DE1523478A1

DE1523478A1 - P-Regler

Info

Publication number: DE1523478A1
Application number: DE19651523478
Authority: DE
Inventors: Kristian Iversen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1965-07-13
Filing date: 1965-07-13
Publication date: 1969-05-14
Also published as: BE683169A; FR1486062A; SE322571B; DE1523478B2; CH448579A; US3510738A; NO120765B; NL6609712A; AT267683B; GB1111747A

Description

P - Regler

Die Erfindung betrifft einen P - Regler, bei dem die bleibende Abweichung verringert oder beseitigt wird.

P - Regler haben nach dem Regelvorgang einen Endfehler, die sogenannte bleibende Regelabweichung. Dort, wo diese bleibende Abweichung stört, mußte man entweder einen I - Regler oder einen PI- Regler verwenden. Der I - Einfluß führt aber zu einer geringeren Stabilität und Dämpfung. Außerdem ist der I - Einfluß immer dann störend, wenn an sich auf eine P - Regelung Wert gelegt wird.

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Erfindungsgemäß werden diese Schwiprigkeiten dadurch behoben, d?ß die Bandbreite des P-Bereiches in Abhängigkeit von der Zeit ändep bar ist. Insbesondere bei einem Stellglied mit Ein-Aus-Steuerung, z.B. einem Motorventil das durch einen Einphasen-Asynchronmotor angetrieben wird, kann die Anordnung dahingehend getroffen sein, daß in dar Stillstandszeit des Stellgliedes, gegebenenfalls schon am Ende seiner Laufzeit beginnend die Bandbreite des P-Bereiches verkleinert wird.

Auf diese ifeise ergibt sich bei der Verstellung des Stellgliedes eine reine Proportionalregelung mit allen ihren Vorteilen. Da3 Stellglied kommt mit <ier gewohnten bleibenden Abweichung zur Ruhe. Dieser Punkt wird mit großer Stabilität und entsprechender Däniprur erreicht. Er at venn das Stellglied ?/ur Ruhe gekommen ist, wird a.l mählich die Bandbreite dos P-Bereiches verkleinert, bis schließlich der Unterschied zwischen der sich'mit der Bandbreitenver-• ,. 1 Unterlagen (Art. 7 § l Ate. ζ Ur. 1 Salz 3 des ÄnderuncüjM. ν. 4.9. IMS

kleinerung verkleinernden bleibenden Regelabweichung υ.η^: der Stellung des Stellgliedes so groß wird, daß das Stellglied erneut zu laufen beginnt, bis dieser Un-ferschied ausgeglichen ist. In der Stillstandszeit wird die Bandbreite weiter verkleinert und das beschriebene Spiel wiederholt sich, bis der bleibende Fehler vernachlässigbar klein geworden ist. Dies geschieht in kleinen Schritten, die die Stabilität des Reglers und seine P-Eigenschaft nicht teeinflussen können.

Je größer die Bandbreite des P - Bereichs des Reglers ist, umso besser ist seine Stabilität, umso länger dauertes aber auch, den bleibenden Fehler zu beseitigen. Je kleiner andererseits die Änderung der Führungsgröße oder Störgröße ist, welche durch den Regler ausgeglichen werden soll, umso geringer ist auch die Gefahr einer mangelnden Stabilität. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll daher die Bandbreite des P-Bereichs in Abhängigkeit von der Laufzeit des Stellgliedes vergrößert werden.

Das bedeutet, daß bei einer kleinen Änderung der Führungsgröße oder Störgröße mit einer entsprechend kleinen Laufzeit des Stellgliedes die Bandbreite nur geringfügig vergrößert wird, so wie es für ein stabiles Regelverhalten ausreicht; dementsprechend erfolgt die Beseitigung der bleibenden Regelabweichung sehr rasch. Wenn umgekehrt eine größere Änderung der Führungsgröße oder Störgröße auftritt und das Stellglied entsprechend lange verstellt werden muß, schiebt sich auch die Bandbreite entsprechend auseinander, so daß die für diese große Änderung günstige Stabilität erreicht wird.

Bei oinem bevoragten Ausführungsbeispiel ist in einer elektrischen Reglersclialtung parallel zu einem Rüekführungs-

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potentiometer ein Pfad angeordnet, dessen Widerstand während der Stillstandszeit dec Stellgliedes ab - und während der !Laufzeit des Stellgliedes zunimmt. Durch diesen Widerstand wird der Einfluß des Rückzuführungspotentiometers in der Gesamtschaltung, z.B. einer Brückenschaltung, verändert und damit die Bandbreite des P-Bereiches variiert.

Beispielsweise kann in dem parallelen Pfad ein Transistor liegen, dessen Basisstrom während der Stillstandzeit des Stellgliedes zuninliht und während der Laufzeit sinkt.

Sehr günstig ist es, wenn im parallelen Pfad bzw. im Basisstromkreis ein Widerstand liegt, der temperaturabhängig ist und in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Stellgliedes beheizt wird. Durch dieseBeheizung wird eine allmähliche Verringerung der Bandbreite bis zu einem Minimalwert erzielt. Bei der Abkühlung vergrößert sich die Bandbreite wieder in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Abkühlungszeit.

Ein sehr einfacher Regleraufbau ergibt sich, wenn der Regler tin Relais besitzt, dessen Kontakte in der einen Stellung das Stellglied und in der anderen Stellung einen Heizwideretand an Spannung legen«

Sin Auaführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher ein Temperatur-Reg- j ler zur Steuerung eines Motorventile veranschaulicht iat.

