DE1563618B1

DE1563618B1 - Mehrfach-Regelanordnung fuer Regelkreise,deren Regelgroessen in einem durch die Einzel-Sollwerte bestimmten Verhaeltnis stehen sollen

Info

Publication number: DE1563618B1
Application number: DE19661563618
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl-Ing Kaps
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1966-06-21
Filing date: 1966-06-21
Publication date: 1970-12-17
Also published as: US3576532A; BE700167A; SE335807B; NL6708371A; GB1181274A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrfach- Erfolgt eine echte Frequenzteilung durch wiederholtes Regelanordnung für Regelkreise, deren Regelgrößen Einzahlen in einen Zähler bis zu einem vorgewählten in einem durch die Einzel-Sollwerte bestimmten Ver- Zählerstand, dann ist der vorgewählte Zählerstandshältnis zueinander stehen sollen, bei der die Istgrößen wert indirekt proportional zum Verhältnissollwert, durch eine Frequenz dargestellt und die Sollgrößen 5 wenn die Bezugsfrequenz geteilt wird, und direkt ziffernmäßig eingestellt sind, insbesondere für schnelle proportional, wenn die Meßfrequenz geteilt wird. Verhältnisregelungen, bei der pro Regelkreis ein Außerdem müssen bei η Regelkreisen mindestens Vergleichszähler zur Bildung der Regelabweichung η — 1 Frequenzteiler vorgesehen sein, proportionaler Zeitintervalle oder Impulszahlen zu Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

vorgegebenen Zeitpunkten vorgesehen ist. io den bekannten Anordnungen anhaftenden Nachteile

Eine derartige Regelanordnung ist bereits bekannt, zu beseitigen, also die Tastzeit und den Zählerso z. B. aus der Zeitschrift »AEG-Mitteilungen«, kapazitätsaufwand herabzusetzen und überdies ein Bd. 51 (1961), Heft 3/4, S. 135 bis 145. Dabei wird schnelleres Ausregeln zu ermöglichen, zu Zeitpunkten, die eine äußere Zeitbasis im Ab- Diese Aufgabe wird bei einer Regelanordnung

ständig vorgibt, festgestellt, ob der durch die Ist- 15 der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die frequenz erreichte Zählerstand größer, kleiner oder Zählkapazität der Vergleichszähler einen Bruchteil gleich einem dem Sollwert entsprechenden, vorge- der durch die Genauigkeit der Sollwertvorgabe wählten Wert des Zählerstandes ist. Mit einer zu- bestimmten Zählkapazität beträgt, daß ferner eine sätzlichen höheren Frequenz /„, die man je nach erste, von diesen Vergleichszählern gesteuerte Vor-Zählerstand von der Istfrequenz subtrahiert, zu ihr 20 wähleinrichtung zur Vorgabe des dem Zählkapaziaddiert oder unterdrückt, wird anschließend bis zum tätsbruchteil entsprechenden Anteiles des Einzel-Erreichen des Sollwertes weitergezählt, dann auf Nu)I Sollwertes vorgesehen ist und eine zweite, von einem gesetzt und ein neuer Zyklus begonnen. Die Impuls- allen Regelkreisen gemeinsamen Frequenzteiler anzahldifferenz zwischen erreichtem und vorgewähltem gesteuerte Vorwahleinrichtung zur Vorgabe des Diffe-Zählerstandswert bzw. die Zeit zwischen dem von 25 renzwertes zwischen Einzel-Sollwert und Anteil des der Zeitbasis vorgegebenen Anfangspunkt und dem Sollwertes vorhanden ist und daß der Vergleicbs-Erreichen des Sollzählerstandes kann dem Integral zähler oder die erste Vorwahleinrichtung derart mit der Regelabweichung oder der Regelabweichung der zweiten Vorwahleinrichtung verbunden ist, daß selbst proportional sein. in Zeitpunkten, die von dem Differenzwert zwischen

Nachteilig ist dabei jedoch die durch die gewünschte 30 Sollwert und Anteil des Einzel-Sollwertes und einer Genauigkeit der Sollwerteinstellung bei niedrigen Auswahlvorschrift abhängen, der in der ersten Vor-Meßfrequenzen, wie sie z. B. von Turbinendurchfluß- wähleinrichtung eingegebene Anteil des Einzelsollmessern geliefert werden, notwendige große Tastzeit T. wertes auf den um 1 höheren Wert umgeschaltet Da bei diesen bekannten Regelanordnungen der wird.

