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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebs, wobei ein erster und mindestens ein zweiter Elektromotor bereitgestellt werden, deren Läufer mechanisch miteinander gekoppelt sind.
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Ein derartiges Verfahren ist aus der Praxis bekannt. Es kann beispielsweise bei einem Portal-Roboter zur Anwendung kommen, der zwei parallel zueinander verlaufende Linearführungen aufweist, die über eine sich quer zu den Linearführungen erstreckende, entlang der Linearführungen verschiebbare Portalbrücke miteinander verbunden sind. Zum Positionieren der Portalbrücke entlang der Linearführungen ist an jeder der beiden Linearführungen jeweils ein Elektromotor angeordnet, der über eine Spindel, einen Zahnriemen oder dergleichen mit einem an der betreffenden Linearführung angreifenden Endabschnitt der Brücke in Antriebsverbindung steht, um die Portalbrücke an beiden Enden anzutreiben. Für jeden Elektromotor ist jeweils eine Ansteuereinrichtung vorgesehen, die über eine Endstufe mit der Motorwicklung des betreffenden Elektromotors verbunden ist. An jedem Elektromotor ist jeweils zur Erfassung eines Lage-Messsignals für den Läufer des Elektromotors ein Lage-Sensor, wie z. B. ein Encoder angeordnet. Die Ansteuereinrichtungen der einzelnen Elektromotoren haben jeweils einen mit dem Sensor des betreffenden Elektromotors verbundenen, einen Sollwerteingang aufweisenden Lageregelkreis, einen diesem unterlagerten Geschwindigkeitsregelkreis und einen Stromregelkreis, der dem Geschwindigkeitsregelkreis unterlagert ist. Zum Positionieren der Portalbrücke wird an die Sollwerteingänge der Lageregelkreise ein Lagesollwertsignal angelegt, das von einer übergeordneten Maschinensteuerung bereitgestellt wird.
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Damit die Portalbrücke möglichst exakt und schwingungsfrei positioniert werden kann, müssen die Regelkenngrößen der Lage- und Geschwindigkeitsregelkreise an die mechanischen Eigenschaften der Portalbrücke, insbesondere an die Masse bzw. das Trägheitsmoment der Portalbrücke angepasst werden. Die Ansteuereinrichtungen sind zu diesem Zweck mit Mikrocomputern ausgestattet, in denen Programme zum Einlernen der Regelkenngrößen abgelegt sind. Mit derartigen, an sich bekannten Programmen, können bei einem einzelnen Elektromotor die Regelkenngrößen weitgehend automatisch ermittelt und für den normalen Betrieb des Elektromotors in der Ansteuereinrichtung gespeichert werden. Bei Anwendungen, bei denen mehrere Elektromotoren über eine starre mechanische Verbindung, wie zum Beispiel die Portalbrücke, miteinander gekoppelt sind, besteht jedoch das Problem, dass sich die Regelkenngrößen der gekoppelten Elektromotoren gegenseitig beeinflussen.
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Da dies bei der automatischen Erfassung der Regelkenngrößen zu Fehlern führt, werden die Elektromotoren zum Einlernen der Regelkenngrößen zunächst mechanisch entkoppelt. Bei einem Portal-Roboter muss zu diesem Zweck die Portalbrücke von den Linearführungen demontiert werden. Anstelle der Portalbrücke wird dann an jeder Linearführung jeweils eine entsprechende Testmasse angebracht, deren Massenträgheit in etwa dem Anteil der Massenträgheit der Portalbrücke entspricht, der von dem der betreffenden Linearführung zugeordneten Elektromotor zu beschleunigen ist. Danach werden für jeden Elektromotor jeweils mit Hilfe des bereits erwähnten, mittels des Mikroprozessors ausführbaren Programms die Regelkenngrößen für die einzelnen Lage- und Geschwindigkeitsregelkreise eingelernt und abgespeichert Die Regelkenngrößen für die Stromregler werden üblicherweise werksseitig vorgegeben.
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Nachdem die Regelkenngrößen für die Lage- und Geschwindigkeitsregelkreise abgespeichert wurden, wird noch eine manuelle Feineinstellung der Regelkenngrößen vorgenommen. Danach werden die Testmassen von den Linearführungen entfernt und die Portalbrücke wird wieder montiert. Die für das Erfassen der Regelkenngrößen erforderlichen Umrüst- und Programmierarbeiten sind recht zeitaufwändig und können mehrere Tage dauern. Die Adaption der Regelkenngrößen ist daher mit einem erheblichen Personal- und Kostenaufwand verbunden. Ungünstig ist außerdem, dass der elektrische Antrieb während der Dauer der Einrichtungsarbeiten nicht für die Produktion genutzt werden kann.
