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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Regelverfahren für eine Anzahl
von in einem Regeltakt lagegeregelten Folgeachsen, wobei in jedem
Regeltakt
- – anhand
eines Lagewertes oder einer zeitlichen Ableitung des Lagewertes
einer allen Folgeachsen übergeordneten
Leitachse für
jede Folgeachse ein anfänglicher
Lagesollwert ermittelt wird und
- – für jede Folgeachse
ein Lageistwert erfasst wird sowie anhand des Lageistwertes und
des anfänglichen
Lagesollwertes der jeweiligen Folgeachse ein Schleppabstand ermittelt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Datenträger mit
einem auf dem Datenträger gespeicherten
Computerprogramm für
einen Rechner zur Durchführung
eines derartigen Regelverfahrens. Schließlich betrifft die vorliegende
Erfindung noch einen Rechner mit einem solchen Datenträger.
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Aus
der
DE 101 04 795
A1 ist ein Regelverfahren für eine Anzahl von in einem
Regeltakt lagegeregelten Folgeachsen bekannt, wobei in jedem Regeltakt
anhand eines Lagewertes oder einer zeitlichen Ableitung des Lagewertes
einer allen Folgeachsen übergeordneten
Leitachse für
jede Folgeachse ein anfänglicher
Lagesollwert ermittelt wird. Für
jede Folgeachse wird ein Lageistwert erfasst. Weiterhin wird ein
für alle
Folgeachsen gültiger
erwarteter Abweichungswert ermittelt und auf den Lagewert, anhand
dessen die anfänglichen
Lagesollwerte ermittelt werden, aufgeschaltet.
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Aus
der
DE 40 42 275 A1 ist
ein Regelverfahren für
eine Anzahl von in einem Regeltakt lagegeregelten Folgeachsen bekannt.
In jedem Regeltakt wird anhand eines Lagewertes oder einer zeitlichen
Ableitung des Lagewertes einer allen Folgeachsen übergeordneten
Leitachse für
jede Folgeachse ein anfänglicher
Lagesollwert ermittelt. Weiterhin wird für jede Folgeachse ein Lageistwert
erfasst und anhand des Lageistwertes und des anfänglichen Lagesollwertes der
jeweiligen Folgeachse ein Schleppabstand ermittelt. Der Schleppabstand
wird mittels einer einem PI-Regler ähnlichen Struktur ausgeregelt.
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Aus
der
US 4,093,904 A ist
ein Lageregelverfahren für
eine Anzahl von in einem Regeltakt lagegeregelten Folgeachsen bekannt,
wobei in jedem Regeltakt anhand eines Lagewertes oder einer zeitlichen
Ableitung des Lagewertes einer allen Folgeachsen übergeordneten
Leitachse für
jede Folgeachse ein anfänglicher
Lagesollwert ermittelt wird.
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Im
Stand der Technik und auch bei der vorliegenden Erfindung wird zwischen
Achsen und Antrieben unterschieden. Als Achse wird üblicherweise
ein technologisches Objekt (d. h. eine Softwareinstanz) bezeichnet,
als Antrieb ein reales physikalisches Objekt (z. B. ein Motor oder
ein Leistungsteil). Normalerweise steuert eine Achse einen Antrieb.
Wenn eine Achse hingegen keinen Antrieb steuert, wird eine solche
Achse als virtuelle Achse bezeichnet.
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Regelverfahren
der eingangs genannten Art werden vor allem dann eingesetzt, wenn
bei einer Anzahl von Achsen (einschließlich der Leitachse) ein Gleichlauf
gewährleistet
werden soll. Im Stand der Technik wird hierbei ständig überwacht,
ob die Schleppabstände
der Folgeachsen innerhalb vorbestimmter Toleranzbereiche bleiben.
Ist dies der Fall, wird das Regelverfahren (= der Normalbetrieb)
fortgesetzt. Tritt hingegen ein Fehlerfall ein, auf Grund dessen
eine der Folgeachsen ihren zulässigen
Toleranzbereich verlässt,
wird auf einen Fehlerbetrieb umgeschaltet, in dem gegebenenfalls
vom Normalbetrieb abgewichen werden kann. Beispielsweise kann ein
Regelverfahren ausgeführt
werden, in dem diese Folgeachse nunmehr zur neuen Leitachse wird.
