n-rrii) = the filter output to sample point t = (n-mi) T
bi;dj = Filterkoeffizientenbi; dj = filter coefficients
w(n-nrij) = die Filtereingangsgröße zum Abtastzeitpunktt = (n - mj) Tw (n-nrij) = the filter input at sampling time t = (n-mj) T
s = die Ordnung der Regelstreckes = the order of the controlled system
f = die Ordnung des Filtersf = the order of the filter
m, = dieAnzahMerRegelschrittebeiderOptimierungaufStörverhaltenm, = the number of steps in the optimization of the disturbance behavior
{& Regleroptimierung) {& Controller optimization)
mi = die Anzahl der Reglerschritte bei der Optimierung auf Führungsverhaltenmi = the number of controller steps in the optimization for leadership behavior
erfolgt, nach der ein Filteralgorithmus berechnet wird, der entsprechend der Ordnung (s) der Regelstrecke aus der Summe einer Anzahl von s bewerteten, zeitversetzten Filterausgangsgrößen und der Summe einer Anzahl von f bewerteten zeitversetzten Filtereingangsgrößen besteht, wobei die Einstellbarkeit der Anregelzeit der Störgröße durch Veränderung der Anzahl der Regelschritte bei Störverhalten und die Einstellbarkeit der Anregelzeit der Führungsgröße durch Veränderung der Anzahl der Regelschritte bei Führungsverhalten erreicht wird.takes place, after which a filter algorithm is calculated, which according to the order (s) of the controlled system consists of the sum of a number of s weighted, time-offset filter outputs and the sum of a number of f-rated time-offset filter inputs, the adjustability of the rise time of the disturbance variable by change the number of control steps for disturbance behavior and the adjustability of the rise time of the reference variable is achieved by changing the number of control steps in leadership behavior.
In einer Ausgestaltung dieser Weiterbildung der Erfindung wird zur Bildung der geringsten Anzahl von Regelschritten bei Störverhalten und der geringsten Anzahl von Regelschritten bei Führungsverhalten die aktuelle Reglerausgangsgröße mit einer maximalen Ausgangsgröße verglichen, bis die GleichungIn one embodiment of this development of the invention, the current controller output variable is compared with a maximum output variable to form the least number of control steps in the case of disturbance behavior and the least number of control steps in leadership behavior, until the equation
MmJ < ym«x < Mm. -1)MmJ <y m «x <Mm. -1)
erfüllt ist.is satisfied.
In einer weiteren Ausgestaltung der Weiterbildung der Erfindung wird zur Realisierung eines zeitlich optimalen Abtastreglers für Stör- und Führungsverhalten die jeweils aktuelle maximale Ausgangsgröße, die sich aus dem zulässigen Begrenzungswert und dem jeweiligen Belastungswert nach der GleichungIn a further refinement of the development of the invention, in order to realize a temporally optimal sampling controller for disturbing and guiding behavior, the respectively current maximum output variable, which results from the permissible limiting value and the respective load value according to the equation
/ym«/=/ye.gr. - Yl (t)/ ergibt, bereitgestellt./ y m «/=/ye.gr. - Yl (t) / yields, provided.
Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungabelsplel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below in a Ausführabelsplel.
Gegenüber dem bisherigen Ansatz für den suboptimalen Reglerentwurf auf Führungsverhalten geht der erfindungsgemäße Funktionsansatz vom Reglerentwurf auf Störverhalten, vom Verlauf der Reglerausgangsgröße y zur Störgröße S aus. Dabei wird die Stellgliedleistung während eines Anregelschrittes m immer als konstant vorausgesetzt. Zur Vereinfachung der Betrachtung wurde die Stellgliedgröße gleich Identisch der Reglerausgangsgröße angenommen. Der neue Ansatz führt zu einer Reglergleichung für die aktuelle ReglerausgangsgrößeCompared to the previous approach to the suboptimal controller design on leadership behavior of the inventive approach from the controller design on interference behavior, from the course of the controller output variable y for disturbance S from. The actuator power is always assumed to be constant during a starting step m. To simplify the consideration, the actuator size was assumed to be identical to the controller output. The new approach leads to a controller equation for the current controller output
in der bedeuten:in which mean
y (n -1) = die aktuelle Reglerausgangsgröße zum Abtastzeitpunkt t = (n -1) T (T & Abtastzeit)y (n -1) = the current controller output at sampling time t = (n -1) T (T & sampling time)
8i;ci = Reglerkoeffizienten8i; ci = regulator coefficients
R(n-1 -mi) = die zeitoptimale (dead-beat) Reglerkomponente zum Zeitpunkt t = (n -1 -πη)R (n-1 -mi) = the time-optimal (dead-beat) controller component at time t = (n -1 -πη)
s = die Ordnung der Regelstreckes = the order of the controlled system
m, = die Anzahl der Regelschritte.m, = the number of control steps.
