DE1523526A1 - Regler mit Integralanteil im Ausgangssignal - Google Patents

Description

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Frankfurt/Main,den 18.10.1965 B i

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HONEYWELL INC
2701, Fourth Avenue South, Minneapolis 3, Minn/ U.S.A.

Dr. Expl

" Regler mit IntegraLanteil im Ausgangssignal "

Gegenstand der Erfindung ist ein Regler, insbesondere ein elektrischer Regler mit I-Anteil im Ausgangssignal und einem mit der Regelabweichung beaufschlagten Verstärker sowie einer den Verstärkerausgang mit dem Eingang verbindenden Rückführung .

Beispielsweise in verfahrenstechnischen Regelanlagen werden vielfach Proportionalregler verwendet, die gleichzeitig eine Signalintegration durchführen, so daß ein Ausgangssignal entsteht, welches nicht nur von der Größe der Regelabweichung sondern auch von deren Dauer abhängt. Die Nachstell- oder Rückstellwirkung solcher PI-Regler wird vielfach in der Prozeßregelung benötigt, beispielsweise wenn Änderungen der Belastung oder des Durchflusses in Leitungen eine Rückstellung der Proportionalregelung auf die Ausgangsposition erforderlich machen. Es kann jedoch vorkommen, daß die Meßgröße so weit von ihrem Sollwert abweicht und diese Abweichung über eine längere Zeit anhält, ohne daß Änderungen der genannten Art aufgetreten sind. Dies ist z.B. beim Anfahren eines Prozesses der Fall. Unter diesen Umständen wirkt die fortlaufende Integration der Regelabweichung im

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PI-Regler der ordnungsgemäßen Prozeßregelung entgegen, insbesondere dann,, wenn die Abweichung des Signals den Regelbereich des Reglers überschreitet. In diesem Falle entsteht eine Summation des I-Signalantells, die das Wirksamwerden der ordnungsgemäßen Regelung behindert. Aufgabe der Erfindung ist es, bei Reglern der eingangs genannten Art eine solche Summation des I-Anteils unter bestimmten Umständen zu vermeiden.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß an den Ausgang des Verstärkers eine Einrichtung angeschlossen ist, die ein dem Nachstell- oder RückfUhrungssignal entgegengerichtetes Kompensationssignal liefert, sobald und solange das Ausgangssignal außerhalb des durch zwei vorgegebene Werte begrenzten Arbeitsbereiches des Verstärkers liegt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und sollen im folgenden an Hand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert werden. Die Figuren 1 bis 4 zeigen verschiedene Ausführungsformen elektrischer Regler gemäß der Erfindung. Die Erfindung ist jedoch auch bei Reglern anderer Art und/oder Reglern axt anderem Schaltungsaufbau mit Vorteil anwendbar.

Der in Figur 1 dargestellte Regler liefert an seinem Ausgang einen der Regelabweichung proportionalen Strom. Die Regelgröße kann beliebiger Art sein, beispielsweise ein Druck, eine Temperatur, eine Durchflußgeschwindigkeit oder auch elektrisches Signal. Der Ausgangsstrom wird als Stellgröße irgendeinem Stellglied zugeführt, welches Einfluß auf die Regelgröße hat. Zwischen die beiden Eingangsklemmen 2 und 4 des Reglers ist die Reihenschaltung zweier Widerstände 6 und 8 eingeschaltet, wobei die Klemme 4 auf Massepotential liegt. Zwischen die Eingangsklemme 2 und den

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Summierpunkt 12,der mit der einen Eingangsklemme des Verstärkers 14 verbunden ist, ist der Kondensator 10 eingeschaltet. Der Verstärker 14 hat einen hohen Eingangswiderstand und liefert an seinem Ausgang beispielsweise einen Gleichstrom von 4-20 mA, wenn sich die Eingangsgleichspannung an den Klemmen 2 und 4 über einen Bereich von 4 V ändert. lter Aufbau des Verstärkers selbst ist nicht Gege> stand der Erfindung und soll deshalb hier nicht näher erläutert werden. Es ist lediglich zu bemerken, daß das Ausgangssignal durch Einweg-Gleichrichtung eines Wechselstromsignals gewonnen wird, also ein pulsierendes Gleichstromsignal ist. Zwischen den Verbindungspunkt der beiden Widerstände 6 und 8 und den Summierpunkt 12 sind in Reihenschaltung die beiden Widerstände l6 und 18 eingeschaltet, von denen der Widerstand 16 ein Festwiderstand und der Widerstand l8 veränderbar ist. Die Widerstände 6, 8, 16 und 18 und der Kondensator 10 bilden die Eingangsschaltung des Reglers.

