DE102019134917A1 - Method for improving the control of an actuator and device for carrying out the method - Google Patents
Method for improving the control of an actuator and device for carrying out the method Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019134917A1 DE102019134917A1 DE102019134917.6A DE102019134917A DE102019134917A1 DE 102019134917 A1 DE102019134917 A1 DE 102019134917A1 DE 102019134917 A DE102019134917 A DE 102019134917A DE 102019134917 A1 DE102019134917 A1 DE 102019134917A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- actuator
- control
- variable
- control signal
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
Abstract
Verfahren zur Verbesserung der Ansteuerung einer Regelstrecke mit mindestens einem Aktuator, umfassend die Verfahrensschritte:a) Bestimmen und Setzen eines zu erreichenden Soll-Werts einer Regelgröße des Aktuators;b) Bestimmen einer Vorsteuerung einer Stellgröße des Aktuators mittels eines Vorsteuersignals einer Stellgröße bestehend aus einer statischen Vorsteuerung der Stellgröße mittels eines statischen Vorsteuersignals und einer dynamischen Vorsteuerung der Stellgröße mittels eines dynamischen Vorsteuersignals, sowie einer Feedback-Steuerung des Aktuators mittels eines Feedback-Signals der Stellgröße;c) Erzeugen eines kombinierten Steuersignals durch Kombinieren des Vorsteuersignals der Stellgröße und des Feedback-Signals der Stellgröße und Ansteuern des Aktuators mittels des kombinierten Steuersignals;d) Messen des Ist-Werts der Regelgröße des Aktuators nach Ansteuerung des Aktuators mittels des kombinierten Steuersignals;e) Rückführen des Vorsteuersignals in ein Streckenmodell und Erzeugen einer Regelgröße des Streckenmodells und Bilden eines ersten Regeldifferenzwerts zwischen dem zu erreichenden Soll-Wert der Regelgröße und der Regelgröße des Streckenmodells und Rückführen des ersten Regeldifferenzwerts in die dynamische Vorsteuerung der Stellgröße, und Bilden eines zweiten Regeldifferenzwerts zwischen der Regelgröße des Streckenmodells und dem Ist-Wert der Regelgröße nach Ansteuerung und Rückführen des zweiten Regeldifferenzwerts in die Feedback-Steuerung der Stellgröße.A method for improving the control of a controlled system with at least one actuator, comprising the steps of: a) determining and setting a target value to be achieved for a controlled variable of the actuator; b) determining a precontrol of a manipulated variable of the actuator by means of a precontrol signal of a manipulated variable consisting of a static Pre-control of the manipulated variable by means of a static pre-control signal and a dynamic pre-control of the manipulated variable by means of a dynamic pre-control signal, as well as feedback control of the actuator by means of a feedback signal of the manipulated variable; c) generating a combined control signal by combining the precontrol signal of the manipulated variable and the feedback signal the manipulated variable and control of the actuator by means of the combined control signal; d) measuring the actual value of the controlled variable of the actuator after control of the actuator by means of the combined control signal; e) feeding the precontrol signal back into a system model and Generation of a controlled variable of the system model and formation of a first system deviation value between the target value to be achieved of the controlled variable and the controlled variable of the system model and feedback of the first system deviation value into the dynamic feedforward control of the manipulated variable, and formation of a second system deviation value between the controlled variable of the system model and the actual Value of the controlled variable after activation and feedback of the second control difference value in the feedback control of the manipulated variable.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung einer Ansteuerung einer Regelstrecke, welche bevorzugt mindestens einen Aktuator umfasst, um eine der Regelstrecke zugehörige Messgröße zu verändern, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for improving the control of a controlled system, which preferably comprises at least one actuator in order to change a measured variable belonging to the controlled system, as well as a device for carrying out such a method.
Dieses Verfahren zielt darauf ab, eine Veränderung der Messgröße der Regelstrecke, schneller und zuverlässiger nachzufolgen und einen zu erreichenden Ist-Wert der Regelstrecke einzustellen.This procedure aims to follow up a change in the measured variable of the controlled system more quickly and reliably and to set an actual value to be achieved for the controlled system.
Es sind aus dem Stand der Technik Verfahren bekannt, mittels welchen eine Vorsteuerung der Regelstrecke und ebenso eine Feedback-Steuerung durchgeführt wird, um eine Regelstrecke von einem aktuellen Wert auf den zu erreichenden Ist-Wert der Messgröße anzupassen. Eine Vorsteuerung bzw. eine Feedback-Steuerung sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden oftmals in einer kombinierten Art und Weise verwendet.Methods are known from the prior art by means of which a pre-control of the controlled system and also a feedback control are carried out in order to adapt a controlled system from a current value to the actual value of the measured variable to be achieved. A feedforward control and a feedback control are known from the prior art and are often used in a combined manner.
