DE102009002689B4 - Regulating device with at least two regulators - Google Patents

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Abstract

Regelvorrichtung mit wenigstens zwei Reglern (A, B), die jeweils einen Sollwert und einen Istwert empfangen und ein Ausgangssignal ausgeben, wobei die Regelvorrichtung ein Umschaltsignal empfängt und abhängig von diesem das Ausgangssignal eines der wenigstens zwei Regler (A) als Stellgröße der Regelvorrichtung ausgibt, gekennzeichnet durch – eine erste Schaltvorrichtung (1), die eine Regeldifferenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert aller Regler (B), deren Ausgangssignal nicht als Stellgröße ausgegeben wird, auf Null setzt.Control device with at least two regulators (A, B), each receiving a setpoint and an actual value and outputting an output signal, wherein the control device receives a switching signal and outputs the output signal of one of the at least two controllers (A) as a control variable of the control device, characterized by - a first switching device (1), which sets a control difference between the actual value and the setpoint of all controllers (B) whose output signal is not output as a manipulated variable to zero.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The present invention relates to a control device according to the preamble of claim 1.

3 zeigt eine solche Regelvorrichtung, die einen Regler A und einen Regler B umfasst, die jeweils einen Sollwert und einen Istwert empfangen und ein Ausgangssignal ausgeben. Das jeweils ausgegebene Ausgangssignal wird auf einen Umschalter geführt, der das Ausgangssignal des aktiven Reglers gemäß einem Umschaltsignal als Stellgröße der Regelvorrichtung ausgibt. 3 shows such a control device comprising a controller A and a controller B, each receiving a setpoint and an actual value and output an output signal. The respective output signal is fed to a switch, which outputs the output signal of the active controller according to a switching signal as a control variable of the control device.

Durch das Umschalten von unterschiedlichen Reglern einer Regelvorrichtung auf eine Stellgröße kommt es zu einer Anregung und zu einer Totzeit im System.By switching from different controllers of a control device to a manipulated variable, there is an excitation and a dead time in the system.

Aus der Schrift US 4,587,470 A ist ein System mit einem Hauptcontroller und einem ergänzenden Controller bekannt. Das System erlaubt dabei bei einem auftretenden Fehler im Hauptcontroller die Umschaltung auf den ergänzenden Controller.From the Scriptures US 4,587,470 A is a system with a main controller and a complementary controller known. The system allows switching to the supplementary controller if an error occurs in the main controller.

Aus der Schrift US 2004/0046522 A1 ist ein bidirektionaler Schalter bekannt, bei dem zwei Rückkopplungsschleifen vorgesehen sind. Während des Betriebs der Schleifen ist jeweils eine Rückkopplungsschleife aktiv, während die andere inaktiv ist.From the Scriptures US 2004/0046522 A1 For example, a bidirectional switch is known in which two feedback loops are provided. During loop operation, one feedback loop is active while the other is inactive.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Anregung und Totzeit im System verhindert werden.The device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the excitation and dead time are prevented in the system.

Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung mit wenigstens zwei Reglern, die jeweils einen Sollwert und einen Istwert empfangen und ein Ausgangssignal ausgeben, wobei die Regelvorrichtung ein Umschaltsignal empfängt und abhängig von diesem das Ausgangssignal eines der wenigstens zwei Regler als Stellgröße der Regelvorrichtung ausgibt, ist demzufolge gekennzeichnet durch eine erste Schaltvorrichtung, die eine Regeldifferenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert aller (nicht aktiven) Regler, deren Ausgangssignal nicht als Stellgröße ausgegeben wird, auf Null setzt.The control device according to the invention with at least two regulators, each receiving a setpoint and an actual value and outputting an output signal, wherein the control device receives a switching signal and outputs the output signal of one of the at least two controllers as a control variable of the control device, is characterized by a first Switching device that sets a control difference between the actual value and the setpoint of all (non-active) controllers whose output signal is not output as a manipulated variable to zero.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Besonders bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Regelvorrichtung eine zweite Schaltvorrichtung, die das Ausgangssignal des (aktiven) Reglers, dessen Ausgangssignal als Stellgröße ausgegeben wird, sowohl an einen Ausgangssignal-Rückführungsknoten dieses Reglers anlegt, als auch an einen Ausgangssignal-Rückführungsknoten aller Regler, deren Ausgangssignal nicht als Stellgröße ausgegeben wird.The control device according to the invention particularly preferably comprises a second switching device which applies the output signal of the (active) regulator whose output signal is output as a control variable both to an output signal feedback node of this regulator and to an output signal feedback node of all regulators whose output signal is not Control value is output.