Ein Beispiel für
diese Vorgehensweise findet sich in der
DE 195 29 430 C2 .
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Die
Vorgehensweise des Standes der Technik weist eine Vielzahl von Nachteilen
auf. So ist es beispielsweise erforderlich, den Fehlerfall als solches sofort
und unmittelbar zu erfassen, um rechtzeitig in den Fehlerbetrieb
umschalten zu können.
Weiterhin ist ein eigenes, gegebenenfalls vom Normalbetrieb verschiedenes
Regelkonzept erforderlich. Hierfür muss
eine entsprechende Programmierung vorhanden sein. Auch ist es möglich, dass
durch das Umschalten in den Fehlerbetrieb selbst wieder Folgefehler
generiert werden, z.B. ein Überschreiten
des Regeltaktes oder ein Überschreiten
eines Toleranzbereichs einer anderen Folgeachse. Schließlich versagt die
Vorgehensweise des Standes der Technik oftmals beim Auftreten von
Mehrfachfehlern.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Regelverfahren
der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass die Nachteile
des Standes der Technik vermieden werden. Insbesondere soll es möglich sein,
zumindest Einfachfehler im Rahmen des Normalbetriebs zu beherrschen.
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Die
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass in jedem Regeltakt anhand der Schleppabstände der Folgeachsen ein für alle Folgeachsen
gültiger
Abweichungswert ermittelt wird und für jede Folgeachse anhand des
Abweichungswerts und des Lageistwertes dieser Folgeachse ein endgültiger Lagesollwert ermittelt
wird, auf den die jeweilige Folgeachse lagegeregelt wird.
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Im
Unterschied zum Stand der Technik wird bei der vorliegenden Erfindung
also die Leitachse selbst nicht mit in den Achsverbund eingebunden. Daher
ist es unkritisch, wenn sich bei den Folgeachsen Schleppabstände zur
Leitachse aufbauen. Die Leitachse selbst muss also nicht synchron
zu den Folgeachsen sein. Es muss nur gewährleistet sein, dass die Schleppabstände der
Folgeachsen untereinander innerhalb vorbestimmter Toleranzbereiche liegen.
Dies wird durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise gewährleistet.
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Wenn
die für
die Folgeachsen ermittelten Schleppabstände geeignet normiert sind,
sind die Schleppabstände
sofort und direkt miteinander vergleichbar. Ein Beispiel eines normierten
Schleppabstands ist dabei die Differenz von Lagesollwert und Lageistwert
einer Folgeachse, dividiert durch die Lagesollwertänderung
der jeweiligen Folgeachse innerhalb eines Regeltaktes. Dieser Schleppabstand
besitzt beispielsweise die Eigenschaften, dass er
- – proportional
zur Differenz von Lagesollwert und Lageistwert ist,
- – unabhängig von
einer Gleichlaufbeziehung ist,
- – einheitenlos
ist,
- – den
direkten Bezug zur Leitachse liefert und
- – ohne
weitere Umrechnung oder Umformung mit den Schleppabständen anderer
Folgeachsen vergleichbar ist.
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Die
Leitachse kann eine reale Achse sein, die außerhalb des gleichlaufenden
Achsverbundes ist. Vorzugsweise ist die Leitachse aber eine virtuelle Achse.
