DE1650020A1 - Gegengekoppelter druckmittelbetaetigter Integrator - Google Patents

Description

4492-67;Dr.v.B/soh
G. E. Docket 14D
(Ringwall et al)
US Serial No. 590,235
Piled: October 28, I966

General Electric Company, Schenectady, N. Y., USA

Gegengekoppelter druckmittelbetätigter Integrator

Die Erfindung betrifft einen gegengekoppelten druckmittelbetätigten Integrator mit großer Integrationszeitkonstante und einem Operations-Strömungsverstärker, der einen Vorwärtsteil mit einem Eingang für ein zu integrierendes Drucksignal, und einen Rückkopplungsteil enthält, das ein Druckdifferenzsignal erzeugt, dessen Eigenschaft dem Ausgang eines Differenzierkreises mit Verzögerung entspricht.

Die bekannten, ohne bewegliche Bauelemente arbeitenden Strömungsverstärker haben viele VorteLIe gegenüber entsprechenden elektronischen Schaltungen. Strömungsverstärker zeichnen sich insbesondere durch einfachen Aufbau, niedrige Herstellungs-

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kosten und weitestgehende Unempfindlichkeit gegen extreme Umgebungseinflüsse wie Stoßbeanspruchungen, Schwingungen, Kernstrahlung und hohe Temperaturen aus. Wegen des Fehlens beweglicher Bauelemente ist die Lebensdauer praktisch unbegrenzt und ein langer störungsfreier Betrieb gewährleistet. Strömungsverstärker können als analog oder digital arbeitende Rechen- und Steuerschaltungselemente sowie als Leistungseinrichtungen zur Steuerung von Ventilen u. dgl. verwendet werden.

Strömungs-Analogverstärker arbeiten auf dem Prinzip des Impulsaustausches, ihr Leistungsstrahl wird durch einen oder mehrere von entgegengesetzten Seiten auf treffende Steuerstrahlen abgelenkt. Im Ruhezustand ist der Leistungsstrahl normalerweise auf die Mitte zwischen zwei Strömungsempfängern gerichtet, bezügl. derer er um Beträge abgelenkt wird, die den resultierenden quergerichteten Impulsen der Steuerstrahlen entsprechen. Solche proportional oder analog arbeitenden Einrichtungen können entweder mit einem inkompressiblen Druckmittel, wie einer Flüssigkeit oder mit einem kompressiblen Druckmittel, wie Gasen einschließlich Luft betrieben werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft Strömungs-Analogverstärker und insbesondere einen Integrator, der als Rechenschaltung in Steuer- und Regelsystemen Verwendung finden kann.

Integrierende Strömungsanalogverstärker sind bereits aus der USA-Pat ent schrift 3 155 825 bekannt. Diese bekannten Verstär-

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ker zeichnen sich durch eine reine Integrations-Übertragungsfunktion

rf ⁼ ~

aus, wobei S die Laplace-Transformation und K eine Konstante ist. Für viele Anwendungsgebiete ist eine reine Integrations-Übertragungsfunktion nicht wesentlich,und im interessierenden Frequenzbereich kann eine Einrichtung, die gewöhnlich als Nacheilungs .^ Voreilungs-Kreis (lag-lead circuit) bezeichnet wird, eine vernünftige Annäherung an eine reine Integration darstellen. Ein Vorteil eines Voreilungs-Nacheilungs-Strömungskreises gegenüber einem reinen Integrationskreis besteht darin, daß bei ersterem weniger Strömungsijvpedanzelemente benötigt werden,sodaß der Aufbau vereinfacht und die Kosten herabgesetzt werden.

Ein Nachteil der bekannten Voreilungs-Nacheilungs-Kreise besteht darin, daß nur relativ kleine Integrationszejtkonstanten erreichbar sind, d. h. daß das Frequenz-Verstärkungs-Bode-Dia- μ gramm, das die geschlossene Schleife beschreibt, eine bei relativ hohen Frequenzen liegende Frequenz grenze aufweist. Hieraus resultiert daß die reine Integrationsfunktion nur für einen Frequenzbereich angenähert wird, der um eine relativ hohe Frequenz zentriert ist, was einer kMnen Rechenzeit entspricht. Dies ist aber für viele Anwendungen nicht tragbar.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Integrator anzugeben, der im interessierenden Frequenzbereich die Eigenschaften eines Voreilungs-Nacheüungs-Kreises hat und sich durch eine relativ niederfrequente Frequenzgrenze auszeichnet, so daß sich eine entsprechend großeZeitkonstante und eine gute Annäherung an einen reinen Integrator ergibt.

