DE1241897B - Elektronischer Regler - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G05f

G 05 b
Deutsche Kl.: 21 c - 46/51

Nummer: 1241 897

Aktenzeichen: K 58088 VIII b/21 c

Anmeldetag: 7. Januar. 1966

Auslegetag: 8. Juni 1967

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Regler, der in Abhängigkeit von der Größe des Istwertes bzw. der Regelabweichung ein vörgebbares Verhalten zeigt. Die Förderung nach einem solchen Regler tritt z. B. dann auf, wenn die geregelte Größe einen bestimmten Wert nicht überschreiten darf, da dieser Grenzwert beispielsweise für die geregelte Größe einen Kippunkt darstellen kann. Einen solchen Grenzwert stellt z. B. der Löschwinkel eines Stromrichters dar. Es ist ebenfalls der Fall denkbar, daß sowohl für positive als auch für negative Regelabweichung ein solcher

Grenzwert existiert. :

' Um die geregelte Größe von diesen - Grenzwerten fernzuhalten, Wäre eine bestimmte Stellgeschwindigkeit notwendig. Dieser Weg ist jedoch in vielen Fällen nicht gangbar, da er zur Instabilität des Regelkreises führt. Aus diesem Grunde schlägt die Erfindung einen Regler vor, der durch ein unterschiedliches Reglerverhalten in einer oder beiden Stellrichtungen die obengenannten Schwierigkeiten umgeht. Erfindungsgemäß gelingt dies mit einem elektronischen Regler mit unterschiedlichem Verhalten in verschiedenen Istwertbereichen, bestehend aus einem Regeivefstärker, dessen Eingang über Widerstände /Wi und Rm mit den den Soll- bzw. Istwert liefernden Spannungsquellen verbunden ist dadurch, daß zur Vorgabe des gewünschten Istwertverhaltens

/ist= /(t/ist)

für den Regler der Widerstand iiist als - Spanhungsteiler, bestehend aus mehreren gesteuerten Längs- bzw. Querwiderständen, ausgeführt ist.

Die Schältung nach der Erfindung soll im folgenden an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Fig. 2 der Zeichnung näher erläutert werden. Die bekannte Schaltung, von der die Erfindung ausgeht, zeigt Fig. 1. Der Sollwert wird durch eine Festspannungsquelle [/soil (Position 6) und der Istwert durch eine variable Spänmmgsqüelle i/i&t (Position 5) entgegengesetzter Polarität repräsentiert. Beide Spannungen speisen über ihnen zugeordneten Widerstände 4 (Äiat) bzw. 3 C&soii) einen Strom /ist bzw. /son in den Summenpunkt eines Operationsverstärkers 1 ein. Der resultierende Strom I_r steuert den Verstärker aus und je nach der Beschattung im Rückführungszweig 2 ergibt sich ein bestimmtes Reglerverhalten (P-Verhalten, I-Verhalten usw.). Bei konstantem Sollwert ergibt sich eine Gerade bestimmter Neigung als Zusammenhang zwischen

t/ist und /ist — —

Elektronischer Regler

Anmelder: ..■■',

400 kV - Forschungsgemeinschaft e. V.,
Heidelberg, Ziegelhäusefländstr. 5

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Winfried Muttelsee>
Dipl.-Ing. Reiner Foerst, Eppelhehü;
Dipl.-Ing. Theo Wess, Mannheim-Rheinäu

Diese Gerade unterschiedet sich von der Kennlinie

nur um den konstanten Betrag

Die Funktion I_r = / (CAst) wird als Kennlinie der Regelabweichung bezeichnet.

Die Anordnung nach der Erfindung, wie sie F ig. .2 zeigt, gibt nun eine schaltungstechnische Möglichkeit an, dieser Kennlinie der Regelabweichung einen bestimmten Verlauf vorzugeben. Hierzu wird der Widerstand im Istwertkreis jfyst in Form eines Span-· nungsteilers, bestehend aus mehreren Längs- und Querwiderständen, ausgeführt, wobei diese Längs- und Querwiderstände in Abhängigkeit von der Größe der Istwertspannung zu bzw. abgeschaltet werden, so daß sich ein gewünschter Kennlinienverlauf ergibt.

Soll beispielsweise der in Fig. 3 gezeigte Kennlinienverlauf

/ist=/(t/ist)

•Rist

erzielt werden, so ist der Gesamtwiderstand im Istwertkreis in der in F i g. 2 gezeigten Weise auf zu* bauen. Vier Widerstände 41, 42, 43, 44 sind in Serie zwischen Istspannungsquelle (/ist (Position 5) und Summenpunkt des Operationsverstärkers 1 geschaltet. Dem Widerstand 44 ist eine Diode 45 parallel geschal-

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tet. Der durch die Widerstände 42 und 43 gebildete Spannungsteilerpunkt A₂ ist über die Serienschaltung einer Zenerdiode 47 mit einem Widerstand 48 mit dem Bezugspotential (0) verbunden. Zwischen den durch die Widerstände 41 und 42 gebildeten Spannungsteilerpunkt A₁ und das Bezugspotential ist eine Zenerdiode 46 geschaltet. Bis zu einem bestimmten Wert der Istwertspannung {/ist ist die Serienschaltung der Widerstände 41, 42, 43 und 44 wirksam. Es ergibt sich ein Kennlinienverlauf ι ο

/ist=/(tZist)

in Fig. 3, der der Verbindung des Koordinatenursprungs mit dem Punkt C₁ entspricht. Steigt die Istwertspannung weiter nach positiven Werten, so kommt die Diode 45 in Durchlaßrichtung und schließt den Widerstand 44 kurz, so daß die Kennlinie, entsprechend dem Kennlinienteil C^TQ in Fig. 3, versteuert wird. Steigt die Istwertspannung {/ist über je einen Strom /_son und /j_St in den »Summenpunkt« S'. Der resultierende Strom