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Zur
Implementierung des erfindungsgemäßen Regelverfahrens können beispielsweise
anhand der Schleppabstände
aller Folgeachsen globale Kenngrößen ermittelt
werden, vorzugsweise auf statistischer Basis, anhand derer erkennbar
ist, ob mindestens eine der Folgeachsen einen deutlich anderen Schleppabstand
als die anderen Folgeachsen aufweist. Der Abweichungswert wird in
diesem Fall anhand der globalen Kenngrößen derart ermittelt, dass
die anderen Folgeachsen zumindest tendenziell der mindestens einen
Folgeachse folgen, die einen deut lich anderen Schleppabstand aufweist
als die anderen Folgeachsen.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Regelverfahrens
ergibt sich, wenn
- – die Folgeachsen zu Achsgruppen
mit je mindestens einer Folgeachse zusammengefasst sind,
- – die
Folgeachsen jeder Achsgruppe von jeweils einem Regelrechner lagegeregelt
werden,
- – jeder
Regelrechner die Schleppabstände
der von ihm lagegeregelten Folgeachsen ermittelt,
- – jeder
Regelrechner anhand der von ihm ermittelten Schleppabstände eine
Anzahl lokaler Kenngrößen ermittelt
und über
ein Bussystem, an das zumindest die Regelrechner angeschlossen sind, ausgibt,
- – die
lokalen Kenngrößen von
mindestens einem an das Bussystem angeschlossenen Korrekturrechner
empfangen werden und
- – der
mindestens eine Korrekturrechner anhand der lokalen Kenngrößen der
Regelrechner die globalen Kenngrößen ermittelt,
anhand der globalen Kenngrößen den
Abweichungswert ermittelt und den Abweichungswert mindestens einem
der Regelrechner zur Verfügung
stellt.
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Denn
dann reduziert sich – insbesondere
bei größeren Achsverbünden mit
z. B. 15 bis 20 Regelrechnern mit je 5 bis 10 lagegeregelten Folgeachsen – der Rechen-
und Kommunikationsaufwand deutlich.
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Der
Korrekturrechner kann alternativ auf die Regelrechner verteilt sein
oder aber ein Leitrechner sein.
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Die
lokalen Kenngrößen können die Schleppabstände der
vom jeweiligen Regelrechner lagegeregelten Folgeachsen selbst sein.
Vorzugsweise aber ist die Anzahl lokaler Kenngrößen für alle Regelrechner die gleiche
und unabhängig
von der Anzahl der von den Regelrechnern jeweils lagegeregelten
Folgeachsen und unabhängig
von der Anzahl der von den Regelrechnern jeweils maximal regelbaren
Folgeachsen. Denn dann ist die Reaktions zeit zum Ermitteln des Abweichungswerts
nahezu unabhängig
von der Anzahl lagegeregelter Folgeachsen.
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Die
lokalen Kenngrößen der
Regelrechner sind vorzugsweise für
das Minimum, das Maximum und den Mittelwert der Schleppabstände der
vom jeweiligen Regelrechner lagegeregelten Folgeachsen charakteristisch.
Gegebenenfalls können
die lokalen Kenngrößen zusätzlich auch
für die
Anzahl der vom jeweiligen Regelrechner lagegeregelten Folgeachsen
charakteristisch sein. Alternativ zum lokalen Mittelwert könnte auch
ein anderer Wert, z. B. ein Medianwert oder ein Quantil, ermittelt
und übermittelt
werden.
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Die
globalen Kenngrößen umfassen
vorzugsweise das globale Minimum, das globale Maximum und den globalen
Mittelwert aller Schleppabstände.
Denn dann ist es insbesondere beispielsweise möglich, dass der Abweichungswert
anhand der Formel K = MAX – TOL·Fermittelt wird, wenn
der globale Mittelwert näher
am globalen Minimum als am globalen Maximum liegt, und anhand der
Formel K = MIN + TOL·Fermittelt wird, wenn
der globale Mittelwert näher
am globalen Maximum als am globalen Minimum liegt, wobei MIN das
globale Minimum, MAX das globale Maximum, TOL ein Toleranzwert und
F ein Faktor zwischen Null und Eins ist. Denn auch dadurch orientieren
sich die Folgeachsen an „Ausreißern", nicht an den übrigen,
im Wesentlichen synchron zueinander verfahrenen Folgeachsen.
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Der
Faktor kann variabel sein. Er kann insbesondere von der zeitlichen
Ableitung des Lagewertes der Leitachse und der zeitlichen Ableitung
des globalen Minimums bzw. der zeitlichen Ableitung des globalen
Maximums abhängen.
Der Toleranzwert entspricht in der Regel der Differenz von globalem
Mit telwert und globalem Minimum bzw. globalem Maximum und globalem
Mittelwert, ist aber begrenzt auf einen Maximalwert. Der Maximalwert
kann dabei z. B. für
eine maximal zulässige
Abweichung innerhalb des Achsverbundes charakteristisch sein.
