DE1100147B - Rueckfuehrung mit verzoegernd und nachgebend wirkenden Zeitgliedern - Google Patents

Rueckfuehrung mit verzoegernd und nachgebend wirkenden Zeitgliedern

Info

Publication number
DE1100147B
DE1100147B DEJ18490A DEJ0018490A DE1100147B DE 1100147 B DE1100147 B DE 1100147B DE J18490 A DEJ18490 A DE J18490A DE J0018490 A DEJ0018490 A DE J0018490A DE 1100147 B DE1100147 B DE 1100147B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
capacitor
yielding
voltage source
voltage
feedback
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
Application number
DEJ18490A
Other languages
English (en)
Inventor
Gerd Theissen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Joens & Co W H GmbH
WH Joens and Co GmbH
Original Assignee
Joens & Co W H GmbH
WH Joens and Co GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Joens & Co W H GmbH, WH Joens and Co GmbH filed Critical Joens & Co W H GmbH
Priority to DEJ18490A priority Critical patent/DE1100147B/de
Publication of DE1100147B publication Critical patent/DE1100147B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B5/00Anti-hunting arrangements
    • G05B5/01Anti-hunting arrangements electric

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

  • Rückführung mit verzögernd und nachgebend wirkenden Zeitgliedern Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rückführung mit verzögernd und nachgebend wirkenden Zeitgliedern, bei der parallel zu dem Kondensator des nachgebend wirkenden Zeitgliedes ein Schaltungszweig mit nichtlinearen oder unstetigen Schaltelementen liegt. Sie hat die Aufgabe, das Übergangsverhalten von zeitabhängigen Rückführungen in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand des Regelkreises zu verändern. Im einzelnen soll das Übergangsverhalten von verzögernden, nachgebenden Rückführungen an Größe und Dauer der auftretenden Störungen so angepaßt werden, daß die Rückführwirkung in allen Phasen des Regelvorganges in günstiger Weise zur Geltung kommt.
  • Zur Erzielung eines bestimmten Regelverhaltens, z. B. einer minimalen mittleren Regelabweichung, werden die Zeitkonstante und die Stärke der Rückführung unter Berücksichtigung der Charakteristik der Regelstrecke und der im normalen Betrieb anfallenden Störungen bemessen. Weder die so gewählte Reglereinstellung noch überhaupt ein bestimmtes Übergangsverhalten ist jedoch im allgemeinen für alle Regelphasen auch bei nach Größe und Dauer außergewöhnlichen Störungen, wie sie z. B. beim Anfahren von Regelkreisen auftreten, die optimale.
  • Die grundsätzlichen Verhältnisse zeigt Abb. 1 am Beispiel eines stetigen, proportional wirkenden Regelverstärkers 1 mit verzögernder, nachgebender Rückführung 2, wobei x" die Regelabweichung, x,. die Rückführgröße und y die Stellgröße ist. Die zugehörigen Übergangsfunktionen über der Zeit t sind in Abb. ? und 3 für den Fall dargestellt, daß sich die Regelgröße nach Kurve 3 sprunghaft ändert.
  • Die Übergangsfunktion eines idealen PID-Reglers gemäß Kurve 4 ergibt sich z. B. durch Zusammenschalten eines Proportionalverstärkers mit unendlich hoher Verstärkung _ und einer verzögernden, nachgebenden Rückführung. Tatsächlich ist der Aussteuerbereich des Verstärkers immer begrenzt - in Abb. 2 durch die Aussteuergrenze 5 angedeutet -, und es hängt nur von Größe und Dauer der auszuregelnden Störung ab, ob die Aussteuergrenze erreicht wird. Im übrigen tritt eine Begrenzung auch bei beliebig großem Aussteuerbereich auf, wenn an Stelle des idealen ein realer PID-Regler mit endlicher Verstärkung betrachtet wird. Die zugehörige übergangsfunktion mit sogenannter proportional wirkender Verzögerung zeigt Abb. 2, Kurve 6.
  • Führt nun eine extreme Störung zur überschreitung der Aussteuergrenze, so geht der PID-Charakter des Reglers verloren, und der normale Regelablauf wird gestört oder sogar die Stabilität des Regelkreises gefährdet.