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Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das es ermöglicht, die Regelkenngrößen für die Lage- und/oder Geschwindigkeitsregelung der einzelnen Elektromotoren schnell, kostengünstig und präzise zu ermitteln.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei werden ein erster und mindestens ein zweiter Elektromotor bereitgestellt, deren Läufer mechanisch miteinander gekoppelt sind, wobei ein Geschwindigkeitssollwertsignal erzeugt wird, wobei für die Läufergeschwindigkeit des ersten Elektromotors ein erstes Geschwindigkeitsmesssignal erfasst wird, wobei Geschwindigkeitsregelkenngrößen bereitgestellt werden, wobei im Sinne einer Geschwindigkeitsregelung in Abhängigkeit von dem ersten Geschwindigkeitsmesssignal, dem Geschwindigkeitssollwertsignal und den Geschwindigkeitsregelkenngrößen ein Gesamtstromsollwertsignal für die Summe der in die Elektromotoren einzuspeisenden Motorströme erzeugt wird, wobei aus dem Gesamtstromsollwertsignal für jeden Elektromotor jeweils ein Stromsollwertsignal ermittelt wird, das einem vorbestimmten Anteil des Gesamtstromsollwertsignals entspricht, und wobei die Motorströme der einzelnen Elektromotoren jeweils auf das ihnen zugeordnete Stromsollwertsignal geregelt werden.
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In vorteilhafter Weise ist es dadurch möglich, die Geschwindigkeit der Läufer aller Elektromotoren des elektrischen Antriebs mit nur einem einzigen Geschwindigkeitsregler zu regeln. Somit können die für die Geschwindigkeitsregelung benötigten Regelkenngrößen während des Vorhandenseins der mechanischen Kopplung der Elektromotoren erfasst werden, vorzugsweise mit Hilfe eines entsprechenden, in einem Mikrocomputer einer Ansteuereinrichtung für die Elektromotoren abgelegten Betriebsprogramms, welches die Regelkenngrößen im Wesentlichen automatisch erfasst. Eine mechanische Entkopplung der Elektromotoren und die damit einhergehende Demontage und anschließende Wiedermontage der mit Hilfe des elektrischen Antriebs zu positionierenden mechanischen Komponenten entfällt somit bei der Erfassung der Regelkenngrößen. Die Regelkenngrößen können dadurch innerhalb weniger Minuten erfasst und in der Ansteuereinrichtung abgelegt werden. Da weder Demontage noch Montagearbeiten am elektrische Antrieb und den damit zu positionierenden mechanischen Komponenten erforderlich sind, kann die Erfassung der Regelkenngrößen auf einfache Weise vom Anwender durchgeführt werden. Die Kosten für die Hinzuziehung eines Monteurs können somit eingespart werden.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung entspricht für jeden Elektromotor der vorbestimmte Anteil, den das Stromsollwertsignal dieses Elektromotors am Gesamtstromsollwertsignal hat, jeweils dem nominalen Drehmoment des betreffenden Elektromotors dividiert durch das nominale Gesamtdrehmoment der Elektromotoren. Die einzelnen Elektromotoren können dann entsprechend ihrem nominalen Drehmoment optimal genutzt werden, wobei das nominale Gesamtdrehmoment des elektrischen Antriebs der Summe der nominalen Drehmomente der einzelnen Elektromotoren entspricht.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Lagesollwertsignal bereitgestellt, wobei für die Läuferposition des ersten Elektromotors ein erstes Lagemesssignal erfasst wird, wobei Lageregelkenngrößen bereitgestellt werden, und wobei im Sinne einer Lageregelung in Abhängigkeit von dem ersten Lagemesssignal, dem Lagesollwertsignal und den Lageregelkenngrößen das Geschwindigkeitssollwertsignal erzeugt wird. Somit kann die Lage der Elektromotoren mit nur einem einzigen Lageregler geregelt werden. Die für die Lageregelung benötigten Regelkenngrößen können daher ebenfalls bei mechanisch miteinander gekoppelt Elektromotoren erfasst werden.