Mittelwert der Meßgröße über die Tastzeit T₀ erfaßt 35 Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus wird, werden bei schnellen Regelkreisen durch gegen- der Beschreibung an Hand der Zeichnung. Darin zeigt über der Tastzeit kurzzeitige Störungen verursachte F i g. 1 das Prinzipschaltbild einer Mehrfach-Regel-

Momentanabweichungen der Regelgröße nicht aus- anordnung nach der Erfindung für η Regelkreise, geregelt, da sie den Mittelwert nicht beeinflussen. F i g. 2 den Logikplan für ein Ausführungsbeispiel

Dadurch ist die Anwendung dieser Regelanord- 40 des Vergleichszählers,

nungen auf relativ langsame Regelkreise beschränkt, F i g. 2 a den prinzipiellen zeitlichen Verlauf des

wenn man nicht zusätzliche, z. B. analoge Regler Zählerstandes des Vergleichszählers im eingeschwunvorsieht. genen Zustand bei zu kleinem Istwert,

Außerdem wird bei der bekannten Anordnung Fig. 2b das gleiche wie Fig. 2a, jedoch bei zu

die Periodendauer der Meßfrequenz durch Aus- 45 großem Istwert,

zählen mit einer Leitfrequenz ausgewertet. Dies hat F i g. 3 die errechnete sollwertabhängige Impuls-

den Nachteil, daß der am Ende der Zählzeit erreichte auswahl,

Zählerstand indirekt proportional der Meßgröße ist, F i g. 4 den Logikplan eines Ausführungsbeispiels

so daß der vorgegebene Zählerstandswert dem Rezi- für den Frequenzteiler mit Vorwahleinrichtung, prokwert des Sollwertes entsprechen muß. Ohne 50 F i g. 5 die im Ausführungsbeispiel angewendete zusätzliche Mittel zur Umkodierung ist es dann Impulsauswahl und

nicht möglich, den Sollwert direkt einzustellen. Nach- F i g. 6 die Erweiterung des Frequenzteilers auf

teilig ist weiterhin die sollwertabhängige Meßzeit zwei Dekaden.

sowie die durch die Genauigkeit der reziproken Soll- F i g. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer Mehrwerteinstellung bestimmte Zählkapazität des Ver- 55 fach-Regelanordnung für η Regelkreise, bestehend gleichszählers. aus einem Zeitbasisgenerator Gt, einem Vergleichs-

Aus der Zeitschrift »ETZ-A«, Bd. 82, Heft 18, zähler Zm mit ersten Vorwahleinrichtungen SEm und 28. 8.1961, S. 574 bis 579, ist es auch bereits bekannt, einem Frequenzteiler Zy mit zweiten Vorwahlein-Frequenzteiler in digitalen Regelkreisen zur Einstel- richtungen SEtlung von Frequenzverhältnissen zu verwenden. Dabei 60 Eine Meßfrequenz fi (Istgröße) wird kontinuierlich unterscheidet man je nach Art des Frequenzteilers einem Vergleichszähler Zm zugeführt. Zu den vom zwei Möglichkeiten. Arbeitet der Frequenzteiler so, Zeitbasisgenerator Gt definierten Tastzeitpunkten im daß aus einer angebotenen Impulsmenge durch Abstand Γ wird in einem Vergleichszähler Zm festsystematisches Weglassen von Impulsen eine ein- gestellt, ob die eingezählte Impulszahl größer, kleiner stellbare Impulszahl erzeugt wird, dann sind die 65 oder gleich der in der ersten Vorwahleinrichtung SEm eingestellten Impulszahlen direkt den Verhältnissoll- vorgegebenen Sollzahl ist, und daraus z. B. ein der werten proportional. Es treten jedoch Unterschwin- Abweichung proportionales, vorzeichenbewertetes gungen durch ungleichmäßige Impulsabstände auf. Ausgangssignal abgeleitet.

3 4

Bei gegebenem Meßfrequenzbereich und gegebener Nummer der Intervalle mit m, dann treten h + 1 Tastzeit T (Periodendauer der Zeitbasisfrequenz) ist = 9 Impulse in den Intervallen
die Stufigkeit der Sollzahlvorgabe über die erste

Vorwahleinrichtung SEm festgelegt. Da nur ganz- _ η -100 _ η . _₁₉

zahlige Werte vorgegeben werden können, wird 5 ^m ~~~ "^₀, ₊ _e ⁼ ~§η^ mit /ι — 1,2 ... 10 ζ + e die Stufigkeit mit kleinerer Tastzeit bei fester Meß- " '

frequenz bzw. niedriger Meßfrequenz bei fester Tast- auf.