  • Zur Vermeidung dieser Nachteile sind bereits Schaltungen vorgeschlagen worden, bei denen die Spannung am Kondensator des nachstehend wirkenden Zeitgliedes mit Hilfe nichtlinearer Schaltelemente auf einen festen Endwert begrenzt wird. Derartige Lösungen haben sich jedoch in der Praxis nicht voll bewährt. Vor allem ist die Kennlinienkrümmung der spannungsbegrenzten Mittel, z. B. Zenerdioden, Glimmröhren od. dgl., im Bereich der Begrenzungsspannung im allgemeinen so gering, daß bereits vor Erreichen der vorgesehenen Maximalspannung am Kondensator ein merklicher Strom fließt.
  • Wenn jedoch in den bekannten Schaltungen Kontakte zur Überbrückung des Kondensators verwendet werden, so tritt zwar kein störender Reststrom auf, es. bedarf dazu dann aber eines zusätzlichen Verstärkers, um den Kontakt ohne Leistungsentnahme aus dem Kondensator zu steuern. Außerdem muß meist auch in diesem Fall durch schwellw.ertbehaftete Schaltmittel für die Festlegung der Ansprechspannung gesorgt werden.
  • Die erfindungsgemäße Schaltung vermeidet die erwähnten Nachteile dadurch, daß der von dem Kondensator des nachgebend wirkenden Zeitgliedes aus meßbare Gleichstrom-Eingangswiderstand des Schaltungszweiges beim Unterschreiten eines Minimalwertes der Spannung an einem Speicherkondensator mit Hilfe der nichtlinearen oder unstetigen Schaltelemente erniedrigt wird. Da die nichtlinearen Schaltelemente nicht als Vergleichsspannungsquellen, sondern nur als Schalter zwischen den zu vergleichenden Spannungen benutzt werden, können in allgemeinen einfache Dioden, deren Kenniinienknick von den zu vergleichenden Spannungen genügend schnell durchsteuert wird, an Stelle von Zenerdioden u. dgl. treten.
  • Im übrigen erfüllen Schaltungen gemäß vorliegender Erfindung gegenüber den bekannten Anordnungen wesentlich weiter gehende Aufgaben. Letztere ermöglichen nämlich nur eine Begrenzung der Kondensatorspannung. Dies gilt auch für die '; Überbrückung des Kondensators mit einem von der Kondensatorspannung gesteuerten Relaiskontakt, da die Kondensatorspannung hier um den vorgesehenen Maximalwert pendelt. Die erfindungsgemäßen Anordnungen führen demgegenüber bei entsprechend langandauernden Störungen zur Entladung des Kondensators auf einen geringen, wählbaren Endwert, so daß in der Endphase des Regelvorganges der volle Integralbereich des Reglers zur Verfügung steht. Weiter ist es bei der Anwendung der Erfindung auf unstetige Regler von Wichtigkeit, daß mit Hilfe besonderer Speicherglieder eine maximale Zeitdauer der periodisch aufeinanderfolgenden Schaltzustände festgelegt werden kann, nach deren Überschreitung die Entladung des Kondensators einsetzt.
  • Endlich ist es von Bedeutung, daß die Entladung des Kondensators des nachgebend wirkenden Zeitrelais erfindungsgemäß mit einer vorgegebenen Zeitkonstante erfolgt. Dadurch gelingt es, in Abhängigkeit von Größe und/oder Dauer der auszuregelnden Störung das PID-Verhalten des Reglers, z. B. während der Anfangsphase des Regelvorganges, in ein PD-Verhalten abzuwandeln. Dies entspricht in Abb. 2 einem Übergang von den Kurven 4 bzw. 6 für den idealen bzw. realen PID-Regler zu einem Verlauf gemäß den Kurven 7 bzw. 8 für den idealen bzw. realen PD-Regler.
  • Im Rückführzweig muß dementsprechend ein -\?Vechsel zwischen verzögerndem, nachgebendem Verhalten und nur verzögerndem Verhalten verwirklicht Werden. Abb. 3 zeigt die zugehörigen Übergangsfunktionen der Rückführung bei sprunghafter Änderung der Eingangsgröße, nämlich Kurve 9 für die verzögernde, nachgebende Rückführung, Kurve 10 für die nur verzögernde Rückführung sowie Kurve 11 für .eine erfindungsgemäße Rückführung, bei der zur Zeit ti mittels besonderer Schaltungsanordnungen der Übergang zum nur verzögernden Verhalten ausgelöst wird. Weiter ist hier ersichtlich, daß der Zeitverlauf .der Übergangsfunktion- nach dem Umschaltvorgang zur Zeit t. der Hintereinanderschaltung zweier Verzögerungsglieder entspricht (doppelt verzögerndes Verhalten).
  • Im Verlauf des gesamten Regelvorganges erfolgt mit genügender Annäherung des Istwertes an den Sollwert bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung selbsttätig die Rückkehr zum PID-Verhalten. Hierbei steht nun jedoch im Gegensatz zum bekannten PID-Regler ein wesentlich größerer Integralbereich und daher ein ungestörtes PID-Verhalten zur Einregelung des Beharrungszustandes und zur Ausregelung anschließend einfallender normaler Störungen zur Verfügung.
