DE102014108541B4 - Drive system with increased accuracy in setpoint signal transmission (method and system) - Google Patents

Drive system with increased accuracy in setpoint signal transmission (method and system) Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Antriebsystems (100) wobei Sollwertsignale über einen Sollwertkanal (90) in dem Antriebsystem zu einem Antrieb (101) übertragen werden, und wobei – das Antriebsystem (100) einen Eingangsspeicher (10) mit einem höheren Takt (f3) ausliest, als Eingangssignale (S1) dem Eingangsspeicher von einer jitter-behafteten Signalquelle (1) zur Verfügung gestellt werden; – die ausgelesenen Sollwertsignale (S3) über einen Tiefpass (12) geführt werden, wodurch die Sollwertsignale (S3) eine Interpolation erfahren und als gefilterte Sollwertsignale (S4) korrigiert werden, wurden oder sind, wobei der Tiefpass (12) so bemessen und eingestellt ist, dass Fehler aus einer Zeit-Ungenauigkeit gesperrt werden; – die gefilterten Sollwertsignale (S4) im Sollwertkanal (90) nach einer weiteren Abtastung (13) mit einem Takt (f1*), der kleiner ist als der höhere Takt (f3), weiter verarbeitet werden, wobei aufgrund von Zeitverschiebungen entstandene Fehler im abgetasteten Sollwertsignal (S5) vermieden wurden, werden oder sind und eine Bandbreite des Sollwertsignals (S5) so begrenzt wird, dass sich keine niederfrequenten Signalteile aus einem ungenauen oder schwankenden Takt der Signalquelle (1) für den Antrieb (101) bilden.Method for operating a drive system (100) wherein setpoint signals are transmitted via a setpoint channel (90) in the drive system to a drive (101), and wherein - the drive system (100) reads out an input memory (10) with a higher clock (f3), as input signals (S1) are provided to the input memory of a jittered signal source (1) available; - The read setpoint signals (S3) are passed through a low pass (12), whereby the setpoint signals (S3) undergo interpolation and as filtered setpoint signals (S4) are corrected, or are, wherein the low-pass filter (12) is sized and set that errors are locked out of a time inaccuracy; - The filtered setpoint signals (S4) in the setpoint channel (90) after a further scan (13) with a clock (f1 *), which is smaller than the higher clock (f3), further processed, resulting due to time shifts errors in the scanned Setpoint signal (S5) were avoided, are or are and a bandwidth of the setpoint signal (S5) is limited so that no low-frequency signal parts from an inaccurate or fluctuating clock of the signal source (1) for the drive (101) form.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Signalqualität von zumindest Sollwertsignalen, die von einer nicht zuverlässig synchron arbeitenden Quelle zur Verfügung gestellt werden, z. B. einem unter Last stehenden Bussystem, in einem elektromotorischen Antriebssystem. The invention relates to a method for improving the signal quality of at least setpoint signals that are provided by a non-reliable synchronously operating source available, for. B. a bus system under load, in an electric motor drive system.

Bei vielen modernen Anlagen werden die Sollwerte für die Antriebssysteme über Bussysteme zur Verfügung gestellt. Dabei wird der Bus für unterschiedliche Informationen für eine Vielzahl von Busteilnehmern benutzt (von den oder an die Teilnehmer). Dadurch werden die Signale nicht in einem festen Zeitraster übertragen (synchron), sondern abhängig von der Busbelastung mit einem nicht definierten Zeitversatz übermittelt (asynchron). In many modern systems, the setpoint values for the drive systems are made available via bus systems. In this case, the bus is used for different information for a plurality of bus subscribers (from or to the subscribers). As a result, the signals are not transmitted in a fixed time frame (synchronously), but transmitted (asynchronously) depending on the bus load with an undefined time offset.

Dies führt zu zeitlichen Ungenauigkeiten in der Signalübertragung (sog. Jitter im Sollwert). Dies ist auch auf den Istwert übertragbar. This leads to temporal inaccuracies in the signal transmission (so-called jitter in the setpoint). This is also transferable to the actual value.

Ein wellenloses Antriebssystem als Rotationsdruckmaschine beschreibt DE 42 14 394 A1 (Asea). Diese Rotationsdruckmaschine mit Antriebssystem hat mindestens zwei Antriebsgruppen, als einzeln angetriebene Druckstellengruppen. Die Antriebsgruppen haben eine Antriebssteuerung aus Antrieb und Motor und einen Antriebsregler. Die Antriebsgruppen erhalten ihre Positionsreferenz (Leitachse) direkt von dem Falzapparat. Die Antriebsregler der Antriebsgruppen sind ebenfalls über einen Antriebsbus verbunden. Die Antriebssteuerungen sind über einen Datenbus untereinander und mit einer Bedienungs- und Datenverarbeitungs-Einheit verbunden. Über diesen Datenbus erfolgt die Vorgabe von Sollwerten und die Verwaltung der Druckstellengruppen. A shaftless drive system as a rotary printing machine describes DE 42 14 394 A1 (Asea). This rotary printing machine with drive system has at least two drive groups, as individually driven pressure point groups. The drive groups have a drive control consisting of drive and motor and a drive controller. The drive groups receive their position reference (leading axis) directly from the folder. The drive controllers of the drive groups are also connected via a drive bus. The drive controls are interconnected via a data bus and to an operator and data processing unit. This data bus is used to specify target values and to manage the print groups.