zeit grober. Der Frequenzteiler Zt mit der zweiten Da m nur ganzzahlige Werte annehmen kann, sind

Vorwahleinrichtung SEt dient dazu, bei gegebener die errechneten Werte auf ganze Zahlen aufzurunden. Meß- und Zeitbasisfrequenz eine feinstufige Ein- io Damit ist die Vorschrift gegeben, in welchen von stellung des Sollwertes über erste und zweite Vor- 100 Intervallen der Dauer T₁ der Anteil h des SoIlwahleinrichtungen SEm und SEt zu ermöglichen wertes auf h + 1 erhöht werden muß.
bzw. dazu, bei vorgegebener Stufigkeit der Sollwert- In dem gewählten Beispiel beträgt dann die Zähleinstellung eine höhere Zeitbasisfrequenz zuzulassen, kapazität des Frequenzteilers Zt 100 und die des was gleichbedeutend ist mit häufigerem Eingreifen 15 Vergleichszählers Zm 20, wenn ein Überschreiten des in den zu regelnden Prozeß. Dazu werden die Zeit- maximalen Sollwertes durch die Meßfrequenz um basisimpulse kontinuierlich in den Frequenzteiler Zt 100 °/₀ zugelassen werden soll. In der ersten Vorwahleingezählt und über die zweite Vorwahleinrichtung SEt einrichtung SEm wird der Wert h — 8, in der zweiten nach Maßgabe der eingegebenen Ziffern in nach Vorwahleinrichtung SEt der Differenzwert 10z + e einer Vorschrift ausgewählten Zeitintervallen der in 20 = 76 eingestellt oder eingegeben. In den 10 ζ + e der ersten Vorwahleinrichtung SEm gespeicherte Zah- Zeitintervallen, in denen h + 1 Meßimpulse zu lenwert scheinbar um 1 erhöht. Die Zählkapazitäten erwarten sind, wird, gesteuert vom Frequenzteiler Zt, des Vergleichszählers Zm ohne den für das Über- über die zweite Vorwahleinrichtung SEt der in der schreiten des maximalen Sollwertes benötigten Anteil ersten Vorwahleinrichtung SEm gespeicherte Anteil h und des Frequenzteilers Zy sind dabei so zu wählen, 25 des Sollwertes z. B. dadurch scheinbar um 1 erhöht, daß ihr Produkt gleich der reziproken geforderten daß dann der Vergleichszähler Zm nach dem Errei-Stufigkeit der Sollwerteinstellung wird. Die Aufteilung chen des vorgewählten Zählerstandes h am Anfang der erforderlichen Gesamtzählkapazität geschieht ent- der betreffenden Zeitintervalle statt auf den Zählersprechend der gewünschten Tastfrequenz. stand Null auf seinen Endwert gesetzt wird.

Zur Veranschaulichung diene folgendes Zahlen- 30 In der Anordnung nach F i g. 1 sind der Zeitbeispiel für das der Erfindung zugrunde liegende basisgenerator Gt und der Frequenzteiler Zt allen Prinzip. Regelkreisen gemeinsam und unabhängig von der

Ein Meßaufnehmer liefere in einer Tastzeit T₀ Anzahl der Regelkreise.

= 1 see 100 h + 10 ζ + e = 876 Impulse. Bei Regel- Das folgende Ausführungsbeispiel (F i g. 2) ist für

abweichung Null lautet der zugehörige eingegebene 35 synchrone Technik angegeben, d. h., daß Schalten Einzel-Sollwert also 100 h + 10 ζ + e — 876. Unter der Kipp- und Zählstufen erfolgt durch einem zender Annahme, daß 1000 Impulse pro T₀ dem Wert 1 tralen Taktpulsgenerator entnommene und allen entsprechen, beträgt die Stufigkeit der Sollwertein- Stufen kontinuierlich an den mit P bezeichneten stellung 1 °/₀₀. Die erforderliche Gesamtzählkapazität Eingängen angebotene Schaltimpulse der Frequenz f_p der Anordnung nach F i g. 1 beträgt in diesem Fall 40 nach Vorbereitung der Stufen über ihre Signalein-1000. In einer Tastzeit T₁ von z. B. T_Qjl00 sind dann gänge.