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Der
endgültige
Lagesollwert wird für
jede Folgeachse vorzugsweise anhand zumindest des Lageistwertes
des momentanen Regeltaktes, der Differenz von Lageistwert und Lagesollwert
des vorhergehenden Regeltaktes, des Abweichungswertes, des Faktors
und der zeitlichen Änderung
des Lagewertes der Leitachse ermittelt.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung:
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1 ein
Blockschaltbild eines Antriebsverbundes,
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2 eine
alternative Darstellung von 1 und
-
3 bis 6 Ablaufdiagramme.
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Gemäß 1 weist
ein Achsverbund eine Vielzahl von Folgeachsen 1 auf. Die
Folgeachsen 1 sind zu Achsgruppen 2 zusammen gefasst.
Jede Achsgruppe 2 weist mindestens eine Folgeachse 1 auf.
Die Folgeachsen 1 jeder Achsgruppe 2 werden von
je einem Regelrechner 3 lagegeregelt.
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Die
Folgeachsen 1 sollen synchron zueinander verfahren werden.
Zu diesem Zweck sind die Regelrechner 3 und ein Leitrechner 4 an
ein Bussystem 5 angeschlossen.
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Die
Regelrechner 3 sind softwareprogrammierbar. Über einen
Datenträger 6,
auf dem ein Computerprogramm 7 für die Regelrechner 3 gespeichert ist,
ist somit die Betriebsweise der Regelrechner 3 bestimmbar.
Ebenso ist auch der Leitrechner 4 softwareprogrammierbar. Über einen
Datenträger 8,
auf dem ein Computerprogramm 9 für den Leitrechner 4 gespeichert
ist, ist somit die Betriebsweise des Leitrechners 4 bestimmbar.
Auf Grund ihrer Programmierung führen
der Leitrechner 4 und die Regelrechner 3 ein Regelverfahren
für die
Folgeachsen 1 aus, das nachstehend in Verbindung mit den 2 bis 6 näher erläutert wird.
Kernpunkt des Verfahrens ist dabei die Vorgehensweise gemäß 2.
Die 3 und 4 zeigen eine erste Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Regelverfahrens,
die 5 und 6 eine zweite Ausgestaltung.
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Gemäß 2 wird
in jedem Regeltakt anhand eines Lagewertes (Soll- oder Istwert)
oder einer zeitlichen Ableitung des Lagewertes einer allen Folgeachsen 1 übergeordneten
Leitachse für
jede Folgeachse 1 ein anfänglicher Lagesollwert p* ermittelt. Die
anfänglichen
Lagesollwerte p* der Folgeachsen 2 können dabei in einer linearen
(Getriebe) oder in einer nicht linearen (Kurvenscheibe) Beziehung
zum Lagewert der Leitachse stehen. Auch können sie direkt aus dem Lagewert
der Leitachse oder aus einem Lagewert (Ist oder Soll), vorzugsweise
dem anfänglichen
Lagesollwert p*, einer zwischengeschalteten Folgeachse 1 ermittelt
werden.
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Die
anfänglichen
Lagesollwerte p* werden an unterlagerte Gleichlaufregler 10 weitergegeben. Pro
Folgeachse 1 ist dabei je ein eigener Gleichlaufregler 10 vorhanden.
Die Gleichlaufregler 10 ermitteln, wie nachstehend näher beschrieben
werden wird, je einen endgültigen
Lagesollwert δp*
und geben diesen endgültigen
Lagesollwert δ*
an Lageregler 11 weiter, die dann die jeweilige Folgeachse 1 lageregeln.
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Für jede Folgeachse 1 wird
ein Lageistwert p erfasst. Anhand des Lageistwerts p und des anfänglichen
Lagesollwerts p* der jeweiligen Folgeachse 1 wird von einem
Schleppabstandermittler 12 – beispielsweise gemäß der Formel A = (p* – p)/(p* – p*') (1)ein
Schleppabstand A ermittelt. Der Wert p*' ist dabei der anfängliche Lagesollwert des vorherigen
Regeltaktes. Die Ermittlung des Schleppabstands A gemäß der oben
stehenden Formel ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil dadurch
der Schleppabstand A der jeweiligen Folgeachse 1 normiert
ist.