Die Antriebsregler des Antriebssystems ermöglichen eine Drehmomenten-Regelung, eine Geschwindigkeitsregelung (Drehzahlregelung) oder eine Positionsregelung (Winkel-Lageregelung) der angetriebenen Achse. Bei hohen Anforderungen von winkelsynchronem Gleichlauf, wie sie bei Antriebssystemen in Werkzeugmaschinen und in Druckmaschinen bestehen, werden meist Positionsregelungen (Winkel-Regelungen als Lageregelungen) verwendet. The drive controllers of the drive system enable torque control, speed control (speed control) or position control (angular position control) of the driven axle. In the case of high requirements of angle-synchronous synchronization, as they exist in drive systems in machine tools and in printing presses, usually position controls (angle controls as position controls) are used.

Die digitalen Antriebsregler sind bevorzugt mit schnellen oder leistungsfähigen digitalen Signalprozessoren ausgestattet. Solche digitalen Antriebsregler können einen Regelungszyklus bei Positionsregelung in sehr kurzer Rechenzeit ausführen, bevorzugt in 250 µs oder in kürzerer Zykluszeit. The digital controllers are preferably equipped with fast or powerful digital signal processors. Such digital drive controllers can execute a closed-loop control cycle in a very short computing time, preferably in 250 μs or in a shorter cycle time.

In solchen Antriebssystemen werden bevorzugt Drehstrommotoren eingesetzt. Die elektrische Antriebsenergie wird dem einzelnen Motor über eine Leistungselektronikschaltung, bevorzugt mit Frequenzumrichter-Funktion zugeführt. Die Leistungselektronik-Schaltung wird vom digitalen Antriebsregler angesteuert. In such drive systems three-phase motors are preferably used. The electrical drive energy is supplied to the individual motor via a power electronics circuit, preferably with frequency converter function. The power electronics circuit is controlled by the digital drive controller.

Der Istwertgeber für den einzelnen Antrieb ist oft auf der Motorachse angebracht. The actual value transmitter for the individual drive is often mounted on the motor axis.

Es sind aber auch Anordnungen bekannt, bei denen ein Istwertgeber an der vom Motor angetriebenen Last angebracht ist. Zum Beispiel ist es bei Druckmaschinen vorteilhaft, einen hochauflösenden Positionsgeber am drehmoment-freien Ende des angetriebenen Druckzylinders anzubringen. Dann durchläuft auch der Istwert das Bussystem. However, arrangements are also known in which an actual value transmitter is attached to the load driven by the motor. For example, in printing machines, it is advantageous to attach a high-resolution position sensor to the torque-free end of the driven printing cylinder. Then the actual value also passes through the bus system.

Es sind Antriebssysteme bekannt, bei denen für einen genauen Lauf der einzelnen Antriebe die Sollwerte der Steuerung möglichst genau zu den Antrieben übertragen werden müssen. Bekanntermaßen erfolgt dies durch Synchronisation der Steuerung mit den Antrieben, so dass sich keine Schwankungen in der Übertragungsrate (Frequenz) ergeben. Dann kommt das Signal, wie oben erwähnt, zeitlich unverfälscht im Antrieb an. Drive systems are known in which the setpoint values of the control must be transmitted as precisely as possible to the drives for precise operation of the individual drives. As is known, this is done by synchronization of the control with the drives, so that there are no fluctuations in the transmission rate (frequency). Then the signal arrives, as mentioned above, in time unadulterated in the drive.

Dies erfordert jedoch einen hohen technischen Aufwand im Bussystem, um die räumlich getrennten Systeme zueinander zu synchronisieren und ist nur mit eng aufeinander abgestimmten Komponenten möglich. However, this requires a high technical effort in the bus system to synchronize the spatially separated systems to each other and is possible only with closely matched components.

Ungenauigkeiten der Sollwertsignalübertragung (als Sollwert-Lieferverzögerungen) können zu niederfrequenten Sollwertschwankungen beim Empfänger führen. Diese Schwankungen machen sich in einer schlechten Produktionsqualität bemerkbar, z.B. in deutlich sichtbaren Farbschwankungen im Druckergebnis beim Mehrfarbdruck. Inaccuracies of the setpoint signal transmission (as setpoint delivery delays) can lead to low-frequency setpoint fluctuations at the receiver. These fluctuations are noticeable in poor production quality, e.g. in clearly visible color variations in the print result in multi-color printing.