F i g. 2 zeigt den Logikplan einer möglichen Ausführung des Vergleichszählers, bestehend aus einem

(100 h + 10 ζ + e) · T₁ _ g yg Meßimpulse ^^or' ^un<* ^emem Rückwärtszähler Z mit vorgeschal-

j ' 45 teter Antikoinzidenzstufe A, einer Summationsstufe S,

einer ersten Vorwahleinrichtung SEm zur Grobeinstellung des Sollwertes, einer SynchronisationsstufeSVi

zu erwarten. Da aber nur in ganzzahligen Schritten für die Meßfrequenz fi, den ersten beiden bistabilen gezählt werden kann, erhält man während 10 ζ + e Kippstufen -FFl und FF2, der Inverterstufe Nk, den = 76 Zeitintervallen der Dauer T₁ h + 1 = 9 Meß- 50 UND-Gattern G_A, Gs, Gv₁, Gv₂, Gr₁, G_Ri, G_K impulse und während 100 — 10 ζ — e = 24 Zeit- und Ge und einer dritten bistabilen Kippstufe FF3, Intervallen der Dauer T₁ h — 8 Meßimpulse. Soll die, gesteuert von der ersten bistabilen Kippstufe FFl, bei einer Regelanordnung die Sollwertvorgabe in ein Rechtecksignal der halben Taktpulsfrequenz /j>/2 Stufen von 1% erfolgen, der Einzel-Sollwert also liefert. Die von einem nicht gezeichneten Meßwert-100 h + 10 ζ + e = 876, bezogen auf die Tastzeit T₀, 55 aufnehmer kommenden Impulse der Meßfrequenz eingegeben werden, die Tastzeit aber T₁ = Γ₀/100 (Istgröße) /{ werden in der Synchronisationsstufe S_yt betragen, dann muß in den Zeitintervallen der mit der Taktpulsfrequenz f_p synchronisiert und dann Dauer T₁ ein Anteil des Sollwertes so vorgegeben über die Summationsstufe S und die Antikoinzidenzwerden, wie der Istwert bei Regelabweichung Null stufe A kontinuierlich dem Vorwärtseingang des Verin den Intervallen der Dauer T₁ zu erwarten ist. 60 gleichszählers Z zugeführt. Zunächst sei die Ist-Man muß also in 10 ζ + e = 76 von 100 Intervallen größe fi kleiner als ihr Sollwert f_s, die bistabilen der Dauer T₁ den Anteil des Sollwertes h + 1 = 9 Kippstufen befinden sich in der gezeichneten Aus- und in den restlichen 100 — 10 ζ — e = 24 Inter- gangslage. Bei Eintreffen eines synchronisierten Zeitvallen den Anteil des Sollwertes h — 8 vorgeben. basisimpulses (Ts_v) hat der Zählerstand des Ver-_T , , j T_{0 Λnn} „ ... . „ j 65 gleichszählers Z den in der ersten Vorwahleinrich-In welchem der ^ = 100 Zeitintervalle der ^ ^ _{vorgegebenen Sollwert} _noch _{nicht erreicht}

Dauer T₁ h + 1 = 9 Meßimpulse zu erwarten sind, Das Umschalten der ersten bistabilen Kippstufe FFl läßt sich leicht angeben. Bezeichnet man die laufende durch den mit dem Zeitimpuls koinzidenten Takt-

.5 6

impuls bereitet das UND-Gatter Ga vor und bewirkt, der halben Taktpulsfrequenz /_P/_a und der Meßdaß die dritte bistabile Kippstufe jF!F3 mit der Takt- frequenz fi, rückwärts zählt. Beim Wiedererreichen pulsfrequenz/j, umschaltet, am Ausgang Av des des Sollzählerstandes erscheint am Ausgang der UND-Gatters GVi L-Potential erscheint und über ersten Vorwahleinrichtung SEm !.-Potential. Dadurch das UND-Gatter Gv₂ die von der dritten bistabilen 5 werden direkt bzw. über das UND-Gatter Ga das Kippstufe FF3 gelieferten Impulse der Folgefre- Rückschalten der ersten Kippstufe FFl und der quenz/j,/₂ zum Eingang der Summationsstufe ge- zweiten Kippstufe FFl in die gezeichnete Ruhelage langen. In den Vergleichszähler Z wird jetzt mit der sowie über die Gatter Ga und G₀ oder Ge das RückSumme aus der Meßfrequenz /« und der halben setzen des Vergleichszählers Z auf Null oder End-Taktpulsfrequenz/p/2 in Vorwärtsrichtung einge- 10 wert vorbereitet. Nach dem Umschalten der ersten zählt. Bei Erreichen des Sollwertes erhält der Ausgang Kippstufe FFl wird auch die dritte Kippstufe FF3 der Vorwahleinrichtung SEm £-Potential. Damit wer- vom Taktimpuls in die Ruhelage zurückgeschaltet, den das Rückschalten der ersten bistabilen Kipp- Bis zum Eintreffen des nächsten Zeitbasisimpulses stufe FFl und über die UND-Gatter Ga und G₀ im Abstand T₁ vom vorhergehenden zählt der Ver- oder Ge das Setzen des Vergleichszählers Z auf Null is gleichszähler dann wieder mit der Meßfrequenz in oder Endwert vorbereitet. Die Gatter G₀ und Ge Vorwärtsrichtung usw. Der Regelabweichung prowerden von der zur Feineinstellung des Sollwertes portionale Ausgangssignale stehen jetzt, da fi > f_s vorgesehenen zweiten Vorwahleinrichtung SEt über ist, an den Ausgängen der UND-Gatter Gr₁ und die Eingänge O und E gesteuert. Das UND-Gatter Gk Gr₂. zur Verfügung. Der Zählerstand des Vergleichsund die Inverterstuf e Nk bewirken, daß mit dem 2° Zählers zeigt jetzt bei konstanter Abweichung zwischen Ausgangssignal des UND-Gatters Ga koinzidente fi und f_s im stationären Zustand den in Fig. 2b Ausgangsimpulse der dritten bistabilen Kippstufe FFZ dargestellten prinzipiellen zeitlichen Verlauf, nicht mehr in den Vergleichszähler Z gelangen. Mit Sind Soll- und Istgröße einander gleich, dann