Derartige Verfahren bzw. Systeme aus dem Stand der Technik haben jedoch Nachteile, die sich im Realsystem als unvorteilhaft herausstellen. Durch eine fehlende Abstimmung zwischen der Vorsteuerung und der Feedback-Steuerung kann es dazu führen, dass Überschwingungen auftreten.However, such methods or systems from the prior art have disadvantages which turn out to be disadvantageous in the real system. A lack of coordination between the feedforward control and the feedback control can lead to overshoots occurring.
Es ist demnach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens bereitzustellen, wodurch eine Ansteuerung der Regelstrecke verbessert werden kann.It is accordingly the object of the present invention to provide a method and a device for carrying out the method, as a result of which control of the controlled system can be improved.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie des Patentanspruchs 5.This object is achieved by the subject matter having the features of
Kerngedanke der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verbesserung der Ansteuerung einer Regelstrecke, welche bevorzugt einen Aktuator aufweist, um eine der Regelstrecke zugehörige Regelgröße zu verändern, bereitzustellen, umfassend die Verfahrensschritte:
- a) Bestimmen und Setzen eines zu erreichenden Soll-Werts der Regelgröße der Regelstrecke;
- b) Bestimmen einer Vorsteuerung der Regelstrecke mittels eines Vorsteuersignals einer Stellgröße bestehend aus einer statischen Vorsteuerung der Stellgröße mittels eines statischen Vorsteuersignals und einer dynamischen Vorsteuerung der Stellgröße mittels eines dynamischen Vorsteuersignals, sowie einer Feedback-Steuerung der Regelstrecke mittels eines Feedback-Signals der Stellgröße;
- c) Erzeugen eines kombinierten Steuersignals durch Kombinieren des Vorsteuersignals der Stellgröße und des Feedback-Signals der Stellgröße und Ansteuern des Aktuators mittels des kombinierten Steuersignals;
- d) Messen des Ist-Werts der Regelgröße der Regelstrecke nach Ansteuerung der Regelstrecke mittels des kombinierten Steuersignals;
- e) Rückführen des Vorsteuersignals in ein Streckenmodell und Erzeugen einer Regelgröße des Streckenmodells und Bilden eines ersten Differenzwerts zwischen dem zu erreichenden Ist-Wert der Regelgröße und der Regelgröße des Streckenmodells und Rückführen des ersten Differenzwerts in die dynamische Vorsteuerung der Regelgröße, und Bilden eines zweiten Differenzwerts zwischen der Regelgröße des Streckenmodells und dem Ist-Wert der Regelgröße nach Ansteuerung und Rückführen des zweiten Differenzwerts in die Feedback-Steuerung der Stellgröße.
- a) determining and setting a target value to be achieved for the controlled variable of the controlled system;
- b) determining a pre-control of the controlled system by means of a pilot signal of a manipulated variable consisting of a static pilot control of the manipulated variable by means of a static pilot signal and a dynamic pilot control of the manipulated variable by means of a dynamic pilot signal, as well as a feedback control of the controlled system by means of a feedback signal of the manipulated variable;
- c) generating a combined control signal by combining the pilot signal of the manipulated variable and the feedback signal of the manipulated variable and controlling the actuator by means of the combined control signal;
- d) measuring the actual value of the controlled variable of the controlled system after activation of the controlled system by means of the combined control signal;
- e) Feeding the precontrol signal back into a plant model and generating a controlled variable of the plant model and forming a first difference value between the actual value to be achieved of the controlled variable and the controlled variable of the plant model and feeding back the first differential value into the dynamic precontrol of the controlled variable, and forming a second differential value between the controlled variable of the plant model and the actual value of the controlled variable after activation and feedback of the second differential value into the feedback control of the manipulated variable.
Unter einer Regelgröße ist die Größe zu verstehen, welche durch die Regelstrecke geregelt wird oder geregelt werden soll. Insbesondere umfasst die Regelstrecke einen oder mehrere Aktuatoren, mittels welchen die Regelgröße geregelt werden kann.A controlled variable is to be understood as the variable which is or is to be controlled by the controlled system. In particular, the controlled system comprises one or more actuators by means of which the controlled variable can be controlled.
Die Regelstrecke ist derjenige Teil des Regelkreises, der die zu regelnde physikalische Größe, also die Regelgröße, umfasst, auf die mittels der Stellgröße eingewirkt werden soll.The controlled system is that part of the control loop that includes the physical variable to be controlled, that is, the controlled variable, which is to be acted on by means of the manipulated variable.