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Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung werden für die Läuferposition des ersten Elektromotors ein erstes Lagemesssignal und für die Läuferposition des zweiten Elektromotors ein zweites Lagemesssignal erfasst, wobei ein der Differenz aus dem ersten Lagemesssignal und dem zweiten Lagemesssignal entsprechendes Lagedifferenzsignal erzeugt wird, wobei mindestens eine erste Kenngröße zum Konvertieren des Lagedifferenzsignals in ein entsprechendes erstes Motorstromdifferenzsignal und Stromregelkenngrößen für den zweiten Elektromotor bereitgestellt werden, und wobei der Motorstrom des zweiten Elektromotors in Abhängigkeit von dem ersten Motorstromdifferenzsignal, der mindestens einen ersten Kenngröße, dem Stromsollwertsignal des zweiten Elektromotors und den Stromregelkenngrößen im Sinne einer Reduzierung des Lagedifferenzsignals eingestellt wird. Das Lagedifferenzsignal wird dabei zur Korrektur und zum Stabilisieren des Gesamtsystems verwendet. Lage und Geschwindigkeit der Läufer der Elektromotoren können gleichzeitig geregelt werden, wobei die Geschwindigkeitsregelung der Lageregelung unterlagert sein kann.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn für die Läufergeschwindigkeit des zweiten Elektromotors ein zweites Geschwindigkeitsmesssignal erfasst wird, wenn für den zweiten Elektromotor ein der Differenz aus dem ersten Geschwindigkeitsmesssignal und dem zweiten Geschwindigkeitsmesssignal entsprechendes Geschwindigkeitsdifferenzsignal erfasst wird, wenn mindestens eine zweite Kenngröße zum Konvertieren des Geschwindigkeitsdifferenzsignals in ein entsprechendes zweites Motorstromdifferenzsignal und Stromregelkenngrößen für den zweiten Elektromotor bereitgestellt wird, und wenn der Motorstrom des zweiten Elektromotors in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitsdifferenzsignal, der mindestens einen zweiten Kenngröße, dem Stromsollwertsignal des zweiten Elektromotors und den Stromregelkenngrößen im Sinne einer Reduzierung des Geschwindigkeitsdifferenzsignals eingestellt wird. Wenn für die Geschwindigkeitsregelung ein Proportional-Integral-Regler verwendet wird, entsprechen die Verstärkungsfaktoren für die Proportionalanteile der einzelnen Elektromotoren vorzugsweise dem Anteil, den das Massenträgheitsmoment, mit welchem der betreffende Elektromotor belastet wird, an dem gesamten Massenträgheitsmoment hat, mit dem der elektrische Antrieb belastet wird. Zur Korrektur und zum Stabilisieren des Gesamtsystems kann also auch das Geschwindigkeitsdifferenzsignal verwendet werden.
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Die vorstehend genannte Aufgabe kann auch dadurch gelöst werden, dass ein erster und mindestens ein zweiter Elektromotor bereitgestellt werden, deren Läufer mechanisch miteinander gekoppelt sind, dass ein Lagesollwertsignal erzeugt wird, dass für den Läufer des ersten Elektromotors ein erstes Lagemesssignal erfasst wird, dass Lageregelkenngrößen bereitgestellt werden, dass im Sinne einer Lageregelung in Abhängigkeit von dem ersten Lagemesssignal, dem Lagesollwertsignal und den Lageregelkenngrößen ein Geschwindigkeitssollwertsignal für die Elektromotoren erzeugt wird, dass für die Läufergeschwindigkeit des ersten Elektromotors ein erstes Geschwindigkeitsmesssignal und für die Läufergeschwindigkeit des zweiten Elektromotors ein zweites Geschwindigkeitsmesssignal erfasst wird, dass für den ersten Elektromotor erste Geschwindigkeitsregelkenngrößen und für den zweiten Elektromotor zweite Geschwindigkeitsregelkenngrößen bereitgestellt werden, dass die Geschwindigkeit des Läufers des ersten Elektromotors in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitssollwertsignal, dem ersten Geschwindigkeitsmesssignal und den ersten Geschwindigkeitsregelkenngrößen geregelt wird, dass für den Läufer des zweiten Elektromotors ein zweites Lagemesssignal erfasst wird, dass ein der Differenz aus dem ersten Lagemesssignal und dem zweiten Lage-Messsignal entsprechendes Lagedifferenzsignal erzeugt wird, und dass die Geschwindigkeit des Läufers des zweiten Elektromotors in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitssollwertsignal, dem zweiten Geschwindigkeitsmesssignal, dem Lagedifferenzsignal und den zweiten Geschwindigkeitsregelkenngrößen geregelt wird.
