DE1149555B - UEbertragungsglied zur nichtlinearen UEbertragung von Signalen eines Regelkreises - Google Patents

UEbertragungsglied zur nichtlinearen UEbertragung von Signalen eines Regelkreises

Info

Publication number
DE1149555B
DE1149555B DEV11402A DEV0011402A DE1149555B DE 1149555 B DE1149555 B DE 1149555B DE V11402 A DEV11402 A DE V11402A DE V0011402 A DEV0011402 A DE V0011402A DE 1149555 B DE1149555 B DE 1149555B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
variable
controller
transmission
controlled
signals
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
DEV11402A
Other languages
English (en)
Inventor
Valentin Ferner
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.)
TELTOV GERAETE REGLER
Original Assignee
TELTOV GERAETE REGLER
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 TELTOV GERAETE REGLER filed Critical TELTOV GERAETE REGLER
Priority to DEV11402A priority Critical patent/DE1149555B/de
Publication of DE1149555B publication Critical patent/DE1149555B/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
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/36Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.

Landscapes

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

Description

  • Übertragungsglied zur nichtlinearen Übertragung von Signalen eines Regelkreises Die Erfindung betrifft ein Übertragungsglied für selbsttätige Regler zur nichtlinearen Übertragung von Signalen eines Regelkreises.
  • Bei den üblichen proportional wirkenden Reglern ist die Stehgröße der Abweichung der Regelgröße vom Sollwert proportional. Solche Regler haben den Nachteil, daß sie den Einfluß einer bleibenden Störung nicht vollständig beseitigen können, so daß eine sogenannte P-Abweichung, deren Größe vom Übertragungsfaktor des Reglers und der Größe der Störung abhängig ist, in Kauf genommen werden muß. Will man diese bei Verwendung eines P-Reglers auftretende P-Abweichung wieder beseitigen, so ist es bisher üblich, zu dem proportional wirkenden Glied des Reglers ein integral wirkendes Glied hinzuzunehmen. Dann wird der Regler zum PI-Regler. Der 1-Anteil eines PI-Reglers kann. die Regelabweichungen, die durch die Einwirkung des proportional wirkenden Gliedes entstehen, jedoch nur sehr langsam beseitigen. Besonders nachteilig ist außerdem, daß der PI-Regler zwei Einstellgrößen besitzt, wobei die falsche Einstellung schon einer der Einstellgrößen zur Instabilität der Regelung führen kann.
  • Oft wird versucht, die Wirkung des P- oder des PI-Reglers durch die Hinzunahme eines Vorhalt= gliedes zu verbessern. Man erhält dann einen PD-oder einen PID-Regler. Die Hinzunahme eines Vorhaltgliedes hat neben dem erhöhten gerätetechnischen Aufwand den Nachteil, daß zu den ohnehin vorhandenen Einstellgrößen eine weitere hinzukommt. Da alle Einstellgrößen das Stabilitätsverhalten eines Regelkreises beeinflussen, wird die günstigste Einstellung eines Reglers um so schwieriger, je mehr Einstellgrößen vorhanden sind. Die einfachsten, betriebssichersten und am leichtesten zu bedienenden Regler sind daher Regler mit nur einer Einstellgröße, und es hat auch nicht an Versuchen gefehlt, Regler zu entwickeln, bei denen mehrere Einstellgrößen mit Hilfe eines einzigen Einstellknopfes geändert werden können.
  • Solche Regler konnten jedoch nur bei der Regelung ganz spezieller Regelstrecken mit Erfolg eingesetzt werden, eine Allgemeinbedeutung kommt Reglern mit zusammengekoppelten Einstellvorrichtungen nicht zu.
  • Es besteht aber ein großes Interesse an einem Regler mit nur einer Einstellgröße, der den bisher üblichen PI- oder PID-Reglern regelungstechnisch mindestens gleichwertig, in besonderen Fällen sogar überlegen, gerätetechnisch einfach ist und der jeweiligen Anlage leicht angepaßt werden kann.
  • Dies wird durch die nichtlineare Übertragung der Signale des Regelkreises mittels eines Übertragungsgliedes erreicht, welches erfindungsgemäß die Änderungen des Ausgangssignals nur dann proportional den Änderungen des Eingangssignals folgen läßt, wenn die zu regelnde- Größe sich vom Sollwert entfernt, während bei dem Sollwert sich nähernder Regelgröße das Ausgangssignal konstant bleibt.
