DE1906836A1

DE1906836A1 - Adaptivregeleinrichtung fuer Regelkreise mit Stellantrieben

Info

Publication number: DE1906836A1
Application number: DE19691906836
Authority: DE
Inventors: Westermayer Dipl-Ing Rudolf; Speth Dipl-Ing Winfried
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-02-12
Filing date: 1969-02-12
Publication date: 1970-09-03
Also published as: CA939789A; GB1302924A; JPS4934229B1; DE1906836C3; US3633086A; DE1906836B2

Description

Adaptivregeleinrichtung für Regelkreise mit Stellantrieben

Sehr viele technische Regelanordnungen weisen Stellantriebe auf, deren Beschleunigung oder deren Geschwindigkeit begrenzt ist. Ursache derartiger Begrenzungen können z.B. die Leistungsbegrenzung des Stellmotors, "die Sättigung bzw. Aussteuerung eines Regelverstärkers oder Relaiselementes sein. Die infolge von Begrenzungen bedingte und hinzunehmende Nichtlinearität steht solange einem stabilen und optimierbaren Regelverhalten nicht entgegen, als der Stellantrieb für sich betrieben wird. Sind ihm jedoch innerhalb eines Regelungssystems weitere Regelschleifen überlagert und weist dieses System ein oder mehrere Speicherglieder auf, dann ist durch die Begrenzung eines unterlagerten Stellantriebs bei Vorhandensein eines Speichergliedes bereits schon eine optimale Regelung, bei mehreren Speichergliedern schließlich auch die dynamische Stabilität der Gesamtregelanordnung in Frage gestellt. Diese Gefahr besteht besonders bei schnellen Regelungen - beispielsweise bei der Regelung flüssiger oder gasförmiger Durchflüsse oder bei der Druckregelung von Speichern, wo motorisch angetriebene Ventile verwendet werden. Dasselbe Problem tritt auch bei der Stabilisierung von Schiffen auf, bei denen verstellbare Stabilisierungsflossen, Tankwassermassen oder.auf Schienen bewegte Wagen verwendet werden. Aus wirtschaftlichen Gründen können die Stellglieder bezüglich ihrer Verstellgeschwindigkeit und ihres Antriebsmomentes nie so ausreichend dimensioniert werden, daß damit die größten am Schiff angreifenden krängenden Momente des Seegangs genügend schnell kompensiert werden können. Die daher gegebenen Begrenzungen der Stellantriebe verschlechtern das Dämpfungsverhalten der ihnen überlagerten Regelkreise und können die Stabilität des Regelungssystems insgesamt gefährden.

Durch die vorliegende Erfindung sollen diese Machteile beseitigt

009836/1660 "²"

1906B36

PLA 68/1364 -2-

werden. Sie bezieht sich auf eine Adaptivregeleinrichtung für Regelkreise mit einem in einer unterlagerten Regelschleife geregelten geschwindigkeits- und/oder beschleunigungsbegrenzten Stellantrieb. Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß die Amplitude einer vom Eingangssignal des dem Stellantrieb zugeordneten Reglers abhängigen Größe die Verstärkung des ihm überlagerten Reglers gegenläufig beeinflußt. Das zuvor genannte Eingangssignal kann dabei eine vom Sollwert des dem Stellantrieb zugeordneten Reglers, eine von seinem Istwert oder eine von der Differenz dieser beiden Werte abgeleitete Sröße sein. Grundgedanke der Erfindung ist es also, in Abhängigkeit vom Grad der Übersteuerung des Stellantriebs die Verstärkung des ihm überlagerten Reglers selbsttätig zurückzunehmen mit dem Ziel, vorteilhafte Dämpfungseigenschaften auch bei übersteuernden Steilbefehlen zu erhalten.

Eine einfache Möglichkeit der Einflußnahme auf den Verstärker des überlagerten Reglers besteht in einer Ausgestaltung der Erfindung in einem dem Verstärker des überlagerten Reglers nachgeordneten Quotientenbildner, dessen Divisoreingang vom Eingang des dem Stellantrieb zugeordneten Reglers beeinflußt wird. Stattdessen kann nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung dem Verstärker des überlagerten Reglers ein Multiplizierer nachgeordnet werden, dessen zweiter Eingang über einen Funktionsgenerator vom Eingangssignal des dem Stellantrieb zugeordneten Reglers beeinflußt ist. Mittels des Punktionsgenerators kann dann auf relativ einfache Weise die Art der Einflußnahme auf die Verstärkung des überlagerten Reglers den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden. Der Punktionsgenerator kann dabei nach einem weiteren Merkmal der Erfindung einen elektronischen Verstärker ', enthalten, in dessen Gegenkopplungskreis mehrere, mit unterschiedlichen Gleichspannungen vorgespannte und in Reihe mit Widerständen geschaltete Schwellwertdioden parallel zueinander angeordnet sind.

Das maximale Ansteuersignal, d.h. die Eingangssignalamplitude, des dem Stellantrieb zugeordneten Reglers kann an sich auf ver-

009836/1660 _₃_

PLA 69/". 364

-3-

schiedene Art gewonnen werden. Eine einfache Ausführung besteht darin, daß es mittels eines Spitzengleichrichters erfaßt wird.

Vorteilhaft ist es, wenn die unterlagerte Antriebsregelung in an sich bekannter Weise schnelligskeitoptiKal ausgelegt ist in dem Sinne, daß zur Beseitigung einer Regelabweichung stets die nach der einen oder nach der anderen Seite begrenzte Stellgröße wirksam ist. Hierzu wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der dem Stellantrieb zugeordnete Regler mit einem Verstärker versehen, dessen Verstärkungsgrad jeweils umgekehrt proportional seiner Ausgangsspannung ist und dessen Ausgangssignal die Verstärkung des überlagerten Reglers beeinflußt. Anstatt die Verstärkung des überlagerten Reglers auf diese Weise in Abhängigkeit von der Regelabweichung des ihm unterlagerten, lern Stellantrieb zugeordneten Reglers beeinflussen zu lassen, erweist es sich bei der Schlingerdärapfung von Schiffen, bei denen mit periodischen Laststörungen zu rechnen ist, als rege!dynamisch günstiger, vom Istwert des unterlagerten Reglers die zur Beeinflussung des überlagerten Reglers dienende Größe abzuleiten. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird daher ein weiterer Verstärker mit ausgangsspannungsproportionaler Verstärkung verwendet, der vom Istwert des dem Stellantrieb zugeordneten Reglers über einen Spitzengleichrichter beaufschlagt wird und seinerseits die Verstärkung des überlagerten Reglers beeinflußt.

Von Vorteil erweist sich ferner, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Istwert des überlagerten Reglers eine der Schiingergeschwindigkeit proportionale Größe ist, wobei diesem ein weiterer Regler für den Schlingerwinkel überlagert werden kann.

Die Erfindung samt eines Anwendungsbeispiels seil nachstehend anhand der Figuren näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen geregelten Stellantrieb, bestehend aus einem'

0098 36/1660

BAD ORIGINAL

PLA 68/1364 -4-

Lageregler 1 und einem Stellmotor 2, dessen Drehzahl η und dessen Strom i bzw. dessen stromproportionale Beschleunigung b in je einer inneren Regelschleife mittels eines Drehzahlreglers 11 und eines Stromreglers 3 geregelt werden nach Maßgabe der diesen Reglern vorgeschriebenen Hilfssollwerten n* und i*. Der Drehzahlistwert η wird dabei von einer mit dem Motor 2 mechanisch gekuppelten Tachodynamo T geliefert, während· der Stromistwert i einem im Ankerkreis des Motors angeordneten.Stromwandler entnommen wird. Der Stellmotor 2 ist mit einem Untersetzungsgetriebe G gekuppelt. Der Ausgang des Drehzahlreglers 11 ist durch zwei Begrenzungsanschläge 4 beidseitig auf maximale Werte begrenzt, so daß es sich

F hier um einen beschleunigungsbegrenzten Stellantrieb handelt. Damit dieser schnelligkeitsoptimal ist, d.h. die Ausregelung einer auftretenden Lageregelabweichung L· stets mit maximal möglichem Strom bzw. der Maximalbeschleunigung erfolgt, ist in an sich bekannter Weise der Verstärker 5 des Lagereglers 1 so ausgebildet, daß sein Verstärkungsgrad jeweils umgekehrt proportional seiner Ausgangsspannung ist, d.h. seine Ausgangsspannung a weist in Abhängigkeit von seinerEingangespannung e den in seinem Blocksymbol dargestellten Funktionsverlauf auf, der beschrieben wird durch die Beziehungen a = + . e sign (e). Ein derartiger Verlauf kann in an sich bekannter Weise realisiert werden durch einen gegengekoppelten elektronischen Verstärker, in dessen Gegenkopplungskreis mehrere vorgespannte Schwellwertdioden parallel

" zueinander angeordnet sind. Der Ausgang dieses Lageregelkreises wirkt mit seiner Stellgröße s auf eine mit 6 bezeichnete Regelstrecke, in welcher unter anderem beispielsweise ein Integraloder Speicherglied mit der Integrierzeit bzw. der Zeitkonstanten T enthalten sei. Dem Eingangskreis des Lagereglers 1 wird der Sollwert s* zugeführt, der vom Ausgang eines dem Lageregler überlagerten Reglers 7 geliefert wird. Der Regler 7 ist für die Regelung der eigentlichen Regelgröße χ bestimmt, welche je nach desa Anwendungsfall, beispielsweise die Durchflußmenge eines flüssigen oder gasförmigen Mediums - die Größe s würde dann den Ventilhub des den Durchfluß freigebenden Organs bestimmen - oder aber der Druck in einem gasgefüllten Behälter ist. .

009836/1660 ~⁵-

PLA 68/1364

-5-

Der Regler 7 besteht aus einem Regelverstärker 8, in dessen Eingangskreis die Differenz aus dem Sollwert x* der Regelgröße und •ihrem Istwert χ wirkt, sowie einem diesem nachgeschalteten Quotientenbildner 9, dessen Divisoreingang mit einer von der Regelabweichung Δ des Lageregelverstärkers abgeleiteten Größe beaufschlagt ist. Eine mit 10 angedeuteten Amplitudenmeßeinrichtung soll dabei sicherstellen, daß jeweils der maximale Wert der Regelabweichung Δ - meist der zu Beginn eines Last- oder Sollwertstoßes auftretende Wert - auf den Quotientenbildner 9 wirkt, wodurch in Abhängigkeit vom Grad der Übersteuerung die Verstärkung des überlagerten Reglers 7 zurückgenommen wird.

Die Bedeutung dieser erfindungsgemäßen Maßnahme soll im Zusammenhang mit den Fig. 2a bis 2c veranschaulicht werden. Fig. 2a zeigt den Verlauf der Ausgangsgröße s (Istwert) des Lageregelkreises nach einer zum Zeitpunkt t angenommenen sprungartigen Veränderung des Sollwertes s*. Es tritt zu diesem Zeitpunkt die maximale RegelabweichungÄ als Differenz zwischen Soll- und Istwert des Lageregelkreises auf. Da die Beschleunigung b des Stellmotors 2 begrenzt ist, verläuft die Drehzahl η des Stellmotors zunächst zeitlinear ansteigend und auf Grund der schnelligkeitsoptimalen Auslegung ab dem Zeitpunkt t.. zeitlinear abfallend, bis zum Zeitpunkt t₂ der Stellmotor 2 zur Ruhe kommt und der Istwert a den Sollwert s* erreicht hat. Für den zeitlichen Verlauf des Verstellweges s ergeben sich dann die aus Fig. 2a ersichtlichen Parabeläste. Charakteristisch für die Dynamik einer Regelung ist allgemein die sogen. Regelfläche, d,h. die sich zwischen der Kurve s und der Sollwertgerade s* ergebende Fläche. Regeldynamisch kann daher die parabelförmige Charakteristik s durch eine exponentiell mit der Ersataseitkonstanten Cf dem Endwert s* zustrebende Funktion 12 approximiert werden, wenn diese die gleiche -R@g@lf lache aufweist_β Für die Ersatzzeitkonstante findet man . dann 6* ~ t., » k . ν£ , wo k eine Koaetante ist* Bi © Ersatzzeit« konstant© ist also bsi schnolligksiisoptimalen Stellantrieben der in Fig_e 1 dargestellten Fe?& proportional der Wurzel aus jeweils #

009836/16(56

1906336

PLA 68/1364 -6-

Pig. 2b zeigt die Verhältnisse bei einem kleineren SollwertstoQ s*. Es sind dieselben Werte für die maximale Beschleunigung zugrundegelegt. Gegenüber dem in Fig. 2a dargestellten Fall ergibt sich eine merkliche Verkleinerung der Ersatzzeitkonstanten 6* . Der unterlagerte Lageregelkreis, bestehend aus den Elementen 1 bis 4 und 11 verhält sich regeldynamisch mithin wie das in Fig. 2c dargestellte Zeitkonstantenglied mit dem Frequenzgang 1/(1 + pO» wobei die Zeitkonstante 6 von der Amplitude, d.h. dem Größtwert der auftretenden Regelabweichung £, abhängig ist. Diese Abhängigkeit ist dabei bei beschleunigungsbegrenzten Stellantrieben quadratisch entsprechend der zuvor erwähnten Beziehung und bei geschwindigkeitsbegrenzten Stellantrieben linear.

Der in Fig. 1 dargestellte Gesamtregelkreis wirkt also wie ein Proportionalregler, der über ein Zeitkonstantenglied mit der vorstehend definierten Ersatzzeitkonstanten 6" - den unterlagerten Wegregelkreis - ein Integralglied mit der Integrierzeit T beaufschlagt. Für einen gut gedämpften, optimierten Regelungsvorgang wird bei einem derartigen Regelkreis gefordert, daß die Proportionalverstärkung im Regelkreis umgekehrt proportional der Ersatzzeitkonstanten £ ist. Mit der in Fig. 1 dargestellten Art der gegenläufigen Veränderung der Verstärkung des Reglers 7 in Abhängigkeit von einer der Ersatzzeitkonstanten ο entsprechenden Größe können also die durch das Auftreten verschieden großer Amplituden ^ bedingten Änderungen der Ersatzzeitkonstanten sofort berücksichtigt werden zum Zwecke eines dauernd optimal geführten Regelvorganges.

Fig. 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung bei der Schlingerdämpfung von Schiffen. Es soll dabei den von Wind oder Wellen verursachten krängenden Momente, welche eine Neigung des) Schiffes entsprechend dem Schlingerwinkel γ gegen die Wasser» * oberfläche verursachen, durch motorische Verstellung eines Wagens 13 senkrecht zur Längsachse des Schiffes entgegengewickt vwräsnc Es ist in in einer unterlagerten Regelscfeleife geregelter^ fo@- : suhieunigungstoegrenzter Stellantrieb Eur Verstellung -Igs ^l7ag©as ' 1? vorgesehen» äer die wesentlichen EieEäsnt® &<?r uMoränuag, nach 0983ö/1S©0 .'

BAD

19Q6836

PLA 68/1364

-7-

Fig. 1 enthält, welche mit gleichen Bezeichnungen versehen sind. Der dem Stellantrieb zugeordnete Regler enthält wiederum einen Verstärker 5» dessen Verstärkungsgrad jeweils umgekehrt proportional seiner Ausgangsspannung ist. Sein Ausgangssignal wirkt als Sollwert n* im Eingangskreis eines ihm unterlagerten Drehzahlreglers 14, dem weiterhin die Ankerspannung einer mit dem Stellantrieb 2 gekuppelten Tachomaschine 15 als Istwertsignal η zugeführt ist. Dessen Ausgangssignal bildet den Sollwert i* eines ihm unterlagerten Stromreglers und ist, wie bei der Anordnung nach Fig. 1, durch Anschläge 4 begrenzt. Durch die quadratische Kennlinie des Verstärkers 5 sowie durch die Begrenzungsanschläge 4 ist der Stellantrieb schnelligkeitsoptimal dimensioniert, so daß er sich stets mit maximal möglicher Beschleunigung zur Ausregelung einer Regelabweichung bewegt. Als Istwert für den Lageregelkreis könnte an sich analog zu der Anordnung nach Fig. 1 eine dem Verstellweg s des Wagens 13 proportionale Größe genommen werden. Bei den periodisch auftretenden Wellenkräften hat es sich jedoch als günstiger erwiesen, eine der Schlingerbeschleunigung *f proportionale Größe als Istwert dem Regelverstärker 5 zuzuführen. Diese wird gewonnen mittels einee federgefesselten Trägheitskreisels 16, dessen Achse den Abgriff eines mit Gleichspannung gespeisten Potentiometers 17 verstellt, so daß an ihm eine der Winkelgeschwindigkeit ^f proportionale Größe abgenommen werden kann. Durch Differentiation in einem Differenzierglied 18 wird eine der Schlingerbeschleunigung f proportionale Größe gewonnen und über einen Eingangswiderstand dem Regelverstärker 5 zugeführt. Am Ausgang des Differenziergliedes 18 ist weiterhin ein Spitzengleichrichter 10 angeschlossen zur Erfassung der Amplitude, d.h. des größten auftretenden Augenblickswertes der Schlingerbeschleunigung y . Der Spitzengleichrichter 10 besteht im wesentlichen aus einer Diode 20, die einen niederohmigen Ladestromkreis für

aus
einen Kondensator bildet,sowie einem hochohmigen Widerstand 22, über den sich der Kondensator 21 nur langsam entladen kann. In an sich bekannter Weise lädt sich der Kondensator bei stoßartiger oder pulsierender Beaufschlagung auf den jeweiligen Spitzenwert des wirksamen Eingangssignales auf. Dem Spitzengleichrichter 10 ist ein Funktionsgenerator 23 nachgeordnet, der in einen: Quad-

009836/1660 _₆_

BAO ORIGINAL

PLA 68/1364 -8-

ranten die Punktion a =ve nachbildet, so daß auf dem Divisoreingang des Quotientenbildners 9 eine Größe gelangt, welche proportional der Wurzel der Amplitude der Schlingerbeschleunigung fist. Auf diese Weiae wird jeder Vergrößerung der wirksamen Zeitkonstanten des Lagerege.lkreises durch eine gegenläufige Veränderung der Verstärkung des Reglers 7 entgegengewirkt.

Wie in Fig. 3 dargestellt, kann dem dem Lageregelkreis überlagerten Schlingergeschwindigkeitsregler 7 durch Schließen des Schalters 19 noch ein Regler für den Schlingerwinkel ^f überlagert werden; dessen Ausgangssignal f* stellt dann den Sollwert für den Schlingergeschwindigkeitsregler 7 dar. Der Istwert des Winkelreglers 24 wird ebenfalls am Abgriff eines gleichspannungsgespeisten Potentiometers abgenommen, welcher von einem weiteren Trägheitskreisel 25 verstellt wird.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild der Anordnung nach Fig. 3, aus dem im einzelnen insbesondere auch die Struktur der Regelstrecke ersichtlich ist. Sie enthält insgesamt fünf durch Schraffur kenntlich gemachte Speicherglieder. Im einzelnen sind dies ein Zeitkonstantenglied 26, welches die Ankerkreiszeitkonstante des Stellmotors repräsentiert, zwei Integralglieder 27 und 28 zur Darstellung des integralen Zusammenhanges zwischen der Wagenbeschleunigung b und der Wagengeschwindigkeit bzw. der Drehzahl des Stellmotors n, sowie zwischen der Drehzahl η und dem Wagenverstellweg s. Zwei.weitere Integralglieder .29 und 30 mit den Frequenzgängen 1/p3 und 1/pC, wo B und C die entsprechenden Integrierzeiten sind, dienen in gleicher Weise zur Darstellung der zwischen dem Schlingerwinkel *f » der Schlingergeschwindigkeit 'fund der Schlingerbeschleunigung V auftretenden Verhältnisse. Die Integralglieder 29 und 30 repräsentieren das Schiff selbst, d.h. die eigentliche Regelstrecke,, und würden bei der grundsätzlichen Darstellung der Fig. 1 dem dort mit G bezeichneten Regelkreisteil entsprechen.

Am Schiff greift die von der Y/ellenschräge herrührende Störxraft ζ an, der eine schlingerwinkelprcpcrtionale Auftriebs-

009836/166 0 *■ -9-

PLA 68/1364

-9-

kraft A in stabilisierendem Sinne entgegenwirkt. Die Wirkung dieser stabilisierenden Auftriebskraft soll durch eine dem Wagenverstellweg s proportionale Kraft K unterstützt werden. Für jedes -der Speicherglieder 26 bis 30 ist eine Regelschleife vorgesehen mit den Hilfsregelgrößen i (Strom), η (Drehzahl), ^f (Schlingerbeschleunigung) sowie der Regelgröße f (Schlingergeschwindigkeit) bzw. bei geschlossenem Schalter H (Schlingerwinkel). Es könnte dem dem Stellantrieb zugeordneten Regelverstärker 5 anstelle der Größe y auch eine dem Verstellweg s des Wagens proportionale Größe als Istwert zugeführt werden, ohne daß sich etwas an der grundsätzlichen Wirkungsweise der dargestellten Regelanordnung ändern würde. Wie aus dem Signalflußbild der Pig. 4 hervorgeht, ist es jedoch wesentlich vorteilhafter, hierfür eine der Schlingerbeschleunigung proportionale Größe zu nehmen, die ja unmittelbar hinter dem Angriffsort der Störkraft 6 abgenommen wird und so ein wesentlich direkteres und schnelleres Ausregeln des von dieser hervorgerufenen Schlingern s ermöglicht.

Soll die Schlingerdämpfung mittels Verstellung von Stabilisierungs flossen erreicht werden, so wird der Stellmotor in Fig. 3 dazu benutzt, den Anstellwinkel der Flossen zu verstellen. An dem grundsätzlichen Aufbau ändert sich dadurch nichts, es wäre lediglich am Ausgang des Speichergliedes 28 eine der Flossenverstellung proportionale Größe wirksam, die wiederum der von den Flossen ausgeübten.Stabilisierungskraft etwa proportional sein wird. Analoge Überlegungen gelten auch für den Fall, daß die Stabilisierung mittels von einer Pumpe bewegter Wassermassen in einem schiffsfesten Tanksystem erfolgt.

In Fig. 5 ist mit der Kurve 31 die Abhängigkeit der Ersatzzeitkonstanten tTvon der Amplitude des Istwertes -f des Schlingerbeschleunigungsreglers bei einer Anordnung nach Fig. 3 bzw. 4 dargestellt. Für kleine Werte von ψ ist 6" ebenfalls klein und konstant, weil die Beschleunigung bei kleinen Amplituden nicht an die Begrenzung kommt. Wenn dagegen eine Begrenzung der Beschleunigung erfolgt, gehorcht 6* der Beziehung 6 = k . Γ^\ Es läßt sich zeigten, daß der jeweils optimale Wert für die Ver-

009836/1660 ~¹⁰~

PLA 68/1364

-10-

atärkung V des dem Schlingerbeschleunigungsregler überlagerten Reglers 8 sein sollte V = ^r — y , wo B und C die Integrierzeiten der Integrierglieder 29 und 30 sind. Die Kurve 32 gibt den prinzipiellen Verlauf dieser optimalen Verstärkungsfunktion wieder. In der Regel wird jedoch die Integrierzeit C recht groß gegenüber der Ersatzzeitkonstanten 6" sein, so daß der zweite Term in der zuvor erwähnten Bedingung kaum ins Gewicht fällt und deshalb bei der Eildung der Verstärkungsfunktion vernachlässigt werden kann. Soll jedoch zur Erfüllung großer Anforderungen bezüglich der Dynamik und der Bedämpfung des Regelkreises nach

. Fig. 4 die vorstehend erwähnte Bedingung exakt realisiert werden, dann kann die Variante verwendet werden, die sich ergibt, wenn man dort zwischen den Klemmen 33» 34 und 35 die Anordnung nach Fig. 6 vorsieht. Der Regelverstärker 8 sowie der Spitzengleichrichter 10 entsprechen der Anordnung nach Fig. 4. Anstelle des Quotientenbildners 9 ist jedoch ein Multiplizierer 36 getreten mit einem vom Ausgang eines zwischen den Klemmen 38 und 39 angeordneten Funktionsgenerators 37 beaufschlagten Eingang. Die Eingangsspannung des Funktionsgenerators ist eine der Amplitude der auftretenden Schlingerbeschleunigung V entsprechende Größe. Die Kennlinie des Funktionsgenerators 37 ist so ausgebildet, daß sein Ausgangssignal V die vorerwähnte Bedingung erfüllt. Der in Fig. 4 dargestellte radizierende Funktionsgenerator 23 ist nicht

} mehr erforderlich, seine Aufgabe kann von dem Funktionsgenerator 37 mit übernommen werden.

Fig. 7 zeigt ein gerätetechnisches Ausführungsbeispiel für den in Fig. 6 mit 37 bezeichneten Punk ti ons genera tor. 3r besteht aus einem ausgangsbegrenzten elektronischen Verstärker 40, in dessen Gegenkopplungskreis ein Widerstand R₁ angeordnet ist. Ihm parallel sind zwei weitere Widerstände Rp und R, angeordnet, die in " Reihe mit vorgespannten Schwellwertdioden 41 und 42 liegen. Die Vorspannung wird durch eine Gleichspannungsquelle -U. erzeugt, welche mit dem Ausgang des Verstärkers 40 über Widerstände R-, R₁- und R_r verbunden ist.

Eine weitere Gleichspannungsquelle -U₂ der gleichen Polarität

009836/1860

BAD ORIGINAL

1906336

PLA 66/1364

-11-

speist den Verstärker über einen Eingangswiderstand R„ mit einem konstanten Strom. Die vom Istwertsignal V abgeleitete Spannung
wird an die Eingangsklemme 3ö gelegt und speist über den Widerstand K₀ ein.

Fig. 8 zeigt die sich bei dem in Fig. 7 dargestellten Funktionsgenerator ergebende Charakteristik. Kit steigender Singangsspannung e werden die Schwellwertdioden 42 und 41 nacheinander durchlässig und tragen so zu einer Verminderung der Verstärkung, d.h. su einer kleiner werdenden Kennlinienneigung bei. Durch eine
Vergrößerung der Anzahl -der Schweilwertdioder. läit sich eine
praktisch beliebig genaue Annäherung an die gewünschte Funktion realisieren.

θ Figuren

9 Patentansprüche

BAD ORIGINAL·

-12-009836/1660

Claims

PLA 68/1364

-12-Patentansprüche

V λ JAdaptivregeleinrichtung für Regelkreise mit einem in einer unterlagerten Regelschleife geregelten, geschwindigkeits- und/ oder beschleunigungsbegrenzten Stellantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude einer vom Eingangssignal des dem Stellantrieb'zugeordneten Reglers (1) abhängigen Größe die Verstärkung des ihm überlagerten Reglers (7) gegenläufig beeinflußt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dem Verstärker (8) des überlagerten Reglers (7) nachgeordneten Quotientenbildner (9)» dessen Diviscreingang vom Eingangssignal des dem Stellantrieb zugeordneten Reglers beeinflußt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dem Verstärker (8) des überlagerten Reglers nachgeordneten Multiplizierer (36), dessen zweiter Eingang über einen Funktionsgenerator (37) vom Eingangssignal (^f 'des dem Stellantrieb zugeordneten Reglers beeinflußt ist (Fig. 6).
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3» gekennzeichnet durch einen vom Eingangssignal des dem Stellantrieb zugeordneten Reglers beaufschlagten Spitzengleichrichter.
5. Einrichtung nach, den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Stellantrieb zugeordnete Regler (1) einen Verstärker (5) aufweist, dessen Verstärkungsgrad jeweils umgekehrt proportional seiner Ausgangsspannung ist und dessen Ausgangssignal die Verstärkung des überlagerten Reglers (7) beeinflußt.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 zur Schlingerdämpfung von Schiffen mittels bewegter Massen oder durch Flossenverstellung, wobei der dem Stellantrieb zugeordnete Regler (1) einen Verstärker (5) aufweist, dessen Verstärkungsgrad jeweils umgekehrt proportional seiner Ausgangsspannung ist, gekennzeichnet durch einen weiteren Verstärker (23) mit ausgangsspannungs-

009836/1660 ~¹⁵~

BAD

1906336

PLA 68/1364 -13-

proportionaler Verstärkung, der vom Istwert ( '-f) des dem Stellantrieb zugeordneten Reglers über einen Spitzengleichrichter beaufschlagt ist und seinerseits die Verstärkung des überlagerten Reglers (7) beeinflußt (Fig. 3),
7. Einrichtung-nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator (37) einen elektronischen Verstärker enthält, in dessen Gegenkopplungskreis mehrere, mit unterschiedlichen Gleichspannungen vorgespannte und in Reihe mit Widerständen geschaltete Schwellwertdioden parallel zueinander angeordnet sind (Fig. 7).
8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert des überlagerten Reglers eine der Schlingergeschwindigkeit (ψ) proportionale Größe ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schlingergeschwindigkeitsregler ein weiterer Regler für den Schlingerwinkel ( f ) überlagert ist.

SAD 009836/1660

Leerseite