Alternätiv umfasst die erfindungsgemäße Regelvorrichtung besonders bevorzugt einen Signalpfad, der die Stellgröße der Regelvorrichtung sowohl an einen Ausgangssignal-Rückführungsknoten des Reglers führt, dessen Ausgangssignal als Stellgröße ausgegeben wird, als auch an einen Ausgangssignal-Rückführungsknoten Knoten aller Regler, deren Ausgangssignal nicht als Stellgröße ausgegeben wird.Alternatively, the control device according to the invention particularly preferably comprises a signal path which leads the manipulated variable of the control device both to an output signal feedback node of the controller, the output signal of which is output as a manipulated variable, and to an output signal feedback node of all regulators whose output signal is not output as a manipulated variable ,

In diesen beiden Fällen ist weiter bevorzugt bei der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung dem jeweiligen Ausgangssignal-Rückführungsknoten innerhalb eines Reglers ein jeweiliges Integrationsglied nachgeschaltet.In these two cases, in the control device according to the invention, the respective output signal feedback node within a regulator is further downstream of a respective integration element.

Durch das aktive Ändern der inneren Zustände führt der aktive Regler, d. h., der Regler, dessen Ausgangssignal als Stellgröße ausgegeben wird, immer eine normale Sprungantwort aus und es entsteht keine Totzeit. Da bevorzugt der Zustandsspeicher des aktiven Reglers der vorherigen Stellgröße entspricht, kommt es nicht zu einer Anregung im System.By actively changing the internal states, the active controller, i. h., the controller whose output signal is output as a manipulated variable, always a normal step response and there is no dead time. Since preferably the state memory of the active controller corresponds to the previous manipulated variable, there is no excitation in the system.

Zeichnungdrawing

Nachfolgend wird, ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigen:Hereinafter, an embodiment of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing show:

1 ein Prinzipschaltbild einer Regelvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, 1 a schematic diagram of a control device according to a first preferred embodiment of the invention,

2 ein Prinzipschaltbild einer Regelvorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, und 2 a schematic diagram of a control device according to a second preferred embodiment of the invention, and

3 ein Prinzipschaltbild einer Regelvorrichtung nach dem Stand der Technik. 3 a schematic diagram of a control device according to the prior art.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.Hereinafter, with reference to the figures, preferred embodiments of the invention will be described in detail.

