DE1810814C - Einrichtung zur Extremwertregelung oder Steuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Extremwertregelung oder Steuerung, mit einer periodische Teständerungen der Regelgröße erzwingenden Testeingangsgröße, einer das durch die Teständerungen bedingte Erreichen des Extremums der Regelgröße und Abweichungen vom Extremwert feststellenden Schaltungsanordnung, deren Ausgangsgröße zur Vorzeichenumkehr der Testeingangsgröße auswertbar ist.

Solche Einrichtungen sind bekannt z. B. durch das Buch von H. S. Ts ie n, »technische Kybernetik«, 1957, Verlag »Berliner Union« - Stuttgart, S. 214 bis 221. Dieser und anderen bekannten Einrichtungen ist im allgemeinen gemeinsam, daß der Extremalwert (dort »Optimalwert« genannt) durch Teständerungen gesucht wird und das Erreichen dieses Extremalwertes auf dem Umweg über eine Differentiation der Regelgröße und Feststellung, daß der Differentialquotient Null ist, überwacht werden muß. Jedoch ist die Einstellung des Differentialquotienten nicht immer leicht ausführbar. So gibt es Fälle, bei denen die zeitliche Ableitung Null bei verschiedenen Strom- bzw. Spannungswerten erreicht wird. Ferner lassen sich Strom- bzw. Spannungsverläufe mit Unstetigkeitsstellen überhaupt nicht differenzieren.

Aus diuaem Grunde ist auf S. 221 bis S. 223 des Buches von Tsien eine Extremalwertregelung (dort »Maximumhaltende Optimalwertregelung« genannt) beschrieben, bei der ohne Einstellung des Differentialquotienten gearbeitet wird.

Bei dieser Einrichtung wird die Ausgangsgröße als ι Spannung gemessen, die einem Ladekondensator zugeführt ist. Die Spannung des Kondensators folgt dann der Ausgangsgröße, bis der maximale Wert erreicht ist. Wenn die Ausgangsgröße nach überschreiten des Extremwertes wieder abfällt, wird die Differenz zwischen der Kondensatorspannung und der Ausgangsgröße gebildet und bei einer kritischen Spannung die Richtung der Testeingangsgröße umgekehrt.

Diese Schaltungsanordnung bringt die bei Verwendung von Kondensatoren übliche Frequenzabhängig-

n keit mit sich. Daher ist auf S. 221, letzte 6 Zeilen des Buches von Tsien vorgeschlagen, zur Unterdrükkung der hochfrequenten Störungen das zeitliche Integral der Differenzspannung zu verwenden. Diese Maßnahme erhöht aber den Aufwand.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einrich tuag zur Extremwertregelung oder Steuerung zu schaffen, bei der der Extremwert auch nichtlinearer bzw. unstetiger Ströme oder Spannungen ohne Ein Stellung des Differentialquotienten und ohne Verwendung frequenzabhä;igiger Elemente wie z.B. Kondensatoren ermittelt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der ein gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung eine im Extremumbildungspunkt abgeglichene elektrische Brückenscha! tung ist, in der wenigstens ein Zweig ein steuerbares Element enthält, das die Spannung oder den Strom dieses Zweiges steuert und deren Diagonalspannung einem Demodulator zugeführt ist.

Im folgenden soll nun die Erfindung durch Ausführungsbeispiele und anhand der Zeichnungen erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 die Schaltung der Einrichtung mit einem einzigen in einem der Brückenzweige liegenden steuerbaren Element

Fig. 2 die Schaltung der Einrichtung mit zwei steuerbaren Elementen (Geber und Potentiometer)

Fig. 3 die Schaltung der Einrichtung mit zwei steu erbaren Elementen, von denen eines als Stro-.a- bzw. Spannungsgenerator ausgeführt ist

F i g. 4 die Schaltung der Einrichtung mit Gleichstrom- bzw. Gleichspannungsverstärker als steuerbare Elemente sowie mit einem Demodulator in Ventilbrükkenschaltung

Fig. 5 (a, b, c) Zeitdiagramme für die Spannungsänderung in den verschiedenen Kreisen der Einrichtung.

Die Einrichtung enthält das steuerbare Element 1 zur Steuerung von Spannung oder Strom, das in 5 einem Zweig der durch den Innenwiderstand dieses Elements und die Widerstände 2, 3 und 4 gebildeten abgeglichenen Brückenschaltung liegt. In der Brückendiagonale »ab« liegt der Demodulator 5, an dessen Ausgang die Belastung 6 angeschlossen ist. An die Klemmen 7—7' der Einrichtung wird die Spannung U (0 bzw. der Strom / (f) gelegt. Im vorgegebenen Punkt l_o (F i g. 5), muß der Extremwert dar Ausgangsspannung U₆ (/) gebildet werden, die der Belastung 6 zugeführt wird.