Die Regelgröße ist insbesondere ein im Wesentlichen konstanter Wert, bezogen auf eine Zeitdauer, welche klein genug dafür ist. Durch Anpassungen des Systems kann es erforderlich sein, dass der Wert der Regelgröße verändert werden muss. Ein entsprechender Soll-Wert der Regelgröße wird entsprechend den Anforderungen des Systems bestimmt und gesetzt. Der Soll-Wert kann dabei vorzugsweise über oder unter dem Ist-Wert der Regelgröße liegen.The controlled variable is in particular an essentially constant value, based on a period of time which is short enough for this. Adjustments to the system may make it necessary to change the value of the controlled variable. A corresponding target value for the controlled variable is determined and set according to the requirements of the system. The setpoint value can preferably be above or below the actual value of the controlled variable.
Nachdem der Soll-Wert der Regelgröße bekannt ist, wird eine Vorsteuerung, auch als eine Feedforward-Steuerung bekannt, der Regelstrecke durchgeführt. Die Vorsteuerung umfasst erfindungsgemäß eine statische Vorsteuerung der Stellgröße der Regelstrecke und eine dynamische Vorsteuerung der Stellgröße der Regelstrecke und wiederum eine Feedback-Steuerung der Stellgröße der Regelstrecke. Die Stellgröße der Regelstrecke ist die Größe, mittels welcher die Regelstrecke angesteuert wird, um die Regelgröße zu verändern. Dies heißt, dass eine Bestimmung einer Vorsteuerung der Regelstrecke mittels eines Vorsteuersignals einer Stellgröße durchgeführt wird, wobei die Vorsteuerung aus einer statischen Vorsteuerung der Stellgröße mittels eines statischen Vorsteuersignals und einer dynamischen Vorsteuerung der Stellgröße mittels eines dynamischen Vorsteuersignals, sowie einer Feedback-Steuerung der Regelstrecke mittels eines Feedback-Signals der Stellgröße, besteht.After the setpoint value of the controlled variable is known, a pre-control, also known as a feedforward control, is carried out on the controlled system. According to the invention, the precontrol includes a static precontrol of the manipulated variable of the controlled system and a dynamic precontrol of the manipulated variable of the controlled system and, in turn, feedback control of the manipulated variable of the controlled system. The manipulated variable of the controlled system is the variable by means of which the controlled system is controlled in order to change the controlled variable. This means that a pre-control of the controlled system is determined by means of a pilot control signal of a manipulated variable, the pilot control consisting of a static pilot control of the manipulated variable by means of a static pilot control signal and a dynamic pilot control of the manipulated variable by means of a dynamic pilot control signal, as well as a feedback control of the controlled system by means of a feedback signal of the manipulated variable.
Nachdem diese Vorsteuerungen und die Feedback-Steuerung bestimmt worden sind, werden diese miteinander kombiniert zu einem kombinierten Steuersignal, mittels welchem die Regelstrecke bzw. der Aktuator angesteuert wird.After these pre-controls and the feedback control have been determined, they are combined with one another to form a combined control signal by means of which the controlled system or the actuator is controlled.
Anschließend, nachdem die Regelstrecke angesteuert worden ist, wird ein Ist-Wert der Regelgröße ermittelt.Then, after the controlled system has been activated, an actual value of the controlled variable is determined.
Anschließend wird das Vorsteuersignal in ein Streckenmodell rückgeführt und eine Regelgröße des Streckenmodells erzeugt und ein erster Regeldifferenzwert zwischen dem zu erreichenden Soll-Wert der Regelgröße und der Regelgröße des Streckenmodells und Rückführen des ersten Regeldifferenzwerts in die dynamische Vorsteuerung der Stellgröße, und Bilden eines zweiten Regeldifferenzwerts zwischen der Regelgröße des Streckenmodells und dem Ist-Wert der Regelgröße nach Ansteuerung und Rückführen des zweiten Regeldifferenzwerts in die Feedback-Steuerung der Stellgröße.The precontrol signal is then fed back into a plant model and a controlled variable of the plant model is generated and a first control difference value between the target value to be achieved for the controlled variable and the controlled variable of the plant model and the first control difference value is fed back into the dynamic feedforward control of the manipulated variable, and a second control difference value is formed between the controlled variable of the plant model and the actual value of the controlled variable after activation and feedback of the second control difference value in the feedback control of the manipulated variable.
Die Regelgröße des Streckenmodells ist dabei erfindungsgemäß lediglich abhängig von dem Vorsteuersignal, das heißt der statischen und der dynamischen Vorsteuerung der Stellgröße.According to the invention, the controlled variable of the system model is only dependent on the pilot control signal, that is, the static and dynamic pilot control of the manipulated variable.