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In vorteilhafter Weise ist es dadurch möglich, die Lage und die Geschwindigkeit der Läufer aller Elektromotoren des elektrischen Antriebs mit nur einem einzigen Lageregler und einer der Anzahl der Elektromotoren entsprechende Anzahl von Geschwindigkeitsreglern zu regeln. Es müssen somit die Regelkenngrößen für den einen Lageregler und für die der Anzahl der Elektromotoren entsprechende Anzahl von Geschwindigkeitsreglern ermittelt werden. Dabei können diese Regelkenngrößen während des Vorhandenseins der mechanischen Kopplung der Elektromotoren bestimmt werden, vorzugsweise mit Hilfe eines entsprechenden, in einem Mikrocomputer einer Ansteuereinrichtung für die Elektromotoren abgelegten Betriebsprogramms, welches die Regelkenngrößen im Wesentlichen automatisch erfasst. Eine mechanische Entkopplung der Elektromotoren und die damit einhergehende Demontage und anschließende Wiedermontage der mit Hilfe des elektrischen Antriebs zu positionierenden mechanischen Komponenten entfällt somit bei der Erfassung der Regelkenngrößen. Die Regelkenngrößen können dadurch innerhalb weniger Minuten erfasst und in der Ansteuereinrichtung abgelegt werden. Da weder Demontage noch Montagearbeiten am elektrische Antrieb und den damit zu positionierenden mechanischen Komponenten erforderlich sind, kann die Erfassung der Regelkenngrößen auf einfache Weise vom Anwender durchgeführt werden. Die Kosten für die Hinzuziehung eines Monteurs können somit eingespart werden.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein der Differenz aus dem ersten Lagemesssignal und dem zweiten Lagemesssignal entsprechendes Lagedifferenzsignal erzeugt, wobei mindestens eine dritte Kenngröße zum Konvertieren des Lagedifferenzsignals in ein entsprechendes erstes Geschwindigkeitsdifferenzsignal bereitgestellt wird, und wobei die Geschwindigkeit des Läufers des zweiten Elektromotors in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitsdifferenzsignal im Sinne einer Reduzierung des Geschwindigkeitsdifferenzsignals eingestellt wird. Das Geschwindigkeitsdifferenzsignal wird dabei zur Korrektur und zum Stabilisieren des Gesamtsystems verwendet. Wenn für die Geschwindigkeitsregelung ein Proportional-Integral-Regler verwendet wird, entsprechen die Verstärkungsfaktoren für die Proportionalanteile der einzelnen Elektromotoren vorzugsweise dem Anteil, den das Massenträgheitsmoment, mit welchem der betreffende Elektromotor belastet wird, an dem gesamten Massenträgheitsmoment hat, mit dem der elektrische Antrieb belastet wird..
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Vorteilhaft ist, wenn für jeden Elektromotor jeweils ein Stromsollwertsignal erzeugt wird, wenn für den Motorstrom jedes Elektromotors jeweils ein Motorstrommesssignal erfasst wird, wenn für jeden Elektromotor jeweils mindestens eine Stromregelkenngröße bereitgestellt wird, und wenn im Sinne einer Motorstromregelung die Motorströme in Abhängigkeit von dem Stromsollwertsignal, dem betreffenden Motorstrommesssignal und den betreffenden Stromregelkenngrößen eingestellt werden. Dabei ist die Stromregelung der Geschwindigkeitsregelung unterlagert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird im Sinne einer Regelung der Läufergeschwindigkeit des ersten Elektromotors ein erstes Stromsollwertsignal in Abhängigkeit von dem ersten Geschwindigkeitssollwertsignal, dem ersten Geschwindigkeitsmesssignal und den Geschwindigkeitsregelkenngrößen des ersten Elektromotors erzeugt, und im Sinne einer Regelung der Läufergeschwindigkeit des zweiten Elektromotors wird ein zweites Stromsollwertsignal in Abhängigkeit von dem ersten Geschwindigkeitssollwertsignal, dem ersten Geschwindigkeitsmesssignal, dem Geschwindigkeitsdifferenzsignal und den Geschwindigkeitsregelkenngrößen des zweiten Elektromotors erzeugt. Dabei ist die Geschwindigkeitsregelung der Lageregelung unterlagert.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt:
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1 eine breite Walze, die von zwei über die Walze mechanisch gekoppelten Elektromotoren angetrieben wird und mit einem bandförmigen Material bewickelt ist,
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2 eine Teilansicht einer Vorrichtung zum Positionieren von Paletten, die zwei Führungsschienen aufweist, an denen eine Brücke verschiebbar gelagert ist, die von zwei über die Brücke mechanisch miteinander gekoppelten Elektromotoren angetrieben wird,
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3 ein mechanisches Ersatzschaltbild der in 2 gezeigten Vorrichtung,
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4 ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines elektrischen Antriebs, der einen ersten Elektromotor aufweist, der mit einer Anzahl von N-1 zweiten Elektromotoren mechanisch gekoppelt ist, wobei nur die regelungstechnischen Komponenten eines zweiten Elektromotors dargestellt sind,
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5 eine Darstellung ähnlich 4, wobei jedoch zusätzlich bei den Stromreglern der N-1 zweiten Elektromotoren jeweils ein Lagedifferenzsignal und ein Geschwindigkeitsdifferenzsignal rückgeführt sind,
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6 ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines elektrischen Antriebs, der einen ersten Elektromotor aufweist, der mit einer Anzahl von N-1 zweiten Elektromotoren mechanisch gekoppelt ist, wobei nur die regelungstechnischen Komponenten eines zweiten Elektromotors dargestellt sind, und
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7 eine Darstellung ähnlich 6, wobei jedoch zusätzlich bei den Geschwindigkeitsreglern der N-1 zweiten Elektromotoren jeweils ein Lagedifferenzsignal rückgeführt ist.