dem Setzsignal für den Zähler koinzidente Ausgangs- erreicht der Vergleichszähler Z gleichzeitig mit dem impulse der Summationsstufe werden dagegen, damit 25 Eintreffen des Zeitbasisimpulses den in der ersten kein Meßimpuls verlorengeht, für die Dauer des Vorwahleinrichtung SEm gespeicherten Sollzähler-Setzsignals in der Summationsstufe zwischengespei- stand. Die bistabilen Kippstufen FFl und FFl chert und anschließend dem Vorwärtseingang Ev werden vom gleichen Taktimpuls aus ihrer Ruhelage des Vergleichszählers Z zugeführt. Dazu erhält auch geschaltet. Vom nächsten Taktimpuls werden die die Summationsstufe S das Ausgangssignal des UND- 30 Kippstufen FFl und FFl in ihre Ruhelage zurück-Gatters Ga- Nach dem Setzen des Vergleichszählers geschaltet, und der Zähler, vorbereitet über die wird wieder mit der Meßfrequenz allein in Vorwärts- Gatter Ga und G₀ oder Ge, wird auf Null oder Endrichtung eingezählt, bis beim nächsten Zeitbasis- wert gesetzt. Über das UND-Gatter GC und die impuls im Abstand T₁ vom vorhergehenden Zeit- Inverterstufe JVk wird das Öffnen des Gatters Gr₁, basisimpuls der beschriebene Vorgang wieder beginnt. 35 während der Ausgang C₂ die zweite Kippstufe FFl Die der Regelabweichung proportionalen Ausgangs- markiert ist, vermieden, so daß kein zusätzlicher größen stehen, wenn fi < f_s ist, in Form von Zeit- Impuls in den Vergleichszähler Z gelangen kann. Intervallen i» am Ausgängen des Gatters Gv₁ Die Ausgänge Av₁, Av% und Ar₁, Ar% zeigen NuIl- und in Form von Impulszahlen am Ausgang Av% potential.

des Gatters Gf₂ zur Verfügung. Der Zählerstand 40 Beträgt die gewünschte Tastzeit ein Zehntel der des Vergleichszählers zeigt bei konstanter Abwei- durch den Quotienten aus Sollwert und Meßfrequenz chung zwischen Soll- und Istwert der Meßfrequenz /« bei Regelabweichung Null bestimmten, dann ist im stationären Zustand den in Fig. 2a dargestellten in der Regelanordnung nach F i g. 2 der in der prinzipiellen zeitlichen Verlauf. ersten Vorwahleinrichtung SEm eingestellte Sollwert

Als nächstes wird der Fall betrachtet, daß die Ist- 45 10 h + ζ bei e von zehn Zeitbasisintervallen durch größe fi größer ist als der Sollwert f_s. Die bistabilen Setzen des Zählers Zm auf seinen Endwert scheinbar Kippstufen befinden sich wieder in der gezeichneten auf 10 h + ζ + 1 zu erhöhen. Die Vorschrift, in Ausgangslage. Durch Einzahlen der Meßfrequenz welchen Intervallen m der zehn Intervalle dies zu in den Vergleichszähler Z wird jetzt der in der ersten geschehen hat, lautet Vorwahleinrichtung SEm gespeicherte Sollwert des 5° η·10