  • Es sind zwar PI-Regler bekannt, die in Ausnahmefällen ein derartiges Verhalten aufweisen können, nämlich nur dann, wenn die Geschwindigkeit der Regelgrößenänderung und damit die Geschwindigkeit des P-Anteils mit der Geschwindigkeit des ihnen noch entgegengerichteten Verlaufs des I-Anteils übereinstimmt. Der bereits erwähnte Nachteil zweier Einstellgrößen bleibt bestehen.
  • Auch durch zusätzliche Maßnahmen in der Rückführung kann ein ähnliches Verhalten des Reglers erreicht werden, eine allgemeine und grundsätzliche Anwendung des hier vorgeschlagenen Regelungsprinzips ist mit den bekannten Einrichtungen nicht möglich und auch nicht beabsichtigt.
  • Die gerätetechnische Verwirklichung des erfindungsgemäßen Übertragungsgliedes ist sowohl mit pneumatischen wie auch mit hydraulischen, elektrischen, mechanischen Mitteln, deren Kombination eingeschlossen, möglich.
  • Dieses Übertragungsglied, das als teilweise proportional wirkendes Glied bezeichnet werden kann, verbessert die Eigenschaften eines proportional wirkenden Reglers, dem es zweckmäßigerweise nachzuschalten ist.
  • Da dieses Glied selbst keine Einstellgröße besitzt, obwohl dies an sich möglich-wäre, ist es geeignet, aus mehreren Gliedern bestehende Regler zu Vereinfachen, wobei die Regelfähigkeit erhalten wird bzw. sogar verbessert werden kann. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die, bei Anfahrvorgängen auftretenden überschwingungen verringert werden sollen.
  • Wird beispielsweise das teilproportionale Glied mit einem P-Glied zusammengeschaltet, dann hat dieser Regler bei einer dem PI-Regler entsprechenden ,Regelfähigkeit nur eine Einstellgröße .statt der sonst notwendigerweise vorhandenen zwei Einstellgrößen. Die Vereinfachung besteht demnach vor allem darin, daß das teilproportionale Glied wegen der bei ihm entbehrlichen eigenen Einstellgröße Regelgeräte mit verminderter Anzahl von Einstelleinrichtungen bei gleichwertiger Regelfähigkeit zu bilden gestattet.
  • An Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines pneumatisch mechanischen übertragungsgliedes wird die Erfindung näher erläutert. Von den Abbildungen zeigt Abb. 1 den schematischen Aufbau eines pneumatisch-mechanischen teilproportionalen übertragungsgliedes in der Ausgangsstellung, Abb. 2 das übertragungsglied in ausgelenkter Stellung mit dem Stellmotor, Abb. 3 das Diagramm einer beispielsweise sinusförmig verlaufenden Eingangsgröße und der zugehörigen Ausgangsgröße des teilproportionalen Übertragungsgliedes, Abb. 4 ein Vergleichsdiagramm über das Einschwingverhalten eines P-Reglers, eines PI-Reglers und eines P-Reglers mit dem erfindungsgemäßen Übertragungsglied.
  • Die in. die Leitung 1 eintretende Eingangsgröße Xe, hier eine Druckgröße, bewegt über eine federbelastete Balgmembran 2 dem Druck entsprechend eine Stange 3 und einen mit ihr verbundenen Mitnehmer 4. Je nach der Bewegungsrichtung des Mitnehmers 4 wird eine der beiden Klinken 5 und 6 mitgenommen und durch Eingriff der betreffenden Klinke 5 oder 6 in ein feinverzahntes Rad 7 dieses in der einen oder anderen Richtung gedreht. In der in der Abb. 1 gezeichneten Stellung befindet sich der Mitnehmer 4 in der dem Sollwert entsprechenden Mittelstellung, und die Klinken 5 und 6 sind außer Eingriff. Steigt der Druck über den Sollwert oder sinkt er unter diesen, dann wird über die Bewegung der Stange 3 mittels einer der beiden Klinken 5 und 6 das Rad 7 rechts oder links herumgedreht. Ändert die Regelgröße X und damit die Eingangsgröße Xe ihre Bewegungsrichtung, dann geht auch der Mitnehmer 4 zurück, die im Eingriff gewesene Klinke rastet unter der Wirkung ihres Gewichts 24 bzw. 28 .aus und der sie tragende Hebel 29 bzw. 30 geht unter der Wirkung der Feder 15 in seine Ausgangsstellung zurück, ohne das Rad 7 zurückzuführen, welches von der Bremse 8 in seiner augenblicklichen Lage festgehalten wird. Das Rad 7 wird also nur dann in Bewegung gesetzt, wenn die Eingangsgröße X, sich vom Sollwert entfernt und bleibt in Ruhe, wenn sie sich dem Sollwert nähert. Die Bewegung des Rades 7 wird über einen zweiten Mitnehmer 9 einem Hebel 10 mitgeteilt, der eine Drossel 11 mittels einer weiteren federbelasteten Balgmembran 12 und einer Zuluftdrossel 16 so steuert, daß der in der Balgmembran 12 sich einstellende Druck der durch die Leitung 17 eintretenden Zuluft nur den Änderungen der Eingangsgröße X, vom Sollwert weg folgt. Die in der Leitung 18 auftretende Ausgangsgröße X" kann nun als Stellgröße Y für einen üblichen pneumatischen Stellmotor (Membranmotor) verwendet werden. Die Stellung der verstellbaren Anschläge 13,14 bestimmt diejenige Stellung des nachgeordneten Stellgliedes, von der aus einer etwaigen Änderung der Regelgröße nach der einen oder anderen Richtung entgegengewirkt werden soll.