Ir = /ist — /soll

fließt über die Widerstände 7 und die Diode 9, die den Widerstand 8 kurzschließt, nach dem Schaltungspunkt S und steuert den Verstärker an seinem Eingang an. Die Kennlinie

Ie =

ATiZ₈OiO =f(Aü)

wird somit in ihrem anfänglichen Verlauf bis zum Punkt C₁ durch den Widerstand 7 bestimmt. Wird die das Widerstandsnetzwerk ansteuernde Spannung Δ U positiver, so sperrt Diode 9, und der Widerstand 8 bestimmt zusammen mit Widerstand 7 den Kennlinienverlauf gemäß dem Kurvenstück

die dem Punkt C₈ zugeordnete Spannung an, so kommt die Zenerdiode 47 zum Durchbruch, so daß ein Teil des Istwertstromes über den Widerstand 48 zum Bezugspotential abfließt. Dadurch ergibt sich eine Verflachung der Kennlinie

/ist= /(i/ist)

gemäß dem Kurvenstück C₂, C₃ in Fig. 3. Bei einem weiteren Anstieg der Istwertspannung kommt die Zenerdiode 46 zum Durchbrach und schließt den Spannungsteilerpunkt A₁ mit dem Bezugspotential kurz, so daß eine Begrenzung des Istwertstromes ergibt, stattfindet und die Kennlinie gemäß Fig. 3 Sättigungsverhalten zeigt.

Durch Festlegung der Sollwertspannung U_BOn und des zugehörigen Widerstandes i?_Soii im Eingangskreis des Operationsverstärkers kann der Nullpunkt der Regelabweichung festgelegt werden. Für verschiedene Sollwerte ergeben sich verschiedene Betriebspunkte auf der Kennlinie

/ist = /(CZ₁St).

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird die vorstehend beschriebene Anordnung dahingehend abgewandelt, daß nunmehr nicht mehr in den Weg des Istwertes /ist,, sondern in den Weg der Regelabweichung I_r eingegriffen wird. Hierbei wird zwischen dem Schaltungspunkt S' und den Verstärkereingang A ein Widerstandsnetzwerk, bestehend aus Längs- und Querwiderständen, geschaltet, wobei durch Parallelbzw. Serienschaltung von Dioden oder Zenerdioden zu den Längs- bzw, Querwiderständen der Einfluß der Regelabweichung

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g or!

Punkt C₁ kann durch eine Spannungsquelle in Reihe mit der Diode 9 verschoben werden. Wächst die Spannungsdifferenz Δ U nach positiven Werten, so wird der Querzweig, bestehend aus der Diode 2, der Zenerdiode 13 und dem Widerstand 14, leitend, so daß infolge der Ableitung eines Teilstromes, der in den Summenpunkt fließende Strom I_e kleiner wird.

. Es ergibt sich eine weitere Verflachung der Kennlinie gemäß dem Kurvenstück qTQ in Fig. 5. Erhöht sich die Spannung Δ U weiter, so kommt zusätzlich der Querzweig, bestehend aus der Diode 10 und der Zenerdiode 11, in den leitenden Zustand, so daß sich eine Begrenzung der Kennlinie

Ie'= /(AU)

Claims (5)

Patentansprüche: —/C C8OlI verstärkt bzw. vermindert wird. (Der Faktor & ist durch die Bedingung definiert, daß Ir = 0 ist für = k 6o Er läßt sich aus den Schaltungsdaten errechnen). An Hand der F i g. 4 und 5 der Zeichnung wird die weitere Ausgestaltungsform der Erfindung und die sich ergebende Kennlinie erläutert. Die Sollwertspannung tZsoii (Position 6) und die veränderliche Istwertspannung Uist (Position 5) speisen über die Widerstände Rsou (Position 3) und i?ist (Position 4)

1. Elektronischer Regler mit unterschiedlichem Verhalten in verschiedenen Istwertbereichen, bestehend aus einem Regelverstärker, dessen Eingang über Widerstände i?soii und Ri_Bt mit den den Sollbzw. Istwert liefernden Spannungsquellen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorgabe des gewünschten Istwertverhaltens

/ist= /(C/ist)

für den.Regler der Widerstand Rist als Spannungsteiler, bestehend aus mehreren gesteuerten Längsbzw. Querwiderständen, ausgeführt ist.

2. Elektronischer Regler mit unterschiedlichem Verhalten in verschiedenen Istwertbereichen, bestehend aus einem Regelverstärker, dessen Eingang über Widerständen i?_Soii und i?i_st mit den den Soll- bzw. Istwert liefernden Spannungsquellen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Summierungsstelle, an der die Regelabweichung gebildet wird, und dem Verstärken eingang ein Widerstandsnetzwerk, bestehend aus gesteuerten Längs- und Querwiderständen, vorgesehen ist.

3. Elektronischer Regler nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Widerstände in an sich bekannter Weise spannungsabhängig durch Parallelschaltung von Dioden bzw. Zenerdioden mit den Längswiderständen bzw. durch Serienschaltung mit den Querwiderständen erfolgt.

4. Elektronischer Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der

Widerstände Dioden mit Spannungsquellen in Reihe verwendet werden.

5. Elektronischer Regler nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines Grenzwertes für den Regler eine Zenerdiode im Querzweig des Widerstandsnetzwerkes schließt.

einen Teil des Längszweiges kurzin Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1119 391; französische Patentschrift Nr. 1192 044.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 589/2S6 5.67 © Bundesdruckerei Berlin