Aus der DE 600 30 932 T2 ergibt sich ein TDMA-Paketübertragungssystem. Es arbeitet in der Satelliten-Kommunikation, vgl. dort Abs. 05 und 06. Ein Oversampling ist dort in Abs. 023 und 2 erläutert. Dem dortigen TP (Tiefpass) 20 ist ein weiterer Speicher nachgeschaltet, aus der sich die Unterabtastung 26 einen optimalen Abtastwert auswählt, bei dessen Suche eine Suchvorrichtung 25 hilft. From the DE 600 30 932 T2 This results in a TDMA packet transmission system. It works in satellite communication, cf. There Abs. 05 and 06. An oversampling is there in para. 023 and 2 explained. The local TP (low pass) 20 is followed by another memory, from which the sub-scan 26 selects an optimal sample, in the search a search device 25 helps.

Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsystems zu erfinden, mit welchem die Genauigkeit zumindest bei der Sollwertsignal-Übertragung verbessert wird. Weiterhin stellt sich die (ergänzende) Aufgabe, die Signalqualität von Sollwertsignalen, die über eine nicht immer synchron oder sogar langsam arbeitende Sollwertquelle übertragen werden, preiswert zu verbessern (seinen Preis wert sein). The invention is inter alia based on the object of inventing a method for operating a drive system, with which the accuracy is improved at least in the setpoint signal transmission. Furthermore, the (additional) task, the signal quality of setpoint signals, which are transmitted via a not always synchronous or even slow-working setpoint source, cheap to improve (its price be worth).

Die Erfindung löst diese Aufgabe(n) mit Anspruch 1 (für den Sollwert). The invention solves this object (s) with claim 1 (for the desired value).

Die Bereitstellung der Sollwertsignale erfolgt von einer Sollwertquelle (z. B. einem Bussystem) an einen Eingangsspeicher des Antriebssystems. Hier ist ein Sollwertkanal vorgesehen, der das jitter-behaftete Sollwertsignal bearbeitet und an den Antrieb des Antriebssystems ohne Jitter ausliefert. Eine Frequenz ist die liefernde Bezugsfrequenz f1 (ohne Jitter). The command value signals are provided by a setpoint source (eg a bus system) to an input memory of the drive system. Here, a setpoint channel is provided which processes the jittery setpoint signal and delivers it to the drive of the drive system without jitter. One frequency is the supplying reference frequency f 1 (without jitter).

Der Sollwertkanal liest seinen Eingangsspeicher mit einer substantiell höheren Frequenz aus (Anspruch 3), als die Signale dem Eingangsspeicher zur Verfügung gestellt werden. Diese ausgelesenen Signale werden mit der Abtast-Takt(rate) über einen Tiefpass geleitet. Hier werden diese Signale durch Interpolation korrigiert, um die Effekte aus der Ungenauigkeit der Zeit zu eliminieren. Die gefilterten Signale am Ausgang des Tiefpasses werden ohne Fehler aufgrund von Zeitverschiebungen an den Antrieb weiter geleitet und dort verarbeitet. Die Abtastfrequenz kann die des Eingangs sein, also f1 als Bezugsfrequenz. The setpoint channel reads its input memory at a substantially higher frequency (claim 3) than the signals are provided to the input memory. These read signals are passed through the sampling clock (rate) via a low-pass filter. Here, these signals are corrected by interpolation to eliminate the effects of inaccuracy of time. The filtered signals at the output of the low-pass filter are forwarded without error due to time shifts to the drive and processed there. The sampling frequency can be that of the input, ie f 1 as the reference frequency.

Jitter in einem Signal sind Schwankungen der Taktphasen, genauer gesagt der Phasen der Taktimpulse im Signal. Wird als Signal bspw. das Abtastsignal eines Sensors verwendet, so sollte dieses für eine hohe Messpräzision jitterfrei sein. Jitter in a signal is variations in clock phases, more specifically the phases of the clock pulses in the signal. If, for example, the scanning signal of a sensor is used as the signal, then this should be jitter-free for a high measuring precision.

Ein weiterer Vorteil des erfundenen Verfahrens ist die automatische Einstellung des Abnehmers (das Antriebssystem) auf die aktuelle Leistung des Bussystems. Another advantage of the invented method is the automatic adjustment of the pickup (the drive system) to the current performance of the bus system.

Ein noch weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass die Anwendung unabhängig vom konkreten Bussystem für alle zeitdiskreten Vorgänge möglich ist. Yet another advantage of the method is that the application is possible regardless of the specific bus system for all discrete-time operations.