Das Streckenmodell ist vorzugsweise in einer Speichereinheit bzw. einem Speicher hinterlegt, und ist vorbestimmt und kann nachträglich verändert werden. Das Streckenmodell dient zur Vorhersage des Verhaltens des Systems bzw. der Regelstrecke bzw. des Aktuators bei einer Ansteuerung des Systems bzw. der Regelstrecke bzw. des Aktuators.The system model is preferably stored in a storage unit or a memory, and is predetermined and can be changed later. The system model is used to predict the behavior of the system or the controlled system or the actuator when the system or the controlled system or the actuator is activated.
Unter einem Streckenmodell wird dabei insbesondere verstanden, dass die tatsächliche Regelstrecke modelliert ist, das heißt, theoretisch dargestellt ist und entsprechend den Eingangsgrößen eine modellierte Ausgangsgröße erzeugt werden kann. Das Streckenmodell wird anhand eines Satzes von Differentialgleichungen dargestellt. Das Streckenmodell kann dabei beliebig umfangreich ausgestaltet sein und die verschiedensten Beziehungen der Regelstrecke umfassen. Insbesondere wird die Dynamik des Systems abgebildet, sowie das zeitliche Verhalten des Systems.In this context, a system model is understood in particular to mean that the actual controlled system is modeled, that is, is represented theoretically, and a modeled output variable can be generated in accordance with the input variables. The plant model is represented using a set of differential equations. The system model can be designed to be as extensive as desired and include the most varied of relationships of the controlled system. In particular, the dynamics of the system are mapped, as well as the time behavior of the system.
Im Nachfolgenden wird die Funktionsweise der unterschiedlichen Ansteuerungen der Regelstrecke bzw. des Aktuators genauer dargestellt.In the following, the functionality of the different controls of the controlled system or the actuator is shown in more detail.
Unter einer statischen Vorsteuerung wird wie im Stand der Technik verstanden. Die Stellgröße der Regelstrecke bzw. des Aktuators wird mit einem Wert beaufschlagt.A static pilot control is understood as in the prior art. A value is applied to the manipulated variable of the controlled system or the actuator.
Die dynamische Vorsteuerung im Sinne der Anmeldung dient insbesondere dazu, das Streckenmodell auf den zu erreichenden Soll-Wert der Regelgröße schnell und zeitlich abgestimmt bzw. koordiniert zu regeln. Das heißt im mathematischen Sinne, dass:
Die Feedback-Steuerung hingegen ist dazu vorgesehen, den (gemessenen) Ist-Wert der Regelgröße an die Regelgröße des Streckenmodells anzupassen, das heißt:
Darüber hinaus korrigiert die Feedback-Steuerung Abweichungen des stationären Zustands, insbesondere des Streckenmodells.In addition, the feedback control corrects deviations in the steady state, in particular in the route model.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Vorsteuersignal der Stellgrö-ße, insbesondere das statische Vorsteuersignal, abhängig von einer oder mehreren Störgrößen. Störgrößen sind wie im Stand der Technik zu verstehen, nämlich dass sie die Regelung des Systems bzw. des Aktuators beeinflussen.According to a particularly preferred embodiment, the pilot control signal of the manipulated variable, in particular the static pilot control signal, is dependent on one or more disturbance variables. Disturbance variables are to be understood as in the prior art, namely that they influence the regulation of the system or of the actuator.
Abhängig von der oder den Störgrößen sind natürlich andere Vorsteuerungssignale notwendig, da nicht nur die Regelgröße zu verändern ist, sondern auch der Einfluss der Störgrößen zu überwinden ist.Depending on the disturbance variable or variables, other feedforward control signals are of course necessary, since not only must the controlled variable be changed, but the influence of the disturbance variables must also be overcome.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Rückführen des Vorsteuersignals das Bilden eines Differenzwerts zwischen dem kombinierten Steuersignal und dem Feedback-Signal.According to a further preferred embodiment, the feeding back of the pilot control signal comprises the formation of a difference value between the combined control signal and the feedback signal.