Ergebnis der Gleichung ist ein Algorithmus, nach welchem die Reglerstruktur nur von der Ordnung der Regelstrecke bestimmt wird und unabhängig von der Anzahl der Regelschritte m, ist. Bei einer Regelstrecke z. B. 2. Ordnung enthält die Gleichung (1) nur noch 5 GliederThe result of the equation is an algorithm according to which the controller structure is determined only by the order of the controlled system and is independent of the number of control steps m. For a controlled system z. B. 2nd order contains the equation (1) only 5 links
a, ·ν(η - 1);β2·ν(η - 2);c0· R (η - 1);c( · R (η - 1- mi);c2· R (η - 1 - mi); d.h. m, = 2a, · ν (η - 1), β 2 · ν (η - 2), c 0 · R (η - 1), c ( · R (η - 1 - mi), c 2 · R (η - 1 - mi), ie m, = 2
Damit braucht nur einmal die dead-beat-Komponente R ermittelt werden. Diese wird dann nur entsprechend den benötigten Regelschritten zeitversetzt benutzt. Zusätzlich werden noch die zeitversetzten Reglerausgangskomponenten y(n-1) und y(n-2) benötigt, die sich als Vergangenheitswerte der vorhergehenden Stellgröße y darstellen, und damit bereits als Speicherwerte vorliegen. Die Anzahl der benötigten Regelschritte wird dabei jeweils durch die verfügbare Stellgliedleistung gesteuert. Im Vergleich zum führungsoptimierten Regler mit endlicher Einstellzelt ist erkennbar, daß bei Störootimierung die Glieder der dead-beat-Komponenten eine um einen Zeittakt versetzte Größe aufweisen. Sollte die Stellgliedldcuing im obigen Beispiel (m, - 2) nicht ausreichen, braucht beim 3. Glied m, lediglich auf m, + 1 erhöht werden. Damit kann die bisher übliche Art der Stellgliedbegrenzung vermieden werden. Die Bestimmung des aktuellen m,-Wert es erfolgt nach der GleichungThus only once the dead-beat component R needs to be determined. This is then only used in a time-shifted manner according to the required control steps. In addition, the time-shifted controller output components y (n-1) and y (n-2) are required, which represent themselves as past values of the preceding manipulated variable y, and thus already exist as storage values. The number of required control steps is controlled in each case by the available actuator power. In comparison with the finely tuned control-optimized controller, it can be seen that in the case of noise optimization, the members of the dead-beat components have a variable offset by one cycle. If the actuator branching in the above example (m, - 2) is not sufficient, then at the 3rd term m, only m, + 1 must be increased. Thus, the previously common type of actuator limitation can be avoided. The determination of the actual m, value it takes place according to the equation
''(M ) <- ''.,ιηx < y(i.i,.-i) (2)'' (M) <- ''., Ιηx < y (ii, - i) (2)
durch Vergleich des errechneten Wertes mit dem maximalen Wert ym«. Zur Ermittlung des jeweilig maximal verfügbaren Stellgliedwertes ymix, der aufgrund der jeweiligen Belastungssituation yi(t) nicht dem zulässigen Begrenzungswert yB,,r. entsprechen muß, kann die jeweilige aktuelle maximale Ausgangsgröße ym„ nach der Gleichungby comparing the calculated value with the maximum value y m «. To determine the respective maximum available actuator value y mix , which due to the respective load situation yi (t) does not exceed the permissible limiting value y B ,, r . must correspond, the respective current maximum output y m " according to the equation
ermittelt werden.be determined.