Das steuerbare Element I kann als Geber ausgeführt sein, zum Beispiel als Potentiometergeber, der die Funktionsschaltung 8 (Fig. 2) enthält, und nach dem Gesetz / (/), den Wert des Regelwiderstandes 9

ändert if (ι) — ist eine beliebig gewählte Funktion als Testeingangsgröße). In den anderen Brückenzweig kann in diesem Falle das Potentiometer 10 gelegt werden, das den Sitrom dieses Zweiges einstellt und somit die Auswahl jedes beliebigen Punktes zur BiI-dung des Funktionsextremums ermöglicht.

Das Element 1 kann sls in dem einen Brückenzweig liegende¹· und durch die Funktionsschaltung 8 nach dem Gesetz ψ (t) steuerbarer Spannungs- bzw. Stromgenerator Il (Fig. 3) ausgeführt sein, wobei (/) ebenfails eine beliebig gewählte Funktion ist. In den anderen Brückenzweig kann das steuerbare Element

12 eingeschaltet werden, das den Strom dieses Zweiges steuert und die Auswahl des Punktes I₀ zur Bildung des Extremums der Funktion φ (/) ermöglicht, ι s Unter anderem kann als Element 12 ein Potentiometer verwendet werden.

Die steuerbaren Elemente 1 und 12 können auch als zwei gleichartige Gleichspannungs- bzw. Gleichstromverstärker (in Fig. 4 sind dies die Verstärker

13 und 14) angeführt sein, die man zur Erhöhung der Brückenstabilität in zwei benachbarte Brückenzweige legt. Die Verstärker 13 und 14 gestatten es ohne größere Verzerrungen langsam veränderliche, darunter auch linear veränderliche Spannungen bzw. Ströme zu übertragen. Wegen voller Symmetrie der Einrichtung kann der eine Verstärker (z.B. 13) zur Übertragung der beliebig gewählten Funktion U (1) und der andere Verstärker 14 zur Auswahl und trägheitslosen Verstellung des Extremumpunktes räch dem Änderungsgesetz der an die Klemmen 19-19 des Verstärkers 14 angelegten Spannung (Z₁₄ (/) dienen.

Die Einrichtung funktioniert wie folgt.

Es sei angenommen, daß sich die Eingangsspan nung U (I) zeitlich linear ändert (F i g. 5a). Im vorgegebenen Extremumbildungspunkt (/„ U₀) passiert die Spannung U_ab in der Brückendiagonale ab den Nullwert (Fig. 5b). Infolge des VentUeffektes des Demodulators wird die Ausgangsspannunß U₆ (/) an der Belastung 6 unipolar bei beliebiger Änderung der Eingangsspannung U_b (f) sein.

Der Wert der Ausgangsspa-: mng U_b U₀) = 0 wird also extremal sein (Fig. 5c). das heißt, die zeitliche Änderung der Ausgangsspannung U₆ bei linearer Eingangsspannung U (!) wird den Verlauf einer gebrochenen Geraden el_of bzw. gtji (je nach der Polarität des Umsetzers) mi. dem Extremum im Punkt l_o haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Extremwertregelung oder Steuerung, mit einer periodische Teständerungen der Regelgröße erzwingenden Testeingangsgröße, einer das durch die Teständerungen bedingte Erreichen des Extremums der Regelgröße und Abweichungen vom Extremwert feststellenden Schaltungsanordnung, deren Ausgangsgröße zur Vorzeichenumkehr der Testeingangsgröße auswertbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung eine im Extremumbildungspunkt abgeglichene elektrische Brückensrhahung ist, in der wenigstens ein Zweig ein steuerbares Element (1) enthält, daß uie Spannung oder den Strom dieses Zweiges steuert und deren Diagonalspannung einem Demodulator (5) zugeführt ist,

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet iiaß das steuerbare Element (1), das den Strom oder die Spannung des Brückenzweigs steuert, als Spannungs- bzw. Stromgeber ausgeführt ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Element (1), das den Strom oder die Spannung des Brückenzweiges steuert, als Spannungs- bzw. Stromgenerator (11) ausgeführt ist.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch geken· zeichnet, daß das steuerbare Element (1), das den Strom ode^ die Spannung des Brückenzweiges steuert, als Spannungs- bzw. Stromverstärker (13, 14) ausgeführt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Demodulator (5) in Ventilbrückenschaltung ausgeführt ist.