Das heißt, dass das kombinierte Steuersignal der Stellgröße, durch welches die Regelstrecke bzw. der Aktuator angesteuert wird, zunächst rückgeführt wird, jedoch lediglich das Vorsteuersignal durch eben die beschriebene Differenzwertbildung an das Streckenmodell rückgeführt wird. Dies ist vorteilhaft, da eben erfindungsgemäß lediglich die Regelgröße des Streckenmodells notwendig ist, um die Vorsteuerung des Aktuators zu optimieren. Darüber hinaus kann auch ein Aufaddieren des Systems verhindert werden, da das Feedback-Steuersignal nicht mittels der Vorsteuerung wieder zur Feedback-Steuerung herangezogen wird, insbesondere wird durch die Subtraktion des Feedback-Signals der Integralanteil des Feedback-Signals angepasst, so dass eine weitergehende Integration des Integralanteils vermieden werden kann, wenn die Stellgröße begrenzt ist. Dies kann auch als „Anti-windup“ bezeichnet sein.This means that the combined control signal of the manipulated variable, by which the controlled system or the actuator is controlled, is initially fed back, but only the pilot control signal is fed back to the system model through the just described difference value formation. This is advantageous because, according to the invention, only the controlled variable of the system model is necessary in order to optimize the precontrol of the actuator. In addition, the system can also be prevented from adding up, since the feedback control signal is not used again for feedback control by means of the feedforward control; in particular, the integral component of the feedback signal is adapted by subtracting the feedback signal, so that further integration of the integral component can be avoided if the manipulated variable is limited. This can also be referred to as "anti-windup".
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das kombinierte Steuersignal mit einem begrenzten kombinierten Steuersignal verglichen, wobei bei einem Überschreiten des begrenzten kombinierten Steuersignals das kombinierte Steuersignal verringert wird, so dass das kombinierte Steuersignal das begrenzte kombinierte Steuersignal nicht mehr überschreitet und höchstens einen vorbestimmten Anteil des Werts des begrenzten kombinierten Steuersignals aufweist.According to a further preferred embodiment, the combined control signal is compared with a limited combined control signal, the combined control signal being reduced when the limited combined control signal is exceeded so that the combined control signal no longer exceeds the limited combined control signal and does not exceed a predetermined proportion of the value of the has limited combined control signal.
Dies ist dahingehend vorteilhaft, da durch das Bestimmen und Setzen des zu erreichenden Soll-Werts eine Stellgröße notwendig sein könnte, welche die Regelstrecke nicht handhaben könnte oder nicht bereitgestellt werden kann, und die Regelstrecke möglicherweise beschädigen könnte.This is advantageous in that by determining and setting the desired value to be achieved, a manipulated variable could be necessary which the controlled system could not handle or cannot provide, and which could possibly damage the controlled system.
Dies beschreibt also eine Limitierung des Steuersignals der Stellgröße der Regelstrecke, welches vorrangig zum Schutz der Regelstrecke dient.This describes a limitation of the control signal of the manipulated variable of the controlled system, which primarily serves to protect the controlled system.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es denkbar, dass die dynamische Vorsteuerung in kommunikationstechnischer Verbindung mit dem Streckenmodell und/oder der statischen Vorsteuerung steht. Kommunikationstechnische Verbindung bedeutet hierbei, dass die dynamische Vorsteuerung Zugriff auf die hinterlegten Daten des Streckenmodells hat und auch Zugriff auf die Daten der Vorsteuerung hat, insbesondere auf den Wert, welcher auf den Ist-Wert der Regelgröße beaufschlagt werden soll, um bereits ein passendes dynamisches Vorsteuersignal erstellen zu können.According to a further preferred embodiment, it is conceivable that the dynamic precontrol is in communication-related connection with the system model and / or the static precontrol. Communication connection means that the dynamic pilot control has access to the stored data of the plant model and also has access to the data of the pilot control, in particular to the value that is to be applied to the actual value of the controlled variable in order to generate a suitable dynamic pilot control signal to be able to create.
Hierdurch ist es möglich und denkbar, dass durch diese Zugriffnahme die Bedingung
Weiter wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst von einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend:
- mindestens einen Sensor zum Messen eines Ist-Werts der Regelgröße,
- eine Speichereinheit, in welcher das Streckenmodell hinterlegt ist,
- eine Recheneinheit zum Erzeugen des kombinierten Steuersignal, des ersten Regeldifferenzwerts und des zweiten Differenzwerts,
- eine Ansteuereinheit zum Ansteuern der Regelstrecke, bevorzugt umfassend den Aktuator, mittels des kombinierten Steuersignals.
- at least one sensor for measuring an actual value of the controlled variable,
- a storage unit in which the route model is stored,
- a computing unit for generating the combined control signal, the first control difference value and the second difference value,
- a control unit for controlling the controlled system, preferably comprising the actuator, by means of the combined control signal.
Ebenso ist es denkbar, dass für die statische Vorsteuerung eine statische Vorsteuereinheit, für die dynamische Vorsteuerung eine dynamische Vorsteuereinheit und für die Feedback-Steuerung eine Feedback-Regeleinheit vorgesehen sind, um die entsprechenden Steuersignale erzeugen zu können. Jede Einheit ist darüber hinaus mit entsprechenden Eingangskanälen und Ausgangskanälen ausgestaltet zum Empfangen und Senden von den jeweilig zugehörigen Signalen.It is also conceivable that a static pilot control unit is provided for the static pilot control, a dynamic pilot control unit for the dynamic pilot control and a feedback control unit for the feedback control in order to be able to generate the corresponding control signals. Each unit is also designed with corresponding input channels and output channels for receiving and transmitting the respective associated signals.