1 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Regelvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Reglervorrichtung ist bei der erfindungsgemäßen Reglervorrichtung der ersten bevorzugten Ausführungsform eine erste Schaltvorrichtung 1 vorgesehen, die eine Reglerdifferenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert des nicht aktiven Reglers auf Null setzt, wobei für den aktiven Regler keine Änderung zu dem in 3 gegebenen Zustand erfolgt. Hierzu sind insbesondere ein erster Umschalter 1a und ein zweiter Umschalter 1b vorgesehen, die als Steuersignal das Signal empfangen, welches auch zum Umschalten der Ausgangssignale der Regler als Stellgröße verwendet wird. Der Umschalter 1a empfängt an einem ersten Anschluss den Istwert A und an einem zweiten Anschluss den Sollwert A und leitet sein Ausgangssignal auf dem Signalpfad weiter, auf dem bei dem Regler gemäß dem Stand der Technik nach 3 der Istwert A weitergeleitet wird. Korrespondierend dazu empfängt der Umschalter 1b an einem ersten Eingangsanschluss den Istwert B und an einem zweiten Eingangsanschluss den Sollwert B und leitet sein Ausgangssignal auf dem Signalpfad weiter, auf dem bei dem Regler gemäß dem Stand der Technik nach 3 der Istwert B weitergeleitet wird. Bei dem aktiven Regler, hier der Regler A, wird nun der Istwert, hier der Istwert A, auf den Ausgangsanschluss des Umschalters geleitet, hier bei dem Umschalter 1a. Bei dem Umschalter des nicht aktiven Reglers, hier der Umschalter 1b, wird der Sollwert, hier der Sollwert B, auf den Ausgangsanschluss geleitet. Dadurch ergibt sich, dass bei dem aktiven Regler sowohl der Istwert als auch der Sollwert der Regelung zugeführt werden, wohingegen bei dem nicht aktiven Regler lediglich der Sollwert auf beide Eingänge des Reglers gelegt wird. Hierdurch wird bei dem nicht aktiven Regler die Regeldifferenz auf Null gesetzt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Regeldifferenz des nicht aktiven Reglers auf andere Weise auf Null zu setzen. 1 shows a schematic diagram of a control device according to a first preferred embodiment of the invention. Unlike the in 3 The regulator device shown in the regulator device according to the invention of the first preferred embodiment is a first switching device 1 provided that sets a controller difference between the actual value and the setpoint of the non-active controller to zero, with no change for the active controller to the in 3 given condition occurs. For this purpose, in particular a first switch 1a and a second switch 1b provided that receive the signal as a control signal, which is also used to switch the output signals of the controller as a manipulated variable. The switch 1a receives the actual value A at a first connection and the setpoint value A at a second connection and forwards its output signal on the signal path, in the case of the regulator according to the prior art 3 the actual value A is forwarded. Correspondingly, the switch receives 1b at a first input terminal the actual value B and at a second input terminal the setpoint B and forwards its output signal on the signal path, on the in the controller according to the prior art after 3 the actual value B is forwarded. With the active controller, here the controller A, now the actual value, here the actual value A, is led to the output connection of the changeover switch, here with the changeover switch 1a , At the switch of the non-active controller, here the switch 1b , the setpoint, here the setpoint B, is routed to the output connection. This results in that both the actual value and the setpoint value of the control are supplied to the active controller, whereas in the non-active controller, only the setpoint is applied to both inputs of the controller. As a result, the control difference is set to zero in the non-active controller. It is within the scope of the invention to set the control difference of the non-active regulator in other ways to zero.

Weiter umfasst die Regelvorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform eine zweite Schaltvorrichtung 2, die das Ausgangssignal des aktiven Reglers sowohl an einen Ausgangssignal-Rückführungsknoten dieses Reglers, als auch an einem Ausgangssignal-Rückführungsknoten des nicht aktiven Reglers anlegt. Im Unterschied zur Regelvorrichtung gemäß dem Stand der Technik nach 3 wird demzufolge die aktuelle Stellgröße an die Ausgangssignal-Rückführungsknoten aller Regler angelegt und es wird nicht das jeweilige Ausgangssignal des jeweiligen Reglers an dessen Ausgangssignal-Rückführungsknoten angelegt. Hierzu sind gemäß der in 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zwei Umschalter 2a, 2b vorgesehen, die das Ausgangssignal des jeweils aktiven Reglers an die Ausgangssignal-Rückführungsknoten 3a, 3b beider Regler anlegen. Die Steuerung der Umschalter 2a, 2b erfolgt wiederum über das Umschaltsignal, das auch zur Steuerung der Umschaltung der Ausgangssignale der Regler als Stellgröße verwendet wird.Furthermore, the control device according to the first preferred embodiment comprises a second switching device 2 which applies the output signal of the active regulator both to an output signal feedback node of this regulator and to an output signal feedback node of the inactive regulator. In contrast to the control device according to the prior art 3 Consequently, the current manipulated variable is applied to the output signal feedback nodes of all controllers and it is not the respective output signal of the respective controller is applied to the output signal feedback node. For this purpose, according to the in 1 shown first preferred embodiment of the invention, two switches 2a . 2 B provided that the output signal of the respective active regulator to the output signal feedback node 3a . 3b both controllers. The control of the switch 2a . 2 B again takes place via the switching signal, which is also used to control the switching of the output signals of the controller as a manipulated variable.

2 zeigt ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform ist hier nicht eine zweite Umschaltvorrichtung 2 vorgesehen, sondern ein Signalpfad 4, der die Stellgröße der Regelvorrichtung an die Ausgangssignal-Rückführungsknoten 3a, 3b der Regler A, B führt. 2 shows a schematic diagram of a control device according to the invention according to a second preferred embodiment of the invention. Unlike the in 1 shown first preferred embodiment is not a second switching device here 2 provided, but a signal path 4 , the manipulated variable of the control device to the output signal feedback nodes 3a . 3b the controller A, B leads.