In der Elektronik verwendet man zur Integration gewöhnlich einen Operationsverstärker mit hohem Verstärkungsgrad und einen Reihenkondensator als Rückkopplungselement. Die wirksame Kapazität dieser Kombination ist gleich der Kapazität des Reihenkondensators multipliziert mit der Schleifenverstärkung des Operationsverstärkers. Man kann auf diese Weise mit elektrischen Bauelementen vernünftiger Größe sehr große Integrationszeitkonstanten realisieren.

Bei Strömungsverstärkern, dienit kompressiblen oder inkompressiblen Druckmedien arbeiten, kann man Kapazitäten durch Räume festen Volumens bzw. hydraulische Akkumulatoren verwirklichen. Eine solche Strömungskapazität hat jedoch die Eigenschaften einer Parallelkapazität gegen Masse und kau nicht analog einem elektronischen Reihenkondensator in Verbindung mit einem Operationsverstärker zu einem Integrator zusammengeschaltet werden. Bekannte Integrationsverfahren unter Verwendung von passiven

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Strömungsreaktanzen sind: 1) Integration ineinem Volumen; dies erfordert jedoch für große Zeitkonstanten sehr große Volumina; 2) Operationsverstärker in Verbindung mit dner Strömungsinduktivität, was für kompressible Druckmedien nicht sehr zweckmäßig ist, da nur kleine Strömungsinduktivitäten realisiert werden können, und 2) Operationsverstärker in Verbindung mit einem Volumen und einer Mitkopplung; hierbei ergeben sich zwar die gewünschten langen Integrationsζeiten und dementsprechend großen Zeitkonstanten, die Anordnung ist jedoch wegen der Mitkopplung sehr empfindlich gegen Verstärkungsschwankungen. Es besteht dementsprechend Bedarf nach einem Strömungsintegrator mit einer relativ großen Integrationszeitkonstante, der mit einem passiven Strömungsreaktanzelement vernünftiger Größe realisiert werden kann und weitestgehend unempfindlich gegen Schwankungen des Verstärkungsgrades und anderer Parameter ist.

Durch die Erfindung soll daher auch ein Strömungsverstärker-Integrator angegeben werden, bei dem die gewünsiite Multiplikation einer Zeitkonstante erreicht wird, welche durch eine passive Strömungsreaktanz vernünftiger Größe gebildet wird, so daß man einen Strömungsintegratorkreis mit ä.ner großen Integrationszeitkonstante und einem hohen Grad an Unempfindlichkeit gegen Schwankungen des Verstärkungsgrades und anderer Parameter erhält.

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Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein Strömungsverstärkerkreis mit Gegenkopplung, der eine spezielle Gegenkopplungsschaltung zur Multiplikation der Zeitkonstante enthält.

Gemäß der Erfindung werden diese Ziele erreicht durch einen Strömungsintegratorkreis, welcher einen Operationsverstärker mit einem Rückkopplungsnetzwerk enthält, das zwei Drucksignale liefert. Die beiden Drucksignale werden in zwei'Strömungskanälen erzeugt, von denen der eine Wirk- und Blind-Strömungswiderstünde und der andere einen Wirk-Strömungswiderstand enthält, Die Differenz zwischen den beiden'Signalen ist gekennzeichnet als der Ausgang eines Differentiationskreises mit einer Verzögerung und wird als Eingang einem Vorwärts-Netzwerk des Operationsverstärkers gegenkoppelnd zugeführt. Die Integrationszeitkonstante, die durch die Widerstandselemente im ersten Rückkopplungskanal bestimmt ist, wird um etien Paktor erhöht, der proportional dem Verstärkungsgrad des Vorwärtsnetzwerkes ist, so daß in einem weiten Frequenzbereich ein reiner Integrator angenähert wird. Zwischen den beiden RUckkopplungskanälen und dem Eingang des Vorwärtsnetzwerkes kann ein Analogströmungsverstärker eingeschaltet werden, wobei dann die Integrationszeitkonstante um einen Faktor weitervergrößert wird, der dem Verstärkungsgad des letztgenannten Verstärkers proportional ist.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Strömungsintegrators gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des in Fig. 1 dargestellten Strömungsintecrators;

Fig. 3 ein Bode-Diagramm, also ein Diagramm des Gewinns in Abhängigk-eit von der Frequenz, des in Fig. 1 dargestellten Integrators; und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Rückkopplungsteiles für einen Integrator entsprechend Fig. 1.