  • Die in der Abb. 2 gezeichnete Stellung des Systems ist die Folge des Sinkens der Eingangsgröße Xe unter einen dem Sollwert entsprechenden Wert. Die Feder 23 hat die Balgmembran 2 infolge des in dieser niedriger gewordenen Druckes bis zum Erreichen eines neuen Gleichgewichtszustandes zusammengedrückt. Dadurch ist die Stange 3 mit dem Mitnehmer 4 angehoben worden, wobei letzterer die Klinke 5 zum Einrasten in das Rad 7 brachte, so daß dieses in Pfeilrichtung gedreht wurde. über den Mitnehmer 9 und den Hebel 10 ist durch das weitere Öffnen der Drossel 11 der Druck in der Leitung 18 und der Balgmembxan 12 bis zu einem neuen Gleichgewichtszustand zwischen ihm und der Kraft der Feder 31 ebenfalls gesunken. Die zur Eingangsgröße X, verhältnisgleich gesunkene, die Membran 27 beaufschlagende Ausgangsgröße X" ermöglicht der Feder 25 ein Anheben der Membran des Stellmotors 26 und damit ein Verstellen des mit ihr verbundenen Ventils 32.
  • Die Abb. 3 zeigt das Verhalten des Teilproportionalen Gliedes bei Bewegung der Eingangsgröße Xe vom Sollwert XK mit einem Übertragungsfaktor V,=1 und bei Bewegung zum Sollwert mit einem übertragungsfaktor V,=0, wenn, als Regelgröße X eine um den Sollwert XK verlaufende Sinusschwingung auftritt. Das Glied gibt die Werte der darunter gezeichneten Kurve als Stehgrößen Y ab.
  • Die vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich aus dem in der Abb. 4 dargestellten Diagramm erkennen. Hierin stellt die Kurve I den zeitlichen Verlauf der Regelgröße X bei sprunghafter Änderung der Störgröße dar. Bei ungeregelter Strecke bleibt eine Abweichung x" I des Istwertes von dem Sollwert bestehen. Bei Verwendung des bekannten P-Reglers (proportionaler Regler) ergibt sich die Kurve II, welche eine bleibende Regelabweichung x", I, erkennen läßt. Die Kurve III zeigt das Verhalten der Regelstrecke mit einem PI-Regler (proportional-integral wirkender Regler) und die Kurve IV das Verhalten der gleichen Regelstrecke mit einem P-Regler, dem das erfindungsgemäße Übertragungsglied nachgeschaltet ist.
  • Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Übertragungsgliedes besteht somit darin, daß es zusammen mit einem P-Regler diesem die Qualität eines PI-Reglers verleiht, dem dieser teilweise proportionale Regler in einzelnen Fällen sogar überlegen ist, obwohl der Regler nur einen einzigen Einstellknopf aufweist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Übertragungsglied zur nichtlinearen übertragung von Signalen eines Regelkreises, vorzugsweise derRegelgröße, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Ausgangssignals (X") nur dann proportional der Änderung des Eingangssignals (X,) erfolgt, wenn die zu regelnde Größe (X) sich vom Sollwert (XK) entfernt, während das Ausgangssignal (X,) konstant bleibt, wenn die zu regelnde Größe sich dem Sollwert nähert. 2. übertragungsglied nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Meßwerk (2) und dem Kraftschalter (11) ein doppeltwirkendes Gesperre (7) zum Steuern des Kraftschalters (11) vorhanden ist, zwischen dessen beiden Schaltteilen (5, 6) ein vom Meßwerk (2) gesteuerter mtnehmer (4) angeordnet ist, der bei zunehmender Regelabweichung den Kraftschalter der Regelabweichung entsprechend betätigt, ihn aber bei abnehmender Regelabweichung in seiner Stellung beläßt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 394 256, 948 627.
DEV11402A 1956-10-18 1956-10-18 UEbertragungsglied zur nichtlinearen UEbertragung von Signalen eines Regelkreises Pending DE1149555B (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEV11402A DE1149555B (de) 1956-10-18 1956-10-18 UEbertragungsglied zur nichtlinearen UEbertragung von Signalen eines Regelkreises