Der pulsierende Ausgangsgleichstrom wird über die Primärwicklung 20 eines Stromwandlers 22 der erdfreien Ausgangsklemme des Verstärkers 14 entnommen und irgendeinem Verbraucher bzw. Stellglied zugeführt, welches die Regelgröße derart beeinflußt, daß ihre Abweichung vom Sollwert verringert wird. Die Sekundärwicklung 24 des Transformators ist über eine Gleichrichterdiode 2.6 an ein Rückkopplungsnetzwerk angeschlossen, wobei ein Siebkondensator 27 die Reihenschaltung von Sekundärwicklung 24 und Diode 26 überbrückt und ebenso wie die Wicklung 24 einseitig an Masse liegt. Vom Verbindungspunkt 29 der Diode mit dem Kondensator 27 führt eine Leitung zu einem Potentiometer 28, dessen anderes Ende auf Massepotential liegt. Zwischen den Schleifer y2. und den Summierpunkt 12 an der einen Eingangsklemme des Verstärkers 14 ist ein Kondensator 30 eingeschaltet. Der bisher beschriebene Regler kann beispielsweise einen Aufbau und

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eine Wirkungsweise haben, wie in der USA Patentschrift 3 08l 425 beschrieben ist. Der Rückführungskondensator ^O sorgt in Verbindung mit der Eingangsschaltung in bekannter Weise für die gewünschte Nachstell- oder Integralwirkung. Mit Hilfe des Widerstandes 28 läßt sich das Proportionalband des Reglers einstellen, d.h. derjenige Anteil des Gesamtanderungsbereiches des Eingangssignals, der einer Änderung des Ausgangssignals über dessen gesamten Arbeitsbereich entspricht.

Der Verbindungspunkt 29 ist ferner an ein mitlaufendes Bezugspotential angeschlossen, welches in Figur 1 der Einfachheit halber aus einer Batterie 34 abgeleitet wird. Der Batterie sind in Reihe ein Potentiometer 36» ein Festwiderstand 38 und ein weiteres Potentiometer 40 parallelgeschaltet. Die Schleifer 4l und 45 sind über je eine Diode 42 bzw. 46 an die Rückfuhrungsleitung 44 angeschlossen, die zu dem Verbindungspunkt 48 zwischen den beiden Widerständen l6 und 18 in der Eingangsschaltung führt. Die Dioden 42 und 46 sind mit entgegengesetzter Polarität an die Leitung 44 angeschlossen. Da die Diode 26 in der Rückkopplungsschleife am Verbindungspunkt 29 nur positive Signale erzeugen kann, folgen die an den Schleifern 41 und 45 abgegriffenen Bezugsspannungen den Spannungsänderungen am Punkt 29,sind also nicht auf Massepotential bezogen. An den Schleifern 4l und 45 stehen also Summenspannungen mit einem gemeinsamen, sich in Abhängigkeit vom Ausgangsstrom des Reglers ändernden Spannungsanteil.

Im Betrieb wird die Regelabweichung, d.h. ein der Differenz zwischen Istwert und Sollwert der Regelgröße entsprechendes GIeichspannungssignal, den¹ Eingangsklemmen 2 und 4 zugeführt. Ändert sich die Regelabweichung innerhalb des vorgegebenen Bereiches von beispielsweise 4 V, so entsteht ein proportionales Ausgangssignal mit einem Integralanteil,

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welches den Änderungen in dem zu regelnden Prozeß Rechnung trägt. Die Nächste11geschwindigkeit kann durch Verändern des Widerstandes 18 auf den gewünschten Wert gebracht werden. ■^; ' '■■:."■■"■■" - ■

Übersteigt die Größe des Eingangssignals den zulässigen Bereich,sowird der Verstärker übersteuert und ist deshalb nicht in der Läge, ein Gegenkopplungssignal soleher Größe zu liefern, daß dieses das Eingangssignal aufhebt und den Summierpunkt 12 auf oder in der Nähe des Nullpotentials hält. Unter diesen Umständen wird der Rückkopplungskondensator j50 auf einen hohen Wert aufgeladen, der von der Größe des Eingangssignals abhängt. Dies stellt die unerwünschte Summation des Integralanteils dar, die unter bestimmten Umständen den Betrieb des Reglers stört.