  • Die vorstehenden Überlegungen gelten nicht nur für stetige, sondern auch für unstetige Regler, z. B. für Zweipunktregler mit entsprechender Rückführung, und sind hier sogar von besonderer Bedeutung.
  • Das erfindungsgemäße Schaltungsprinzip soll nun an dem in Abb.4 dargestellten Schaltungsbeispiel näher erläutert werden. Hier liegt die Stehgröße y als Ausgangsgröße eines stetigen Reglers am Eingang einer Rückführung mit RC-Verzögerungsglied (Widerstand 12 mit Kondensator 13) und nachgebendem RC-Glied (Widerstand 14, Kondensator 15) sowie einem Potentiometer 16. zur Einstellung des Proportionalbereiches. Die Ausgangsgröße x,. der Rückführung wird über einen Trennverstärker 17 abgenommen.
  • Paralllel zum Kondensator 15 des nachgebenden rC-Gliedes liegt erfindungsgemäß ein besonderer Schaltungszweig mit einer Diode 18, Widerstand 19, Speicherkondensator 20 und einem in Abhängigkeit von der Stehgröße y über die Relaiswicklung 21 gesteuerten Ruhekontakt 22. Der Ansprechwert der Stehgröße y für die Relaiswicklung 21 kann mit einem veränderlichen Widerstand 23 eingestellt werden. Der erfindungsgemäße Schaltungszweig wird mit einer eigenen Steuerspannung U gespeist, die fest eingestellt oder bei Bedarf auch durch geeignete Schaltmittel verändert werden kann.
  • Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Solange im normalen Betrieb die Stellgröße y eine bestimmte, z. B. mit Widerstand 23 einstellbare Grenze nicht überschreitet, bleibt der Kontakt 22 geschlossen. Die Steuerspannung U, auf welche der Speicherkondensator 20 praktisch sofort aufgeladen wird, ist nun größer als der gewählte Grenzwert der Stellgröße y bemessen, so daß die Diode 18 bei geschlossenem Kontakt 22 in jedem Fall gesperrt ist. Der erfindungsgemäße Parallelzweig zum Kondensator 15 bleibt daher ohne Einfluß auf das Übergangsverhalten der Rückführung und damit des gesamten Reglers. Mit Überschreiten des Grenzwertes, z. B. im Anfahrbetrieb oder bei Einfall extremer Störungen, zieht Relais 21 an, und Kondensator 20 entlädt sich über Widerstand 19. Sobald die Spannung am Kondensator 20 diejenige am Kondensator 15 unterschreitet,'öffnet die Diode18, und es beginnt auch die Entladung des Kondensators 15. Damit entfernt sich die Rückführung vom verzögernden, nachgebenden Verhalten und nähert sich einem nur verzögernden; und zwar entspricht das Übergangsverhalten nun demjenigen einer doppelt verzögernden Rückführung. Dies ist von besonderer Bedeutung, da hierdurch im Gegensatz zu einer unmittelbaren Überbrückung des Kondensators 15 durch Schalter od. dgl. die Rückführgröße wesentlich langsamer zunimmt, so daß auch während des Anfahrvorganges eine ausreichende Wirksamkeit des Reglers gewährleistet ist.
  • Durch geeignete Bemessung der Entladezeit des Speicherkondensators 20 wird die Ausschaltung des nachgebenden RC-Gliedes in Abhängigkeit von der Störungsdauer gebracht, so daß die Umschaltung des Übergangsverhaltens neben Störungen extremer Stärke auch noch auf solche bestimmter Mindestdauer beschränkt bleibt.
  • Wie bereits erwähnt, gewinnt die Erfindung besondere Bedeutung für unstetige Regler, insbesondere Zweipunktregler. Als einziges Merkmal für die Stärke der auszuregelnden Störung steht hier die Einschaltdauer des Reglers bzw. das Verhältnis von Einschaltzu Ausschaltzeit zur Verfügung. Demgegenüber besteht kein Zusammeryhang zwischen dem Augenblickswert der Stellgröße y und der im Verlauf der Ausregelung einer Strömung erreichten Aufladung des Kondensators des nachgebenden RC-Gliedes. Die Ausschaltung des nachgebenden Zeitgliedes kann daher nicht ohne weiteres von der Stellgröße ausgelöst werden. Ein weiterer wesentlicher Teil der Erfindung besteht daher in der Anwendung des soeben am Beispiel eines stetigen Reglers erläuterten Schaltungsprinzips auf Zweipunktregler.
  • Abb. 5 zeigt eine verzögernde, nachgebende Rückführung, entsprechend Abb.4, jedoch mit unstetig veränderlicher, durch einen Reglerkontakt 24 gesteuerter Eingangsspannung Ue.