Ein Vorteil ist die genaue Übertragung der Ist- oder Sollwertsignale auch bei Systemen, die nicht synchron zueinander arbeiten, sondern dem genannten Jitter unterliegen, zumindest einem starken Jitter, oder gänzlich asynchron zueinander arbeiten. Dieser ist deutlich kleiner als die Bezugsfrequenz f1, meist im (betragsmäßig) Bereich von kleiner ±10 %, insbesondere (betragsmäßig) kleiner als ±5 % von f1. An advantage is the accurate transmission of the actual or setpoint signals even in systems that do not operate in sync with each other, but subject to the said jitter, at least a strong jitter, or work completely asynchronous to each other. This is significantly smaller than the reference frequency f 1 , usually in the (amount) range of less than ± 10%, in particular (in terms of amount) less than ± 5% of f 1 .

Abhängige Ansprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen, hier durch Bezugnahme einbezogen. Dependent claims contain advantageous developments, incorporated herein by reference.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen an Beispielen vertieft erörtert. The invention will be discussed in more detail below with reference to the drawings by way of example.

1a ist ein Zeitdiagramm S des Antriebssystems 100 mit einem asynchronen Sollwertsignal S(t), zeitdiskret als "Signale" (im Plural) verstanden; 1a is a timing diagram S of the drive system 100 with an asynchronous setpoint signal S (t), discrete time as "signals" (in the plural) understood;

1b ist ein Zeitdiagramm ES des Antriebssystems mit einer synchronen Abtastung als ES(t) bei synchroner T1 Abtastung; 1b is a timing diagram ES of the drive system with a synchronous sampling as ES (t) at synchronous T 1 sampling;

1c ist ein Zeitdiagramm des Antriebssystems 100 als Differenz zwischen S und ES; 1c is a timing diagram of the drive system 100 as the difference between S and ES;

1d ist ein Zeitdiagramm E0, wobei der Signalverlauf in Abhängigkeit von Δf durch Interpolation korrigiert wird als E0(t); 1d is a timing chart E0, the waveform being corrected as a function of Δf by interpolation as E0 (t);

1e ist ein Zeitdiagramm S – E0 des SOLLwertkanals 90 als Differenz zwischen S(t) und E0(t); 1e is a timing diagram S - E0 of the desired value channel 90 as the difference between S (t) and E0 (t);

2 ist ein Blockdiagramm der Sollwertsignalübertragung; 2 is a block diagram of the setpoint signal transmission;

2a ist ein Blockdiagramm einer ISTwert-Signalübertragung; 2a Fig. 10 is a block diagram of an actual value signal transmission;

3 ist ein Ausführungsbeispiel in Form eines Blockdiagramms mit mehreren Varianten der Implementierung der "Interpolation" als der Beseitigung der Folgen des Jitters, Δf. 3 is an embodiment in the form of a block diagram with several variants of the implementation of the "interpolation" as the elimination of the consequences of the jitter, .DELTA.f.

1a bis 1e zeigen eine Arbeitsweise eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens für den Betrieb eines Antriebssystems 100 mit einem Sollwertkanal 90 und einem Antrieb 101 aus Regler, Stellglied und Aktor. Ein Bussystem 1 liefert nicht deterministisch den Sollwert S1. 1a to 1e show an operation of an embodiment of the method for the operation of a drive system 100 with a setpoint channel 90 and a drive 101 from controller, actuator and actuator. A bus system 1 does not deliver the setpoint S 1 deterministically .

Das Blockschema in 2 hat einen Eingangsspeicher 10 für den Sollwert S1 (mit dem Jitter Δf) Eine Oversampling Funktion 11 ist vorgesehen. Ebenso ein Tiefpass 12 (als Filter mit der Steilheit entsprechend zumindest zweiter Ordnung). Zum Abtasten ist eine Abtastfunktion 13 für den Antrieb 101 im Antriebssystem 100 vorgesehen. The block diagram in 2 has an input memory 10 for the setpoint S 1 (with the jitter Δf) An oversampling function 11 is planned. Likewise a low pass 12 (as a filter with the steepness corresponding to at least second order). For sampling is a sampling function 13 for the drive 101 in the drive system 100 intended.

Die niederfrequenten Sollwertschwankungen entstehen folgendermaßen: Im Idealfall werden die Sollwerte mit der Taktrate f1 generiert (vom Bussystem 1 abgegeben und dem Eingangsspeicher 10 zur Verfügung gestellt). Aufgrund des Abtasttheorems darf das Sollwertsignal damit nur Signale aus dem Frequenzbereich 0...f1/2 enthalten. Die Signale werden mit einer Taktrate f1 abgetastet. Verläuft alles störungsfrei, kommen die Signale der Sollwerte im Antrieb 101 unverfälscht an. The low-frequency setpoint fluctuations occur as follows: Ideally, the setpoints are generated at the clock rate f 1 (from the bus system 1 delivered and the input memory 10 made available). Due to the sampling theorem, the target value signal must ensure that only signals from the frequency range 0 ... f 1/2 included. The signals are sampled at a clock rate f 1 . If everything runs smoothly, the signals of the setpoints arrive in the drive 101 unadulterated.

