DE1297924B

DE1297924B - Einrichtung zum Verbessern der Stabilitaet von analogen Drehzahlregelkreisen

Info

Publication number: DE1297924B
Application number: DES95371A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gerhart; Kessler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-02-09
Filing date: 1965-02-09
Publication date: 1969-06-19
Also published as: FI47512B; DE1297924C2; CH447326A; AT261750B; SE330407B; FI47512C

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verbessern der Stabilität von analogen Drehzahlregelkreisen bei Antrieben mit schwingungsfähigen Massen in der Regelstrecke -und mit einem oder mehreren, auf die Resonanzfrequenz oder -frequenzen der schwingungsfähigen Massen abgestimmten Filtern in den Rückführungen der Drehzahlregelkreise.
Bei elektrischen Antrieben wird der Motor über Kupplungen, Wellen und Getriebe mit der Arbeitsmaschine verbunden. Diese Übertragungsglieder enthalten elastische Teile, z. B. in der Kupplung, oder Getriebelose. Diese elastischen Teile stellen. zusammen mit den Schwungmassen des Antriebs schwingungsfähige Gebilde dar, die von außen durch entsprechende Frequenzen zu Resonanzschwingungen angeregt werden können. Diese Resonanzschwingungen stören meist bei gesteuerten Antrieben nicht; führen jedoch zu Schwierigkeiten bei Antrieben, bei denen ein Regelkreis geschlossen wird; z. B. wenn der Istwert der Drehzahl am Ausgang der Regelstrecke zum Regler zurückgeführt wird.
Dann enthält die für die Stabilität der Regelung entscheidende Kreisverstärkung in der Umgebung der Resonanzfrequenz eine Anhebung, die zu Eigenschwingungen des Regelkreises führt. Diese Eigenschwingungen könnten durch starke Glättungsglieder gedämpft werden; es wird aber auch dadurch die Geschwindigkeit der Regelung geringer.
Es ist bereits bekannt, differenzierende Filter im Rückführungskreis anzuordnen, um die Stabilität der Regelung zu erhöhen. Diese Filter reichten nach seinerzeitigen Ansicht nicht aus; unter anderem deshalb, weil beim Heraussieben der Resonanzschwingungen ein Teil des Nutzsignals mit unterdrückt wird. Man verzichtete daher auf einfache Filter im Regelkreis und bildete die Regelstrecke in einem Analogiegerät nach.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß mindestens ein den durch mechanische Resonanz des Antriebes entstehenden Amplitudenanstieg des Istwertes verhinderndes Filter als Sperrfilter mit gemäß der Resonanzüberhöhung im wesentlichen gleicher Halbwertbreite ausgebildet ist.
Es wird also, mit anderen Worten, an beliebiger Stelle des Regelkreises eine gegensinnige Resonanzstelle, d. h. z. B. ein Sperrkreis, eingefügt, welcher in Dämpfung und Resonanzfrequenz derart dimensioniert ist, daß die Resonanzstelle in der Regelstrecke gerade oder wenigstens angenähert aufgehoben wird. Dadurch kann die Regelverstärkung so angehoben und der Regelkreis so schnell gemacht werden, als ob die ursprüngliche Resonanzstelle nicht vorhanden wäre. Der oder die Sperrkreise werden dabei vorteilhaft an Stellen niedrigen Leistungsniveaus eingebaut, um den Aufwand an Bauelementen klein zu halten; z. B. direkt nach dem Meßumformer am Ausgang der Regelstrecke.
Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten schematischen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Bei der Anordnung gemäß dem in F i g. 1 gezeigten Blockschaltbild = treibt ein Elektrömotbr 2 eine Arbeitsmaschine 3. ' Die _ schwingungsfähigen Massen dieses Antriebs sind symbolisch durch eine Kästchen 4 dargestellt, in dem der Verlauf der Schwingungsamplitude abhängig von der Frequenz angedeutet ist.
Der Drehzahl-Istwert am Ausgang 14 der Regelstrecke (2, 3, 4) wird durch einen Meßwertumformer 5, z. B. einer Tachometermaschine, in eine drehzahlproportionale Spannung umgesetzt. Dem Meßwertumformer 5 ist ein Sperrkreis 6 nachgeschaltet, der in Dämpfung und Resonanzfrequenz derart dimensioniert ist, daß im Regelkreis die Resonanzstelle in der Regelstrecke gerade oder annähernd aufgehoben wird. Schematisch ist dies durch den Verlauf der Durchlaßkurve des Sperrkreises abhängig von der Frequenz angedeutet. Die Ausgangsspannung des Sperrkreises wird, wie durch den Pfeil 8 angedeutet, als Istwert nebst dem durch einen Pfeil 7 angedeuteten Sollwert auf den Regler 1 gegeben, der entsprechend dann auf den Motor 2 einwirkt.
F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform des Sperrkreises 6. Von dem als Tachometermaschine 9 ausgebildeten Drehzahlmeßwertumformer 5 wird eine der Drehzahl proportionale Spannung an den Sperrkreis 6 gegeben. Dieser besteht aus einem T-Glied mit je einem ohmschen Widerstand 10 bzw. 11 im Längszweig und einem aus Kondensator 12 und Spule 13 bestehenden Serienresonanzkreis im Querzweig.
Es versteht sich dabei, daß als Filter auch andere in der Filtertechnik bekannte Schaltungen benutzt werden können. Ferner können, um verschiedene Resonanzstellen bzw. Oberschwingungen der Schwingungsfähigen Massen zu berücksichtigen, auch ein oder mehrere Filter mit verschiedenen Resonanzen vorgesehen sein.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft für geregelte Antriebe bei Papiermaschinen, kann aber auch bei Förderanlagen, Walzwerken usw. Verwendung finden.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zum Verbessern der Stabilität von analogen Drehzahl-Regelkreisen bei Antrieben mit schwingungsfähigen Massen in der Regelstrecke und mit einem oder mehreren, auf die Resonanzfrequenz oder -frequenzen der schwingungsfähigen Massen abgestimmten Filtern in den Rückführungen der Regelkreise, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß mindestens ein den durch mechanische Resonanz des Antriebes entstehenden Amplitudenanstieg des Istwertes verhinderndes Filter als Sperrfilter mit gemäß der Resonanzüberhöhung im wesentlichen gleicher Halbwertbreite ausgebildet ist.
2. Einrichtung nach- Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Filter an Stellen niedrigen Leistungsniveaus eingesetzt sind.