Ebenso ist es denkbar, dass die Ansteuereinheit die Limitierung des kombinierten Steuersignals vornimmt.It is also conceivable that the control unit limits the combined control signal.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Weitere Ziele, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der vorliegenden Erfindung sind der nachfolgenden von der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Hierbei zeigen:
-
1 Verfahren gemäß Stand der Technik; -
2A ,2B Verlauf Regelgrößen und Stellgrößen gemäß Verfahren nach1 ; -
3 Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform; -
4A Verfahren gemäß einer weitergehenden Ausführungsform; -
4B Verfahren gemäß einer weitergehenden Ausführungsform; -
5A ,5B Verlauf Regelgrößen und Stellgrößen gemäß Verfahren nach4A oder4B ; -
6 Verlauf der Regelgrößen und Stellgrößen eines erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich mit dem Stand der Technik; -
7 Vorrichtung zum Durchführen desVerfahrens nach 3 ,4A und4B .
-
1 Prior art method; -
2A ,2 B Course of controlled variables and manipulated variables according to theprocedure 1 ; -
3 Method according to a preferred embodiment; -
4A Method according to a further embodiment; -
4B Method according to a further embodiment; -
5A ,5B Course of controlled variables and manipulated variables according to the procedure4A or4B ; -
6th Course of the controlled variables and manipulated variables of a method according to the invention in comparison with the prior art; -
7th Device for performing the method according to3 ,4A and4B .
In den Figuren wurden die regelungstechnischen Abkürzungen verwendet, nämlich:
- d
- Störgröße
- y
- Regelgröße
- u
- Stellgröße
- e
- Regeldifferenz bzw. Differenzwert
- d
- Disturbance
- y
- Controlled variable
- u
- Manipulated variable
- e
- Control difference or difference value
Ebenso wurden Bezugszeichen für die jeweiligen Teile der Figuren vergeben, so dass manche Teile sowohl eine Abkürzung im obigen Sinne aufweisen als auch ein Bezugszeichen.Reference numbers have also been assigned to the respective parts of the figures, so that some parts have both an abbreviation in the above sense and a reference number.
In der
In der
Wie in der
Das statische Vorsteuersignal uSFf;
Mittels einer Messeinrichtung
Durch die Bildung des Differenzwerts e;
In der
Im Vergleich dazu zeigt die
Die
Das dargestellte Verfahren zur Verbesserung der Ansteuerung eines Aktuators
- a) Bestimmen und Setzen eines zu erreichenden Soll-Werts ySp;
12 der Regelgröße des Aktuators1' ; - b) Bestimmen einer Vorsteuerung des Aktuators
1' mittels eines Vorsteuersignals uFf:19 einer Stellgröße bestehend aus einer statischen Vorsteuerung der Stellgröße mittels eines statischen Vorsteuersignals uSFf;8 und einer dynamischen Vorsteuerung der Stellgröße mittels eines dynamischen Vorsteuersignals uDFf; 9, sowie einer Feedback-Regelung des Aktuators1' mittels eines Feedback-Signals uFb;10 der Stellgröße; - c) Erzeugen eines kombinierten Steuersignals u;
11 durch Kombinieren des Vorsteuersignals uFf;19 der Stellgröße und des Feedback-Signals uFb;10 der Stellgröße und Ansteuern des Aktuators1' mittels des kombinierten Steuersignals u;11 ; - d) Messen des Ist-Werts y;
18 der Regelgröße des Aktuators1' nach Ansteuerung desAktuators 1 mittels des kombinierten Steuersignals u;11 ; - e) Rückführen des Vorsteuersignals uFf;
19 inein Streckenmodell 5 und Erzeugen einer Regelgröße yFf;21 desStreckenmodells 5 und Bilden eines ersten Differenzwerts eFf;6 zwischen dem zu erreichenden Soll-Wert ySp;12 der Regelgröße und der Regelgröße yFf;21 desStreckenmodells 5 und Rückführen des ersten Differenzwerts eFf;6 indie dynamische Vorsteuerung 4 der Regelgröße, und Bilden eines zweiten Differenzwerts e;7 zwischen der Regelgröße yFf;21 desStreckenmodells 5 und dem Ist-Wert y;18 der Regelgröße nach Ansteuerung und Rückführen des zweiten Differenzwerts e;7 in die Feedback-Steuerung 3 der Stellgröße.