Der Liefertakt ist jedoch nicht konstant wie 1a zeigt, er unterliegt – aufgrund der Buslaufzeiten – einer Schwankung f1 ± ∆f. Die niedrigste Taktrate ist fg = f1 – ∆f. Dadurch entstehen im Sollwertsignal S zusätzliche Frequenzanteile. Der Frequenzbereich des Sollwertsignales wird auf etwa 0...f1/2 + ∆f erweitert. Die Frequenz Δf oberhalb von f1/2 liegt ausserhalb der zugelassenen Frequenz des Abtasttheorems und erzeugt bei einer f1 Abtastung eine niederfrequente Schwankung oder Schwingung. The delivery time is not constant like 1a indicates that it is subject to a fluctuation f 1 ± Δf due to the bus transit times. The lowest clock rate is f g = f 1 - Δf. This results in the Setpoint signal S additional frequency components. The frequency range of the desired value signal is expanded to about 0 ... f 1/2 + .DELTA.f. The frequency .DELTA.f above f 1/2 is outside the permitted frequency of the sampling theorem, and produces at an f 1 sampling a low-frequency fluctuation or oscillation.

Die Fehler machen sich im Frequenzbereich f1/2 – ∆f...f1/2 + ∆f bemerkbar. Bei der Abtastung im Antrieb mit dem konstanten Takt f1 entstehen im Sollwertsignal des Antriebs zusätzliche niederfrequente Anteile im Frequenzbereich 0...∆f. Diese Anteile wirken sich aufgrund ihrer geringen Frequenz störend im Produktionsergebnis aus, so als ungleichmäßige Farbverteilung, Materialdicken-Schwankungen, Oberflächen-Veränderungen. The mistake in the frequency range f1 / 2 - .DELTA.f ... f 1/2 + .DELTA.f noticeable. During sampling in the drive with the constant clock f 1 , additional low-frequency components in the frequency range 0... Due to their low frequency, these components have a disruptive effect on the production result, such as uneven color distribution, material thickness fluctuations, surface changes.

Eine Lösung kann die synchrone Übertragung der Sollwertsignale sein. Eine andere die Verbesserung der asynchronen Übertragung, so dass sich auch bei Vorliegen eines (starken) Jitters eine gute Signalqualität für den Sollwert ergibt. One solution may be the synchronous transmission of the setpoint signals. Another is the improvement of the asynchronous transmission, so that even with the presence of a (strong) jitter a good signal quality results for the setpoint.

Die Sollwerte S1 werden wie üblich von einer Sollwertquelle, z. B. dem Bussystem 1 übermittelt. Der jitter-behaftete Takt ist f1 ± ∆f, die niedrigste Taktrate ist fg. Diese Signale werden zunächst jitter-behaftet in den Eingangsspeicher 10 des Antriebssystems gespeist, wie 2 es zeigt. The setpoints S 1 are as usual from a setpoint source, eg. B. the bus system 1 transmitted. The jittered clock is f 1 ± Δf, the lowest clock rate is f g . These signals are initially jittered in the input memory 10 powered by the drive system, such as 2 it shows.

Aufgrund der Schwankungen des Zuliefertakts sind die Sollwerte S2 im Eingangsspeicher 10 (am Ausgang des Speichers) gegenüber den ursprünglichen Sollwerten S1 verfälscht. Ursprünglich lag ein Frequenzbereich 0...f1/2 vor, die verfälschten Signale haben in erster Näherung den Frequenzbereich 0...f1/2 + ∆f. Die Fehler machen sich besonders im Frequenzbereich f1/2 – ∆f...f1/2 + ∆f bemerkbar. Due to the fluctuations of the delivery clock, the setpoint values S 2 are in the input memory 10 (at the output of the memory) compared to the original setpoints S 1 falsified. Originally, before a frequency range f 0 ... 1/2, the falsified signals have a first approximation, the frequency range 0 ... f 1/2 + .DELTA.f. The mistakes especially in the frequency range f1 / 2 - .DELTA.f ... f 1/2 + .DELTA.f noticeable.

Der Eingangsspeicher 10 wird daher mit einem (substantiell) höheren Takt f3 > f1 ausgelesen, z.B. der Faktor 2 oder größer, oder f3 ≥ 4·f1. The input memory 10 is therefore read out with a (substantially) higher clock f 3 > f 1 , for example the factor 2 or greater, or f 3 ≥ 4 · f 1 .