  • Die erfindungsgemäße Schaltung wirkt hier in folgender Weise: In wesentlichem Gegensatz zur stetigen Regelung erfolgt hier die Abschaltung der Steuerspannung U, die sodann zum Beginn der Entladung des Kondensators des nachgebenden RC-Gliedes führt, periodisch und synchron mit den Schaltvorgängen des Reglers, was in Abb. 5 durch Kopplung des Arbeitskontaktes 24 und des Ruhekontaktes 25 angedeutet ist. Der Speicherkondensator 26 wird über den Ruhekontakt 25 während der Ausschaltperiode des Reglers praktisch unverzögert auf die Steuerspannung U (Spannungsquelle mit geringem Innenwiderstand) aufgeladen, so daß unmittelbar nach Beginn jeder Einschaltperiode immer der gleiche Ladezustand des Speicherkondensators 26 vorliegt. Durch geeignete Bemessung des Speicherkondensators 26 und des Widerstandes 27 läßt sich nun eine Einschaltdauer bestimmen, nach deren Überschreiten spätestens die Diode 28 in den Durchlaßbereich gesteuert wird, womit auch die Entladung des Kondensators 29 beginnt.
  • Die Spannung am Kondensator des nachgebenden RC-Gliedes wird so nicht etwa auf einen bestimmten Wert begrenzt, sondern nach Erreichen desselben wieder abgesenkt. Damit nähert sich das nachgebende RC-Glied wieder dem Ausgangszustand, und zu Beginn der nächstfolgenden Einschaltperiode steht ein vergrößerter nachgebender Bereich der Rückführung (Integralbereich des Reglers) zur Verfügung.
  • Abschließend ist zu bemerken, daß prinzipiell an die Stelle der durch die Spannungsdifferenz zwischen den Kondensatoren 15 bzw. 29 einerseits und 20 bzw. 26 andererseits gesteuerten Diode 18 bzw. 28 auch andere geeignete nichtlineare Schaltelemente oder Relaisschaltungen treten können, die von der Spannung am Speicherkondensator 20, 26 betätigt werden.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Rückführung mit verzögernd und nachgebend wirkenden Zeitgliedern, bei der parallel zu dem Kondensator des nachgebend wirkenden Zeitgliedes ein Schaltungszweig mit nichtlinearen oder unstetigen Schaltelementen liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Kondensator des nachgebend wirkenden .Zeitgliedes aus meßbare Gleichstrom-Eingangswiderstand des Schaltungszweiges beim Unterschreiten eines Minimalwertes der Spannung an einem Speicherkondensator (20, 26) mit Hilfe der nichtlinearen oder unstetigen Schaltelemente erniedrigt wird. .
  2. 2. Rückführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Kondensator (15,29 ) des nachgebend wirkenden Zeitgliedes die Reihenschaltung einer Diode mit einem Klemmenpaar eines durch eine gesteuerte Spannungsquelle gespeisten und diese Spannung speichernden RC-Netzwerkes geschaltet ist.
  3. 3. Rückführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Kondensator (15, 29) des nachgebend wirkenden Zeitgliedes die Reihenschaltung einer Diode (18, 28) mit der Parallelschaltung eines Kondensators (20,26) mit einem Widerstand (19, 27) liegt, wobei der Speicherkondensator (20, 26) über einen Schalter (22, 25) mit einer Spannungsquelle verbunden ist.
  4. 4. Rückführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Speicherkondensator (20) mit einer Spannungsquelle verbindende Schalter (22) bei überschreiten eines bestimmten Wertes der Stellgröße eines stetigen Reglers verzögert oder unverzögert betätigt wird.
  5. 5. Rückführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Speicherkondensator (26) mit einer Spannungsquelle verbindende Kontakt (25) von der Stellgröße eines unstetigen Reglers verzögert oder unverzögert betätigt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1080197.
DEJ18490A 1960-07-27 1960-07-27 Rueckfuehrung mit verzoegernd und nachgebend wirkenden Zeitgliedern Pending DE1100147B (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEJ18490A DE1100147B (de) 1960-07-27 1960-07-27 Rueckfuehrung mit verzoegernd und nachgebend wirkenden Zeitgliedern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEJ18490A DE1100147B (de) 1960-07-27 1960-07-27 Rueckfuehrung mit verzoegernd und nachgebend wirkenden Zeitgliedern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1100147B true DE1100147B (de) 1961-02-23