Die inneren Zustände der Regler werden erfindungsgemäß im inaktiven Fall vom aktiven Regler bestimmt. Die inneren Zustände ZA2, 3 bzw. ZB2, 3 werden auf Null gesetzt (wie im eingeregelten Zustand). Dies wird erreicht durch das zu Null setzen der Regeldifferenz, z. B. mit einem Multiplexer. Somit kann die Erfindung für beliebige Reglerstrukturen verwendet werden.According to the invention, the internal states of the controllers are determined by the active controller in the inactive case. The inner states ZA2, 3 or ZB2, 3 are set to zero (as in the adjusted state). This is achieved by setting the control difference to zero, z. B. with a multiplexer. Thus, the invention can be used for any controller structures.

Der innere Zustand ZA1 bzw. ZB1, der dem Integrator entspricht, wird erfindungsgemäß bevorzugt auf die aktuelle Stellgröße gesetzt, z. B. mit einem Multiplexer. Dies gilt für beliebige Regler, welche die vorherige Stellgröße im Regleralgorithmus verwendet.The inner state ZA1 or ZB1, which corresponds to the integrator, according to the invention preferably set to the current manipulated variable, z. B. with a multiplexer. This applies to any controller that uses the previous manipulated variable in the controller algorithm.

Neben der obigen schriftlichen Offenbarung wird hier ausdrücklich auf die Offenbarung in den Figuren verwiesen.In addition to the above written disclosure, reference is expressly made to the disclosure in the figures.

Claims (4)

Regelvorrichtung mit wenigstens zwei Reglern (A, B), die jeweils einen Sollwert und einen Istwert empfangen und ein Ausgangssignal ausgeben, wobei die Regelvorrichtung ein Umschaltsignal empfängt und abhängig von diesem das Ausgangssignal eines der wenigstens zwei Regler (A) als Stellgröße der Regelvorrichtung ausgibt, gekennzeichnet durch – eine erste Schaltvorrichtung (1), die eine Regeldifferenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert aller Regler (B), deren Ausgangssignal nicht als Stellgröße ausgegeben wird, auf Null setzt.Control device with at least two regulators (A, B), each receiving a setpoint and an actual value and outputting an output signal, wherein the control device receives a switching signal and outputs the output signal of one of the at least two regulators (A) as a control variable of the control device, characterized by - a first switching device ( 1 ), which sets a control difference between the actual value and the setpoint of all controllers (B), whose output signal is not output as a manipulated variable, to zero. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch – eine zweite Schaltvorrichtung (2), die das Ausgangssignal des Reglers (A), dessen Ausgangssignal als Stellgröße ausgegeben wird, sowohl an einen Ausgangssignal-Rückführungsknoten (3a) dieses Reglers (A) anlegt, als auch an einen Ausgangssignal-Rückführungsknoten (3b) aller Regler (B), deren Ausgangssignal nicht als Stellgröße ausgegeben wird.Control device according to claim 1, characterized by - a second switching device ( 2 ), the output of the controller (A), whose output signal is output as a control variable, both an output signal feedback node ( 3a ) of this regulator (A), as well as to an output signal feedback node ( 3b ) of all controllers (B) whose output signal is not output as a manipulated variable. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch – einen Signalpfad (4), der die Stellgröße der Regelvorrichtung sowohl an einen Ausgangssignal-Rückführungsknoten (3a) des Reglers (A) führt, dessen Ausgangssignal als Stellgröße ausgegeben wird, als auch an einen Ausgangssignal-Rückführungsknoten (3b) aller Regler (B), deren Ausgangssignal nicht als Stellgröße ausgegeben wird.Control device according to claim 1, characterized by - a signal path ( 4 ), which supplies the manipulated variable of the regulating device both to an output signal Return node ( 3a ) of the controller (A), whose output signal is output as a manipulated variable, as well as to an output signal feedback node ( 3b ) of all controllers (B) whose output signal is not output as a manipulated variable. Regelvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass – dem jeweiligen Ausgangssignal-Rückführungsknoten (3a, 3b) innerhalb eines Reglers (A, B) ein jeweiliges Integrationsglied (ZA1, ZB1) nachgeschaltet ist.Control device according to claim 2 or 3, characterized in that - the respective output signal feedback node ( 3a . 3b ) within a controller (A, B), a respective integration element (Z A1 , Z B1 ) is connected downstream.
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