DE1951763C - Zum Kursregler eines Fahrzeugs gehörender Sollwertgeber - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen zum Kursregler eines Fahrzeugs gehörenden Sollwertgeher, der zum automatischen Verfolgen einer erdfest definierten Funkortungsstandlinie das von einem Funknavigationsempfänger abgegebene Positionssignal <p/,/ empfängt, in einem Vergleichsnetzwerk mit dem von Hand einstellbaren Sollwert ys_oii vergleicht und das Differenzsignal fi,t—q>soii über ein PI D-Rechen netzwerk leitet, und das dadurch erzeugte Signal οίκοπ dem Kursregler zuführt, um es dem durt eingestellten Sollwert «son zu überlagern.

Ein bekannter Kursregler mit einem solchen Sollwertgeber ist für Flugzeuge bestimmt. Die erdfest definierte Funkortungsstandlinie, die das vom Kursregler gesteuerte Flugzeug automatisch verfolgen soll, ist ein Leitstrahl eines Drehfunkfeuers. Das Differenzsignal, das über das PlD-Rechennetzwerk geleitet wird, entspricht einer seitlichen Verschiebung des Flugzeugs gegenüber der Mitte des Leitstrahls. Der Anfangswert des Integralanteils muß dem PID-Rechennetzwerk vorgegeben werden. Dieser Bedingung genügt der Sollwertgeber dieses bekannten Kursreglers nur unvollkommen, weil mit Hilfe eines Relaiskontaktes nur der Anfangswert »Null« des Integrals vorgegeben werden kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Sollwertgeber für einen Kursregler eines Schiffes zu schu.Ten, der in der Lage ist, den Kurs des Schiffes mit Abweichungen von höchstens wenigen Metern mit einer Standlinie zusammenfallen zu lassen, auf der die von zwei ortsfesten Sr idern ausgestrahlten synchronisierten elektromagnetischen Wellen eine gleichbleibende Phasenverschiebung aufweisen. Denn bei der Überlagerung dieser Wellen liegen die Orte gleicher Phasenverschiebung auf der Erdoberfläche auf hyperbelähnlichen Kurven. Eine solche Kurve ist die Standlinie, längs welcher der Kursregler unter Steuerung durch den Sollwertgeber nach der Erfindung das Schiff steuern soll.

Diese Aufgabe ist nun erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Funknavigationsempfänger des Schiffes außer dem Positionssignal φΐ_βί, das die Phasenverschiebung /wischen den von verschiedenen Sendern abgestrahlten Frequenzen ist, zwei dem sin φηι und dem cos ψΐπ verhältnisgleiche Spannungen dem Eingang des Verglcichsnetzwerkes liefert, das seinerseits zwei Hilfsspannungen, die dem Betrag des sin fi_lt und des cosf/st verhältnisgleich sind, dem Eingang eines Grobortungssensors zuführt, dessen Ausgang einen Übertrager/Speicher steuert, der das Ausgangssignal des Vergleichsnetzwerks während der durch Grobortung bewirkten Unterbrechungen der das Positionssignal darstellenden Signale sin (//,< und cos ψΐ,ι speichert und während der übrigen Zeit auf das PID-Rechcnnetzwerk überträgt, dessen I^;mpfindlichkeit mit einem Empfindlichkeitsregler an den Abstand der Standlinien anpaßbar ist, wobei weiterhin dem PIU-Rechennctzwcrk ein die Regelabweichung im Kursregler darstellendes Signal /1 ix rückgemcldct wird, um damit beim Einschalten der Anlage selbsttätig den Anfangswert des lntcgralanteils zu bilden.

Es ist auch ein Kursregler bekannt, der zwar die Längsachse des Schiffes laufend auf den vom Empfänger empfangenen Sender richtet, aber keineswegs bei einer seitlichen Versetzung des Schiffes, etwa durch Wind oder Strömung, in der Lage ist, das Schiff selbstlätig längs einer bestimmten Standiinic, also auf einer Hahnkurve zu steuern. Der angepeilte Sender wirkt bei diesem bekannten Kursregler lediglich als Zielpunkt, auf den der Sollwertgeber laufend das Schiff richtet. Dadurch wird lediglich gewährleistet, daß das Schiff das Ziel erreicht. Die Bahnkurve aber, die das Schiff dabei entlangfährt, fällt je nach Abdrift verschieden aus.

Im Gegensatz dazu führt ein Kursregler ier eingangs

erläuterten bekannten Art, zu der auch der Kursregler nach der Erfindung gehört, das Fahrzeug bei einer

ίο seitlichen Abweichung von der Standlinie sofort wieder zu ihr zurück.

Wie das Vergleichsnetzwerk, der Grobortungssensor, der Übertrager/Speicher und das PID-Rechennetzwerk zweckmäßig ausgeführt werden, ist in den Unteransprüchen angegeben.

In den Zeichnungen, in denen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild des Kursreglers und der. erfindungsgemäß ausgestalteten Sollwertgebers, F i g. 2 den Sollwertgeber an Hand eines Block Schaltbildes, das die Einzelaggregate dieses Sollwertgebers erkennen läßt,

F i g. 3 das Schaltbild des in F i g. 2 als Block Π dargestellten Vergleichsnetzwerks,

F i g. 4 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform des in F i g. 3 gezeigten Vergleichsnetzwerks,

F i g. 5 ein Schaltbild des in F i g. 2 als Block 16 dargestellten Grobortungssensors,

F i g. 6 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform des in F i g. 5 gezeigten Grobortungssensors,

F i g. 7 ein Schaltbild des in F i g. 2 als Block 12 dargestellten Übertrager/Speichers,

F i g. 8 eine andere Ausführungsform des in F i g. 7 dargestellten Unteraggregats,

F i g. 9 ein Schaltbild des in F i g. 2 durch Block ,13 dargestellten PID-Rechennetzveiks und

F i g. 10 ein Schaltbild des in F i g. 2 durch Block 17 dargestellten Doppeltriggers.

In F i g. 1 ist dargestellt, wie der neue Sollwertgeber mit dem Funknavigationsempfänger 1 und dem elektronischen Kursregler 3 zusammenarbeitet und wie die Signale in den Regelkreisen fließen.

Der Funknavigationsempfänger 1 an Bord des Schiffes empfängt jeweils synchronisierte elektromagnetische Wellen von zwei verschiedenen Sendern. In bekannter Weise liefert der Empfänger ein Ausgangssignal <pi,_t. Dieses Signal stellt die Phasenverschiebung zwischen den von den Sendern empfangenen Wellen dar. Dieses Signal wird nun dem einen Eingang der in F i g. 2 dargestellten Schaltung zugeführt, die in F i g. 1 durch den Block 2 bezeichnet ist. Diese Schaltung sei nachstehend als »Standlinienregler« bezeichnet. Dieser Standlinienregler ist durch einen in Fig.] und auch hei 11 in F i g. 2 gezeigten Drehknopf au! den Sollwert 71.S₀Ii der Phasenverschiebung von Hand einstellbar. Dieser Sollwert ist bekannt. Er crgibl sich aus dem Standort des Schiffes auf der Sollstandlinie. Der Standlinienregler 2 hat noch einen zweiter Eingang, der später erwähnt werden wird. Am Aus gang liefert der Standlinienregler 2 ein Signal <%Korr das einen Korrekturwinkcl darstellt. Dieses Signa wird nun dem Kursregler 3 zugeführt, um dem dor eingestellten Sollwert a.so» überlagert zu werden, der man mittels des in F i g. 1 gezeigten Drchknopfcs in Kursregler eingestellt hat. Es handelt sich dabei unge fähr um den Winkel, den die Sollstandlinie mit den Meridian bildet. Der Kursregler 3 vergleicht nun der mittels des Krcisclgcräts gemessenen Istwert de

Kurses mit dem Sollwert, der sich aus der Überlage- bestimmt den Betriebszustand des Ubertrager/Spei-

rungder Größen λ Korr und a_Ä0)j im Kursregler ergibt. chers 12. Denn dieser leitet entweder das Ausgangs-

Durch diesen Vergleich wird die Regelabweichung Am signal fsoii — ψι»ι des Vergleichsnetzwerks 11 an

festgestellt und durch ein Hilfssignal dargestellt, das seinen Ausgang, oder es speichert dieses Signal, das

gemäß F i g. 1 dem zweiten Eingang des Standlinien- 5 die Abweichung des Kurses von der Standlinie angibt,

reglers 2 zugeführt wird. Der elektronische Kursregler 3 ohne auf Veränderungen dieses Signals zu reagieren,

bildet in bekannter Weise mit der Rudersteuerung 4, Das dem Vergleichsnetzwerk 11 zugeführte Signal

mit dem Rückmelder 5, mit dem Ruder 6, mit dem verzweigt sich also t.uf die Unteraggregate 12 und 16.

durch dieses Ruder in Abhängigkeit von seinen Steusr- Es gibt nämlich Funkortungsverfahren, bei denen die

eigenschaften steuerbaren Schiff 7 und mit dem io Standlinienanzeige vieldeutig ist und bei denen deshalb

Kreiselgerät 8 den Regelkreis. Infolge der Verstellung, in einem gewissen zeitlichen Zyklus Giobortungen

die in diesem Regelkreis das Ruder 6 durch seine stattfinden. Während dieser Grobortungen wird kurz-

Steuerung 4 laufend erfährt, wird das Schiff auf einem zeitig die Feinortung unterbrochen, die das Signal tx_Kon

Kurs gehalten, bei welchem der Istkurs «j,_t dem Ge- liefert. Die Aufgabe der beschriebenen Signalverzwei-

samtsollkurs x_Soii + ιχκοττ gleicht und daher die 15 gung besteht darin, während dieser Unterbrechungen

Regelabweichung Au. dem Wert Null möglichst ange- das Regelabweichungssignal, das dem Wert <psoii — <pni

nähert bleibt. Dieser Kurs aber stimmt mit der Stand- verhältnisgleich ist, zwecks ununterbrochener Belie-

linie überein. Die Eingangssignale des Funknaviga- ferung des Kursreglers 3 mit dem Signal λ_ΚοΓγ aufrecht-

tionsempfängers 1 hängen während dieses Regel- zuerhalten. Am Ausgang des L 'ertrager/Speichers 12

Vorgangs von den Translationseigensc'iaften des 20 ist daher das Regelabweichung„signal (psoii — fmt

Schiffes ab, die durch den Block 9 bezeichnet sind. stets vorhanden.

Diese Eigenschaften werden von den Kurs-Steuer- Im Kursregler 3 wird nun die Regelabweichung Ax

eigenschaften des Schiffes 7 beeinflußt. Dadurch als Differenz des vom Kreiselgerät gelieferten Wer-

schließt sich der Regelkreis auch über den Funknavi- tes α,ΐ,ι und der Summe von »soll und ιχ_ΚοΤΓ ermittelt,

gationsempfänger 1. 35 Das diese Regelabweichung darstellende Signal Ax

Die elektrischen Ausgangssignale des Funknaviga- wird nicht nur der Rudersteuerung 4, sondern zusätztionsempfängers 1 können zwei Gleichspannungen lieh dem Standlinienregler 2 zugeführt und tritt dort sein, deren eine dem Sinus und deren andere dem in einen Doppeltrigger 17 (F i g. 2) ein, dessen AusKosinus des Phasenwinkels verhältnisgleich ist. Der gang einen zweiten Eingang des PID-Rechennetzwerks Standlinienregler2 erlaubt die Einstellung des Soll- 30 13 beliefert. Das zu Ax verhältnisgleiche Signal wird wertes des Phasenwinkels und ermittelt unter Berück- nicht nur dem Doppeltrigger 17, sondern außerdem sichtigung des gemessenen Istwertes des Phasenwinkels einem Meßgerät 18 zugeführt, das die Kursabweichung den Korrekturwinkel, der durch das Signal a-Korr dar- anzeigt. Diese Anzeige ist erwünscht, damit man den gestellt und dem Kursregler 3 zur Überlagerung mit Regelkreis auf den bestmöglichen Betriebszustand eindem dort eingestellten Sollkurs a-soii zugeführt wird. 35 stellen kann.

Dabei sind verschiedene der Hilfsvorgänge vorge- Ein weiteres Anzeigegerät 19, das an den Ausgang sehen, um sine Anpassung an den Arbeitszyklus des des Übertrager/Speichers 12 angeschlossen ist, zeigt Navigationsempfängers 1 zu ermöglichen und um eine die Standlinienabweichung q>soti — fist laufend an. einfache Bedienungim Zusammenwirken mitdemKurs- Parallel dazu ist ein Alarmgeber 20 geschaltet, dessen regler 3 zu gewährleisten. Ferner sind Hilfsaggregate 40 Schwellwert von Hand einstellbar ist. Es gibt ein vo;gesehen, die eine akustische Signalisierung und eine Alarmzeichen, wenn (pm zu stark von -psoii abweicht, laufende Registrierung der Standlinienabweichung er- Schließlich kann das Signal (psoii ~ fmt über eine Leimöglichen. Dies ist insbesondere für eine automatische tung 21 auf ein Registriergerät geleitet werden, um die Seevermessung vorteilhaft. Standlinienabweichung laufend aufzuzeichnen.

In F i g. 2 ist der Staudlinienregler 2 an Hsmd eines 45 Die Empfindlichkeit des PID-Rechennetzwerks 13 Blockschaltbildes im einzelnen dargestellt. Der Stand- ist mit Hilfe eines Drehknopfes 22 einstellbar. Dies ist linienregler 2 enthält ein Vergleichsnetzwerk 11, das erforderlich, um den Regler an den veränderlichen den Istwert des Empfänjersignalsip/jf mit dessen Soll- Standlinienabstand anzupassen. Ferner ist ein Fahrtwert vergleicht. Wie dieses Vergleichsnetzwerk im richtungsschalter 23 vorgesehen, der sowohl das PID-einzelnen aufgebaut ist, wird später an Hand der 5° R.-chennetzwerk 13 als auch den Umpoler 15 beein-F i g. 3 und 4 erläutert. Der Eingang dieses Vergleichs- flußt. Damit wird berücksichtigt, ob der Phasennetzwerks 11 ist mit dem Schaltarm eines Kanalwahl- winkel rpi,_t in Richtung Backbord oJcr in Richtung schalters 10 verbunden, dessen Kontakte mit dem Steuerbord zunimmt, wenn das Schiff sich bewegt. Navigationsempfänger 1 in Verbindung stehen. Der Nunmehr seien die Schaltungen der Unteraggregate Ausgang des Verglcichsnetzwerkes 11 ist an den einen 55 11, 12, 13, 16 und 17 der Standlinienregler 2 im einzwßier Hingänge eines Übertragers/Speichers ange- zelnen erläutert.

schlossen, dessen Ausgang mit einem Eingang des PID- F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das Ver-Rechennetzwerks 13 in Verbindung steht. Der Aus- gleichsnetzwerk 11. Dieses besteht am zwei Modulagang dieses Rechennetzwerks steht über einen Modu- toren 24,25, einem Resolver 26, einem Demodulator 27 lator 14 mit einem Umpoler 15 in Verbindung, der an ⁶° und zwei Dioden 28,29. Die vom Kanalwahlschalter 10 seinem Ausgang das Korrektursignal xnotr für die gelieferten Eingangssignal entsprechend sin ft_tt und Beeinflussung des im Kursregler 3 eingestellten Soll- cos <pt,i durchlaufen jeweils einen der beiden Modulawertes liefert. Das Yergleichsnetzwerk 11 liefert zu- toren 24, 25 und speisen danach je eine der beiden sätzlich zum Signal <psou — ψΐπ noch zwei Hilfssignale, Primärwicklungen des Resolvers. Auf dessen Welle deren eines dem Betrag sin <p/,< und deren anderes dem 65 ist ein Drehknopf 123 befestigt, durch den der Soll-Betrag cos fm verhältnisgleich ist. Diese beiden wert <ps_oii einstellbar ist. Die von der Welle getragene Signale werden den Eingängen eines Grobortungs- Sekundärspule des Resolvers ist mit dem Eingang des sensors 16 zugeführt. Der Ausgang dieses Aggregats Demodulators 27 verbunden, dessen Ausgang ein

Signal liefert, das dem Sinus von (fsoii ψιπ) ver- Folge hat, daß der Kollektorwiderstand 47 stromlos hältnisgleich ist. Dieses Signal stellt das dem Über- wird. Im gleichen Augenblick wird der Ausgang des trager/Speicher 12 zugeführte Rcgelabweichungssignal Flip-Flops 48 umgeschaltet und schaltet sich nach einer dar. Aus den Ausgangsspannungen der beiden Modu- bestimmten Zeit wieder in seinen anfänglichen Zulatoren 24, 25 werden über je eine Diode 28 bzw. 29 5 stand zurück. Der Aufbau eines monostabilen Flipzwei Hilfsausgangsspannungen gewonnen. Diese wer- Flops ist an sich bekannt und braucht darum nicht im den in den Grobortungssensor 16 eingeführt. Die eine einzelnen dargestellt und erläutert zu werden. Hilfsspannung ist dem Betrag simp,,, und die andere Ein anderes Ausführungsbeispiel des Grohortuiig<;-Hilfsspannung dem Betrag cos<p/,.< verhältnisgleich. sensors 16 ist in F i g. 6 veranschaulicht. Dort sind die

Ein zweites Ausführungsbeispiel des Vergleichsnetz- io beiden Wrderstands-Kondensator-Netzwerke49, 51 Werkes 11 ist in F i g. 4 gezeigt. Dieses Ausführungs- bzw. 50, 52 je mit einer Relaisspule 53 bzw. 54 ver-

beispiel hat den Vorteil, daß der teuere Resolver einge- bunden, und die zugehörigen Relaiskontakte 55 und 56

spart wird. Bei diesem Beispiel wird das Vergleichs- dieser Spulen sind in Reihe geschaltet und steuern ein

netzwerk aus vier Umkehrverstärkern 30,31,31 und 33 monostabiles Flip-Flop 57 an. Die Relaisspulen sind

gebildet, von denen je zwei, nämlich 30 und 31 bzw. 15 gepolt. Sinken die Spannungen der beiden vom Ver-

32 und 33, in Reihe geschaltet sind und jeweils eine gleichsnetzwerk 11 gelieferten Hilfssignale gleichzeitig

Ebene eines Zwei-Ebenen-Stufenschalters 34 ansteuern. ab, so schalten beide Relaiskontakte um. Dadurch Dieser Stufenschalter ist ähnlich einem Sinus-Kosinus- wird der Eingang des monostabilen Flip-Flops 57 mit Potentiometer programmiert. Die Ausgangsspannun- einer festen Spannung verbunden, was zur Folge hat.

gen des Stufenschalter 34 werden in einem Summier- ao daß sein Ausgang seinen Zustand ändert. Nach einer

verstärker 35 zu der Ausgangsspannung eines Poten- bestimmten Zeit schaltet sich der Ausgang wieder in

tiomirters 40 addiert. Dieses Potentiometer ist von den Anfangszustand zurück.

Hand sehr genau auf ffsoii einstellbar. Der Summier- Während der normalen Regelung kann es auch ge-

verstärker 35 liefert an seinem Ausgang das dem über- schehen, daß jeweils nur einer der Transistoren 45, 46

trager/Speicher 12 zugeführte Signal. »5 oder einer der Relaiskontakte 55, 56 umgeschaltet

Die Wirkungsweise ist folgende: Mittels des Stell- wird. Ha jedoch bei der normalen Regelung niemals knopfes 123 wird der Stufenschalter 34 grob auf den der Betrag des Sinus als auch der Betrag des Kosinus Sollwert von φ eingestellt. Durch nicht dargestellte des gemessenen Phasenwinkels φ gleichzeitig absinken Widerstände ist die erste Ebene dieses Stufenschalters können, kann das monostabile Flip-Flop nur infolge wie ein Sinus-Potentiometer und die zweite Ebene wie 30 der Grobortungssignale seinen Zustand ändern, ein Kosinus-Potentiometer programmiert. Mit Hilfe In F i g. 7 ist ein Ausfuhrungsbeispiel des Uberdes Potentiometers 40 wird der Sollwert von φ fein trager/Speichers 12 dargestellt. Bei diesem Ausfüheingestellt. Aus den zu sin η nt und cos φιπ verhältnis- rungsbeispiel wird die Spule 58 eines Relais über eine gleichen Signalen werden durch die Umkehrverstlrker Leitung 63 vom Grobortungssensor 16 angesteuert, 30 bis 33 die Signale sin y/,₍' — sin φιπ cos q>ttt und 35 und der Kontakt 59 des Relais leitet das über die Lei-— cos γ 1,1 erzeugt, wobei eine Impedanzwandlung statt- tung65 vom Vergleichsnetzwerk 11 gelieferte Signal findet. Diese vier Signale lassen dann am Ausgang des auf einen Kondensator 60 oder trennt das Signal von Summierverstärkers 35 ein Signal entstehen, das ver- diesem. An diesen Kondensator ist ein Transistor 61 hältnisgleich ist dem Ausdruck sin {ipsen Grab — ψιπ) nut einem Widerstand 62 angeschlossen. Ist die Ein-4 qsoiiFetn- Bei ausreichend feiner Abstufung des 40 richtung auf »Übertragen« geschaltet, so ist der Relais-Stulenschalters 34 und bei kleinen Regelabweichungen kontakt 59 geschlossen. Der Kondensator 60 wird fsoii -fin ist diese Ausgangsspannung mit aus- dann auf die Eingangsspannung des Signals aufgeladen, reichender Genauigkeit verhältnisgleich dem Aus- Der Transistor 61 mit dem Widerstand 62 dient ledigdruck qrsoti r.roti ' qrsoii Frin - ψ in- ^{Hcn a}'^s Impedanzwandler, um sicherzustellen, daß der

Zur Einführung in den Grobortungssensor ie wer- 45 Kondensator 60 nicht zu stark belastet wird. Ist die

den zwei Hilfssignale von je einem zweier Dioden- Einrichtung auf »Speichern« geschaltet, dann ist der

paare 36, 37 bzw. 38, 39 geliefert. Die Dioden des Relaiskontakt 59 geöffnet. Der Kondensator 60 behält

Paares 36. 37 sind je an den Ausgang eines der Um- dann seine Ladung, da er durch den Transistor 61

kehrverstärker 30, 31 angeschlossen. In entsprechen- praktisch nicht entladen wird. Somit bleibt auch die

der Weise sind die Dioden des Paares 38, 39 je an den 5° Ausgangsspannung am Ausgang 64 unverändert, der

Ausgang eines der Umkehrverstärker 32, 33 ange- zu den Aggregaten 13, 19, 20 und 21 führt.

schlossen. Bei jedem Diodenpaar sind die Kathoden In F i g. 8 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des

miteinander verbunden. Übertrager/Speichers veranschaulicht. Dabei enthält

F i g. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Grob- dieser einen mit zwei Widerständen 68,69 und mit einem Ortungssensors 16. Während der kurzzeitigen Grob- 55 Kondensator beschalteten Rechenverstärker 71 und Ortungen sinken um einen bestimmten Prozentsatz die eine vom Grobortungssensor 16 über eine Leitung 72 Spannungen der beiden vom Vergleichsnetzwerk 11 erregte Relaisspule 66, deren Relaiskontakt 67 zwischen

gelieferten Hilfssignale. Dieses Absinken wird benutzt, zwei Leitungen liegt, deren eine die beiden Wider-

um mit Hilfe des Grobortungssensors 16 den Über- stände 68 und 69 miteinander verbindet und deren

trager/Speicher 12 zu beeinflussen. Jedes der beiden 60 andere die Verbindung zwischen dem Kondensator 70

vom Vergleichsnetzwerk 11 gelieferten Hilfssignale und dem Eingang des Rechenverstärkers 71 herstellt,

durchläuft ein Widerstands-Kondensator-Netzwerk 41, Ist die Einrichtung auf »übertragen« geschaltet, also

43 bzw. 42, 44 und dann einen Transistor 45 bzw. 46. der Kontakt 67 geschlossen, dann wird die Spannung

Die beiden Transistoren haben einen gemeinsamen des vom Vergleichsnetzwerk II über die Leitung 74 ab- Kollektonviderstand 47. An die Kollektoren ist ein 65 gegebenen Signals mit einer geringen, durch den

monostabiles Flip-Flop 48 angeschlossen. Sinken die Kondensator 70 bedingten ^verzögcrung unter Um-

Spannungen der beiden Hilfssignale gleichzeitig ab, kehr des Vorzeichens auf die Ausgangsleilung 73 des

so werden beide Transistoren 45, 45 gesperrt, was zur Rechenverstärkers übertragen. Ist die Einrichtung auf

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»Speichern« geschaltet, ist also der Kontakt 67 jieöffnet. dann bleibt infolge der Gegenkopplung des Kondensators 70 der Ausgang des Rechen\erstark·;™ 71 unverändert, auch wenn sich die Eingangsspannung •iif der Leitung 74 verändert.

Dr. beiden Allsführungsbeispiele der F i g. 7 und 8 können in mannigfacher Hinsicht abgewandelt werden, /. Ii. dadurch, daß die Relais durch Halbleiterschaltelemente, /. B. Transistoren, ersetzt we/üen.

F i g. 9 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel des PID-Rechennetzwerks 13. t s enthält einen mit zwi Widerständen 76. 77 und mit zwei Kondensatoren 78, 79 heschalteten Rechenverstärker 75, ferner ein vorgeschaltetes Einstellpotentiometer 80 und ein zum Einstellen des Intregralanteiles des Netzwerkes in jeder Richtung dienendes Einstellwerk, das aus zwei Relais 83, 86 mit je zwei Arbeitskontakten 84, 85 bzw. 87, 88 und aus einem Widerstand 89 besteht.

Die Wirkungsweise ist folgende: Das Potentiometer 80 liegt an dem mit dem Übertrager/Speicher 12 verbundenen Eingang 81 des PID-Rechennetzwerks 13.

Die beschriebene Schaltung erzeugt aus der am Eingang 81 liegenden Eingangsspannung eine am Ausgang 82 liegende Ausgangsspannung, die sich aus drei Komponenten zusammensetzt:

1. ,»un t-iiif-i dem Wert der Eingangsspannung proportionalen Komponente (P),

2. einer dem zeitlichen Integral der Eingangsspannung proportionaken Komponente (I) und

3. einer dem zeitlichen Differentialquotienten der Eingangsspannung proportionalen Komponente (D).

Mit Hilfe des mit dem Potentiometer 80 verbundenen Empfindlichkeitsregelkopfes 22 ist die Empfindlichkeit des PID-Netzwerks einstellbar.

Ist der dieses PID-Netzwerk enthaltende Standlinienregler 2 eingeschaltet, so muß dabei der Anfangswert des Integralteils eingestellt werden. Zu diesem Zweck muß die Spannung des Ausgangs 82 des Rechenverstärkers 75 derart verändert werden, daß die den Kursfehler Δη. darstellende Spannung zu Null wird. Weicht diese Spannung von Null ab, so wird die Relaisspule 83 oder 86 erregt, wobei entweder die Kontakte 84 und 85 oder die Kontakte 87 und 88 geschlossen werden. Schließt sich der Kontakt 84 oder 87, so wird dadurch der Widerstand 77 überbrückt. Schließt sich der Kontakt 85, so gelangt über den Widerstand 89 auf den Eingangdes Rechenverstärkers 75 ein Strom, der eine negative Änderungsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung am Ausgang 82 des Rechenverstärkers hervorruft. Schließt sich der Kontakt 88, so fließt in den Eingang des Rechenverstärkers ein Strom, der eine positive Änderungsgeschwindigkeit am Ausgang 82 des Recher.verstärkers bewirkt. Die Spulen der beiden Relais 83 und 86 liegen je in einer Leitung 92 bzw. 93. Mit diesen Leitungen sind durch einen Urr.poler 96 zwei Leitungen 94 und 95 verbunden, die zum Doppeltrigger 17 (F i g. 2). verlaufen. Der Umpoler 96 ist durch den Fahrtrichtungsschalter 23 (F i e. 2) umschaltbar. In der einen Schaltstellung verbindet er die Leitung 94 mit der Leitung 92 und die Leitung 95 mit der Leitung 93. In der anderen Schaltstellung verbindet der Umpoler 96 die Leitung 94 mit der Leitung 93 und die Leitung 95 mit der Leitung 92. In die Leitungen 94 und 95 treten elektrische Hilfsbignale ein. die vom Doppeltrigger 17 geliefert werden, wie I- ig. 10 ?cigL

Dieser Doppellriggcr 17 kann beispielsweise aus zwei allgemein bekannten und deshalb nicht naher dargestellten Schmitt-Triggern aufgebaut sein, durch welche die Relaisspulen 83 und 86 erregbar sind. Die Ausgänge 94 und 95 des Doppeltriggers sind über zwei Und-Gattcr99 und 100 durch ein monostabiles Flip-Flop 101 sperrbar, das von einem Sleuerungswahlschalter 102 angesteuert wird.

Hat das vom Kursregler gelieferte Signal,Ix ein positives Vorzeichen, so wird durch den Doppeltrigger

ίο 97, 98 eine Spannung auf die Leitung 94 abgegeben. Hat das Signal i t aber ein negatives Vorzeichen, dann wird eine Spannung auf die Leitung 95 geführt. Ist das Signal I \ gleich Null, so wird keine der Leitungen 94 und 95 erregt. D;r Steuerungswahlschalter kann von Hand entweder in einer Schaltstellung »Hand« oder in eine Schaltstellung »Automatik« umgeschaltet werden. Der an diesen Steuerungswahlschalter 102 angeschlosene Hilfseingang des Unteraggregats 17 (F i g. 2) bewirkt, daß nach dem Einschalten des Standlinien-

ao reglers 2 mit Hilfe des Schalters 102 die Relaisspulen 83 und 86 nur für sehr kurze Zeit, z. B. 1 Sekunde lang, erregt werden können. Die Ausgangsspannung des Triggers 97 ist hoch, wenn An einen positiven Schwellwert überschreitet. Die Ausgangsspannung des Trig-

»5 gers 98 ist hoch, wenn \<x einen kleinen negativen Schwellwert überschreitet. Die Und-Gatter99 und 100 bewirken, daß die jeweilige Triggerausgangsspannung auf die Leitungen 94 und 95 nur dann gelangen kann, wenn die Ausgangsspannung des mono,tabilen Flip-Flops 101 gleichzeitig hoch ist. Durch die Wirkung dieses Flip-Flops ist dessen Ausgangsspannung jedoch nur während einer begrenzten Zeit hoch, nachdem der Steuerungswahlschalter 102 geschlossen, d. h. auf »Automi jk« umgeschaltet worden ist. Nach dieser Zeit ist die Anfangswtrteinstellung des Integralanteils im PID-Netzwerk 13 nach F i g. 9 beendet, und der normale Regelungsvorgang kann beginnen.

Der Modulator 14, F i g. 2, ist erforderlich, wenn das dem Korrekturwinkel **βη· entsprechende Signal

mit Hilfe eines Resolvers dem im Kursregler durch den in F i g. 1 gezeigten Drehknopf eingestellten Sollwert »sou überlagert werden soll. Indessen kann diese Überlagerung auch auf andere Weise als mittels eines Resolvers durchgeführt werden, z, B. mit Hilfe eines Potentiometers. In diesem Falle kann zu diesem Zweck auch eine Gleichspannung verarbeitet werden. In diesem Falle entfällt der Modulator 14. Handelt es sich um einen Kursregler mit digitaler Eingabe von \soii, so kann die Ausgangsspannung des PID-Rechen-

5& netzwerks 13 in an sich bekannter Weise über einen Analog-Digital-Wandler geführt werden. Der durch das Signal λ_Κογγ dargestellte Kqrrekturwinkel kann dann in an sich bekannter Weise digital zum Sollkurswinkel »son addiert werden.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Zum Kursregler eines Fahrzeugs gehörender Sollwertgeber, der zum automatischen Verfolgen einer erdfest definierten Funkortungsstandlinie das von einem Funknavigationsempfänger abgegebene Positionssignal <p_Itt empfängt, in einem Vergleichsnetzwcrk mit dem von Hand einstellbaren Sollwert «j-sod vergleicht und das Differenzsignal qi_st — q_SoU über ein PID-Rechennetzwerk leitet, und das dadurch erzeugte Signa! χ_ΚθΓΤ dem Kursregler (3) zuführt, um es dem dort eingestellten Sollwert vso/i zu überlagern, dadurch gegcn η ze ich net, daß für die Kursregelung