- a) determining and setting a target value y Sp to be achieved ;
12th the controlled variable of the actuator1' ; - b) Determining a pilot control of the actuator
1' by means of a pre-control signal uFf:19th a manipulated variable consisting of a static precontrol of the manipulated variable by means of a static precontrol signal uSFf;8th and dynamic precontrol of the manipulated variable by means of a dynamic precontrol signal uDFf; 9, as well as a feedback control of the actuator1' by means of a feedback signal uFb;10 the manipulated variable; - c) generating a combined control signal u;
11 by combining the pilot control signal uFf;19th the manipulated variable and the feedback signal uFb;10 the manipulated variable and control of the actuator1' by means of the combined control signal u;11 ; - d) measuring the actual value y;
18th the controlled variable of the actuator1' after activation of theactuator 1 by means of the combined control signal u;11 ; - e) feeding back the pilot control signal uFf;
19th into aplant model 5 and generating a controlled variable yFf;21 of theroute model 5 and forming a first difference value eFf;6th between the target value to be achieved y Sp ;12th the controlled variable and the controlled variable yFf;21 of theroute model 5 and feeding back the first difference value eFf;6th into the dynamic feedforward control4th the controlled variable, and forming a second difference value e;7th between the controlled variable yFf;21 of theroute model 5 and the actual value y;18th the controlled variable after activation and feedback of the second difference value e;7th into thefeedback control 3 the manipulated variable.
Die dargestellten Pfeile zeigen hierbei den Verlauf, wobei das Setzen des Soll-Werts der Ausgangspunkt des Verfahrens ist.The arrows shown here show the course, with the setting of the target value being the starting point of the method.
Nachdem der Soll-Wert ySp;
Nachdem diese Vorsteuerungen und die Feedback-Regelung bestimmt worden sind, werden diese miteinander kombiniert zu einem kombinierten Steuersignal u;
Anschließend, nachdem der Aktuator
Anschließend wird das Vorsteuersignal uFf;
Die Regelgröße des Streckenmodells ist dabei erfindungsgemäß lediglich abhängig von dem Vorsteuersignal, das heißt der statischen und der dynamischen Vorsteuerung der Stellgröße.According to the invention, the controlled variable of the system model is only dependent on the pilot control signal, that is, the static and dynamic pilot control of the manipulated variable.
Ebenso ist erkennbar, dass die Steuerung, insbesondere die Vorsteuerung, sowie die Regelstrecke
Weiter ist zu erkennen, dass Streckenmodell
In der
Weiter wird das kombinierte Steuersignal u;
Die Schaltung der
Die
Wie gut zu erkennen ist, ist die Differenz zwischen dem Wert der Regelgröße yFf;
Weiter in der
In der
Die
eine Messeinrichtung 16 mit mindestens einemSensor 17 zum Messen eines Ist-Werts einer Regelgröße,eine Speichereinheit 23 , in welcher das Streckenmodell hinterlegt ist,eine Recheneinheit 22 zum Erzeugen des kombinierten Steuersignal, des ersten Differenzwerts und des zweiten Differenzwerts,eine Ansteuereinheit 15 zum Ansteuern eines Aktuators1' der Vorrichtung mittels des kombinierten Steuersignals,- eine statische Vorsteuereinheit
2 , - eine dynamische Vorsteuereinheit
4 , - eine Feedback-
Regeleinheit 3 , und eine Regelstrecke 1 , bevorzugt umfassend einenAktuator 1 .
- a measuring
device 16 with at least one sensor17th for measuring an actual value of a controlled variable, - a
storage unit 23 in which the plant model is stored, - an arithmetic unit
22nd for generating the combined control signal, the first difference value and the second difference value, - a control unit
15th to control an actuator1' the device by means of the combined control signal, - a static
pilot control unit 2 , - a dynamic pilot control unit
4th , - a
feedback control unit 3 , and - a controlled
system 1 , preferably comprising anactuator 1 .