Zur Reduzierung der größeren Überschwingweite, bedingt durch die Störoptimierung, wird entsprechend der Figur ein Sollwertfilter vor den Regler geschaltet, das folgender Filtergleichung genügtTo reduce the larger overshoot, due to the noise optimization, according to the figure, a setpoint filter is switched in front of the controller, the following filter equation is sufficient
·ν'ί'Ί) :; έ !:'· .'.V(H-Ih.) + Σ d..v7(n-m ) <4>· Ν 'ί' Ί); έ !: '·.'. V (H-Ih.) + Σ d..v7 (nm) < 4 >
i = l '· j ul J Ji = l '· j ul J J
in der bedeuten:in which mean
w'(n-mi) = die Filterausgangsgröße zum Abtastzeitpunktt «=· (η-mi) Tw '(n-mi) = the filter output at sampling time t «= · (η-mi) T
b-,; dj = Filterkoeffizienten b ,; dj = filter coefficients
w(n-mf) = dieFiltereingangsgrößezumAbtastzeitpunktt = (n-rrijlTw (nm f ) = the filter input at the sampling time t = (n-rrijlT
s = die Ordnung der Regelstreckes = the order of the controlled system
f = die Ordnung des Filtersf = the order of the filter
m, = die Anzahl der Regelschritte bei Optimierung auf Störverhalten (A Regleroptimierung)m, = the number of control steps when optimizing for disturbance behavior (A controller optimization)
rrif = dieAnzahlderRegelschrittebeiOptimierungaufFührungsverhalten.rrif = the number of control steps in the optimization of guidance behavior.
Ergebnis ist auch hier ein Algorithmus, nach welchem die Filtorstruktur nur von der Ordnung der Regelstrecke bestimmt wird und unabhängig von der Anzahl der Regelschritte m, ist. Bei einer Regelstrecke z. B. 2. Ordnung enthält die Gleichung 2 Glieder für den ersten Term und wählbare mrSchritte für den zweiten term. Es braucht nur die w'-Komponente in 2 Varianten ermittelt zu werden, die dann entsprechend den benötigten Regelschritten zeitversetzt benutzt werden.The result here too is an algorithm according to which the filter structure is determined only by the order of the controlled system and is independent of the number of control steps m. For a controlled system z. For example, 2nd order, the equation contains 2 terms for the first term and selectable mr steps for the second term. It only needs the w 'component to be determined in 2 variants, which are then used according to the required control steps with a time delay.
Um auch hier ein zeitoptimales Filter entsprechend der vorhandenen Stellgliedleistung (ymax) zu gewährleisten, werden die benötigten Regelschritte über die verfügbare Stellgliedleistung wie beim Regler gesteuert.In order to ensure a time-optimized filter according to the existing actuator output (y max ), the required control steps are controlled by the available actuator output as with the controller.
Aus den Darlegungen ist erkennbar, daß zwei Freiheitsgrade vorliegen, die durch die unterschiedlichen Parameter tn, undnrtf , gekennzeichnet sind. Sie gebende Anzahl der Einstellschritte bei Störgrößen- und Führungsgrößenänderungen an, und sind unabhängig voneinander einstellbarIt can be seen from the explanations that there are two degrees of freedom, which are characterized by the different parameters tn, andnrtf. You specify the number of setting steps for disturbance variable and command variable changes, and can be set independently of each other
Die Erfindung ist vorzugsweise zur Realisierung mit einem Mikrorechner vorgesehen. The invention is preferably intended for implementation with a microcomputer.
Claims (6)
Hierzu 1 Seite Zeichnungresults is provided.
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DD30130887A DD273324A1 (en) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | METHOD FOR THE REALIZATION OF AN ADAPTIVE SCRAP CONTROL |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DD273324A1 true DD273324A1 (en) | 1989-11-08 |
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DD30130887A DD273324A1 (en) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | METHOD FOR THE REALIZATION OF AN ADAPTIVE SCRAP CONTROL |
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Country | Link |
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DD (1) | DD273324A1 (en) |
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1987
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