Family

ID=7199815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEJ18490A Pending DE1100147B (de) 1960-07-27 1960-07-27 Rueckfuehrung mit verzoegernd und nachgebend wirkenden Zeitgliedern

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1100147B (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1166337B (de) * 1961-03-08 1964-03-26 Licentia Gmbh Elektrische Regeleinrichtung
DE1269707B (de) * 1961-08-25 1968-06-06 Siemens Ag Rueckfuehrung fuer elektrische Regler
DE1274216B (de) * 1961-05-18 1968-08-01 Foxboro Co Chargenregler mit einem Regelverstaerker
DE1280379B (de) * 1963-09-21 1968-10-17 Standard Elektrik Lorenz Ag Schnellstarteinrichtung fuer geregelte Gleichrichtergeraete
DE1513443B1 (de) * 1965-02-18 1969-09-11 Sulzer Ag Elektromagnetischer Stellungsregler

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1080197B (de) * 1958-04-26 1960-04-21 W H Joens U Co G M B H Elektrische Regelvorrichtung mit Rueckfuehrung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1080197B (de) * 1958-04-26 1960-04-21 W H Joens U Co G M B H Elektrische Regelvorrichtung mit Rueckfuehrung

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1166337B (de) * 1961-03-08 1964-03-26 Licentia Gmbh Elektrische Regeleinrichtung
DE1274216B (de) * 1961-05-18 1968-08-01 Foxboro Co Chargenregler mit einem Regelverstaerker
DE1269707B (de) * 1961-08-25 1968-06-06 Siemens Ag Rueckfuehrung fuer elektrische Regler
DE1280379B (de) * 1963-09-21 1968-10-17 Standard Elektrik Lorenz Ag Schnellstarteinrichtung fuer geregelte Gleichrichtergeraete
DE1513443B1 (de) * 1965-02-18 1969-09-11 Sulzer Ag Elektromagnetischer Stellungsregler

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3124097C2 (de)
DE3881088T2 (de) Leistungsversorgung mit automatischer Spannungsanpassung.
EP0708998B1 (de) Gepuffertes gleichspannungsversorgungssystem
DE3129406A1 (de) Steueranordnung
DE3525942A1 (de) Schaltnetzgeraet
DE1100147B (de) Rueckfuehrung mit verzoegernd und nachgebend wirkenden Zeitgliedern
DE2929818A1 (de) Regelschaltung fuer ein netzgeraet
EP0899860B1 (de) Leistungsendstufenschaltung mit PWM-Betrieb und Dauereinschaltbetrieb
DE102004026030A1 (de) Augabeschaltung
DE3932399C1 (en) Operating series length regulating loop - switching in adjuster again during delay time if current falls again below threshold value
EP0678271B1 (de) Schaltungsanordnung zur Saugleistungsregelung eines Staubsaugers
DE3146383C2 (de)
DE1222153B (de) Als Schrittregler arbeitender Dreipunktregler
DE2530350C3 (de) Speiseschaltung für Fernsehgeräte
DE3143622C2 (de)
EP1154344B1 (de) Verfahren zur Regelung einer Spannung in einer elektronischen Schaltung und elektronische Schaltung zur Durchführung des Verfahrens
DE1947785A1 (de) Elektrische Regeleinrichtung
DE102021126399A1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Regelung eines Schaltnetzteils
DE1054124B (de) Zeitschaltglied aus Relais und parallel geschaltetem Kondensator fuer Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen
EP0324902A2 (de) Netzteil zur Erzeugung einer geregelten Gleichspannung
EP1431681B1 (de) Durchlauferhitzer
DE102014221496A1 (de) Vorrichtung für eine überwachte Schaltstufe
DE1243767B (de) Regler
DE3533613A1 (de) Steuervorrichtung fuer eine geregelte unsymmetrische schaltspannungsquelle
DE2007694A1 (de) Spannungsregeigerat mit schaltendem Stellglied