Bei einem angenommenem Takt f3 = 4·f1 beträgt die Bandbreite 0...f3/2, also 0...2·f1, liegt also deutlich über dem Eingangsfrequenzbereich 0...f1/2 + ∆f, da ∆f << f1. At a the assumed clock f 3 = 4 · f 1 ... f is the bandwidth of 0 3/2, ie 0 ... 2 · f 1, that is significantly higher than the input frequency range 0 ... f 1/2 + .DELTA.f , since Δf << f 1 .

Das aus dem Eingangsspeicher getaktet ausgelesene Signal S3 mit dem Takt f3 enthält also das ursprüngliche Sollwertsignal S1 mit den Fehlern im Frequenzbereich f1/2 – ∆f...f1/2 + ∆f. Dieses Signal S3 wird nun mit einem (insbesondere steilflankigen) Tiefpass 12 gefiltert, so dass alle Anteile oberhalb fg = f1/2 – ∆f nur noch mit so kleinen Amplituden übertragen werden, dass sie für die weitere Verarbeitung keine Rolle mehr spielen. Thus the readout signal clocked from the input memory S 3 with the clock f 3 contains the original set point signal S 1 with the errors in the frequency range f 1/2 - .DELTA.f ... f 1/2 + .DELTA.f. This signal S 3 will now be with a (in particular steep edge) low pass 12 filtered so that all components above f g = f1 / 2 - .DELTA.f be transmitted only with such a small amplitude that they no longer play a role in the further processing.

Am Ausgang steht das Signal S4 mit der Bandbreite 0...f1/2 – ∆f an. Dieses Signal kann mit der Abtastrate f1* des Antriebs 101 abgetastet werden, z.B. mit der Frequenz f1 des Antriebssystems 100. Möglich ist aber auch eine schnellere Abtastung mit höherer Frequenz, indes unterhalb von f3. At the output of the signal S 4 to the range 0 ... f 1/2 is - at .DELTA.f. This signal can be used with the sampling rate f 1 * of the drive 101 be scanned, for example, with the frequency f 1 of the drive system 100 , But it is also possible faster sampling with higher frequency, but below f 3 .

Dieses Signal S5 hat dann ebenfalls die Bandbreite 0...f1/2 – ∆f. Die störenden Fehleranteile aus dem Frequenzbereich f1/2 – ∆f...f1/2 + ∆f sind nicht mehr im Signal S5 enthalten. This signal S 5 has then also the bandwidth of 0 ... f1 / 2 - .DELTA.f. The interfering error components of the frequency range f1 / 2 - .DELTA.f ... f 1/2 + .DELTA.f are no longer included in the signal S. 5

Das Signal S5 geht an den Antrieb 101 des Antriebssystems 100 (Funktion 13 kann auch dem Antrieb zugeordnet werden). Der Antrieb 101 hat den Regler R, das Stellglied S und den Aktor als z.B. Maschine M (als DAM, DSM oder GM). The signal S 5 goes to the drive 101 of the drive system 100 (Function 13 can also be assigned to the drive). The drive 101 has the controller R, the actuator S and the actuator as eg machine M (as DAM, DSM or GM).

Schwierigkeiten mit niederfrequenten Schwankungen im Produktionsprozess erscheinen erfasst und können als praktisch eliminiert angesehen werden. Im Sollwertsignal nicht enthaltene Beträge zwischen den Abtastwerten werden vom Tiefpass 12 "interpoliert". Difficulties with low-frequency fluctuations in the production process appear detected and can be considered virtually eliminated. Amounts not included in the setpoint signal between the samples are taken from the lowpass 12 "Interpolated".

Eine Einstellung 12a des Tiefpass-Filters 12 geschieht automatisch. Aus der Analyse der Übermittlungs-Zeitpunkte des Eingangssignals S1 wird die Schwankung ∆f des Takts der Zulieferung ermittelt. Hieraus ergibt sich die über 12a einzustellende Bandbreite zu 0...f1/2 – ∆f für den steilflankingen Tiefpass (eine Dämpfung entsprechend einem Filter zumindest zweiter Ordnung, also von zumindest 12dB/Oktave bzw. 40dB/Dekade). A setting 12a the low-pass filter 12 happens automatically. From the analysis of the transmission times of the input signal S 1 , the fluctuation Δf of the clock of the supply is determined. This results in the over 12a bandwidth to be set to 0 ... f1 / 2 - .DELTA.f for the steilflankingen low-pass (an attenuation corresponding to a filter of at least second order, that is of at least 12 dB / octave or 40 dB / decade).

Diese Bandbreite wird zur Parametrierung des Tiefpasses 12 verwendet. This bandwidth becomes the parameterization of the low-pass filter 12 used.

