DE19727215A1 - Betätigungsglied-Regelungsvorrichtung für eine Zustandsregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung für ein ein Objekt bewegendes oder in Schwingung versetzendes Betäti­ gungsglied.

Betätigungsglieder zum Betrieb eines Objekts in einer vorbe­ stimmten Weise sind bekannt. Beispielsweise handelt es sich bei einer wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei 4-301 738 offenbarten Materialprüfmaschine um eine Vorrich­ tung zur Prüfung der Festigkeit einer Probe durch Beaufschla­ gen vorbestimmter Vibrationen unter Verwendung eines Betäti­ gungsglieds darauf. Genauer wird zur Beibehaltung einer gleichmäßigen Anregungsbedingung bei dieser Vorrichtung eine Regelung angewandt. Diese Einrichtung ermöglicht ein in Schwingung Versetzen (Vibrieren) einer Probe unter einer ge­ wünschten Bedingung. Weiterhin werden Daten bezüglich einer Verstärkung für die Regelung (einer Rückkopplungsverstärkung (feedback gain)) für jede Probe in einer Datenbank gespei­ chert, damit eine bei einer tatsächlichen Anregung zu verwen­ dende Rückkopplungsverstärkung auf der Grundlage der gespei­ cherten Daten berechnet wird. Genauer wird, wenn Vibrations­ prüfungen an verschiedenen Proben mit unterschiedlichen dyna­ mischen Eigenschaften wie Masse, Federeigenschaften und Dämp­ fungseigenschaften ausgeführt werden, eine Anregungsbedingung für eine Probe, dessen dynamische Eigenschaften identisch oder ähnlich zu dem zu prüfenden Objekt sind, aus der Daten­ bank gelesen, wobei bei der Bestimmung einer Rückkopplungs­ verstärkung für die Prüfung darauf Bezug genommen wird. Eine optimale Rückkopplungsverstärkung kann auf diese Weise leich­ ter bestimmt werden als in einem Fall, bei dem ein Grundwert zur Berechnung einer optimalen Verstärkung unbekannt ist.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung benötigt jedoch eine vorab erstellte Datenbank. Weiterhin sind in der Erstellungs­ phase Daten bezüglich der Grundwerte noch nicht bekannt. Des­ halb ist die Bestimmung eines optimalen Verstärkungswertes zeitaufwendig und mühsam. Diese ist besonders mühsam in dem Fall einer Probe, dessen Eigenschaftsdaten bzw. charakteri­ stische Daten nicht in einer Datenbank gefunden werden. Von größerem Nachteil ist es ferner, daß alle Anregungsbedingun­ gen eingehalten werden können, während mehrfach versucht wird, einen optimalen Wert bei gleichzeitiger Veränderung der Berechnungsbedingungen zu berechnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Probleme zu lösen und eine Betätigungsgliedregelungsvorrich­ tung zu schaffen, die Daten bezüglich eines zu regelnden Ob­ jekts (eines Regelobjekts) in Form eines Modells speichert und eine optimale Rückkopplungsverstärkung in einer Simulati­ on unter Verwendung des Modells erhält.

Diese Aufgabe wird durch die in den beiliegenden Patentan­ sprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst.

Zur Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgabe wird erfin­ dungsgemäß eine Regelungsvorrichtung für ein Betätigungsglied geschaffen, die durch eine Einrichtung zum Speichern eines Regelobjektmodells eines Regelobjekts einschließlich eines Betätigungsglieds und einer Probe, auf die das Betätigungs­ glied wirken soll, eine Einrichtung zum Schätzen eines Zu­ standsparameters für das Regelobjektmodell bei dem nächsten Abtastzeitpunkt auf der Grundlage eines gegenwärtigen Zu­ standsparameters, eine Einrichtung zur Multiplikation zumin­ dest eines durch den Beobachter geschätzten Zustandsparame­ ters mit einer Rückkopplungsverstärkung, eine Einrichtung zur Erfassung einer Versetzung des Betätigungsgliedes und eine Einrichtung zur Steuerung der Versetzung des Betätigungsglie­ des auf der Grundlage von Ausgangssignalen aus der Multipli­ kationseinrichtung und dem Versetzungssensor gekennzeichnet ist, wobei das Regelobjektmodell unter Verwendung von Varia­ blen für Einzelheiten ausgedrückt ist, die Eigenschaften der Probe betreffen, und die Rückkopplungsverstärkung durch eine Berechnung unter Verwendung des Regelobjektmodells erhalten wird, bei dem in Variablen Werte von Eigenschaften einer tat­ sächlichen Probe eingesetzt werden.