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Gegebenenfalls
könnte – z.B. auf
Grund einer (gewichteten oder ungewichteten) Mittelwertbildung,
eines Tiefpasses oder anderer Filtermaßnahmen auch eine Glättung erfolgen.
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Die
Schleppabstände
A werden einer Auswertungseinrichtung 13 zugeführt. Diese
führt eine statistische
Auswertung der Schleppabstände
A durch. Insbesondere ermittelt die Auswertungseinrichtung 13 einen
Abweichungswert K, der für
alle Folgeachsen 1 gültig
ist. Die Auswertung kann dabei zentral (z.B. im Leitrechner 4)
oder verteilt (z.B. in den Regelrechnern 3) erfolgen.
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Den
Abweichungswert K führt
die Auswertungseinrichtung 13 den Gleichlaufreglern 10 zu,
welche anhand des Lageistwertes p der jeweiligen Folgeachse 1 und
dieses Abweichungswerts K dann den endgültigen Lagesollwert δp* ermitteln,
auf den die jeweilige Folgeachse 1 lagegeregelt wird.
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Auf
Grund dieser, oben stehend kurz skizzierten Vorgehensweise, die
nachstehend in Verbindung mit den 3 bis 6 detaillierter
erläutert werden
wird, kann die Lagesynchronisierung von den absoluten Schleppabständen zur
Leitachse entkoppelt werden. Dabei sei erwähnt, dass die erfindungsgemäße Vorgehensweise
nicht an eine bestimmte rechnertechnische Struktur gebunden ist.
Insbesondere könnte
das gesamte Regelverfahren in einem einzigen Rechner implementiert
sein. Auch kann die Auswertungseinrichtung 13 alternativ
im Leitrechner 4 oder in den Regelrechnern 3 verteilt
angeordnet sein. Auch könnte
das Bussystem 5 mehrstufig ausgebildet sein. Die beiden
nachstehend in Verbindung mit den 3 und 4 sowie
den 5 und 6 geschilderten Vorgehensweisen
sind also nicht die einzig möglichen
Vorgehensweisen, sondern nur beispielhafte Vorgehensweisen.
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Gemäß 3 nimmt
der Leitrechner 4 in einem Schritt S1 den Lagesollwert
für die
Leitachse entgegen oder ermittelt ihn selbst. Welche dieser beiden
Vorgehensweisen ergriffen wird, ist dabei im Rahmen der vorliegenden
Erfindung von sekundärer Bedeutung.
Denn im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Lagesollwert
für die
Leitachse nicht tatsächlich
an einen Antrieb ausgegeben. Die Leitachse ist also nur eine virtuelle
Achse. Beispielsweise kann ein entsprechender Positionierbefehl
an die Leitachse ausgegeben werden.
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In
einem Schritt S2 ermittelt der Leitrechner 4 sodann anhand
des Lagesollwerts für
die Leitachse auch für
die Folgeachsen 1 deren anfängliche Lagesollwerte p*. Diese
Lagesollwerte p* übermittelt
der Leitrechner 4 in einem Schritt S3 an die Regelrechner 3.
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In
einem Schritt S4 nimmt der Leitrechner 4 von den Regelrechnern 3 lokale
Kenngrößen min, max,
mitt und eventuell num entgegen. Theoretisch könnten die Schleppabstände A der
Folgeachse 1 selbst entgegen genommen werden. Vorzugsweise aber
sind bereits die lokalen Kenngrößen min,
max, mitt (zuzüglich
gegebenenfalls num) statistische Werte. Die Anzahl an lokalen Kenngrößen min,
max, mitt und eventuell num ist daher vorzugsweise für alle Regelrechner 3 die
gleiche. Sie ist unabhängig
von der Anzahl num der von dem jeweiligen Regelrechner 3 lagegeregelten
Folgeachsen 1 und auch unabhängig von der Anzahl der von
dem jeweiligen Regelrechner 3 maximal regelbaren Folgeachsen 1.
Die Anzahl an lokalen Kenngrößen min,
max, mitt (und eventuell num) beträgt typischerweise drei oder
vier.