Die Beziehungen der jeweiligen Elemente sind in der
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All features disclosed in the application documents are claimed as essential to the invention, provided that they are new to the state of the art, individually or in combination.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- RegelstreckeControlled system
- 1'1'
- AktuatorActuator
- 22
- statische Vorsteuerungseinheitstatic pilot control unit
- 33
- Feedback-RegeleinheitFeedback control unit
- 44th
- dynamische Vorsteuereinheitdynamic pilot control unit
- 55
- StreckenmodellPlant model
- 5'5 '
- dynamische Regeleinheit des Streckenmodellsdynamic control unit of the plant model
- 66th
- erster Differenzwertfirst difference value
- 77th
- zweiter Differenzwertsecond difference value
- 88th
- statisches Vorsteuersignalstatic pilot signal
- 99
- dynamisches Vorsteuersignaldynamic pre-control signal
- 1010
- Feedback-SteuersignalFeedback control signal
- 1111
- kombiniertes Steuersignalcombined control signal
- 1212th
- zu erreichender Soll-Wert der RegelgrößeTarget value to be achieved for the controlled variable
- 1313th
- StörgrößeDisturbance
- 1414th
- Regeldifferenzwert im Stand der TechnikSystem deviation value in the prior art
- 1515th
- AnsteuereinheitControl unit
- 1616
- MesseinheitMeasuring unit
- 1717th
- Sensorsensor
- 1818th
- Ist-Wert der RegelgrößeActual value of the controlled variable
- 1919th
- VorsteuersignalPilot signal
- 2020th
- begrenztes kombiniertes Steuersignallimited combined control signal
- 2121
- Regelgröße des StreckenmodellsControlled variable of the plant model
- 2222nd
- RecheneinheitArithmetic unit
- 2323
- SpeichereinheitStorage unit
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019134917.6A DE102019134917A1 (en) | 2019-12-18 | 2019-12-18 | Method for improving the control of an actuator and device for carrying out the method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019134917.6A DE102019134917A1 (en) | 2019-12-18 | 2019-12-18 | Method for improving the control of an actuator and device for carrying out the method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019134917A1 true DE102019134917A1 (en) | 2021-06-24 |
Family
ID=76205771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019134917.6A Pending DE102019134917A1 (en) | 2019-12-18 | 2019-12-18 | Method for improving the control of an actuator and device for carrying out the method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019134917A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6381504B1 (en) * | 1996-05-06 | 2002-04-30 | Pavilion Technologies, Inc. | Method for optimizing a plant with multiple inputs |
US20160320770A1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | Aspen Technology, Inc. | Formulating steady-state targets using prioritized objective functions |
-
2019
- 2019-12-18 DE DE102019134917.6A patent/DE102019134917A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6381504B1 (en) * | 1996-05-06 | 2002-04-30 | Pavilion Technologies, Inc. | Method for optimizing a plant with multiple inputs |
US20160320770A1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | Aspen Technology, Inc. | Formulating steady-state targets using prioritized objective functions |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3812099A1 (en) | METHOD FOR COLOR CONTROLLING A PRINTING MACHINE | |
DE3404205A1 (en) | CONTROL DEVICE FOR A LIQUID VALVE | |
EP0663632A1 (en) | Method and apparatus for controlling a process | |
EP1150186A1 (en) | Modell based on-line optimization | |
EP0931283B1 (en) | Method and control structure for controlling moments in numerically controlled elastic (and therefore oscillation-capable) multiple mass systems | |
DE4204047C2 (en) | Method and device for positioning an actuator in a motor vehicle | |
EP3376026B1 (en) | Method for controlling the power output of a wind farm and corresponding wind farm | |
DE10201018B4 (en) | Neural network, optimization method for setting the connection weights of a neural network and analysis methods for monitoring an optimization method | |
EP3139221B1 (en) | Autonomous l1-adaptive controller with exact pole placement | |
DE102019134917A1 (en) | Method for improving the control of an actuator and device for carrying out the method | |
WO1995019591A1 (en) | Method and device for running a process | |
DE102011007434A1 (en) | Method for creating software-simulation module for simulating correlation between input and output variables and/or behavior of wind energy plant in energy supply network, involves forming model from transfer and combination functions | |
EP2278425B1 (en) | Method and device for controlling a movement cycle of a machine element | |
DE102019214564A1 (en) | System for training at least one neural control network for an adaptive speed control system of a vehicle | |
EP1927906A1 (en) | Method and device for position control of at least one pair of moveable axes of a machine | |
DE10246910B4 (en) | Multi-size control system and method for controlling a multi-size control system | |
WO1993008515A1 (en) | Knowledge-based control and regulation device | |
DE102022211205B3 (en) | Control device and method for controlling a system of a vehicle | |
WO2001023967A1 (en) | Method for determining time constants of a reference model in a cascade regulating circuit | |
DE1481522A1 (en) | Method and device for controlling an aircraft with automatic gain control | |
EP0700536A1 (en) | Regulating device | |
DE3500482A1 (en) | Method and device for controlling the reference variable of a regulating device which has two regulators | |
DE102021116388A1 (en) | Method for optimizing a controller and control system with a controller optimized in this way | |
DE2914732C2 (en) | Procedure for structurally optimal controller adaptation of stochastically disturbed electrical control loops | |
EP3024137A1 (en) | Linear actuator with vibration damping in all control units |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G05B0011010000 Ipc: G05B0013040000 |
|
R016 | Response to examination communication |