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In einer Gleichstronbrücke 1 mit Spannungszuführungsklemmen 2 und 3 sind ein Temperaturfühler 4» ein Sollwert-Sinstellwiderstand 5> und eine Reihenschaltung von mehreren 'Widerständen 6, 8 angeordnet, von denen der mittelere ein Rückführungspotentiometer mit Abgriff 9 darstellt und durch einen einstellbaren Y/ider stand 10 zur Voreinstellung der Breite des P - Bandes überbrückt ist. Am Diagonalpunkt 11 und am Abgriff 9 wird eine Spannung abgenommen, die in einem Verstärker 12 verarbeitet und, je nach Richtung der Spannungsdifferenz einem von zwei Relais 13 und^H zugeführt wird. LIit Hilfe der Kontakte 15 und 16 dieser Relais wird der als Stellantrieb dienende Einphasen-Asynchronmotor 17 mit Kondonsator-Hilfsprase im Sinne eines Rechtslaufs oder eines Link-slaufs an die «Vechselspannungsquelle 18 .gelegt. Über eine Rückführung 19 führt diese Stellbewegung zur einer Verstellung des Abgriffs 9· Ein solcher Regler wirkt als P - Regler und ist bekannt. Zur Ausführung des Erfindungsgedankens ist dem Potentiometer 7 ein Transistor 20 parallel geschaltet, in dessen Basisstromkreis ein temperaturabhängiger Widerstand 21 liegt. Dieser wird von einem Heiz-

/liegt widerstand 22 beheizt, der an der Wechselspannugsquelle 18/ wenn der-Motor 17 abgeschaltet ist, also wenn die beiden Kontakte 15, 16 die veranschaulichte Stellung haben.

Wenn der Fühler 4 eine Temperaturänderung anzeigt, folgt hieraus eine Stellbewegung des Motors 17 innerhalb des durch die Brückenschaltung vorgegebenen P - Bereichs. Sobald der Motor im Rahmen der P - Regelung zum Stillstand kommt, fließt ein Heizstrom durch den Heizwiderstand 22, der den Widerstandswert des temperaturabhängigen Widerstandes 21 allmählich herabsetzt. Infolgedessen stellt sich ein größerer Basisstrom ein und der Innenwiderstand der Emitter-Kollektor-Strecke nimmt ab. Dies hat zur Folge, daß die Bandbreite des P - Bereichs kleiner wird. Sobald die Differenz zwischen der Stellung des Motors 17 Ö. dem verkleinerten bleibenden Fehler der Brückenschaltung

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so groß wird, daß eines der Relais 13 oder 14 wieder4mspridht, "beginnt der Motor erneut za laufen. Gleichzeitig kühlt der Widerstand 21 etwas ab und vergrößert geringfügig die Bandbreite, bis wieder Übereinstimmung herrscht und der Motor abgeschaltet wird. Dieses SpM kann sicli mehrfach wiederholen-, bis die bleibende Abweichung vernachlässigbar klein geworden ist.

Im Beharrungszustand bei abgeschaltetem Motor erreicht der Widerstand 21 durch die Beheizung mittels des Heizwiderstandes eine Endtemperatur, durch die der kleinste P - Bereich vorgegeben ist. Wenn nunmehr der Fühler 4 eine Temperaturänderung anzeigt, beginnt der Motor 17 zu laufen. Während dieser Zeit kühlt der temperaturabhängige Widerstand 21 ab. Die Abkühlung ist umso stärker, je langer der Motor 17 läuft. Infolgedessen verbreitert sich die Bandbreite des P - Bereichs umso mehr, je langer der Motor 17 läuft, also je größer die vom Fühler gemessene Temperaturänderung ist. Dies ist ein sehr erwünschter Zustand, da hiermit die Stabilität und die Empfindlichkeit des Reglers den von außen eingeführten Änderungen optimal angepaßt wird.

Selbstverständlich läßt sich dieses Reglerprinzip nicht nur auf elektrische sondern auch auf mechanische, hydraulische, pneumatische und ähnliche Regelsysteme anwenden.

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Claims

— ο — Patentansprüche t

1. P-Regler, bei dem die bleibende Abweichung verringert oder beseitigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite des P-Bereiches in Abhängigkeit von der Zeit änderbar ist.

2. P-Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der i Stillstandszeit des Stellgliedes, gegebenenfalls schon am Endje seiner Laufzeit beginnend, die Bandbreite des P-Bereiches verkleinert wird.

3. P-Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ir Abhängigkeit von der Laufzeit des Stellgliedes die Bandbreite des P-Bereichs vergrößert-wird.

4. P-Regler nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer elektrischen Reglerschaltung parallel zu einem Rückführungspotentiometer ein Pfad liegt, dessen Widerstand während der Stillstandszeit des Stellgliedes ab- und während der Laufzeit des Stellgliedes zunimmt.

5. P-Regler nach einem, der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem parallelen Pfad ein Transistor liegt, dessen Basisstrom während der Stillstandszeit des Stellgliedes zunimmt und während der Laufzeit sinkt.

6. P-Regler nach Anspruch 4 oder-5, dadurch gekennzeichnet, daß

im parallelen Pfad bzw. im Basisstromkreis ein Widerstand liegt, der temperaturabhängig ist und in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Stellgliedes beheizt wird.

7. P-Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet, daß der Regler ein Relais besitzt, dessen Kontakte in der einen Stellung das. Stellglied und in der anderen Stellung einen Heizwiderstand an Spannung legen.

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