Um dies zu vermeiden, wird das Ausgangssignal des Verstärkers l4, wie es am Verbindungspunkt 29 steht, mit zwei von der Bezugsspannungsquelle gelieferten, festen Signalen verglichen. Das erste vorgegebene Bezugspotential ist gegeben durch den Spannungsabfall, den der von der Batterie J>h gelieferte Strom an dem zwischen dem Verbindungspunkt 29 und dem Schleifer 4i liegenden Teil des Potentiometers 36 entstehen läßt. Die zweite Bezugsspannung wird bestimmt durch die Potentialdifferenz zwischen dem Verbindungspunkt 29 und dem Sohlei.fer 45. Ist das Rückführungssignal am Verbindungspunkt 29 kleiner als die erstgenannte Bezugssρannung, so wird die Diode 42 leitend und eine Kompensationsspannung gelangt über die Diode 42 und Leitung 44 an den Summierpunkt 12. Die Wirkung des Widerstandes Ϊ8 soll hierbei zunächst unberücksichtigt bleiben und wird ' später erläutert. Die Polarität dieser Kompensationsspannung ist derart, daß die Ansammlung und Summation des Integralanteils verringert wird. In ähnlicher Weise Viird,' wenn die Größe des Signals am Verbindungspuhkt 29 größer als die

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zweite .Bezügsspannung ist,- die Diode 46 leitend und führt eine Kompensatipnsspannung an den Verbindungspunkt 12. Liegt die Spannung am Punkt 29 zwischen den beiden Bezugswerten, so ist keine der beiden Dioden 42 und 46 durchgesehaltet, so daß auch keine Kompensationsspannung-an den Eingang des Verstär.kers 14 gelangt und d,er Regler in. der normalen Weise arbeitet. Durch Verstellen der Schleifer 4l und 4-5 können die beiden Bezugsspannungen verändert werden.

Während es im Prinzip möglich-ist, das Kompensationssignal unmittelbar an denSummierpunfct 12 und.damit an den Eingang des Verstärkers l4 zu führen, kann eine solche Verbindung unerwünschte Nebenwirkungen haben,, wenn kurze Stör- oder Einschaltsignale auftreten» Nimmt man beispielsweise an, daß der Regler normal arbeitet und die Signale Im Arbeitsbereich des Reglers liegen* so wird auf dem Kondensator 30 eine Ladung gespeichert sein, die für den ordnungsgemäßen Betrieb des. Reglers erforderlich ist. Ein sehr kurzes Störsignal wird normalerweise den Hegler nicht störend beeinflussen. Wenn jedoch dl© Leitung 4.4 unmittelbar an den Summierpunkt geführt würde, hätte das durch, den Störimpuls bedingte Kompensationssignal eine Entladung des Kondensators 30 zur Folge, so daß eine falsche Regelwirkung während der Zeit auftritt, die der Kondensator 30 zur Wiederherstellung des ordnungsgemäßen Ladungszustandes benötigt. Da die Wiederauf ladung des Kondensators 30 über, die Widerstände 8, 16 und l8 erfolgt, kann die Dauer eines solchen falschen Regeleinflusses beträchtlich sein» Wird jedoch die Leitung, wie in Figur 1 gezeigt, an den Verblndungspünkt 48 zwischen den Widerständen 16 und ;l8 angeschlossen^ so hat die hierdurch bewirkte Einfügung des Widerstandes .iß zwischen dem Einspeisungspunkt 48 des KoBipensationssignals und dem an den Summierpunkt 12 angeschlossenen Kondensator 30 zur Folge, daß eine eveatuelle Entladung des Kondensators 30 verzögert wird. Diese Zeitkonstante sorgt für eine genügende

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Dämpfung kurzzeitiger Störungen, ohne Jedoch die Wirkung und deüi Zweck der Kompensationsspannung nachteilig zu beeinflussen. In.der gezeigten Schaltungsanordnung ist das dem Verbindungspunkt 48 zugeführte Kompensationssignal dem Nachstellsignal entgegengerichtet.

Es ist ersichtlich, daß außerhalb des normalen Bereiches liegende Hegelabweichungen die Rückführung eines Kompensationssignals zum Eingang des Verstärkers 14 zur Folge haben. Trotzdem hat das vom Ausgang des Verstärkers 14 dem Verbraucher, beispielsweise einem Stellglied, zugeführte Stellsignal eine solche Größe, daß es den Istwert der Regelgröße in Richtung auf den Sollwert steuert» Sobald sich der Istwert dem Sollwert nähert, die Regelabweichung in den vorgegebenen Regelbereich fällt, verschwindet das Kompensationssignal, und der Regler arbeitet normal weiter.