Der in Fig.l als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Integrator enthält eine Anzahl von Strömungs-Analog-Verstärkern und zugehörigen passiven Strömungsinpedanzelementen, die zu einem Strömungs-Operationsverstärker mit einem Differentiations- und Verzögerungskreis in einem Gegenkopplungsnetzwerk zusammengeschaltet sind. Die Strömungsverstärker können in bekannter V/eise ausgebildet sein und enthalten Jeweils mindestens zwei Steuereingänge, einen Leistungseingang und zwei Auslaßkanäle. Die als Ganzes mit 5,6 und J bezeichneten Strömungsverstärker

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sind in einem Vorwärts-Zweig G des Operationsverstärkers in. Reihe geschaltet, wobei die Ausgangskanäle einer vorangehenden Stufe jeweils mit den Steuerkanälen der nachfolgenden Stufe verbunden sind. Ein vierter Strömungs-Analogverstärker 8 kann, wie dargestellt, in den Rückkopplungszweig H^ eingeschaltet sein, Die Strömlingsverstärker und Impedanzelemente sind vorzugsweise alle in einer einzigen Anordnung gebildet, sie können selbstverständlich auch aus getrennten Anordnungen bestehen, die durch geeignete äußere Verbindungen verbunden sind. Als Beispiel für die verschiedenen Strömungsverstärker sei der Strömungsverstärker 5 der ersten Stufe, der gleichzeitig als Summiereinrichtung arbeitet, näher beschrieben. Der Strömungsverstärker 5 weist einen Leistungseinlaß 10 auf, der mit einer nicht dargestellten Quelle für ein unter konstantem Druck stehendes Druckmittel verbunden ist und zu einer Leistungsdüse 11 mündet, aus der im Betrieb ein ununterbrochener Leistungsstrahl austritt. Die Speisedrücke für das Leistungsmedium können in den verschiedenen Stufen gleich sein oder von Stufe zu Stufe zunehmen. Zwei Steuerkanäle 12, 1? bilden Eingänge für ein Eingangssignal und münden in gegenüberliegenden Steuerdüsen 14, 15* die seitlich auf den Leistungsstrahl gerichtete Steuerstrahlen liefern, die den Leistungsstrahl durch Impulsaustausch proportional ablenken. Das Ausmaß der Ablenkung hängt vom Druckunterschied Δ P. der in den Steuerkanälen 12, 13 herrschenden Steuerdrücke ab. Im allgemein-

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■stau Falle ist das den Einlaßk'anälen 12, Ij5 zugeführte Druck-3x_t5.ial ein Gegentaktsignal von einer Quelle veränderlichen Druckes, z. B. dem Ausgang eines anderen Strömungskreises. Dieses i-'ig-.ial ist das durch die vorliegende Einrichtung zu integrieren- ■23 Signal. Zwei weitere Steuerkanäle 16, 17, die in gegenüberliegenden Steuerdüsen 18, 19 münden, bilden Eingänge für ein rückgekoppeltes Signal und liefern ein zweites Paar von Steuerstrahlen, viie ebenfalls seitlich auf den Leistungsstrahl gerichtet sind und m -iiesen durch Impuls aus tausch ablenken. Gegenüber der Leistungs-5ÜS3 sind zwei Auslaßkanäle 20, 21 angeordnet^ die oft als Strömungsempfänger bezeichnet und häufig durch einen nicht dargestellten mittleren Entlastungskanal getrennt sind. Ferner I.ön.iien zwischen den Stauerdüsen und den Empfängern zwei seitliche iiitlastungskanäle angeordnet sein, die ebenfalls nicht dargestellt sind. Die Strömungsempfänger 20, 21 sind mit entsprechenden Steuerkanälen des Verstärkers β der zweiten Stufe verbunden. Xa entsprechender Weise sind die Empfänger des strömungsverstär- J W.ers. 6 der zweiten Stufe mit d«in Steuerkanälen des StrSmungsversfeärkers 7 der dritten Stufe verbunden. Die Empfänger 22, 22 des Verstärkers 7 der dritten Stufe sind mit Ausgangskanälen 24, 25 verbunden, die ein Differenzdruckausgangssignal Δρ des Integrators liefern.

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Der Rückkopplungszweig EL· enthält eine oder zwei Strömungskanäle, die mit dem Strömungsempfänger 22 verbunden sind. Wenn nur ein einziger Kanal 26 vorhanden ist, verzweigt sich dieser Kanal in zwei getrennte Kanäle 27* 28. Die Kanäle 27, 28 enthalten je einen mit R bezeichneten passiven Strömungswiderstand 29, JQ in Form von gleichgroß bemessenen Verengungen, so daß sich gleiche Widerstandswerte ergeben. Der Kanal 27 enthält ferner einen mit C bseichneten Strömungskondensator, der entweder, wie dargestellt, die Form eines hydraulischen Akkumulators 31 haben oder aus einem festen Volumen bestehen kann. Ein festes Volumen wird verwendet, wenn das Arbeitsmedium ein kompressibles Gas ist, während bei einem inkompressiblen Arbeitsmedium, z. B. einer Flüssigkeit, ein hydraulischen Akkumulator verwendet wird. Das elektronische Äquivalent eines Akkumulators oder Volumens ist ein nach Masse führender Kondensator. Der Rückkopplungszweig EL· kann ferner einen Strömungs-Analogverstärker 8 enthalten, der in erster Linie dazu dient, dad RC-Zeitkonstantennetzwerk von der Eingangsimpedanz des -Summierverstärkers 5 zu trennen und eine Impedanzanpassung zu bewirken. Außer den passiven Strömungswiderständen und der Strömungskapazität im Rückkopplungszweig EL· befinden sich in den Steuerkanälen 12, 13 für das Eingangssignal, welche zum Eingangsteil EL· des Integrators gehören, Strömungswiderstände 32, 33* clie mit R. bezeichnet sind und gleiche Widerstands-' werte haben. Der vorliegende Integrator ist also verhältnismäßig

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einfach und enthält lediglich eine Anzahl von analog arbeitenden Strömungsverstärkern und fünf passive Strömungsimpedanzen.

Fig. 2 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild des obenbeschriebenen Integrators, wobei die in der Regeltechnik üblichen Ausdrücke G, H_f und H. die Übertragungsimpedanzen des ■Vorwärtsteils, Rückkopplungsteils und Eingangsteils bedeuten. Die Differenzsymbole sind bei den Eingangs- und Ausgangssignalen weggelassen waden.

Die Übertragungsfunktion eines gegengekoppelten Operationsverstärkers ist _t

Έ_η H, / GH

"f

f \1 + GH_f

Es wird angenommen, daß der Rückkopplungsteil H- und der Eingangsteil H^ strömungsmäßig voneinander isoliert sind und daß der Rückkopplungsteil die Eigenschaften eines Differentiations-Kreises mit Verzögerung hat, so daß:

H_f - ^So^TS

r + Ts ..._o . .._o

wobei g_Q = g/ ^xxn \ und g der Verstärkungsgrad für blockierte (R + R_n

Last eines etwaigen StrömungsVerstärkers im Rückkopplungsteil,

R "P " "P

T eine Zeitkonstante T=RC; R = ~* ^n j R ein Steuerein-

gangswiderstand des Rückkopplungsverstärkersj R ein Steuerein-

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gangswiderstand des Verstärkers 5 <*er ersten Stufe, und R_Q der Ausgangswiderstand des Rückkopplungsverstärkers, falls ein solcher vorhanden ist, sind.

Die Übertragungsfunktion des Eingangsteils ist

wobei Έ_± einer der Widerstände 32, 33 (die gleiche Werte haben) 1st, die in die Staerkanäle 12, 13 für das Eingangssignal der ersten Stufe eingeschaltet sind.

Der Ausdruck H./H- in der Gleichung (1) wird also:

Die für die offene Schleife geltende Übertragungsfunktion GH_fist:

^f (1 + TS) (1 + T_LS) (R₀ + ₀

wobei die Übertragungsfunktion G für den Vorwärtsteil. die Form G_Q/(1 + T_LS) hat und T^ eine Zeitkonstante ist, die zur Stabilisierung der geschlossenen Schleife eingeführt wurde.

Bezüglich Gleichung (1) ist ersichtlich, daß für GH_f ich klei
»1 gilt P_o/P_±

wesentlich kleiner als (<<) 1 gilt P₀A₁ = H₁G und wenn GH_f

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Bezüglich Gleichung (5) ist ersichtlich, daß GH_f gegen Null geht, wenn S gegen Null geht und -daß in einem ersten Frequenzbereich der Gewinn von GJHL· der Frequenz direkt proportlcaal ist, also den Eigenschaften eines Differentiationskreises entspricht. Es existiert also ein erster Frequenzbereich von Mull bis zu einer oberen Grenze, die in erster Linie durch

0- sz. RT
o^&o c bestimmt wird, wobei der Verstärkungsgrad bei offe-

^Ro^+Rc ^;
ner Schleife GH- kleiner als 1 ist, und es existiert ein zweiter

G ff RT
Frequenzbereich, der durch o^&o ο und T und T₁- bestimmt wird,

R + R ^L

wo GH_f größer als 1 ist. ο c

Der Übergangspunkt zwischen diesen zw<± Frequenzbereichen befindet sich bei einem Frequenzwert, wo

(i + ts; (l + t_ls; (R₀ + R₀)

Bei einer Einrichtung, die mit Strömungsverstärkern gemäß

dem derzeitigen Stand der Technik arbeitet, ist die untere Frequenz, bei der GH_f = 1 ist, wesentlich kleiner als l/T oder 1/T_L, so daß die untere Übergangs frequenz ^*J ^ für GH^ =

o ⁺ "ο _lst

Es folgt, daß für Frequenzen U), die kleiner als sind, GH_f kleiner als 1 und P₀ZP₁ as H₁ G_Q sind.

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Für Frequenzen U) _χ ^ ^ "C U)^ ₃ι_ηαν GH_f. ·> 1 und

P /P₁ » H₄/H- = '^Ro ^{+ 1}V ^^{1+ TS}' . Die Übergargsfrequenz oi Ii (R₁ + R_c; g_o TS

Co₁ stellt also einen ersten Abfall oder eine erste Nacheilung in der Übertragungsfunktion P /P., für die geschlossene Schleife dar und 1/CJ. ist die Integrationszeitkonstante der vcrLiegenden Integrationsschaltung.

Nachdem man die Ausdrücke für die für die geschlossene Schleife geltende Übertragungsfunktion Pq/P-i auf beiden Seiten der unteren Übergangsfrequenz U)₁ kennt, läßt sich das Gewinn/ Frequenzdiagramm sowohl für die Integrationsschaltung mit geschlossener Schleife (P₀ZP₁) und mit offener Schleife (GH_f) erhalten, wie in dem Bodediagramm der Fig. 3 gezeigt ist, wo der zweite Abfall bzw. die zweite Verzögerung in P_Q/P^ ein sekundärer Effekt ist, der bei der höheren Übergangs frequenz für GH_f eintritt und bei der ^obigen Betrachtung vernachlässigt worden ist«.

Die für die geschlossene Schleife gültige Übertragungsfunktion für die Integrationsschaltung lautet also:

P_{0 =} H₁G₀ (1 +TS)

K ITTWZf

^Ro ^{+ R}c

wobei die einzigen Näherungen darin bestehen, daß die Paare von Verstärkerimpedanzen R^, R und R und die äußeren Impedanzen R und R. jeweils symmetrisch sind und ein zweiter Verzögerungs¹-

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abfall (lag break) in P₀/p4 bei einer so hohen Frequenz auftritt, daß er vernachlässigt werden kann. Wie anhand der Gleichungen (3) und (7) ersichtlich ist* stellen die Widerstände R. einen Paktor dar, der in die Größe der Übertragungsfunktion H. für den Eingangskreis eingeht und ihr Widerstand wird als Feineinstellung für den endgültig gewünschten Gewinn'P /P. für die geschlossene Schleife verwendet.

Wenn der gleiche Widerstand R und Kondensator C ohne einen Operationsverstärker zur Integration verwendet würden, wäre die Übertragungsfunktion gleich 1/(1 + TS), wobei T = RC ist. Die erfindungsgemäße Verwendung eines Operationsverstärkers und eines Differentiationskreises mit Verzögerung in seinem Gegenkopplungszweig bewirkt also eine Erhöhung der Zeitkonstante (die in erster Linie durch passive Strömungselemente R und C vernünftiger Größe gebildet werden) um den Faktor o^go c , so daß eine

R + R große (Integrations- )Zeitkonstante ^ ^ _{±m Nemer der} eilungs-Voreilungs-Übertragungsfunktion P-/?* der Gleichung (7) erhalten und dementsprechend ein reiner Integrator angenähert wird. Im Falle daß kein Rückkopplungsverstärker 8 verwendet wird, verringert sich der MuMplikationsfaktor für die Integrationszeitkonstante auf G , R . Im letztgenannten Falle sind die Ausgangs-

O G

enden der Kanäle 27, 28 mit den Düsen 19 bzw. 18 verbunden.

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.Da die GMchung (7) eine Übertragungsfunktion für eine Schaltung mit Gegenkopplung ist, ist die große Integrationszeitkonstante .—r— = relativ unempfindlich gegen Schwan-

^wl ^Ro ⁺ - c
kungen des Verstärkungsgrades (Gewinnes) oder anderer Parameter, im Gegensatz zu den bekannten Verfahren zur Erreichung langer Integrationszeitkonstant en mittels eines Operationsverstärkers, eines Volumens und mit Kopplung.

Der vorliegende gegengekoppelte Integrator, dessen mathematischen Gleichungen oben abgeleitet wurden, kann durch das in Fig. 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel verwirklicht werden. Es ist einleuchtend, daß die Verstärkung G des Vorwärtsteiles den größten Faktor für die Erhöhung der Integrationszeitkonstante darstellt, obgleich auch die Verstärkung g im Rückkopplungsteil wesentlich ist. Die Integratiimszeitkonstante kann um einen Faktor bis zu 20 vergrößert werden, wenn man einen Operationsverstärker verwendet, der im Vorwährtsteil drei Strömungsverstärker gemäß dem derzeitigen Stand der Technik enthält. Um ein Beispiel zu geben, läßt sich eine Integrationszeitkonstante von ungefähr 2,0 Sekunden mit den folgenden leicht realisierbaren passiven Elementen erreichen: C ist dn Volumen von 164 cnr (10 Kubikzoll) und R, das vorzugsweise eine mit laminarer Strömung arbeitende Drosselstelle, z. B. eine Kapillarrohre, ist, 'hat einen Widerstand von etwa 1,5 χ 10 Sekunden/cm (10^ Sekunden/_O

ZoIl^).

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Beim vorliegenden Integrator ergibt sich mit denselben passiven Elementen und drei Strömungsverstärkern im Vorwärtsteil eine effektive Integrationszeitkonstante von 40 Sekunden. Die Integrations zeitkonstante läßt sich zwar durch Erhöhung des Widerstandswertes des Strömungswiderstandes R erreichen, man gelangt hier jedoch bald an eine Grenze, da hohe Widerstandswerte sehr kleine Strömungsquerschnitte erfordern.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Rückkopplungsteils H_f (Fig. 1) dargestellt. Die mathematische Analyse dieser Schaltung ist ähnlih wie bei Fig. I, mit dem offensichtlichen Unterschied, daß die Zeitkonstante T nun die Form L/R hat, wobei L die Induktivität der in Reihe geschalteten Strömungsinduktivität Jl¹ ist. Da die Induktivität j51' auch einen gewissen Strömungswiderstand hat, sind die Strömungswiderstände 29, JO im vorliegenden Falle nicht gleichgroß, es ist vielmehr die Summe des Strömungswiderstandes der Induktivität 31* und des Widerstandes 59 gleich dem Widerstand 30. Offensichtlich entspricht das an den Düsen 18, 19 liegende Differenzsignal bei den Ausführungsbeispiel en sowohl gemäß Fig. 1 als auch gemäß Fig. 4 dem Ausganges!gnal einer Differentiationsschaltung mit Verzögerung wie in Gbichung (2) angegeben wurde. ;

Die beschriebenen beiden Ausführungsbeispiele der Er- j findung lassen sich selbstverständlich in der verschiedensten Weise abwandeln, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.

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So kann ζ. B. der Rückkopplungsteil H_f eine beliebige Anzahl (einschließlich Null) von Strömungsverstärkern enthalten, im allgemeinen wird hier jedoch ein Strömungsverstärker verwendet werden. Ferner kann der Vorwärtsteil G ebenfalls eine beliebige Anzahl von Strömungsverstärkern enthalten, was durch die gewünschte effektive Integrationszeitkonstante bestimmt wird. In den meisten Fällen wird man vorziehen, die Anzahl der Verstärker im Vorwärtsteil zu erhöhen, um die Integrationszeitkonstante zu vergrößern, da man hier gleichzeitig auch eine größere Verstärkung in der geschlossenen Schleife erhält, während eine Erhöhung der Verstärkung im Rückkopplungsteil lediglich die Integrationszeitkonstante vergrößert,ohne die Verstärkung in der geschlossenen Schleife zu beeinflussen. Als Eingangsverstärker 5 kann man axtii einen Verstärker mit zwei Steuereingängen anstelle des dargestellten Verstärkers verwenden, wenn man vier Summierwiderstände und zwei summierende Strömungskanalverbindungen verwendet, um das zu integrierende Eingangssignal und das Rückkopplungssignal zu vereinigen und den beiden Steuerkanälen des Verstärkers zuzuführen. Schließlich kann ein zweiter Rückkopplungszweig, der dem ersten identisch, jedoch an den Empfänger 23 angeschlossen ist, verwendet werden, wenn.es auf extreme Linearität und Unempfindlichkeit gegen Druckeschwankungen des Leistungsmediums ankommt .

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Claims (1)

1. -.,.-..-.. . Patentansprüche

   1. Gegengekoppelter .druckmittelbetätigter.. Integrator mit großer Integrationszeitkonstante und einem Operations-Strömungsverstärker, der einen Vorwärtsteil mit einem Eingang für ein zu integrierendes Drucksignal und einen Rückkopplungsteil enthält, welcher ein Druckdifferenzsignal erzeugt, dessen Eigenschaften denen des Ausgangssignales eines Differenzierkreises mit Verzögerung entspricht, d ad u r c h gekennzeichnet, daß der Rückkopplungsteil (H_f) einen ersten Strömungskanal (27) mit einem Blindwiderstands el ement ("51, J>1^%) und einem Wirkwiderstandselement (29), sowie einen zweiten Strömungskanal (28) mit einem Wirkwiderst ands el ement (JO) umfaßt, daß.» Jeweils das eine Ende (26) der beiden Strömungskanäle (27, 28) mit einem Ausgang (22) des Vorwärtsteiles (G) und die anderen Enden der beiden Strömungskanäle gegenkoppelnd mit einem zweiten Eingang (18, 19) des Vorwärtsteiles verbunden sind.

   2. Integrator nach Anspruch 1, dadurch- gekennzeichnet, daß der Vorwärtsteil (G) einen oder mehrere in Reihe geschaltete Strömungs-Analogverstärker (5, 6, 7),

   5· Integrator nach Anspruch 1 oder 2, d a d ur c h · gekennzeichnet, daß der Rückkopplungsteil (H_f)

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   einen Strömungs-Analogverstärker (8) enthält, dessen Steüereingänge mit den anderen Enden der beiden Strömungskanäle (27* 28) des Rückkopplungsteils verbunden sind, und dessen Strömungsempfänger (16, 17) mit dem zweiten Eingang (18, 19) des Vorwärtsteils verbunden sind.

   4. Integrator nach Anspruch 3.» dadurch gekennzeichnet, daß mit dem ersten Eingang (12, 13) des Vorwärtsteiles ein Strömungswiderstände (32, 33) enthaltender Eingangsteil (H.) verbunden ist, welcher strömungsmäßig vom Rückkopplungsteil (Η~) entkoppelt ist.

   5. Integrator nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß das Blindwiderstandselement (31) eine passive Parallelkapazität bildet, und daß die Widerstandselemente (29, 30) in den beiden Strömungskanälen (27* 28) des Rückkopplungsteils gleiche Widerstandswerte haben.

   6. Integrator nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Blindwiderstandselement (31') eine passive Reiheninduktivität ist und daß der Widerstandswert des Widerstandselements.(30) im zweiten Strömungskanal (28) des Rückkopplungsteils gleich der Summe der Widerstandswerte der Reiheninduktivität (31^!), und des Widerstandselementes (29) im ersten Strömungskanal (27) ist.

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