Die gleiche Vorgehensweise kann bei der Übertragung von Istwerten mit kleinem Takt angewendet werden, analog der 2 als 2a. The same procedure can be used in the transmission of actual values with a small clock, analogous to the 2 when 2a ,

Der Istwert wird zunächst mit "hoher Frequenz" aus dem Eingangsspeicher 10' abgetastet (mehr als der Faktor 2 gegenüber der Lieferfrequenz), über einen Tiefpass 12' geleitet und mit geringer Taktrate fa der Abtastung 13' ausgegeben. The actual value is first "high frequency" from the input memory 10 ' sampled (more than a factor of 2 compared to the delivery frequency), via a low pass 12 ' passed and with a low clock rate f a of the sample 13 ' output.

Bei der Festlegung der Grenzfrequenz werden der Takt fa und die möglichen Schwankungen in der Datenübertragung, wie oben angegeben, berücksichtigt. Dadurch wird ex ante die Bandbreite des Istwertsignals so begrenzt, dass es zu keiner Bildung von niederfrequenten Istwert-Signalen aus ungenauem Takt (im Sinne einer Frequenz) kommt. In determining the cutoff frequency, the clock f a and the possible fluctuations in the data transmission, as stated above, are taken into account. As a result, the bandwidth of the actual value signal is ex ante limited so that there is no formation of low-frequency actual value signals from inaccurate clock (in the sense of a frequency).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

Zu Fig. 1

S
Sollwertsignal (mit Jitter in Tg)
ES
Signal nach der synchronen Abtastung T1
S – ES
Differenz zwischen dem Sollwertsignal und dem Signal nach der synchronen Abtastung
E0
Sollwertsignal nach der Interpolation 12
S – E0
Differenz zwischen dem Sollwertsignal und dem Signal nach der Interpolation 12
Tg = 1/fg
niedrigster Takt
Zu Fig. 2 (für den Sollwert)
10
Eingangsspeicher des Antriebssystems
11
Oversampling (als Funktion gezeichnet)
12
Tiefpass
13
Abtastung (als Funktion gezeichnet)
Zu Fig. 2a (für den Istwert)
10'
Istwert Eingangsspeicher des Antriebssystems
11'
Oversampling (als Funktion gezeichnet)
12'
Tiefpass für den Istwert
13'
Abtastung (als Funktion gezeichnet)
To Fig. 1
S
Setpoint signal (with jitter in T g )
IT
Signal after the synchronous sampling T 1
S - ES
Difference between the setpoint signal and the signal after the synchronous sampling
E 0
Setpoint signal after interpolation 12
S - E 0
Difference between the setpoint signal and the signal after interpolation 12
T g = 1 / f g
lowest clock
To Fig. 2 (for the target value)
10
Input memory of the drive system
11
Oversampling (drawn as a function)
12
lowpass
13
Sampling (drawn as a function)
To Fig. 2a (for the actual value)
10 '
Actual value Input memory of the drive system
11 '
Oversampling (drawn as a function)
12 '
Low pass for the actual value
13 '
Sampling (drawn as a function)

Claims (10)