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEV11402A DE1149555B (de) 1956-10-18 1956-10-18 UEbertragungsglied zur nichtlinearen UEbertragung von Signalen eines Regelkreises

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1149555B true DE1149555B (de) 1963-05-30

Family

ID=7573460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEV11402A Pending DE1149555B (de) 1956-10-18 1956-10-18 UEbertragungsglied zur nichtlinearen UEbertragung von Signalen eines Regelkreises

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1149555B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2848910A1 (de) * 1977-11-10 1979-06-28 Ncr Co Antriebssystem zur steuerung der bewegung eines gliedes
DE3005741A1 (de) * 1979-02-15 1980-09-18 Kubota Ltd Automatische positionssteuervorrichtung fuer das arbeitsgeraet eines erdarbeitsfahrzeugs

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE394256C (de) * 1921-04-27 1924-04-15 Anschuetz & Co Gmbh Einrichtung zur selbsttaetigen Steuerung von Schiffen
DE948627C (de) * 1941-06-24 1956-09-06 Siemens Ag Nachgiebige Rueckfuehrung fuer elektrisch betriebene Regler

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE394256C (de) * 1921-04-27 1924-04-15 Anschuetz & Co Gmbh Einrichtung zur selbsttaetigen Steuerung von Schiffen
DE948627C (de) * 1941-06-24 1956-09-06 Siemens Ag Nachgiebige Rueckfuehrung fuer elektrisch betriebene Regler

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2848910A1 (de) * 1977-11-10 1979-06-28 Ncr Co Antriebssystem zur steuerung der bewegung eines gliedes
DE3005741A1 (de) * 1979-02-15 1980-09-18 Kubota Ltd Automatische positionssteuervorrichtung fuer das arbeitsgeraet eines erdarbeitsfahrzeugs

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2817322A1 (de) Pi-regelsystem
CH677393A5 (de)
DE1673601B2 (de) Pi-regler fuer eine traegheitsbehaftete regelstrecke
DE856290C (de) Zugueberwachungseinrichtung fuer durchlaufende oder aufzuwickelnde Werkstoffbahnen
EP0557541A1 (de) Regelung mit Vorsteuerung, insbesondere für ein Walzgerüst
DE3145233A1 (de) Reglersystem
EP0049306B1 (de) Regelschaltung
DE1149555B (de) UEbertragungsglied zur nichtlinearen UEbertragung von Signalen eines Regelkreises
DE1523576A1 (de) Selbsttaetige Regeleinrichtung mit Hilfsenergie zur Herstellung und Aufrechterhaltung der Spannung in Baendern,Seilen od.dgl.
DE1061628B (de) Steuereinrichtung fuer kombinierte Hand- und automatische Flugzeugsteueranlagen
DE1673541A1 (de) Regeleinrichtung
DE845358C (de) Elektrischer Regler
DE2749786A1 (de) Pneumatischer regler
DE878758C (de) Regeleinrichtung fuer Kraftmaschinen
DE945575C (de) Selbsttaetiger Regler mit Messrelais
DE694449C (de) Mittelbar wirkende Regeleinrichtung
AT246577B (de) Pneumatischer Extremalregler
EP0001135B1 (de) Druckregler an einem Führerbremsventil einer indirekt wirkenden Druckluftbremse
DE1073228B (de) Summenrelais zur Storwertaufschaltung bei Reglern mit pneumatischer Hilfskraft
DE903870C (de) Hydraulischer Regler
DE629572C (de) Isodromregler fuer Kraftmaschinen
DE231627C (de)
DE972981C (de) Schutzeinrichtung fuer Kontaktumformer (mechanische Stromrichter)
CH254915A (de) Regeleinrichtung für Kraftmaschinen.
DE1905769C (de) Zwischen Dampferzeuger und Verbraucher angeordnetes Überströmventil