Zählerstandes vor dem Eintreffen des synchronisierten ^m ⁼ ~

Zeitbasisimpulses überschritten. Das dabei für die

Dauer zwischen zwei Meßimpulsen auftretende L-Po- mit n = 2 ... e, wobei e der in der zweiten Vortential am Ausgang der ersten VorwahleinrichtungS'i'iiir wähleinrichtung SEt gespeicherte Sollwert ist. Die bewirkt über das UND-Gatter Gs das Umschalten 55 errechneten Werte für m müssen auf ganze Zahlen der zweiten Kippstufe FFl durch den Taktimpuls, aufgerundet werden, da m nur ganzzahlig sein kann, der Ausgang C₂ wird markiert. Beim Eintreffen des Für die Werte e = 0 bis e = 9 ergibt sich nach Zeitbasisimpulses werden die erste Kippstufe FFl dieser Vorschrift die in F i g. 3 dargestellte Tabelle, von dem mit dem Zeitbasisimpuls koinzidenten Takt- F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Fre-

impuls umgeschaltet und dadurch das UND-GatterG^ 60 quenzteilers Zt mit der zweiten Vorwahleinrich- und das Umschalten der dritten Kippstufe FF3 mit rung SEt, der dieser Vorschrift entsprechend Steuer-Taktpulsfrequenz vorbereitet und das UND-Gat- signale für die in F i g. 2 dargestellte Regelanordter Gb₁ durchgeschaltet. Die vom Ausgang der nung liefert, bestehend aus einem Vergleichszähler Z dritten Kippstufe FF3 gelieferten Impulse der Folge- mit der Kapazität 10, einer Dekodiereinrichtung D, frequenz f_v\₂ gelangen über das UND-Gatter Gr₂ 65 den Auswahl-NOR-Stufen JV₂, N₂, JV₄, JV₆= JV₇, JV₈, und die Antikoinzidenzstufe A zum Rückwärtsein- JV₉, der Inverterstufe JV₀ und der zweiten Vorwahlgang Er des Vergleichszählers Z, der jetzt, da einrichtung SEt zur Einstellung oder Eingabe des fplz ~> fi> ^mrt der Differenzfrequenz, gebildet aus Sollwertes e. Den Zeitintervallen m entsprechen die

Zählerstände ζ von 0 bis 9. Die Auswahl, bei welche Zählerständen ζ bei vorgegebenem Sollwerte der in der ersten Vorwahleinrichtung SEm (F i g. 2) eingegebene Sollwert scheinbar um 1 erhöht wird, ist dabei, um den Erkennungsaufwand, möglichst gering zu halten, nicht nach der in Fig. 3, sondern nach der in F i g. 5 dargestellten Tabelle erfolgt. Die Tabelle in F i g. 5 entsteht aus der in F i g. 3 durch die Annahme anderer Phasenlagen der Zeitbasisimpulse zu Beginn des jeweils ersten Zeitbasisintervalls zum ersten Impuls der Meßfrequenz.

Dem Vergleichszähler Z werden kontinuierlich die in einer nicht gezeichneten Synchronisationsstufe mit einer Taktpulsfrequenz synchronisierten Impulse eines ebenfalls nicht gezeichneten Zeitbasisgenerators zugeführt. In der Dekodiereinrichtung D wird neben den Zählerständen 2, 4, 6, 7 und 9 erkannt, ob der Zählerstand einer ungeradzahligen Ziffer entspricht. Die Verknüpfung der Ausgänge der Dekodiereinrichtung in der gezeichneten Weise über die NOR-Stufen JV₂, N₃, N₄, N₆, N₇, N₈ und N₉ liefern an den mit e₀ bis e₉ bezeichneten Klemmen Impulsfolgen nach Maßgabe der in Fig..5 vorgeschriebenen Auswahl aus jeweils zehn Zeitbasisimpulsen. Die zweite Vorwahleinrichtung SEt dient zur Auswahl der dem as eingegebenen oder eingestellten Sollwert e entsprechenden Impulsfolge. Der Ausgang E des Vorwahlschalters erhält z. B. bei einem Sollwert von e = 4 in den Zeitbasisintervallen 3, 5, 8 und 10 Ζ,-Potential, in den übrigen Zeitintervallen erscheint L-Potential am Ausgang O der Inverterstufe N₀. Damit stehen die zur Steuerung des Setzens auf Null oder Endwert des Zählers Zm in F i g. 2 benötigten Signale zur Verfügung.