Verfahren zum Betrieb eines Antriebsystems (100) wobei Sollwertsignale über einen Sollwertkanal (90) in dem Antriebsystem zu einem Antrieb (101) übertragen werden, und wobei – das Antriebsystem (100) einen Eingangsspeicher (10) mit einem höheren Takt (f3) ausliest, als Eingangssignale (S1) dem Eingangsspeicher von einer jitter-behafteten Signalquelle (1) zur Verfügung gestellt werden; – die ausgelesenen Sollwertsignale (S3) über einen Tiefpass (12) geführt werden, wodurch die Sollwertsignale (S3) eine Interpolation erfahren und als gefilterte Sollwertsignale (S4) korrigiert werden, wurden oder sind, wobei der Tiefpass (12) so bemessen und eingestellt ist, dass Fehler aus einer Zeit-Ungenauigkeit gesperrt werden; – die gefilterten Sollwertsignale (S4) im Sollwertkanal (90) nach einer weiteren Abtastung (13) mit einem Takt (f1*), der kleiner ist als der höhere Takt (f3), weiter verarbeitet werden, wobei aufgrund von Zeitverschiebungen entstandene Fehler im abgetasteten Sollwertsignal (S5) vermieden wurden, werden oder sind und eine Bandbreite des Sollwertsignals (S5) so begrenzt wird, dass sich keine niederfrequenten Signalteile aus einem ungenauen oder schwankenden Takt der Signalquelle (1) für den Antrieb (101) bilden. Method for operating a drive system ( 100 ) where setpoint signals via a setpoint channel ( 90 ) in the drive system to a drive ( 101 ), and wherein - the drive system ( 100 ) an input memory ( 10 ) with a higher clock (f 3 ), as input signals (S 1 ) the input memory of a jittered signal source ( 1 ) to provide; - The read setpoint signals (S 3 ) via a low pass ( 12 ), whereby the setpoint signals (S 3 ) undergo interpolation and are corrected as filtered setpoint value signals (S 4 ), were or are, the lowpass ( 12 ) is sized and set to lock errors from a time inaccuracy; - The filtered setpoint signals (S 4 ) in the setpoint channel ( 90 ) after another scan ( 13 ) with a clock (f 1 *) which is smaller than the higher clock (f 3 ), are further processed, wherein errors due to time shifts in the sampled setpoint signal (S 5 ) have been avoided are and are and a bandwidth of the setpoint signal (S 5 ) like this is limited, that no low-frequency signal parts from an inaccurate or fluctuating clock of the signal source ( 1 ) for the drive ( 101 ) form. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Tiefpass (12) mit einer Dämpfung entsprechend einem Filter zumindest zweiter Ordnung versehen ist. The method of claim 1, wherein the low pass ( 12 ) is provided with a damping according to a filter at least second order. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Eingangsspeicher (10) mit dem höheren Takt (f3) ausgelesen wird, wobei die beiden Takte (f1; f3) am Eingangsspeicher (10) sich um zumindest den Faktor zwei unterscheiden, um eine Oversampling-Funktion (11) zu bewirken. Method according to one of the preceding claims, wherein the input memory ( 10 ) is read out with the higher clock (f 3 ), wherein the two clocks (f 1 , f 3 ) at the input memory ( 10 ) differ by at least a factor of two to provide an oversampling function ( 11 ) to effect. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das gefilterte Signal (S4) am Ausgang des Tiefpasses (12) mit einer Abtastfrequenz (f1*) des Antriebs (101) abgetastet wird, das geringer ist als der höhere Takt (f3). Method according to one of the preceding claims, wherein the filtered signal (S 4 ) at the output of the low pass ( 12 ) with a sampling frequency (f 1 *) of the drive ( 101 ) which is less than the higher clock (f 3 ). Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Signal (S5) am Ausgang der letzten Abtastungs-Funktion (13) mit einer Bandbreite 0...f1/2 – ∆f ohne niederfrequente Schwankungen im Bereich ∆f gebildet wird. Method according to claim 4, wherein the signal (S 5 ) at the output of the last sampling function ( 13 ) Having a range 0 ... f 1, / 2 - is formed .DELTA.f without low-frequency fluctuations in the range .DELTA.f. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei eine Einstellung (12a) des Tiefpasses (12) automatisch über eine Analyse von Übermittlungszeitpunkten des Eingangssignals (S1) zum Eingangsspeicher (10) erfolgt, indem die Schwankungen (∆f) des Liefertakts des Sollwertes aus der Signalquelle (1) ermittelt werden. Method according to one of the preceding claims, wherein a setting ( 12a ) of the low pass ( 12 ) automatically via an analysis of transmission times of the input signal (S 1 ) to the input memory ( 10 ) is carried out by the fluctuations (.DELTA.f) of the delivery clock of the setpoint from the signal source ( 1 ) be determined. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Bandbreite 0...f1/2 – ∆f bei einer Parametrierung (12a) des Tiefpasses (12) eingestellt wird. The method of claim 6, wherein the range 0 ... f1 / 2 - .DELTA.f (at a parameterization 12a ) of the low pass ( 12 ) is set. Verfahren nach einem voriger Ansprüche, wobei ein Istwert zunächst mit einer ersten Frequenz (f3) abgetastet wird (11'), dann mit einem weiteren Tiefpass (12') gefiltert wird und mit einem zweiten Takt (fa) ausgelesen oder ausgegeben wird (13'). Method according to one of the preceding claims, wherein an actual value is first sampled with a first frequency (f 3 ) ( 11 ' ), then another low pass ( 12 ' ) is filtered out and read or output with a second clock (f a ) ( 13 ' ). Verfahren nach Anspruch 8, wobei der zweite Takt (fa) eine geringere Frequenz hat als die erste Frequenz (f3). The method of claim 8, wherein the second clock (f a ) has a lower frequency than the first frequency (f 3 ). Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei bei der Feststellung einer Grenzfrequenz der zweite Takt (fa) und Schwankungen in der Istwertübertragung berücksichtigt werden. The method of claim 8 or 9, wherein in determining a cutoff frequency of the second clock (f a ) and variations in the actual value transmission are taken into account.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4214394A1 (en) * 1992-04-30 1993-11-04 Asea Brown Boveri ROTARY PRINTING MACHINE
DE60030932T2 (en) * 1999-10-20 2007-06-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Search for the optimal sampling time in a TDMA packet transmission system

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