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Die
lokalen Kenngrößen min,
max, mitt und eventuell num der Regelrechner 3 sind gemäß Ausführungsbeispiel
für das
Minimum min, das Maximum max und den Mittelwert mitt der Schleppabstände A der
vom jeweiligen Regelrechner 3 lagegeregelten Folgeachsen 1 charakteristisch.
Im einfachsten Fall umfassen sie direkt diese Werte min, max und
mitt. An Stelle des lokalen Mittelwertes mitt könnte alternativ beispielsweise
auch ein Medianwert oder ein Quantil der Schleppabstände A der
vom jeweiligen Regelrechner 3 geregelten Folgeachsen 1 übermittelt
werden. Auch könnten
das lokale Minimum min und das lo kale Maximum max durch andere geeignete
Kenngrößen ersetzt
werden.
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In
einem Schritt S5 ermittelt der Leitrechner 4 anhand der
lokalen Kenngrößen min,
max, mitt, num der Regelrechner 3 und damit im Ergebnis
anhand der Schleppabstände
A aller Folgeachsen 1 globale Kenngrößen MIN, MAX, MITT. Anhand
der globalen Kenngrößen MIN,
MAX, MITT ist erkennbar, ob mindestens eine der Folgeachsen 1 einen
deutlich anderen Schleppabstand A aufweist als die anderen Folgeachsen 1.
Beispielsweise umfassen die globalen Kenngrößen MIN, MAX, MITT zu diesem
Zweck zumindest das globale Minimum MIN, das globale Maximum MAX
und den globalen Mittelwert MITT der Schleppabstände A aller Folgeachsen 1 des
Achsverbundes.
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Zur
Ermittlung der globalen Kenngrößen MIN,
MAX, MITT muss dem Leitrechner 4 bekannt sein, welcher
Regelrechner 3 jeweils wie viele Folgeachsen 1 regelt.
Hierfür
gibt es zwei Möglichkeiten. Zum
Einen ist es möglich,
dass im Leitrechner 4 projektiert ist, welche Regelrechner 3 vorhanden
sind und wie viele Folgeachsen 1 diese jeweils regeln. Zum
Anderen ist es möglich,
dass die lokalen Kenngrößen min,
max, mitt, num zusätzlich
auch für
die Anzahl num der vom jeweiligen Regelrechner 3 lagegeregelten
Folgeachsen 1 charakteristisch sind. Im einfachsten Fall
enthalten die lokalen Kenngrößen min,
max, mitt, num daher zusätzlich
zu lokalem Minimum min, lokalem Maximum max und lokalem Mittelwert
mitt einen vierten Wert num, der für die Anzahl num an Folgeachsen 1 des
jeweiligen Regelrechners 3 charakteristisch ist.
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In
einem Schritt S6 prüft
der Leitrechner 4, ob der globale Mittelwert MITT näher beim
globalen Minimum MIN oder beim globalen Maximum MAX liegt. Im ersten
Fall ermittelt der Leitrechner 4 in einem Schritt S7 den
Abweichungswert K zu K
= MAX – TOL·F (2).
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TOL
ist dabei ein Toleranzwert, der in der Regel gleich der Differenz
von globalem Mittelwert MITT und globalem Minimum MIN ist, bei großer Differenz aber
auf einen Maximalwert begrenzt wird.
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Im
zweiten Fall ermittelt der Leitrechner 4 in einem Schritt
S8 den Abweichungswert K zu K = MIN + TOL·F (3).
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TOL
ist wieder ein Toleranzwert, der in der Regel gleich der Differenz
von globalem Maximum MAX und globalem Mittelwert MITT ist, bei großer Differenz
aber ebenfalls auf den oben erwähnten
Maximalwert begrenzt ist.
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Ferner
ermittelt der Leitrechner 4 im Rahmen eines Schrittes S9
einen Faktor F. Der Faktor F ist daher variabel. Die Ermittlung
des Faktors F kann z.B. anhand der Änderung des Lagesollwerts der
Leitachse und der zeitlichen Änderung
der globalen Kenngrößen MIN,
MAX, MITT erfolgen. Die Ermittlung des Faktors F ist aber optional.
Der Faktor F kann insbesondere einen Wert zwischen 0 und 1 aufweisen.