Mit dieser Anordnung kann eine optimale Rückkopplungsverstär­ kung durch eine Berechnung erhalten werden. Somit ist es un­ nötig, zum Erhalt einer Rückkopplungsverstärkung jedesmal dann, wenn Proben geändert werden, eine Prüfung durchzufüh­ ren.

Die vorstehend beschriebene Regelungsvorrichtung ist außerdem durch eine Einrichtung zum Speichern einer Pollage (Polstel­ le) eines Regelungssystem gekennzeichnet, die eine optimale Rückkopplungsverstärkung einführt, wobei die Rückkopplungs­ verstärkung durch Berechnung unter Verwendung des Regelob­ jektmodells, in dessen Variablen die Werte von Eigenschaften einer Probe eingesetzt werden, auf die tatsächlich eingewirkt werden soll, derart erhalten wird, daß eine Pollage des Re­ gelobjektmodells dieselbe wie die gespeicherte Pollage wird.

Die vorstehend beschriebenen Regelungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied ein Hydraulikbetäti­ gungsglied, und die Einrichtung zur Steuerung einer Verset­ zung eine Flüssigkeitsdruckquelle, ein Ventil zur Steuerung eines Verbindungszustandes zwischen der Flüssigkeitsdruck­ quelle und dem Betätigungsglied sowie eine Einrichtung zur Steuerung des Ventils zum Öffnen oder Schließen auf der Grundlage der Ausgangssignale aus der Multiplikationseinrich­ tung und dem Versetzungssensor aufweist.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird ein Ver­ fahren zur Berechnung einer Rückkopplung geschaffen. Dieses Verfahren enthält einen Schritt Erstellen eines Regelobjekt­ modells, das ein Regelobjekt einschließlich eines Betäti­ gungsgliedes und einer Probe darstellt, auf die das Betäti­ gungsglied einwirken soll, wobei das Regelobjektmodell unter Verwendung von Variablen für Einzelheiten ausgedrückt wird, die sich auf Eigenschaften der Probe beziehen, einen Schritt Erstellen eines Beobachters auf der Grundlage des Regelob­ jektmodells zur Annahme eines Zustandsparameters bei dem nächsten Abtastzeitpunkt auf der Grundlage eines gegenwärti­ gen Zustandsparameters, einen Schritt Erhalten einer Pollage eines Regelungssystems, die in einem stabilen Zustand unter Verwendung einer Rückkopplungsverstärkung angeordnet wurde, die in einer Zustandsreglungssimulation unter Verwendung des Beobachters und des Regelobjektmodells erhalten wurde, in dessen Variablen konstante Werte eingesetzt werden, und einen Schritt Berechnen einer Rückkopplungsverstärkung derart, daß ein Regelungssystem eines tatsächlichen Regelobjektmodells, das durch Einsetzen von Werten von Eigenschaften einer tat­ sächlich zu regelnden Probe in die Variablen des Regelobjekt­ modells erhalten wird, dieselbe Pollage wie die bei dem Schritt Erhalten einer Pollage erhaltene Pollage aufweist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zur Regelung eines Betätigungsglieds geschaffen, das eine unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Ver­ fahrens erhaltene Rückkopplungsverstärkung verwendet. Dieses Verfahren weist einen Schritt Definieren des bei dem Schritt Erstellen eines Beobachters erhaltenen Beobachters auf der Grundlage des tatsächlichen Regelobjektmodells, einen Schritt Berechnen eines Regelungskorrekturwertes durch Multiplikation eines Zustandsparameters bei dem nächsten Abtastzeitpunkt, der durch den bestätigten Beobachter auf der Grundlage des gegenwärtigen Zustandsparameters angenommen wurde, mit der Rückkopplungsverstärkung, einen Schritt Erfassen einer Ver­ setzung des Betätigungsgliedes, einen Schritt Berechnen eines Steuerungswertes für das Betätigungsglied auf der Grundlage des Regelungskorrekturwertes und der Versetzung des Betäti­ gungsgliedes, und einen Schritt Steuern des Betätigungsglie­ des auf der Grundlage des Steuerungswertes auf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher be­ schrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung wichtiger Elemente gemäß einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 ein Blockschaltbild, das den Aufbau gemäß dem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 3 ein Flußdiagramm einer Berechnung für eine optimale Rückkopplungsverstärkung und