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eines Schiffes der Funknavigationsempfänger außer dem Positionssignal ψι_$ι. das die Phasenverschiebung zwischen den von verschiedenen Sendern abgectrahlten Frequenzen ist, zwei dem sinr//,! und dem cos<p/_s/ verhältnisgleiche Spannungen dem Eingang des Vergleichsnetzwerkes liefert, das seinerseits zwei Hilfsspannungen, die dem Betrag des sin y i,t und des cos rpi_st verhältnisgleich sind, dem Eingang eines Orobortungssensors (16) zuführt, dessen Ausgang einen Übertrager/Speicher steuert, der das Ausgangssignal des Vergleichsnetzwerks während der durch Grobortung bewirkten Unterbrechungen der das Positionssignal darstellenden Signale sin φι»ι und cos ψΐ,ι speichert und während der übrigen Zeit auf das PlD-Rechen- ts netzwerk (13) überträgt, dessen Empfindlichkeit mit einem Empfindlichkeitsregler (80) an den Abstand der Standlinien anpaßbar ist, wobei weiterhin dem PI D-Rechennetzwerk ein die Regelabweichung im Kursregler darstellendes Signal (Ix) rückgemeldet wird, um damit beim Einschalten der Anlage selbsttätig den Anfangswert des Integralanteils zu bilden.

2. Sollwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichsnetzwerk (11), as das den Istwert des Empfängersignals mit dessen Sollwert vergleicht, einen über zwei Modulatoren (24, 25) gespeisten Resolver (86) enthält, dessen Ausgangssignal über einen Demodulator (27) geleitet wird, der das dem Übertrager/Speicher (12) zugeführte Regelabweichungssignal abgibt, wobei aus den Ausgangsspannungen der Modulatoren (24, 25) über je eine Diode (28, 29) zwei Hilfsausgangsspannungen zur Einführung in den Grobortungssensor (16) gewonnen werden.

3. Sollwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichsnetzwerk, das den Sollwert des Empfängersignals mit dessen Istwert vergleicht, aus vier Umkehrverstärkern (30 bis 33) gebildet wird, von denen je zwei in Reihe geschaltet sind und jeweils eine Ebene eines Zwei-Ebenen-Stufenschalters (34) ansteuern, der ähnlich einem Sinus-Kosinus-Potentiometer programmiert ist, wobei die Ausgangsspannungen des Stufenschalters (34) in einem Summierverstärker (35) zu der Ausgangsspannung eines von Hand verstellbaren Potentiometers (40) addiert werden, und das Ausgangssignal des Vergleichsnetzwerkes (11) bilden, wobei zur Einführung in den Grobortungssensor (16) zwei Hilfssignale von je einem zweier Dioden- paare (36 bis 39) geliefert werden, deien Dioden an die Ausgänge der Umkehrverstärker (30 bis 33) angeschlossen sind.

4. Sollwertgeber nach Anspruch I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobortungssensor (16) zwei Widerstands-Kondensator-Netzwerke (41 bis 44) enthält, die je mit einem Transistor (45, 46) verbunden sind, wobei die beiden Transistoren (45, 46) einen gemeinsamen Kollektorwiderstand (47) haben und den Eingang eines monostabüen Flip-Flops (48) steuern.

5. Sollwertgeber nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobortungssensor (16) zwei Widerstands-Kondensator-Netzwerke (49, 51 bzw. 50, 52) enthält, die mit einer Relaisspule (53, 54) verbunden sind, und daß die Relaiskontakte (55, 56) dieser Spulen in R.^ihe geschaltet sind und ein monostabiles Flip-Flop '57) ansteuern.

6. Sollwertgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der übertrager; Speicher (12) ein Relais enthält, dessen Spule (58) vom Grobortungssensor (16) angesteuert wird und dessen Kontakt (59) das Empfängersignal auf einen Kondensator (60) leitet oder von diesem trennt, an den ein Transistor (61) mit einem Widerstand (62) angeschlossen ist.

7. Sollwertgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager' Speicher (12) einen mit zwei Widerständen (68, 69) und mit einem Kondensator (70) beschalteten Rechenverstärker (71) und eine vom Grobortungssensor (16) erregte Relaisspule (66) enthält, deren Relaiskontakt (67) zwischen zwei Leitungen liegt, deren eine die beiden Widerstände (68, 69) miteinander verbindet und deren andere den Kondensator (70) mit dem Eingang des Rechenverstärkers (71) verbindet.

8. Sollwertgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das PID-Rechennetzwerk (13) einen mit zwei Widerständen (76, 77) und mit zwei Kondensatoren (78, 79) beschalteten Rechenverstärker (75), ferner ein vorgeschaltetes Einstellpotentiometer (80) und ein zum Einstellen des Integralanteiles des Netzwerkes in jeder Richtung dienendes Einstellwerk enthält, das aus zwei Relais (83, 86) mit je zwei Arbeitskontakten (84, 85 bzw. 87, 88) und aus einem Widerstand (89) besteht.

9. Sollwertgeber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Relaisspulen (83, 86) durch einen Doppeltrigger (97, 98) erregbar sind, dessen Ausgänge (94, 95) durch ein monostabiles, vom Steuerungswahlschalter (102) angesteuertes Flip-Flop (i01) über zwei Und-Gatter (99,100) sperrbar sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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