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Der
Abweichungswert K und auch der Faktor F werden in einem Schritt
S10 an die Regelrechner 3 übermittelt. Gegebenenfalls
könnten
auch die globalen Kenngrößen MIN,
MAX, MITT übermittelt
werden. In diesem Fall können
die Regelrechner 3 den Abweichungswert K und den Faktor
F selbst ermitteln.
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Die
Regelrechner 3 wiederum nehmen gemäß 4 in einem
Schritt S11 vom Leitrechner 4 die anfänglichen Lagesollwerte p* für ihre jeweiligen Folgeachsen 1 entgegen.
Weiterhin nehmen sie in einem Schritt S12 von ihren jeweiligen Folgeachsen 1 deren
Lageistwerte p entgegen.
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Sodann
ermitteln die Regelrechner 3 in einem Schritt S13 für jede von
ihnen lagegeregelte Folgeachse 1 deren Schleppabstand A,
und zwar vorzugsweise gemäß der Formel,
die obenste hend in Verbindung mit 2 bereits
erwähnt
und erläutert wurde.
Anhand der Schleppabstände
A können
die Regelrechner 3 daher in einem Schritt S14 für die von ihnen
lagegeregelten Folgeachsen 1 als lokale Kenngrößen das
lokale Minimum min, das lokale Maximum max und den lokalen Mittelwert
mitt der Schleppabstände
A ermitteln. Gegebenenfalls können
die Regelrechner 3 auch die Anzahl num der Folgeachsen 1 ermitteln.
Vorzugsweise ist sie aber projektiert.
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Die
lokalen Kenngrößen min,
max, mitt und gegebenenfalls auch num übermitteln die Regelrechner 3 in
einem Schritt S15 – z.B.
in einem Telegramm – an
den Leitrechner 4. In einem Schritt S16 nehmen sie vom
Leitrechner 4 den Abweichungswert K sowie den Faktor F
entgegen.
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Anhand
des Abweichungswerts K und des Faktors F ermitteln die Regelrechner 3 sodann
in einem Schritt S17 für
jede von ihnen lagegeregelte Folgeachse 1 ein Inkrement
inc für
die jeweilige Folgeachse 1. Diese Ermittlung erfolgt dabei
anhand der Differenz von anfänglichem
Lagesollwert p* und Lageistwert p für diese Folgeachse 1,
des Abweichungswerts K, des Faktors F und gegebenenfalls weiterer
Größen. Vorzugsweise
erfolgt sie gemäß der Formel inc = (p* – p) – K·|p* – p*'| + (p* – p*')·F·α. (4)
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Unter
Hinzuziehen des Lageistwertes p der jeweiligen Folgeachse 1 ermitteln
die Regelrechner 3 dann den endgültigen Lagesollwert δp* zu δp* = p + inc (5).
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Die
Differenz von ursprünglichem
Lagesollwert p* und Lageistwert p in Formel 4 bezieht sich dabei
auf den vorhergehenden Regeltakt, bezüglich dessen auch der Abweichungswert
K und der Faktor F ermittelt wurden. Die Differenz der ursprünglichen Lagesollwerte
p* und p*' bezieht
sich auf den momentanen und den vorhergehenden Regeltakt. α ist ein
Faktor, der un ter anderem von der zeitlichen Änderung des Lagewertes der
Leitachse abhängt.
p in Formel 5 ist der Lageistwert des momentanen Regeltaktes.
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In
einem Schritt S18 steuern die Regelrechner 3 dann die von
ihnen geregelten Folgeachsen 1 entsprechend an. Durch die
erfindungsgemäße Vorgehensweise – insbesondere
bei der Ermittlung des Abweichungswerts K – wird daher erreicht, dass
die Folgeachsen 1 zumindest tendenziell einer „ausreißenden" Folgeachse 1 folgen.
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Der
Betrieb des Leitrechners 4 und der Regelrechner 3 gemäß den 5 und 6 entspricht vom
Ansatz her dem Betrieb des Leitrechners 4 und der Regelrechner 3 gemäß den 3 und 4.
Im Unterschied zu den 3 und 4 erfolgt
nunmehr jedoch auch die Ermittlung des Abweichungswerts K und des
Faktors F auf Seiten der Regelrechner 3. Zur Vermeidung
von Wiederholungen wird bei der Erläuterung der 5 und 6 aber
auf die 3 und 4 verwiesen,
soweit dies sinnvoll ist.