Beträgt die gewünschte Tastzeit ein Hundertstel der durch den Quotienten aus Sollwert und Meßfrequenz bei Regelabweichung Null bestimmten, dann muß in der Regelanordnung nach F i g. 2 der in der ersten Vorwahleinrichtung SEm eingestellte Anteil h des Sollwertes bei 10 ζ + e von 100 Zeitbasisintervallen scheinbar auf h + 1 erhöht werden. Die Vorschrift, in welchen Intervallen m der 100 Zeitbasisintervalle das zu geschehen hat, lautet

gangssignale der Vorwahleinrichtungen SEz und SEb nicht gleichzeitig auftreten. Bei einem Sollwert von h + 10 ζ -j- e werden in der Vorwahleinrichtung SEz die Ziffer ζ und in der Vorwahleinrichtung SEe die Ziffer e des Sollwertes gespeichert und die den Ziffern entsprechenden Impulsfolgen gebildet. Am Ausgang des ODER-Gatters G₀ erscheint dann während ζ + e von 100 Zeitintervallen das zur scheinbaren Erhöhung des Sollwertes im Vergleichszähler (F i g. 2) auf h + 1 benötigte L-Potential,

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrfach-Regelanordnung für Regelkreise, deren Regelgrößen in einem durch die Einzel-Sollwerte bestimmten Verhältnis zueinander stehen sollen, bei der die Istgrößen durch eine Frequenz dargestellt und die Sollgrößen ziffernmäßig eingestellt sind, insbesondere für schnelle Verhältnisregelungen, bei der pro Regelkreis ein Vergleichszähler zur Bildung der Regelabweichung proportionaler Zeitintervalle oder Impulszahlen zu vorgegebenen Zeitpunkten vorgesehen; ist, d adurch gekennzeichnet, daß die Zählkapazität (ZK) der Vergleichszähler (ZmO einen Bruchteil der durch die Genauigkeit der Sollwertvorgabe (a°/oo) bestimmten Zählkapazität

m =

»•ICO
10z+ e

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mit η — 1, 2 ... 10 ζ + e, wobei die errechneten Werte für m wieder auf ganze Zahlen aufgerundet werden. Die Realisierung eines Frequenzteilers, der dieser Vorschrift exakt entsprechende Steuersignale liefert, ist nur mit sehr hohem Aufwand an logischen Verknüpfungselementen möglich.

F i g. 6 zeigt ein auf zwei Dekaden erweitertes Ausführungsbeispiel des Frequenzteilers Zt mit Vor-Wahleinrichtungen, bei dem der Aufwand gering und die Phasenfehler der Ausgangsimpulsfolgen gegenüber den exakten Impulsfolgen gering sind, bestehend aus den Zähldekaden Zz und Ze, den Dekodiereinrichtungen Dz und De, den Vorwahleinrichtungen SEz und SEe, dem ODER-Gatter G₀ und der Inverterstufe N₀. Die beiden Zähldekaden Zz und Ze, die Dekodiereinrichtungen Dz und De und die Vorwahleinrichtung SEz sind gleich aufgebaut wie in der in F i g. 4 dargestellten Anordnung. Die Vorwahleinrichtung SEe muß außer von der Dekodiereinrichtung De auch von der Dekodiereinrichtung Dz angesteuert werden, um sicherzustellen, daß die Aus-β°/οο

beträgt, daß ferner eine erste, von diesen Vergleichzählern gesteuerte Vorwahleinrichtung (SEMi) zur Vorgabe des dem Zählkapazitäts-Bruchteil entsprechenden Anteiles (h) des Einzel-Sollwertes (z. B. 100 h + 10 ζ -j- e) vorgesehen ist und eine zweite, von einem allen Regelkreisen gemeinsamen Frequenzteiler (Zt) angesteuerte Vorwahleinrichtung (SEn) zur Vorgabe des Differenzwertes (10 ζ + e) zwischen Einzel-Sollwert und Anteil (K) des Sollwertes vorhanden ist und daß der Vergleichszähler (ZMi) oder die erste Vorwahleinrichtung (SEMi) derart mit der zweiten Vorwahleinrichtung (SEti) verbunden ist, daß in Zeitpunkten, die von dem Differenzwert (10 ζ + e) zwischen Sollwert und Anteil des Einzel-Sollwertes und einer Auswahlvorschrift abhängen, der in der ersten Vorwahleinrichtung (SEmi) eingegebene Anteil des Einzelsollwertes (Ii) auf den um 1 höheren Wert (h + 1) umgeschaltet wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zu vorzeichenbewerteter Bildung von den Regelabweichungen proportionalen Zeitintervallen sind: eine vom Ausgang des Vergleichszählers (Z) gesteuerte Vorwahleinrichtung (SEm) zur Grobeinstellung des Sollwertes, eine wechselseitig von dieser und von den Impulsen einer Zeitbasis angesteuerte erste bistabile Kippstufe (FFl), zwei eingangsseitig mit den Ausgängen (C₁, C₁) dieser bistabilen Kippstufe (FFl) und gemeinsam mit dem Ausgang der Vorwahleinrichtung (SEm) verbundene, die Vorbereitungseingänge einer zweiten bistabilen Kippstufe (FFl) ansteuernde UND-Gatter (G_A, Gs), eine von dem Ruhezustand nicht markierten Ausgang (C₁) der ersten bistabilen Kippstufe (FFl) getriggerte und die halbe Taktpulsfrequenz liefernde, dritte bistabile Kippstufe (FF3), ein weiteres, von der dritten bistabilen Kippstufe (FF3) und von