In Figur 2 ist als weiteres Ausführungsbeispiel ein Stellungsregler dargestellt, der in Abhängigkeit von der Regelabweichung irgendein mechanisches Ausgangssteuerglied, beispielsweise eine Welle, verstellt. Im vorliegenden AusfUhrungsbeispiel steuert der Regler ein Relais, welches die Einschaltung und die Drehrichtung eines Stellmotors, beispielsweise eines Ventilantriebes, bestimmt. Der Motor treibt dabei nicht nur das Stellglied sondern gleichzeitig den Schleifer eines Rückführpotentiometers an, dessen Stellung jederzeit für die Stellung des Stellgliedes kennzeichnend ist. An die Eingangsklemmen 52 und 5^ ist die Eingangsschaltung mit den Widerständen 56,, 58, 66, 68 und dem Kondensator 60 für den Verstärker 64 angeschlossen, der einen hohen Eingangswiderstand aufweist. Der Rüekkopplungskondensator 70 ist hier unmittelbar zwischen den Ausgang des Verstärkers 64 und den Summierpunkt 62 am Verstärkereingang eingeschaltet.

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Am Verbindungspunkt 72 am Ausgang des Verstärkers 64 liegt ferner eine Schaltung zur Erzeugung eines mitlaufenden Bezugspotentials, die als Spannungsquelle eine Batterie 74 enthält,- der ein Potentiometer 76 mit dem vom Stellmotor angetriebenen Schleifer 78 parallelgeschaltet ist. Der Schleifer ist über einen Koppelwiders-frand 80 an den Eingang des Relaisverstärkers 82 angeschlossen, in dessen Ausgangskreis die Relaisspule 84 liegt. In der Ruhestellung des Relais ist dessen beweglicher Kontakt 88 von beiden Pestkontakten 86 getrennt. Je nach Stromrichtung in der Spule 84 wird eine Wechselstrpmquelle 90 an die eine oder die andere Wicklungshälfte der Steuerwicklung 92 eines Zweiphasen-Stellmotors 94 angeschlossen, der das Stellglied und den Schleifer 78 des Potentiometers J6 verstellt. Ein der Steuerwicklung 92 des Motors parallelgeschalteter Kondensator 95 sorgt für die nötige Phasenverschiebung der Erregerspannung.

Der Schleifer 78 des Potentiometers 76 ist außerdem über zwei antiparaHelgeschaltete Dioden 96 und 98 an den Verbindungspunkt ΪΟ0 zwisehen den Widerständen 66 und 68 im Eingangsnetzwerk des Verstärkers 64 angeschlossen.

Im Betrieb steht an den Eingangsklemmen 52 und 54 ein der \, Regelabweichung entsprechendes Signal. Das Ausgangssignal des Verstärkers 64 am Verbindungspunkt 72 wird mit dem Bezugssignal verglichen, welches sswischen dem Schleifer 78 und dem Verbindungspunlct 72 auftritt. Die algebraische Summe beider Signale wird über den Widerstand 80 dem Eingang __'," des Relaisverstärkers 82 zugeführt. Wenn das am Ausgang des Verstärkers 64 stehende Signal nicht gerade gleich dem Bezugssignal ist, erscheint am Eingang des Verstärkers 82 eine Differenzspannunjg der einen oder der anderen Polarität, die die Betätigung des Relais 84, 86, 88in der einen oder der anderen Richtung zur Folge hat. Die Polarität der Differenzspannung, die davon abhängt, ob die Verstärkerausgangsspan-

nung größer ist als die Bezugsspannung oder umgekehrt, bestimmt die Drehrichtung des Motors. Dabei verstellt der Motor 94 den Schleifer 78 auf dem Potentiometer 76 derart, daß das Differenzsignal am Eingang des Verstärkers 82 kleiner wird und versehwindet. Gleichzeitig betätigt derMotor 94 ein nicht dargestelltes Stellglied, welches die Regelgröße in Richtung auf ihren Sollwert verändert, wodurch die Regelabweichung verringert wird. '

Solange die Eingangssignale des Reglers innerhalb seines Arbeitsbereiches liegen, verstellt der Motor den Schleifer

S O jL CIl Θ

jeweils in eine/Position, daß das Gesamtsignal am Schleifer gegen Masse gemessen in der Nähe von Null liegt, überschreitet das Eingangssignal des Reglers dessen normalen Arbeitsbereich, beispielsweise bei der Inbetriebsetzung der Anlage, so verstellt der Motor 94den Schleifer 98 je nach Polarität der Regelabweichung in die eine oder andere Endlage auf dem Widerstand 76. Unter diesen Umständen gerät der Verstärker in Sättigung, so daß das Rückkopplungssignal am Verbindungspunkt 62 nicht mehr in der Lage ist, das Eingangssignal aufzuheben. Der Kondensator 7P wird also aufgrund des Integralverhaltens des Reglers immer weiter aufgeladen, wodurch der Regler in zunehmendem Maße daran gehindert wird, seine Aufgabe, nämlich die Rückführung des Istwertes der Regelgröße zum Sollwert, auszuüben. Um dies zu verhindern, wird, wenn sieh der Schleifer 78 in der einen oder anderen Endlage befindet, die überschüssige Spannung, also die Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Verstärkers 64 und dem größtmöglichen oder kleinsten Bezügssignal, als Kompensationsspannung über eine der ,beiden Dioden 96 und 98 an den Verbindungspunkt 100 im Eingahgsnetzwerk des Verstärkers 64 geführt und hierdurch das Eingangssignal so lange entsprechend verringert, bis der Regler wieder in seinem normalen Arbeitsbereich arbeitet.

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- ίο -

In Figur 3 ist eine Ausfuhrungsform der Erfindung dargestellt, die sich von der zuvor an Hand von Figur 1 erläuterten lediglich im Ausgangskreis unterscheidet. Soweit der Aufbau und die Bauelemente mit denen der Schaltung gemäß Figur 1 übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet worden. Im Ausgangskreis ist die Sekundärwicklung des Transformators 22 über eine Gleichrichterdiode 126 mit einem Verbindungspunkt 129 verbunden, der dem Punkt 29 in Figur 1 entspricht. Die Diode 126 hat jedoch entgegengesetzte Polarität im Vergleich zur Diode 26 in Figur 1, so daß in Figur J5 am Verbindungspunkt 129 in negatives Signal auftritt. Der Verbindungspunkt 29 ist außerdem über zwei in Reihe geschaltete Widerstände 1^8 und l4o mit dem Schleifer l4l und über die Reihenschaltung der Widerstände 142 und 144 mit dem Schleifer 145 verbunden, die beide auf dem Potentiometer I36 verstellbar sind. Das Potentiometer 136 wird aus einer Batterie 1^4 gespeist, deren Minuspol an Masse liegt. Der Verbindungspunkt der beiden Widerstände und l40 ist über die Diode 146 und der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 142 und 144 über eine entgegengesetzte Diode 148 an die Rückführungsieitung 44 angeschlossen, die zum Verbindungspunkt 48 zwischen den beiden Widerständen l6 und l8 im Eingangskreis des Verstärkers 14 führt.

Auch die Wirkungsweise des in Figur 2 gezeigten Reglers stimmt weitgehend mit derjenigen des Reglers gemäß Figur 1 überein. Der Hauptunterschied liegt darin, daß die Diode mit entgegengesetzter Polarität im Vergleich zur Diode 26 in Figur 1 in die Schaltung eingefügt ist, so daß das Signal am Verbindungspunkt 129 negativ in Bezug auf Massepotential ist. Deshalb kann die Minusklemme der Bezugsspannungsquelle 134 in diesem Falle geerdet sein, ohne daß über die Erdschleife Streusignale In den Regelkreis eindringen können. Unter diesen Umständen kann die Bezugsspannungsquelle

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Teil der Stromversorgungsvorrichtung für den Verstärker sein. Der Vergleich der Ausgangsspannung des Verstärkers mit den am Potentiometer 1^6 abgegriffenen Bezugsspannungen erfolgt hier nicht wie in der Schaltung gemäß Figur 1 durch Summenbildung der Spannungen sondern durch Stromsummation an den beiden Verbindungspunkten der Widerstandspaare I38, l40 bzw. 142, 144. Liegt das Signal am Verbindungspunkt innerhalb des normalen Arbeitsbereiches, so arbeitet der Regler in der üblichen Weise. Überschreitet dieses Signal hingegen einen der Grenzwerte, so gelangt ein !Compensationssignal entsprechender Größe und Polarität über eine der beiden Dioden 146 und 148 zum Verbindungspunkt 48 im Eingangskreis des Verstärkers 14 und wirkt dem weiteren Ladungsaufbau am Kondensator 30 entgegen.

Abweichend von den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgt die Summation der Rtickfuhrungssignale mit dem Eingangssignal bei der Schaltung gemäß Figur 4 nicht durch Stromsummation sondern durch Spannungssummation. Die eine Eingangsklemme 152 ist direkt mit dem Verstärker 156 verbunden, während die andere Eingangsklemme 154 auf Massepotential liegt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 156 in Form eines pulsierenden Gleichstromes durchfließt die Primärwicklung des Transformators 160 und gelangt zu irgendeinem Stellglied. Das eine Ende der Sekundärwicklung des Transformators I60 ist mit der Eingangsklemme 154 verbunden, während in die Leitung vom anderen Ende der Sekundärwicklung zum Verbindungspunkt I67 eine Gleichrichterdiode l62 eingeschaltet ist. Ein Siebglied bestehend aus der Parallelschaltung eines Kondensators 164 mit einem Widerstand I66 liegt zwischen dem mit der Eingangsklemme 154 verbundenen Ende der Sekundärwicklung und der der Sekundärwicklung abgewandten Elektrode der Diode 162. Zwischen den Verbindungspunkt 167 und die andere Eingangsklemme des Verstärkers ist eine SignalVergleichs- und Rückkopplungsschaltung eingefügt. Vom Verbindungspunkt I67 ist ein Kondensator I68

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zu dem veränderbaren Nachstellwiderstand 170 geschaltet, der zu den Rückkopplungsleitungen parallel liegt. Diesem Widerstand 170 ist die Reihenschaltung eines Potentiometers 172 mit einem Pestwiderstand 174 parallelgeschaltet. Der Schleifer 176 des Potentiometers 172 ist an die andere Eingangsklemme des Verstärkers 156 geführt. Mit dem Potentiometer 172 läßt sich das Proportionalband des Reglers einstellen. Am Verbindungspunkt 167 liegt ferner das eine Ende einer Bezugsspannungsquelle, die aus der Parallelschaltung einer Batterie 178 und eines Potentiometers 18O mit zwei getrennten Schleifern l82 und 184 besteht. Jeder der beiden Schleifer 182 und 184 ist über je eine Diode I86 bzw. 188 entgegengesetzter Polarität an den Verbindungspunkt 190 zwischen den Widerständen 172 und 174 angeschlossen.

Solange das Eingangssignal an den Klemmen 152 und 154 den Normalbereich nicht überschreitet, arbeitet der Regler als PI-Regler, wobei der I-Anteil durch Einstellen des Widerstandes 170 veränderbar ist. Bei Änderungen des Stromes durch den Transformator 160 in Abhängigkeit von der gemessenen Regelgröße wird eine entsprechende Spannungsänderung über die Rückkopplungsleitungen und den Kondensator 168 an die Widerstandsschaltung bestehend aus den Widerständen 170, 172, 174 geführt. Ein Teil dieser Spannung gelangt vom Schleifer 176 an den Eingang des Verstärkers I56 und wird auf diese Weise der Eingangsspannung entgegengeschaltet. Auf diese Weise wird der Selbstabgleich der Regeleinrichtung vorgenommen. In dem Maße wie sich der Kondensator I68 allmählich über die Widerstände 170, 172 und 174 auflädt, ändert sich das Abgleichsignal am Eingang des Verstärkers und bewirkt die gewünschte Nachstellung (Integralwirkung). Wenn ein großes Regelabweichungssignal für längere Zeit vorhanden 1st, würde sich der Kondensator I68 sehr stark aufladen und hierdurch den Verstärker blockieren bzw. übersteuern. Um eine solche Störung des normalen Reglerbetriebes zu vermeiden, wird die Spannung am Kondensator mit den beiden an den Schleifern 182 und 184 abgegriffenen Bezugsspannungen verglichen.

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Ist das Potential am Verbindungspunkt 167 höher als die Spannung zwischen dem Schleifer l82 und dem positiven Ende des Widerstandes 18O, so wird die Diode I86 leitend und läßt am Schleifer 176 des Potentiometers 172 ein Signal entstehen, welches der Aufstockung des I-Anteils entgegenwirkt. In ähnlicher Weise wird die Diode 188 leitend, wenn die Spannung am Verbindungspunkt I67 unter die Spannung zwischen dem Schleifer 184 und dem positiven rechten Ende des Widerstandes 180 fällt. Auch hier gelangt ein Kompensationssignal geeigneter Polarität zum Schleifer 176. Die Einfügung des Widerstandes 172 zwischen den Kondensator 168 und den Verbindungspunkt 190 sorgt wie auch bei den anderen Ausführungsformen für eine ausreichende Dämpfung und verhindert die Entladung des Kondensators I68 beim Auftreten kurzzeitiger Einschwing- oder Übergangssignale.

Die Erfindung ist nicht auf die geschilderten Ausführungsbeispiele von Reglern beschränkt sondern kann gleichermaßen beispielsweise auch bei PID-Reglern angewandt werden.

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Claims (1)

1. IPG 5251 G - 14 -

   Patentansprüche

   1. Regler mir- I-Ariteil Im An^-angssügnai und einer den Verstärkerausgang mit dem Eingang verbindenden Rückführung, dadurch gekennzeichnet, daß anöden Ausgang des Verstärkers eine Einrichtung angeschlossen ist, die ein dem Nachstell- oder Rückführungssignal entgegengerichtetes Kompensationssignal liefert, sobald und solange das Ausgangssignal außerhalb des durch zwei vorgegebene Werte begrenzten Arbeitsbereiches des Verstärkers liegt.

   2. Regler nach Anspruch 1, dadurch g e k e η n-

   z ei c'h-ne t, daß sein* Ausgangssignal einen Proportionalanteil und einen Nachstellanteil enthält (PI-Regler).

   3. Regler nach Anspruch 2, da durch g e k e η η -

   ζ e i c h η e t, daß seinAusgangssignal einen Vorhalteanteil enthält (PID-Regler).

   4. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 3* d a d u r c h g e k e η η ζ e 1 c h net, daß dem Verstärker (l4) ein Gleichspannungssignal zugeführt wird und die Bildung des Integrälantells mit Hilfe eines in den Rückführungszweig eingeschalteten Kondensators (30, 70, 168) erfolgt und daß das Kompensationssignal in den Eingangskreis des Verstärkers eingespeist wird.

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   BAD 0RK3INAL

   - 15 - '

   5· Regler nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η-zeichne t, daß im Eingangskreis des Verstärkers (l4) die Reihenschaltung zweier Widerstände (l6, 18) zwischen den Verstärkereingang und die eine Eingangsklemme (2) des Reglers eingeschaltet ist und das Kompens at ionssignal dem Verbindungspunkt (48) dieser beiden Widerstände zugeführt wird, während der Kondensator"(30) direkt an die eine Eingangsklemme des Verstärkers angeschlossen ist (Figuren 1 bis 3).

   6. Regler nach Anspruch 4 und 5* d a d u r c h g e kennzeichne t, daß die Widerstandsanordnung (l6, 18) zwischen einen Abgriff eines an die Eingangsklemmen (2, 4) des Reglers angeschlossenen Spannungsteilers (6, 8) und die mit dem Kondensator (30) verbundene Eingangsklemme des Verstärkers (l4) eingeschaltet ist, während die andere Eingangsklemme von Verstärker (l4) und Spannungsteiler (6, 8) Jeweils auf Massepotential liegt (Figuren 1 bis 3).

   7. Regler'nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h

   g e k e η η ζ e i c h ηe t, daß das Kompensationssignal durch Vergleich einer dem Ausgangssignal des Reglers proportionalen Spannung mifc zwei den normalen Arbeitsbereich begrenzenden Bezugsspannungen erzeugt und beim überschreiten eines der Grenzwerte dem Verstärkereingang zugeführt wird.

   8. Regler nach Anspruch 7, dad u r c h gekennzeichnet, daß die dem Ausgangssignal proportionale Spannung zugleich einem den Integrationskondensator

   -■(30) enthaltenden Rückführungsnetzwerk (28, 30) zugeführt wird.

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   9. Regler nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e ~ kenn ζ ei e h η e t, daß die beiden Bezugsspannungen mittels zweier getrennter Abgriffe (4l, 45) an einem von einer Gleichspannungsquelle (34) gespeisten Potentiometer .(36, 38* ^O) abgegriffen werden und durch den Spannungsabfall zwischen dem einen Ende (29) des Widerstandes und dem einen --(4I). bzw. dem anderen Abgriff (45) gegeben sind (Figuren 1, 3, 4).

   10. Regler nach einem der Ansprüche 7 bis 9* d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h ne t, daß die Bezugsspannungsquelle erdfrei und die eine Endklemme des Potentiometers (36, 38» 40) an eine (29) der beiden Klemmen angeschlossen ist, an denen die dem Ausgangssignal proportionale Spannung steht (Figur 1, 2, 4).

   11. Regler nach Anspruch 9 oder 10, d ä d ure h ge k e η η ze i c h η et, daß die dem Ausgangssignal proportionale Spannung und die BezugsSpannungen mit ihren Klemmen gleicher Polarität miteinander verbunden und die beiden Schleifer (4l, 45) des Potentiometers (36, 38, 4o) über je eine gegensinnig gepolte Diode (42, 46) an die zum Verstärkereingang führende Leitung (44) angeschlos- · sen sind (Figur l).

   12. Regler nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e η n-

   z ei ch η e t, daß ^eder der beiden Abgriffe (l4l, l45) über je eine Reihenschaltung von zwei Widerständen (138, l4o bzw. l42, 144) mit der einen (129) der beiden Klemmen verbunden ist,. an denen die vom Ausgangssignal abhängige Spannung steht, wobei die Polarität dieser Klemmen bezogen auf Massepotential der Polarität der beiden Abgriffe entgegengesetzt ist, daß die andere Klemme ebenso wie das eine Ende des Bezugsspannungs-

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   potentiometers (13>6) an Masse liegt und daß der Verbindungspunkt der beiden Widerstände in jeder Reihenschaltung über je eine Diode (146, 1.48.:) ■ entgegengesetzter Durchlaßrichtung an eine zum Verstärkereingang führende Leitung (4²I-) angeschlossen ist (Figur j).

   -15· Regler nach einem der Ansprüche ¹J bis 12, d a d u r c h g e k e η η ze lehne t, daß die vom Ausgangssignal abhängige Spannung durch eine an die Sekundärwicklung (24) eines Transformators mit vom Ausgangsström durchflossener Primärwicklung (20) angeschlossene Einweg-Gleichrichterschaltung (27, 26 bzw. 126) erzeugt wird (Figuren 1, 3, 4).

   1.4..-Regler nach den Ansprüchen 7 und 9, d a d u r c h g e k e η η ze lehne t, daß an die eine Ausgangsklemme des Verstärkers (64) der Widerstand (76) eines von einer Gleichspannungsquelle (74) gespeisten Potentiometers und an dessen Schleifer (78) einerseits eine Steuerschaltung (82 bis 88) für einen den Schleifer und das Stellglied betätigenden Stellmotor (92, 94) mit umkehrbarer Drehriehtung und andererseits die Antiparallelschaltung zweier Dioden (96, 98) angeschlossen ist, welche mit dem Verstärkereingang in Verbindung steht (Figur 2).

   15. Regler nach Anspruch 14, d ad u r c h g e k e η nz ei ohne t, daß der durch die Spannungsdifferenz zwischen Verstärkerausgangssignal und Schleiferspannung gesteuerte Motor (94) einerseits den Schleifer (78) derart verstellt, daß die Spannungsdifferenz vermindert wird und andererseits das Stellglied derart verstellt, daß die Regelabweichung vermindert wird.

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   l6. Regler nach Anspruch 7, 9 oder 10, dadurch g e k e η η ζ e χ c h η e t, daß an den Schaltungspunkt (1Ö7),der die dem Ausgangssignal proportionale Spannung führt, einerseits die Reihenschaltung eines Kondensators (168) mit einem Einstellwiderstand (172) und einem Pestwiderstand (17¹O ^un^ andererseits das eine Ende eines gleichstromgespeisten Potentiometers (180) angeschlossen ist, dessen zwei Abgriffe (l82, l84) über je eine Diode (186, 188) entgegengesetzter Durchlaßrichtung an den Verbindungspunkt (190) des Einstellwiderstandes (172) mit dem Festwiderstand (17^) angeschlossen sind, daß das freie Ende des Festwiderstandes (174) ebenso wie der Gegenpol der dem Ausgangssignal proportionalen Spannung an die eine vorzugsweise geerdete Eingangsklemine (15¹O des Reglers geführt ist und daß der Abgriff (17.6) des Einstellwiderstandes (172) an die nicht mit der anderen Eingangsklemme (152) des Reglers verbundene Eingangsklemme des Verstärkers (I56) angeschlossen ist (Figur 4).

   17. Regler nach Anspruch l6, da d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß der Eeihenschaltung von Einstellwiderstand (172) und Festwiderstand (174) ein veränderbarer Widerstand (170) parallelgesehältet ist.

   BAD ORKMMAL,

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