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Die 5 weist
lediglich Schritte S21 und S22 auf. Schritt S21 korrespondiert mit
Schritt S1 von 3. Im Schritt S22 wird der Lagewert
(Soll oder Ist) der Leitachse an die Regelrechner 3 übermittelt.
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Der
Betrieb der Regelrechner 3 gemäß 6 entspricht
zum größten Teil
dem vereinigten Betrieb des Leitrechners 4 von 3 und
der Regelrechner 3 von 4. Insbesondere
führen
die Regelrechner 3 gemäß 6 Schritte
S31 bis S44 aus, von denen nur der Schritt S31 neu ist. Denn im
Schritt S31 nehmen die Regelrechner 3 vom Leitrechner 4 den
Lagewert der Leitachse entgegen. Der Schritt S32 hingegen korrespondiert
mit Schritt S2 von 3, die Schritte S33 bis S36
mit den Schritten S12 bis S15 von 4, die Schritt
S37 bis S42 mit den Schritten S4 bis S9 von 3 und die
Schritte S43 und S44 mit den Schritten S17 und S18 von 4. Die
Schritte S31 bis S44 werden daher nachfolgend nicht nochmals einzeln
erläutert.
Lediglich der Vollständigkeit
halber sei erwähnt, dass
im Schritt S36 im Broadcast-Mode gearbeitet werden kann. Jeder Regelrechner 3 übermittelt
in diesem Fall also die von ihm gesendeten lokalen Kenngrößen min,
max, mitt und gegebenenfalls auch num gleichzeitig an alle anderen
Regelrechner 3.
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Gemäß den 5 und 6 wird
also die Funktion des Leitrechners 4 auf die Vorgabe des
Lagesollwerts der Leitachse reduziert. Die gesamte übrige Funktionalität, einschließlich der
Ermittlung der anfänglichen
Lagesollwerte p* für
die Folgeachsen 1 und auch des Faktors F, erfolgt auf Seiten
der Regelrechner 3. Es könnte aber auch umgekehrt das
gesamte Regelverfahren in einem einzigen Rechner 3, 4 ausgeführt werden.
Es ist auch möglich,
dass der Leitrechner 4 mit einem der Regelrechner 3 identisch ist.
Welche Konfiguration ergriffen wird, liegt im Belieben des Fachmanns.
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Bei
der obenstehend beschriebenen Vorgehensweise der 5 und 6 stellen
die Regelrechner 3 selbst für die von ihnen lagegeregelten
Folgeachsen 1 Korrekturrechner dar, welche den Abweichungswert
K und die endgültigen
Lagesollwerte δp* der
Folgeachsen 1 ermitteln. Bei der Vorgehensweise der 3 und 4 hingegen,
bei der die globalen Kenngrößen MIN,
MAX, MITT und auch der Abweichungswert K zentral (also im Leitrechner 4)
ermittelt werden und der Abweichungswert K weiter an die Regelrechner 3 übermittelt
wird, stellt der Leitrechner 4 den Korrekturrechner dar.
Dies gilt erst recht, wenn der Leitrechner 4 auch die endgültigen Lagesollwerte δp* ermittelt,
was prinzipiell ebenfalls möglich
wäre.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Vorgehensweise
ist somit ein Gleichlauf der Folgeachsen 1 erreichbar,
wobei gleichzeitig erhebliche Schleppabstände A gegenüber der Leitachse tolerierbar
sind. Denn bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise folgen
die Folgeachsen 1 automatisch einem „Ausreißer". Damit wird ein Umschalten auf einen
Fehlerbetrieb bei Einfachfehlern entbehrlich. Auch Mehrfachfehler
sind – zumindest
teilweise – beherrschbar. Weiterhin
können
manche Folgefehler vermieden werden. Schließlich ist es auf Grund der
Ermittlung und Verarbeitung lokaler und globaler Kenngrößen min,
max, mitt, num, MIN, MAX, MITT möglich,
den Rechen- und Kommunikationsaufwand zu reduzieren. Dadurch sind
auch große
Antriebsverbünde
beherrschbar.