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einem der erstgenannten UND-Gatter (Ga) gesteuertes UND-Gatter (Gk), das seinerseits eine Inverterstufe (Nk) ansteuert, zwei weitere eingangsseitig mit den Ausgängen der zweiten bistabilen Kippstufe (FF2), dem Ausgang der Inverterstufe (Nk) und mit dem in Ruhestellung nicht markierten Ausgang ( Ci) der ersten bistabilen Kippstufe (FFl) verbundene UND-Gatter (Gr₁, Gt₁), an deren Ausgängen (Ar₁, Av-d der Regelabweichung proportionale Zeitintervalle zur Verfugung stehen, die in zwei weiteren UND-Gattern (Gr₂, Gn) mit den von der dritten bistabilen Kippstufe (FF3) gelieferten Impulsen der halben Taktpulsfrequenz verknüpft werden, an deren Ausgängen (Ar₂, Ay₂) der Regelabweichung proportionale Impulszahlen erscheinen, eine von einem der letztgenannten und von einem der erstgenannten UND-Gatter (Gv₂, Ga) sowie von den synchronisierten Impulsen der Istfrequenz (fi) angesteuerte Summationsstufe (S), eine dem Vergleichszähler (Z) vorgeschaltete und von der Summationsstufe (S) sowie von dem zweiten der letztgenannten UND-Gatter (Gr₂) angesteuerte Antikoinzidenzstufe (A) sowie zwei weitere UND-Gatter (G₀, Ge), über die das Rücksetzsignal für den Vergleichszähler (Z) zum Nullsetzen oder zum Setzen auf den Zählerstandsendwert umgesteuert wird in Abhängigkeit von den an den zugehörigen UND-Gattereingängen (O, E) angebotenen Signalen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bei mehreren Regelkreisen allen gemeinsame Frequenzteiler aus einem an seinem Eingang (Εζτ) von' den Impulsen einer Zeitbasis angesteuerten Zähler (Z), einer zugehörigen Dekodiereinrichtung (D) und einer Auswahllogik besteht, an deren Ausgängen zu nach einer Vorschrift ausgewählten Zeitintervallen L-Potential erscheint.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Zähler (Z) des Frequenzteilers die Kapazität 10 hat, in der zugehörigen Dekodiereinrichtung (D) die Zählerstände 2, 4, 6, 7, 9 erkannt werden und festgestellt wird, ob der Zählerstand ungerade ist, und daß dann die Auswahllogik sieben NOR-Stufen (N₂, N₃, JV₄, N₆, N-,, N₈, N₉) zur Verknüpfung der Ausgänge der Dekodiereinrichtung (D) untereinandsr enthält.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Steuerung der Vergleichszähler durch den Frequenzteiler von der Auswahllogik des Frequenzteilers angesteuerte Vorwahleinrichtungen (SEt) zur Feineinstellung der Sollwerte und von den Ausgängen (E) der Vorwahleinrichtungen angesteuerte Inverterstuf en (JV₀) sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung des Frequenzteilers auf mehrere Dekaden bei entsprechender Feineinstellung der Sollwerte durch Kaskadierung der eindekadischen Frequenzteiler nach Anspruch 4, Steuerung der Vorwahleinrichtungen (SEe) von der zugehörigen Dekodiereinrichtung und Auswahllogik (De) und von der Dekodiereinrichtung der jeweils höheren Dekade (Dz) zur Vermeidung koinzidenter Ausgangssignale der Vorwahleinrichtungen und durch ODER-Verknüpfung (G₀) der Ausgänge der Vorwahleinrichtungen (SEz, SEe) für einen Regelkreis erfolgt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen