DE1804130C3

DE1804130C3 -

Info

Publication number: DE1804130C3
Application number: DE1804130A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr.-Ing. 7000 Stuttgart Boehringer
Original assignee: Dornier System GmbH
Current assignee: Dornier System GmbH
Priority date: 1968-10-19
Filing date: 1968-10-19
Publication date: 1974-05-02
Also published as: CA928830A; GB1232147A; DE1804130A1; DE1804130B2; JPS4836159B1; FR2021063A1; US3626198A; CH512105A

Description

a) steuerbare, die beiden physikalischen Größen (U, I) des einzuregelnden Systems (S) im Sinne von abwechselnd in der einen und in der anderen Richtung auf der Kennlinie durchzuführenden Suchschritten beeinflussende Mittel (G), wobei abwechselnd der Augenblickswert der einen Größe stetig verringert und gleichzeitig der Augenblickswert der anderen Größe stetig vergrößert wird,

b) je ein Meßglied (SpM 1, SpMl), für jede der beiden physikalischen Größen zur Messun» des bei den Suchschritten auftretenden Spitzenwertes der einen bzw. der anderen Größe und zur Bestimmung eines Anteiles /: (O<A'<1) des gemessenen Spitzenwertes und

c) eine die Umschaltvorgänge steuernde Schaltlogik (SL), an die eingangsseitig die MeB-glieder(SpMl, SpMl)und die beiden Größen (U, /^λ und ausgangsseitig die zur Beeinflussung der Suchschrittc steuerbaren Mittel (G) angeschlossen rind, w bei in der Schaltlogik (SL) der nachfolgende Umschaltvorgang für die Suchschritte danrt erfolgt, wenn der Augenblickswert der während des Suchschrittes abnehmenden Größe den Teilbetrag k seines beim vorhergehenden Umschaltvorgang gemessenen Spitzenwertes erreicht hat.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Meßgliedern (SpMi. SpMl) ein Teilbetrag A: ^ 0,8 bis 0,9 des jeweils gemessenen Spitzenwertes abgreifbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren, das einzuregelnde System (S) beeinflussenden Mittel aus einem Stcllgcncrator (G) bestehen.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellgencralor (G) als Integrator ausgebildet ist, an dessen Eingang von der Schaltlogik (5L) abwechselnd ein positiver oder negativer Konstant-Wert angelegt wird.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung von Dioden-Kondensatoren-Kombinationcn für die Messung und Speicherung der Spitzenwerte.

(■>. Einrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Meßglieder (SpMi, SpMl) als Mittelwertmesser mit einer solchen Verzögerungszeit ausgebildet sind, daß an ihrem Ausgang die infolge der Suchschritte auftretende Meßwertänderung der betreffenden physikalischen Größe unerheblich ist.

7. Einrichtung zur selbsttätigen Einreguiicrung des Maximalwertes eines Produktes nach Anspruch 1. wobei das Produkt die von einem Energie-Dirckt-Umformer abgegebene clektri-

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Gr, sehe Leistung ist, gekennzeichnet durch cmc Dossei (D mit „achgcschaltcter Diode (D) m der Verbin'lungsleitung zwischen Direkt-Un, ormer (K) und Verbraucher (K), wobei zwischen Drossel (L) und Diode (D) e.n die Verb.ndungs-Ieitung kurzschließender und von der SchaltJog.k (SL) gesteuerter Schalter (T) angeschlossen ist.

Die Erfindung betrillt eine Einrichtung zur selbsttätigen Einregulierung des Maximalwertes eines Produktes aus zwei physikalischen Großen die in einen: System durch eine siciig und monoton fallende kennlinie voneinander abhängig sind, mit Hilfe w.ederholl im System ausgeführter Umschaltvorgange, die zu Suchschritten führen, die in ihrer Große veränderlich

sind. .. . .,

In vielen Fällen der Praxis .st es notwendig, dalJ sich ein System oder eine Anlage von selbst so einregelt daß das Produkt zweier physikalischer Großen einen' Maximal«crt aufweist. Die beiden physikalischen Größen, die durch Multiplikation zusamme.' das Produkt bilden, seien nachfolgend ocr Einfach heit halber aU Multiplikanden bezeichnet. Als Beispiel -,ei hier kurz aufgeführt die Aufgabe, die elektrische Leistung eines Generators als Produkt au> Strom und Spannung sicbsitätig strts auf dem maximalen Wert zu halten, und zwar auch dann, wenn die Kennlinie des Generator-:, d. h. der Zusammenhalt zwischen Strom und Spannung, sich ändert. Da be: veränderlicher Kennlinie sich der jeweils erziclbarc Maximalwert des Produktes ändert, wird hierbei inalicemeinen nicht vom Maximalwert, sondern von-Optimalwert Besprochen. Systeme, die der obengenannten Forderung genügen, werden daher in dei Literatur meist als sdbstoptimicrcnde Systeme bezeichnet.

Als besonderes Beispiel seien noch die Energie-Direktumformer erwähnt, bei Jenen sich aus verschiedenen Gründen die Strom-Spannungs-Kcnnlinier während des Betriebes erheblich ändern können. Ir diesem Zusammenhang sei an die Sonnenstrahluni als Energiequelle erinnert, die z. B. in Satelliten ver wendet wird und bei der die sogenannten Solarzeller eingesetzt werden. Derartige Energiequellen zeiger einen seh. starken Wechsel im Lcistungsanfall. Jc nach dem Ort und der Stellung des Satelliten ist die Strom-Spannungs-Kennlinie erheblichen Verändc rungen unterworfen.

Aber auch bei anderen Einrichtungen oder An lagen ist es oft von großer Bedeutung, das Produk zweier voneinander unabhängiger physikalische Größen stets automatisch auf seinen Optirnalwcr einzuregeln, z. B. dann, wenn durch äußere odei innere Einflüsse — wie etwa durch Druck oder Tem (icraturverhältnissc, durch chemische Veränderunger der verwendeten Stoffe oder infolge Bcschädigunger bzw. Ausfall von Teilclcmcnlen in einer aus cinci größeren Anzahl von Einzel-Bk^cnten »der Bau teilen zu 'immengesetzten Anlage — starke Schwan klingen in der Charakteristik des Systems (im System verhalten) hervorgerufen werden. Wird bei solcher Schwankungen der Systcmcharaktcristik kcinerliv zusätzlicher Einfluß auf das System vorgenommen, st kann nicht gewährleistet werden, daß stets das untc den jeweiligen Umständen mögliche Optimum de: Produkts erzielt wird.

Dies sei verdeutlicht am Beispiel eines Generator:

aus Solarzellen, der direkt auf eine PulTerbiUteric weder das Produkt noch die einzelnen Betriebsgrößen konstanter Spannung arbeitet. Die Konstantspannung einen vorbestimmten Maximalwert überschreiten. Inder Batterie muß dünn so klein gewählt werden, daß nerhalb dieser Grenzen sind die Betriebsgrößen frei auch unter den ungünstigsten Umständen, d. h. bei einzeln einstellbar. Eine selbsttätige Optimierung des den geringsten Zcllenspannungen, bei denen noch r> Produktes erfolgt dabei nicht.

sicher Energie vom Generator in die Batterie übcrtra- Bei anderen bekannten Einrichtungen zur selbsigen werden muß, die Generatorspannung ausrei- tätigen optimalen tonregelung eines Systems wird die chend über der Batteriespannung liegt. Bei höheren Regelung mit Hilfe von Suchschrittcn oder Probe-Generatorspannungen — und dabei oft kleineren bewegungen durchgeführt. Hierbei wird eingangsseitig Kurzschlußströmen — wird dann aber ein hoher Pro- ic. ein Parameter oder eine physikalische Größe des zentsatz der eigentlich zur Verfügung stehenden Systems so verstellt, daß die Ausgangsgröße des Energie nicht genutzt. Systems zunimmt und ihren Höchstwert durchläuft.

Es ist unter solchen Umständen daher zweck- Der Höchstwert wird gemessen und gespeichert. Somäßig, einen Eingriff in das System vorzunehmen, der bald der nun wieder abnehmende Augenblickswert es den neuen Verhältnissen so anpaßt, daß wieder 15 der Ausgangsgröße unter einen gewissen Betrag des das Optimum der möglichen Energie übertragen gemessenen Höchstwertes absinkt, erfolgt ein Umwird, schaltvorgang derart, daß der Parameter die Aus-

Die Forderung an ein selbstoptimierendes System gangsgröße in entgegengesetzter Richtung beeinflußt, entspricht dem Problem der Variationsrechnung, wo Dabei durchläuft die Ausgangsgröße wieder ihren der Extremwert eines Funktionais gesucht wird" das so Höchstwert, der erneut gemessen wird. Durch ein von irgendwelchen Funktionen abhängt. Solche selbst- ständiges Umschalter, des Parameters, das zu diesen oprimiercnde Verfahren sind an sich bekannt. Um bei Suchschritten führt, pendelt die Ausgangsgröße ständer Optimierung eines Produkts zweier Multipükan- dig um ihren Optimalwert.

den eine automatische Anpassung durchführen zu Bei einer anderen bekannten Regeleinrichtung wer-

können, benötigen die bisher bekannten Verfahren 25 den durch einen Oszillator periodische Rcchtcck-

aber alle eine Messung oder BerechnunG des Produk- Schwingungen erzeugt, die im einzuregelnden System

tes selbst. Dies bedeutet oft — beispielsweise bei der eine Veränderung der Ausgangsgröße hervorrufen.

Optimierung einer elektrischen Leistung —, daß beide Diese Veränderungen werden gemeinsam und über

Multiplikanden getrennt erfaßt und miteinander mul- einen Integrator wieder mit den Oszillatorschwingun-

tipliziert werden müssen. Diese Multiplikation steilt 30 gen zusammengeführt und von ihnen subtrahiert oder

aber — gleichgültig, wie sie auch vorgenommen zu ihnen addiert, um das System erneut zu beeinflus-

wird — einen erheblichen Aufwand dar. Die Vcrfah- sen. Je nach dem Vorzeichen der ermittelten Verän-

ren sind umständlich. Es sind dazu eine große Zahl derungen der Ausgangsgröße, d. h. je nachdem, ob

komplizierter Geräte erforderlich. Es handelt sich ihr Wert zunimmt oder abnimmt, wird der vom Inte-

dabei sowohl um Kosten- als auch um Raum- und 35 grator gelieferte Wert von den Oszillatorschwingun-

Cewichtsaufwand. gen subtrahiert oder addiert. Auf diese Weise werden

In einem selbsteinstellenden System genügt es Suchschritte veränderlicher Größe ausgeführt, und nicht, den Systemzustand zu einem bestimmten Zeit- das System regelt sich selbsttätig auf einen Maximalpunkt zu analysieren, um festzustellen, in weiche wert der Ausgangsgröße ein.

Richtung sich das System bewegen muß, um die ge- 40 Ein Nachteil dieser bekannten selbstoptimicrendcn stellten Bedingungen der Optimierung zu erfüllen. Es Systeme besteht aber darin, daß stets die Ausgangsist dazu ein Suchvorgang erforderlich, der allgemein größe selbst gemessen werden muß und daß zur ein wesentliches Kennzeichen aller selbstoptimieren- Regelung nur ein Parameter verstellt wird, wogegen den Systeme darstellt. Durch ihn wird die Analyse andere das System beeinflussende Größen oder Parades Systemzustandes überhaupt erst möglich. Der 45 meter unbeeinflußt bleiben. Für die Einregulicrung Suchvorgang wird als Probebcwegiing bezeichnet. Er eines Produktes, das aus zwei physikalischen Größen, entsteht durch eine gcwollte Veränderung der Stell- den beiden Multiplikanden, gebildet wird und wobei parameter, die öle Probebewegung hervorruft, und diese beiden Größen durch eine stetig und monoton kiän, in weiche Richtung eine weitere Veränderung fallende Kennlinie voneinander abhängig sind, sind Zu erfolgen iiat, um zun. Optimum zu gelangen. Diese 5° derartige Regeleinrichtungen daher nicht geeignet, weitere Veränderung wird dann Gnmdbcwcgimg ge- Insbesondere sind diese bekannten Einrichtungen nannt. Probe- und Grundbewegung können gleich- nicht geeignet, wenn die Kennlinie für die beiden zuzcitig oder abwechselnd erfolgen oder sogar zusam- sammcnhängcndcn Größen sich auf irgendeine Weise fncngcfaßt worden. verändert. Dann müssen im allgemeinen für beide

Es bestehen grundsätzliche Unterschiede zwischen 55 Größen neue Werte zugrunde gelebt wer !?r\ um gcdcn hier aufgezeigten Bedingungen und solchen Rege- maß der veränderten Kennlinie einen neuen optilungsaiifgabcn, bei denen zwar auch die Endgröße malen Wert für das Produkt zu erreichen,
auf einen Maximalwert eingeregelt werden soll, bei Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die denen aber die beiden physikalischen Größen nicht selbsttätige Einregulicrung des Maximalwertes eines über eine Kennlinie funktionell zusammenhängen. In 60 Produktes aus zwei phyksikalischen Größen eine Eindiesem Falle wird bei bekannten Regeleinrichtungen richtung zu schaffen, die einfacher auszuführen ist die einzuregelnde En:k'röße gemessen und nur eine und weniger Aufwand erfordert als die obcngcnanntler beiden Größen verändert, während die andere ten bekann'cn Regeleinrichtungen. Dabei wird vor-Größc unbeeinflußt bleibt. Bei einer anderen bekann- ausgesetzt, daß din beiden Größen in dem einzuten Regeleinrichtung wird mit Hilfe von einer oder «5 regelnden System durch eine stetig und monoton falauch mehreren Differentialgetrieben eine Endgrößc lcnclc Kennlinie voneinander abhängig sin I. Die Frais Produkt von mehreren physikalischen Betriebs- findung geht dabei von der obengenannten Möglichgrößen überwacht wobei darauf geachtet wird, daß kcit aus, Probe- bzw. Suchbewegung und Grund-

bewegung zusammenzufassen, denn diese Möglichkeit verspricht vom Prinzip her einen geringen gera'tctechnischcn Aufwand. Hs werden naeli dem obengenannten Prinzip wiederholt Umschaltvorgänge ausgeführt, die zu Suchschritten führen, die in ihrer Größe veränderlich sind.

Zur Lösung der Aufgabe enthält die erfindim.usgemäße Einrichtung

a) steuerbare, die beiden physikalischen Grüßen des einzuregelnden Systems im Sinne von abwechselnd in der einen und in der anderen Richtung auf der Kennlinie durchzuführenden Sii'.hschriltcn beeinflussende Mittel, wobei abwechselnd der Augenblickswert der einen Größe stetig verringert und gleichzeitig der Augenblickswert der anderen Grüße stetig vergrößert wird,

b) je ein Meßglied für jede der beiden physikalischen Größen zur Messung des bei den Suchschritten auftretenden Spitzenwertes der einen bzw. der anderen Größe und zur Bestimmung eines Anteiles k (0<λ<1) des gemessenen Spitzenwertes und

c) eine die Umschaltvorgängc steuernde Schalt logik, an die eingangsseitig die Meßglieder und die beiden Größen und ausgangsseitig die zur Beeinflussung der Suchschritte steuerbaren Mittel angeschlossen sind, wobei in der Schaltlogik der nachfolgende Umschaltvorgang für dieSuchschrittc dann erfolgt, wenn der Augenblickswert der während des Suchschrittes abnehmenden Größe den Teilbetrag k seines beim vorhergehenden Umschaltvorgang gemessenen Spitzenwertes erreicht hat.

Diese Einrichtung weist gegenüber den bekannten Einrichtungen zur selbsttätigen Einregulierung des Maximalwertes eines Produktes den Vorteil auf. daß nicht mehr eine Messung des Produktes selbst, sondern nur die Kenntnis bzw. Messung der beiden Multiplikanden, d. h. der miteinander zu multiplizierenden Größen erforderlich ist und daß der Suchvorgang sich von selbst einstellt. Die Erfindung ist sowohl auf Produkte der Form P = .χ ■ y als auch der Form P--x" Y anwendbar. Ferner ist wesentlich, daß beide Multiplikanden abwechselnd im Sinne der Suchschritte beeinflußt werden, es ist daher auch bei einer sich eventuel» ändernden Kennlinie die Einregulierung des jeweils optimalen Wertes für das Produkt, also für die Ausgangsgröße, einwandfrei möglich, was bei den bisher bekannten Einrichtungen nicht der Fall war, weil nur eine der beiden Größen beeinflußt werden konnte.

Vorteilhafterweise wird an den Meßgliedern ein Teilbetrag k etwa in der Größenordnung von k « 0,8 bis 0,9 des jeweils gemessenen Spitzenwtrtes abgegriffen. Auf diese Weise bleibt die Amplitude der Suchbewegung gering. Ergänzend sei erwähnt, daß der abgegriffene Teilbetrag/: für die Suchschritte in den beiden einander entgegengesetzten Richtungen, d. h. für die beiden Multiplikanden bzw. Größen, nicht den gleichen Betrag haben muß, vielmehr ist es möglich, für den einen Multiplikanden einen Wert k 1 und für den anderen Multiplikanden einen Wert A: 2 zu wählen.

Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung bestehen die steuerbaren, das einzuregelnde System beeinflussenden Mittel aus einem Stellgenerator. Dieser Stellgcncrator ist beispielsweise als Integrator ausgebildet, an dessen Eingang von der Schaltlogik abwechselnd ein positiver oder negativer Konstantweit angelegt werden. Zum Messen und Speichern der jeweiligen Spitzenwerte der beiden Größen können einfache Dioden-Kondensatoren-Kombinationen verwendet werden. Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung können die Meßglieder als Mittelwertmesser mit einer solchen Verzögerungszcit ausgebildet sein, daß an

ίο ihrem Ausgang die infolge der Suchschrilte auftretende Meßwertänderung der betreffenden physikalischen Größe unerheblich ist.

Fun weiterer Vorteil der Erfindung besieht darin, daß zur Optimierung eines Produktes zweier Größen lediglich zwei Meßglieder und eine Schaltlogik erforderlich sind. Mit den Meßgliedern werden beim Umschaltvorgang die jeweiligen Spitzenwerte der beiden Größen, d. h. der beiden Multiplikanden, erfaßt. Die Schaltlogik dient zur Beeinflussung der Stellparameter im vorgegebenen, einzuregelnden System. Dabei kann es sich um einen oder mehrere Stellparameter handeln. Die Schaltlogik kennt zwei quasisiabile Zustände. Im einen Zustand wird die Kennlinie in einer Richtung, im anderen Zustand in der umgekehrten Richtung durchlaufen. Bei jedem Umschalten ν Ird der dabei auftretende Spitzenwert des einen Multiplikanden, d. h. der einen Größe, gemessen und — wie erwähnt — ein einstellbarer Prozentsatz abgegriffen.

Nach einem Umschalten dutch die Schaltlogik wird die Kennlinie so durchlaufen, daß der Wert desjenigen Multiplikanden, der unmittelbar vorher seinen Spitzenwert angenommen hatte, sich stetig verringert. Hat der Multiplikand nun einen Wert angcnommcn, der dem oben beschriebenen abgcgrilienen Prozentsalz k des Spitzenwertes entspricht, so wechselt der Ausgang der Schaltlogik seinen Zustand, und der Arbeitspunkt des Systems durchwandert die Kennlinie in entgegengesetzter Richtung. In diesem Umsehallpunkl wird der Spitzenwert des zweiten Multiplikanden automatisch festgehalten. Auch von ihm wird völlig entsprechend ein Teilbetrag, z. B. der gleiche Prozentsatz A-, abgegriffen und als Steuerwert für den folgenden Umschaltvorgang benutzt. Die beiden so charakterisierten Umschaltpunkte auf der Kennlinie stellen die beiden Endpunkte der Probebewegung bzw. der Suchschritte dar.

An Hand der Zeichnungen sei die Erfindung nachstehend weiter erläutert.

F i g. 1 zeigt das Prinzip für die Wirkungsweise der Einrichtung;

F i g. 2 zeigt den Ablauf des Suchvorganges an der Kennlinie;

F i g. 3 zeigt eine gegenüber F i g. 1 etwas erweiterte Prinzipskizze mit den schematisch eingezeichneten Geräten;

Fig.4 zeigt ein einfaches Schaltbeispiel aus der Praxis;

F i g. 5 zeigt den Einfluß einer Kennlinienänderung.

In den F i g. 6 a bis 6 d sind die Zusammenhänge diagrammartig dargestellt.

In der Fig. 1 ist mit 5 das einzuregelnde System bezeichnet, und es ist angenommen, daß das Produkt U ■ I optimiert werden soll. Beim Beispiel eines elektrischen Generators sind die beiden für dieses System maßgeblichen Größen dementsprechend als Spannung U und Strom / zu interpretieren. Die Spitzen-

Werte beider Größen, d. h. der beiden Multiplikanden U und /, werden in Spitzcnwcrtmcsscrn gcmcs-•en, z. B. die Spannung U im Spitzenwertmesser SpM I und der Strom / im Spitzenwertmesser SpM 2. Von beiden Spitzenwertmcssern wird jeweils ein Teilbetrag des Spitzenwertes, nämlich der Prozentsatz k-U bzw. kl einer Schaltlogik SL zugeleitet. Außerdem werden die Augcnbliekswerie (/ und / selbst •benfalls der Schaltlogik SL zugeführt. Die Schalllogik SL beeinflußt ihrerseits den Stellgcner Uur Γ/, der über einen oder mehrere Parameter Z in das fiysterr. .S' eingreift, um dort die oben beschriebene Veränderung, nämlich Verringerung des einen Multiplikanden und Vergrößerung des anderen Multiplikanden durchzuführen.

An Hand der Fig. 2 soll nunmehr der Ablauf des Verfahrens beschrieben werden. Es ist eine Stroin-Spannungs-Kcnnlinie mit den Koordinaten U und / dargestellt. Es sei angenommen, daß sich das System auf der Kennlinie augenblicklich im Punkt \ befindet und soeben eine Umkehrung der Bewegungsrichtung des Arbeitspunktes erfolgte. Dann wird im Spitzcnwertmcsscr SpM 1 der Spitzenwert U_n der Spannung gemessen. Durch die oben schon erwähnte Probebewegung wird nun vom Stellgcnerator G aus über den Parameter Z das System so verändert, daß die soeben mit ihrem Spitzenwert gemessene Größe, in diesem Fall die Spannung U, sich gemäß der Kenn l'nie stetig verringert. Die Spannung U wandert also von dem Wert U_n mit abnehmender Tendenz in Richtung zum Punkt P und über ihn hinaus. Wenn der Augenblickswert der Spannung den Teilbetrag k ■ U_n erreicht hat, befindet sich das System beispielsweise in dem Punkt/i auf der Kennlinie. Wie oben erläutert, findet hier durch die Schaltlogik eine Umschaltung statt, und die Kennlinie wird in umgekehrter Richtung durchlaufen, fm Umschaltpunkt β wird der Spitzenwert l/t des Stromes im Spitzenwertmesser SpMT. gemessen und sein Teilbetrag k ■ In der Schaltlogik zugeleitet. Wenn nun der zweite Multiplikand, d. h. der Strom, den Teilbetrag k I₁₁ erreicht hat, findet ein erneutes Umschalten statt, und der Arbeitspunkt durchwandert die Kennlinie wieder in der erstgenannten Richtung. Solange der Arbeitspunkt noch nicht die optimale Lage auf der Kennlinie erreicht hat, sind die beiden Bewegungen auf der Kennlinie in aufsteigendem oder absteigendem Sinn nicht gleich groß, und infolgedessen verschiebt sich die hier durchgeführte Probebewegung in einer überlagerten Grundbewegung in Richtung zum optimalen Arbeitspunkt hin. In der F i g. 2 ist angenommen, daß der Arbeitspunkt bereits den Punkt P optimaler Leistung erreicht hat. In diesem Falle sind die Amplituden der Probebewegung kostant, und der Arbeitspunkt wandert ständig zwischen den beiden Umschaltpunkten λ und β hin und her.

Wenn die beiden Punkte ^ und β nicht allzu weit voneinander entfernt liegen, das heißt z. B. k einen Wert von etwa 0,9 aufweist, bleibt die Amplitude der Probebewegung klein urd hat praktisch keinen Einfluß auf das abgegebene Produkt U ■ I des Systems. Die Leistung selbst ist somit im Bereich der Probebewegung nur kleinen Schwankungen unterworfen.

Verändert sich durch irgendwelche Einflüsse die Kennlinie, so daß der Arbeitspunkt nicht mehr im optimalen Bereich liegt, so wird diese Änderung sofort durch die Probebewegung erfaßt. Die Probebewegung verlagert sich durch die sich dabei ergebenden maximalen Werte der beiden Multiplikanden selbsttätig in einer Grundbewcgung so lange, bis ihre beiden Endpunkte auf der Kennlinie auf vcrschicdcncn Seiten des Punktes liegen, wo das Produkt nunmehr seinen optimalen Wert besitzt. In dieser neuen Lage wird dann wiederum die Probebewegung daiiernd durchgeführt, d. h., es stellt sich ein stationärer Zustand ein.

u> Die Fi g. 3 zeigt einen der Fig. t entsprechenden Aufbau, jedoch sind in die einzelnen Bausteine zur Durchführung des Verfahrens schematisch noch die benötigten Geräte eingezeichnet. Mit S ist wiederum das einzuregelnde System bezeichnet. In den Spitzen-Wertmessern SpMl und SpM 2 sind die z. B. verwendbaren einfachen Dioden-Kondensatoren-Kombinationen eingezeichnet. Sodann sind in der Schaltlogik SL zunächst bistabile Kippstufen angeordnet, an deren Eingang die Anteile -1 und -\-k der betref- »o fenden Meßgröße bzw. des betreffenden Multiplikanden angelegt sind. In diesen Einrichtungen werden die Augenblickswerte des Multiplikanden mit dem eingespeicherten Prozentsatz k verglichen und somit der Schaltvorgang ausgelöst. Die beiden Kippstufen, «5 sind mit ihren Ausgängen mit einer weiteren elektronischen Schalteinrichtung verbunden, die je nach Schaltstellung der vorgeordneten Kippstufen einen positiven oder negativen Konstantwert an den Stellgcnerator G anlegt. Im Stellgenerator G ist durch 3<j eine Kennlinie angedeutet, daß der Stcllparametcr Z über die Zeit t stetig veränderbar ist.

Die Erfindung bedarf aber nicht notwendig eines gesonderten Stellgencrators. Dies sei an einem besond ;s einfachen Ausführungsbeispiel erläutert. In F i g. 4 ist ein Energie-Direktumformer K angenommen. In ihm ist durch eine Kennlinie die Abhängigkeit zwischen Spannung u und Strom ί festgehalten. Die von diesem Energie-Direktumformer abgegebene und einem Verbraucher V — gegebenenfalls über eine Speicherbatterie — zugeführte elektrische Leistung soll optimal gehalten werden. Hierzu werden — wie vereinfacht in der F i g. 4 dargestellt ist — in der oben schon beschriebenen Weise die Spitzenwerte Ua und I'α von Spannung und Strom gemessen und ein Prozentsatz k von ihnen abgegriffen und der Schaltlogik SL zugeführt. Die Schaltlogik greift nun auf folgende Weise in das dargestellte System ein:

In die Verbindungsleitung zwischen Energie-Direktumformer K und Verbraucher V ist eine Drosseispule L eingefügt und ihr eine Diode D nachgeschaltet. Zwischen diesen beiden Schaltelementen ist ein schematisch dargestellter Schalter T angeschlossen, der die Verbindungsleitung kurzschließt und den Kurzschluß wieder öffnen kann. Der Schalter T wird durch die gestrichelt eingezeichnete Verbindung von der Schaltlogik SL aus gesteuert. Die Ausbildung des Schalters selbst ist von untergeordneter Bedeutung — so kann z. B. ein mechanischer Kontakt ebenso verwendet werden wie ein elektronischer Schalter, z. B. So eine Transistor- oder Thyristor-Schaltung.

Wird der Schalter T geschlossen, so ändert sich die

Spannung nach dem Gesetz u = L ■ -=- . Der Ar-

65 beitspunkt durchläuft somit die Kennlinie in dem Sinn, daß die Spannung kleiner wird. Auch hier soll wieder die Forderung gelten, daß die Schaltlogik dann einen Umschaltvorgang einleitet, wenn die