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Bei einem Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebs wird ein erster Elektromotor 1 und mindestens ein zweiter Elektromotor 2 bereitgestellt, die jeweils einen Stator mit einer Wicklung und einen relativ zum Stator um eine Rotationsachse drehbar gelagerten Läufer aufweisen. Der Läufer des ersten Elektromotors 1 ist mechanisch mit dem Läufer des zweiten Elektromotors 2 gekoppelt. Die Wicklungen jedes Elektromotors 1, 2 sind über eine Endstufe mit einer Ansteuereinrichtung verbunden.
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die mechanische Kopplung über eine relativ lange Welle, auf der ein bahnförmiger Werkstoff 3 aufgewickelt ist. Der Läufer der ersten Elektromotors 1 ist mit dem einen Ende und der Läufer des zweiten Elektromotors 2 mit dem anderen Ende der Welle verbunden. Die Rotationsachsen der Elektromotoren 1, 2 sind jeweils in gerader Verlängerung der Welle angeordnet. Durch die beidseits der Welle angeordneten Elektromotoren 1, 2 kann das zum Antreiben der Welle und des darauf aufgewickelten bahnförmigen Werkstoffs 3 erforderliche Drehmoment gleichmäßiger auf die Welle übertragen werden. Dadurch wird beim Beschleunigen und Abbremsen der Welle die Torsion der Welle reduziert.
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Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel dient der elektrische Antrieb zum Antreiben einer Positioniervorrichtung 4 für Paletten, die an einer Aufnahmestelle aus einer laufenden Produktion entnommen und zu einer von der Aufnahmestelle beabstandeten Abgabestelle transportiert werden sollen. Die Positioniervorrichtung 4 weist zwei parallel zueinander beabstandte Linearführungen 5, 6 auf, die durch ein Brückenteil 7, das sich quer zu den Linearführungen 5, 6 erstreckt, miteinander verbunden sind. Das Brückenteil 7 dient zur Aufnahme der Paletten und ist entlang der Linearführungen 5, 6 verschiebbar mit diesen verbunden.
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Zum Positionieren des Brückenteils 7 entlang der Linearführungen 5, 6 ist an einer ersten Linearführung 5 ein erster Elektromotor 1 und an einer zweiten Linearführung 5 ein zweiter Elektromotor 2 angeordnet. Jeder Elektromotor 1, 2 steht jeweils mit einem über Umlenkelemente umlaufenden Zahnriemen, der sich entlang der betreffenden Linearführung 5, 6 erstreckt, in Antriebsverbindung. Der Zahnriemen der ersten Linearführung 5 ist mit einem der ersten Linearführung 5 zugewandten ersten Endabschnitt des Brückenteils 7 und der Zahnriemen der zweiten Linearführung 6 mit einem der zweiten Linearführung 6 zugewandten zweiten Endabschnitt des Brückenteils 7 verbunden. Mit Hilfe des die Elektromotoren 1, 2 aufweisenden elektrischen Antriebs kann das Brückenteils 7 an beiden Endabschnitten gleichzeitig angetrieben und entlang der Linearführungen 5 verschoben werden.
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3 zeigt ein Ersatzschaltbild für die mechanische Struktur der in 2 abgebildeten Vorrichtung. Jeder Elektromotor 1, 2 steht jeweils über ein Steifigkeitsglied 34, 35 und ein parallel dazu angeordnetes Dämpfungsglied 36, 37 mit einer trägen Masse 38 in Antriebsverbindung.
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Bei einem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungemäßen Verfahrens zum Betreiben des elektrischen Antriebs werden ein erster Elektromotor 1 und eine Anzahl von N zweite Elektromotoren 2 bereitgestellt, wobei die Anzahl N gleich eins oder größer als eins sein kann. Die Läufer der Elektromotoren 1, 2 sind mechanisch miteinander gekoppelt.
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Außerdem wird ein Lagesollwertsignal Pref bereitgestellt, entsprechend dem die Elektromotoren 1,2 positioniert werden sollen.
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Für die Läuferposition des ersten Elektromotors 1 wird ein erstes Lagemesssignal Pact1 erfasst und es werden Lageregelkenngrößen bereitgestellt und in einem Datenspeicher eines Lagereglers 8 abgelegt. Zur Bildung eines Lageabweichungssignals wird das Lagesollwertsignal Pref an einen ersten Eingang eines ersten Differenzglieds 9 und das erste Lagemesssignal Pact1 an einen zweiten Eingang des ersten Differenzglieds 9 angelegt. Das am Ausgang des ersten Differenzglieds 9 bereitgestellte Lageabweichungssignal wird an den Eingang des Lagereglers 8 angelegt. In dem Lageregler 8 wird im Sinne einer Lageregelung ein Geschwindigkeitssollwertsignal nref, erzeugt, das am Ausgang des Lagereglers 8 bereitgestellt wird.
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Der Ausgang des Lagereglers 8 ist mit einem ersten Eingang eines zweiten Differenzglieds 10 verbunden. Für die Geschwindigkeit des ersten Elektromotors 1 wird mittels eines ersten Encoders 32 ein erstes Geschwindigkeitsmesssignal nact1 erfasst und an einen zweiten Eingang des zweiten Differenzglieds 10 angelegt. Ferner werden Geschwindigkeitsregelkenngrößen bereitgestellt und in einem Datenspeicher eines Geschwindigkeitsreglers 11 abgelegt. Das am Ausgang des zweiten Differenzglieds 10 bereitgestellte Geschwindigkeitsabweichungssignal wird an den Eingang des Geschwindigkeitsreglers 11 angelegt. In dem Geschwindigkeitsregler 11 wird im Sinne einer Geschwindigkeitsregelung ein Gesamtstromsollwertsignal iref erzeugt, das am Ausgang des Geschwindigkeitsreglers 11 bereitgestellt wird. Das Gesamtstromsollwertsignal entspricht dem Sollwert des insgesamt in die Elektromotoren 1, 2 einzuspeisenden Motorstrom.
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Aus dem Gesamtstromsollwertsignal wird in einer Teilerstufe 12 für jeden Elektromotor 1, 2 jeweils ein Stromsollwertsignal Iref1 ... irefN ermittelt, das einem vorbestimmten Anteil des Gesamtstromsollwertsignals entspricht. In der Teilerstufe 12 sind zu diesem Zweck Anteilsfaktoren für die einzelnen Elektromotoren 1, 2 abgelegt, die dem nominalen Drehmoment des betreffenden Elektromotors 1, 2 dividiert durch das nominale Gesamtdrehmoment aller Elektromotoren 1, 2 entspricht. Die Anteilsfaktoren werden in der Teilerstufe 12 jeweils mit dem Gesamtstromsollwertsignal multipliziert. Die Teilerstufe 12 weist eine der Anzahl N der Elektromotoren 1, 2 entsprechende Anzahl von Ausgängen auf, an denen jeweils eines der Stromsollwertsignale iref1 ... irefN ausgegeben wird. Bei der Anzahl N handelt es sich um eine ganzzahlige Zahl, die größer oder gleich 1 sein kann.
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Jeder Ausgang der Teilerstufe 12 ist jeweils über einen Stromregler 13, 14 und eine Endstufe mit der Wicklung eines ihm zugeordneten Elektromotors 1, 2 verbunden. Die Stromregler 13, 14 weisen Datenspeicher auf, in denen Stromregelkenngrößen abgelegt sind. Über die Stromregler 13, 14 und die Endstufen werden Motorströme, die den einzelnen Stromsollwertsignalen entsprechen, an die betreffenden Elektromotoren 1, 2 angelegt.
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Wie in 5 erkennbar ist, ist es zur Stabilisierung der Regelung vorteilhaft, wenn das erste Lagemesssignal Pact1 jeweils einem ersten Eingang eines dem betreffenden zweiten Elektromotor 2 jeweils zugeordneten dritten Differenzglieds 15 angelegt wird. Dabei wird für jeden zweiten Elektromotor 2 jeweils ein zweites Lagemesssignal PactN erfasst und an einen zweiten Eingang des dem betreffenden zweiten Elektromotor 2 zugeordneten dritten Differenzglieds 15 angelegt. Jedes dritte Differenzglied 15 hat einen Ausgang, an dem ein der Differenz aus dem zweiten Lagemesssignal PactN des betreffenden zweiten Elektromotors 2 und dem ersten Lagemesssignal Pact1 entsprechendes Lagedifferenzsignal ausgegeben wird.
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Zum Konvertieren der Lagedifferenzsignale in entsprechende erste Motorstromdifferenzsignale wird für jeden zweiten Elektromotor 2 jeweils eine erste Kenngröße bereitgestellt und in einem dem betreffenden zweiten Elektromotor 2 zugeordneten ersten Konvertierungslied 16 abgelegt. Mit Hilfe des ersten Konvertierungslieds 16 wird ein dem betreffenden Lagedifferenzsignal entsprechendes erstes Motorstromdifferenzsignal erzeugt.
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Wie in 5 weiter erkennbar ist, ist jedem zweiten Elektromotor 2 jeweils ein viertes Differenzglied 17 zugeordnet, das einen ersten Eingang aufweist, an dem das erste Geschwindigkeitsmesssignal nact1 anliegt. Für jeden zweiten Elektromotor 2 wird jeweils mittels eines zweiten Encoders 33 ein zweites Geschwindigkeitsmesssignal nactN erfasst und an einen zweiten Eingang des dem betreffenden zweiten Elektromotor 2 zugeordneten vierten Differenzglieds 17 angelegt. An einem Ausgang des vierten Differenzglieds 17 wird jeweils ein der Differenz aus dem ersten Geschwindigkeitsmesssignal nact1 und dem betreffenden zweiten Geschwindigkeitsmesssignal nactN entsprechendes Geschwindigkeitsdifferenzsignal bereitgestellt.
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Zum Konvertieren der Geschwindigkeitsdifferenzsignale in entsprechende zweite Motorstromdifferenzsignale wird für jeden zweiten Elektromotor 2 jeweils eine zweite Kenngröße bereitgestellt und in einem dem betreffenden zweiten Elektromotor 2 zugeordneten zweiten Konvertierungslied 18 abgelegt. Mit Hilfe des zweiten Konvertierungslieds 18 wird ein dem betreffenden Geschwindigkeitsdifferenzsignal entsprechendes zweites Motorstromdifferenzsignal erzeugt.
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Jedem zweiten Elektromotor 2 ist jeweils ein Addierglied 19 mit einem ersten und einem zweiten Eingang zugeordnet. Der erste Eingang ist jeweils mit einem Ausgang des ersten Konvertierungslieds 16 des betreffenden zweiten Elektromotors 2 und der zweite Eingang mit einem Ausgang des zweiten Konvertierungslieds 18 des betreffenden zweiten Elektromotors 2 verbunden. An einem Ausgang jedes Addierglieds 19 wird jeweils ein Summensignal bereitgestellt, das der Summe aus. dem dem betreffenden zweiten Elektromotor 2 zugeordneten ersten Motorstromdifferenzsignal und dem dem betreffenden zweiten Elektromotor 2 zugeordneten zweiten Motorstromdifferenzsignal entspricht.
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Wie in 5 erkennbar ist, ist jedem zweiten Elektromotor 2 jeweils ein fünftes Differenzglied 20 zugeordnet, das einen mit einem dem betreffenden zweiten Elektromotor 2 zugeordneten Ausgang der Teilerstufe 12 verbundenen ersten Eingang und einen mit dem Ausgang des dem betreffenden zweiten Elektromotor 2 zugeordneten Addierglieds 19 verbundenen zweiten Eingang aufweist. Ein Ausgang des fünften Differenzglieds 20 ist jeweils mit einem Eingang des dem betreffenden zweiten Elektromotor 2 zugeordneten Stromreglers 14 verbunden.
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Der dem ersten Elektromotor 1 zugeordnete Ausgang der Teilerstufe 12 ist direkt mit dem Stromregler 14 des ersten Elektromotors 1 verbunden. Die Struktur 39 bildet die mechanische Kopplung der Elektromotoren 1,2 nach.
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Bei einem in 6 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungemäßen Verfahrens zum Betreiben des elektrischen Antriebs werden ein erster Elektromotor 1 und mindestens ein zweiter Elektromotor 2 bereitgestellt, deren Läufer mechanisch miteinander gekoppelt sind. Außerdem wird ein Lagesollwertsignal bereitgestellt, entsprechend dem die Elektromotoren 1,2 positioniert werden sollen.
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Für die Läuferposition des ersten Elektromotors 1 wird ein erstes Lagemesssignal Pact1 erfasst und es werden Lageregelkenngrößen bereitgestellt und in einem Datenspeicher eines Lagereglers 22 abgelegt. Zur Bildung eines Lageabweichungssignals wird das Lagesollwertsignal Pref an einen ersten Eingang eines sechsten Differenzglieds 21 und das erste Lagemesssignal Pact1 an einen zweiten Eingang des sechsten Differenzglieds 21 angelegt. Das am Ausgang des sechsten Differenzglieds 21 bereitgestellte Lageabweichungssignal wird an den Eingang des Lagereglers 22 angelegt. In dem Lageregler 22 wird im Sinne einer Lageregelung ein Geschwindigkeitssollwertsignal nref1 erzeugt, das am Ausgang des Lagereglers 22 bereitgestellt wird.
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Der Ausgang des Lagereglers 22 ist mit einem ersten Eingang eines siebten Differenzglieds 23 verbunden. Für die Geschwindigkeit des ersten Elektromotors 1 wird mittels eines ersten Encoders 32 ein erstes Geschwindigkeitsmesssignal nact1 erfasst und an einen zweiten Eingang des siebten Differenzglieds 23 angelegt. Ferner werden Geschwindigkeitsregelkenngrößen bereitgestellt und in einem Datenspeicher eines ersten Geschwindigkeitsreglers 24 abgelegt. Das am Ausgang des siebten Differenzglieds 23 bereitgestellte Geschwindigkeitsabweichungssignal wird an den Eingang des ersten Geschwindigkeitsreglers 24 angelegt. In dem ersten Geschwindigkeitsregler 24 wird im Sinne einer Geschwindigkeitsregelung ein erstes Stromsollwertsignal erzeugt, das am Ausgang des Geschwindigkeitsreglers 24 bereitgestellt wird.