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Spannung U den Wert k ■ U_n /.. B. 0,9 · U_n erreicht hat. In diesem Augenblick wird der Schalter T wieder geöffnet und gleichzeitig der in diesem Augenblick herrschende Spitzenwert lj> des Stromes gemessen. Der Strom flirßl infolge der Tatsache, daß die in der Induktivität gespeicherte Energie nicht springen kann, weiter von der Drossel L über die Diode D zum Verbraucher V, Er nimmt dabei stetig ab. Wenn der Strom seinen Wert k ■ Ip bzw. 0,9 · l_fi erreicht hat, schließt die Schaltlogik SL den Schalter Γ wieder, wobei jetzt wieder die Kennlinie in der ursprünglichen Richtung durchlaufen wird und die Spannung abnimmt. Im Augenblick des Umschaltcns war wieder der Spitzenwert U_n der Spannung gemessen und sein Prozentsatz k ■ U_n der Schaltlogik zugeführt worden. Damit hat das System eine vollständige Probebewegung durchgeführt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird keine gesonderte Probebewegung durchgeführt, und es ist kein eigentlicher Stcllgenerator erforderlich. Vielmehr wird die vom Schalt-Charakter magnetischer Gleichstromwandler herrührende Bewegung des Arbeitspunktes gleichzeitig als Probe- und Grundbewegung für das Optimierungsverfahren verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist also der gerätctechnischc Aufwand noch weiter verringert. Besonders wertvoll ist diese Ausführungsform für Generatoren kleinerer Leistung, z. B. Solargeneratoren.

In der Abb. 5 ist nun der Fall dargestellt, daß sich die Strom-Spannungs-Kennlinie ändert. Eine derartige Änderung tritt z. B. bei Solarzellen auf, wenn sich der die Solarzelle tragende Satellit in seiner Bahn der Sonne genähert oder sich weiter von ihr entfernt hat. Liegt τ.. B. bei der ersten Satellilenstcllung der Punkt optimaler Leistung bei P₁ auf der Kennlinie K₁, so sind <v, und /J₁ die Umschaltpunktc der zugehörigen Probebewegung. U₁₁₁ und Ip₁ sind die Spitzenwerte von Spannung bzw. Strom in dem einen oder anderen Umschaltpunkt. Die dazugehörigen Teilbeträge sind mit k-U_ni und k-l_fii bezeichnet.

Hat sich in einer neuen Position des Satelliten die Kennlinie verändert, so paßt sich die Probebewegung der veränderten Kennlinie K., an und verschiebt beispielsweise den Punkt maximaler Leistung für den zweiten Fall zum Punkt P,,. Hier sind wiederum -v., und ß., die Umschallpunkte der Probebewegung, während U₁₁₁ und !#., die zugehörigen Spitzenwerte von Spannung bzw. Strom sind. In jeder der beiden Kennlinien stellen die schraffierten Flächen jeweils die optimale Leistung dar.

In der F i g. 6 sind im Diagramm die Zusammenhänge noch einmal dargestellt. Fig. 6a zeigt eine

nichtlineare Strom-Spannungs-Kcnnlinie, die F i g. 6b zeigt eine z. B. ebenfalls nichtlinearc Charakteristik des Stellgenerators, nach dem durch den Stellparameter Z die Spannung zwar stetig, aber nichtlinear, verändert wird. Fig. 6c zeigt den Spannungsverlauf

ao über die Zeit t aufgetragen. Man erkennt, daß nach wenigen Probebewegungen sich ein stationärer Zustand in einer Pendelbewegung um den Punkt maximaler Leistung eingestellt hat. Fig. 6d zeigt in entsprechender Darstellung den Stromverlauf über der Zeit bis zum stationären Zustand der Probebcwegiing.

Die Diagramme der Fig. 6 sollen lediglich rein

schematisch die Zusammenhänge zeigen und stellen

keine praktischen Beispiele mit Größenangaben d;ir.

Das am Beispiel der elektrischen Leistung gezeigte

Optimierungsverfahren für Produkte zweier Größen ist selbstverständlich auch auf andere Systeme ohne weiteres anwendbar. In jedem Fall weist es den Vorteil eines einfachen Aufbaus und einer einfachen Durchführung auf. Dabei ist stets nur die Kenntnis bzw. Messung der beiden Multiplikanden und nicht des Produktes selbst erforderlich. Die Optimierung erfolgt in jedem Fall durch eine Beeinflussung der beiden Multiplikanden im entgegengesetzten Sinne in einer Probebewegung auf der Kennlinie des Systems.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur selbsttätigen Einregulierung des Maximalwertes eines Produktes aus zwei physikalischen Größen, die in einem System durch eine stetig und monoton fallende Kennlinie voneinander abhängig sind, mit Hilfe wiederholi im System ausgeführter Umschaltvorgänge, die zu Suchschritten führen, die in ihrer Größe veränderlich sind, gekennzeichnet durch m