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Jedem zweiten Elektromotor 2 ist jeweils ein achtes Differenzglied 25 zugeordnet. Der Ausgang des Lagereglers 22 ist jeweils mit einem ersten Eingang jedes achten Differenzglieds 25 verbunden. Für die Geschwindigkeit jedes zweiten Elektromotors 1 wird jeweils mittels eines zweiten Encoders 33 ein zweites Geschwindigkeitsmesssignal nactN erfasst und an einen zweiten Eingang des dem betreffenden zweiten Elektromotor 2 zugeordneten achten Differenzglieds 25 angelegt. Ferner werden für jeden zweiten Elektromotor 2 Geschwindigkeitsregelkenngrößen bereitgestellt und in einem Datenspeicher eines dem betreffenden zweiten Elektromotor 2 zugeordneten zweiten Geschwindigkeitsreglers 26 abgelegt. Das am Ausgang jedes achten Differenzglieds 25 bereitgestellte Geschwindigkeitsabweichungssignal wird an den Eingang des dem betreffenden zweiten Elektromotor zugeordneten zweiten Geschwindigkeitsreglers 26 angelegt. In jedem zweiten Geschwindigkeitsregler 26 wird jeweils im Sinne einer Geschwindigkeitsregelung ein zweites Stromsollwertsignal irefN erzeugt, das am Ausgang des betreffenden zweiten Geschwindigkeitsreglers 26 bereitgestellt wird.
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Ein Ausgang des ersten Geschwindigkeitsreglers 24 ist mit einem Eingang eines ersten Stromreglers 27 verbunden, der die Wicklung des ersten Elektromotors 1 über eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte erste Endstufe ansteuert. Ein Ausgang jedes zweiten Geschwindigkeitsreglers 26 ist jeweils mit einem Eingang eines zweiten Stromreglers 28 verbunden, der die Wicklung eines ihm zugeordneten zweiten Elektromotors 2 über eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte zweite Endstufe ansteuert.
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Wie in 7 erkennbar ist, ist es zur Stabilisierung der in 6 abgebildeten Regelung vorteilhaft, wenn das erste Lagemesssignal Pref1 jeweils einem ersten Eingang eines dem betreffenden zweiten Elektromotor 2 jeweils zugeordneten neunten Differenzglieds 29 angelegt wird. Dabei wird für jeden zweiten Elektromotor 2 jeweils ein zweites Lagemesssignal PrefN erfasst und an einen zweiten Eingang des dem betreffenden zweiten Elektromotor 2 zugeordneten neunten Differenzglieds 29 angelegt. Jedes neunte Differenzglied 29 hat einen Ausgang, an dem ein der Differenz aus dem zweiten Lagemesssignal PrefN des betreffenden zweiten Elektromotors 2 und dem ersten Lagemesssignal Pref1 entsprechendes Lagedifferenzsignal ausgegeben wird.
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Zum Konvertieren der Lagedifferenzsignale in entsprechende Motorstromdifferenzsignale wird für jeden zweiten Elektromotor 2 jeweils eine dritte Kenngröße bereitgestellt und in einem dem betreffenden zweiten Elektromotor 2 zugeordneten dritten Konvertierungslied 30 abgelegt. Mit Hilfe des dritten Konvertierungslieds 30 wird ein dem betreffenden Lagedifferenzsignal entsprechendes Motorstromdifferenzsignal erzeugt.
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Bei dem in 7 dargestellten Verfahren ist der Ausgang des Lagereglers 22 jeweils indirekt über ein zehntes Differenzglied 31 mit einem ersten Eingang des achten Differenzglieds 25 verbunden. Ein erster Eingang jedes zehnten Differenzglieds 31 ist jeweils mit dem Ausgang des Lagereglers 22 und ein zweiter Eingang jedes zehnten Differenzglieds 31 ist mit dem Ausgang des dem betreffenden zehnten Differenzglied 31 zugeordneten dritten Konvertierungslieds 30 verbunden. Der Ausgang jedes zehnten Differenzglieds 31 ist jeweils mit dem ersten Eingang des siebten Differenzglieds 23 verbunden. Im Übrigen entspricht die in 7 dargestellte Regelung der in 6, so dass die Beschreibung von 6 für 7 entsprechend gilt.
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Erwähnt werden soll noch, dass der Lageregler 8, 22, die Geschwindigkeitsregler 11, 24, 26, die Stromregler 13, 14, 27, 28, die Differenzglieder 9, 10, 15, 17, 20, 21, 23, 25, 29, 31, das Addierglied 19 und die Konvertierungslieder 16, 18, 30 bevorzugt in Form eines auf einem Mikrocomputer ablaufbaren Betriebsprogramms realisiert werden.