Fig. 4 ein Flußdiagramm eines bei einem Versuch angewendeten Regelungsvorgangs.

Nachstehend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Be­ tätigungsgliedsregelungsvorrichtung unter Bezug auf die bei­ liegende Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt wichtige Elemente eines Betätigungsglieds zur Verwendung bei einer Anregungsprüfung. Ein anzuregendes Ob­ jekt oder eine Probe 10 weist physikalische Eigenschaften einschließlich einer Masse M, einer Federkonstanten K und ei­ nes Dämpfungskoeffizientens C auf. Die Probe 10 wird durch einen Hydraulikzylinder 12 angeregt, der mit Drucköl aus ei­ ner Hydraulikquelle (Flüssigkeitsdruckquelle) 14 unter geeig­ neten Steuerung durch ein Servoventil (Steuerventil) 16 ver­ sorgt wird. Das Servoventil 16 wird durch eine Regelungsvor­ richtung 18 gesteuert.

Die Regelungsvorrichtung 18 weist einen Oszillator 20 auf, der ein Referenzsignal r ausgibt. Auf der Grundlage des Refe­ renzsignals r erzeugt ein Verarbeitungsabschnitt 22 ein Steu­ ersignal u. Ein das Steuersignal u empfangender Servoverstär­ ker 24 verstärkt das Signal und gibt einen Anweisungsstrom an das Servoventil 16 aus. Außerdem empfängt die Regelungsvor­ richtung 18 Daten bezüglich der tatsächlichen Versetzung des Hydraulikzylinders 12 als einen Rückkopplungswert. Auf der Grundlage dieses Wertes erzeugt ein Versetzungsverstärker 26 ein Rückkopplungssignal y und führt es dem Verarbeitungsab­ schnitt 22 zu. Der das Rückkopplungssignal y empfangende Ver­ arbeitungsabschnitt 22 erzeugt das Steuersignal u auf der Grundlage der Differenz zwischen dem Rückkopplungssignal und dem Referenzsignal r. Ein Digital-/Analogwandler (D/A- Wandler) 28 und ein Analog-/Digitalwander (A/D-Wandler) 30 für digitale Verarbeitungen sind jeweils an den Eingangs- und Ausgangsteilen des Verarbeitungsabschnitts 22 vorgesehen, die auf Analogsignale von außen einzustellen sind. Der Verarbei­ tungsabschnitt 22 weist außerdem eine Zentraleinheit (CPU) 32 und einen Modellspeicher (Modellspeicherabschnitt) 34 auf. Der Modellspeicher 34 speichert Informationen bezüglich der Eigenschaften der Probe 10, des Hydraulikzylinders 12 und des Servoventils 16. Die Eigenschaften der Probe sind als Varia­ blen ausgedrückt. Wenn die tatsächlichen Werte einer zu prü­ fenden Probe in die Variablen eingesetzt werden, wird folg­ lich ein durch die Regelungsvorrichtung 18 zu regelndes Ob­ jekt (ein Regelobjekt) in einem Modell ausgedrückt.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Regelungssystems gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Nachdem das Referenzsi­ gnal r aus dem Oszillator 20 ausgegeben worden ist, wird es durch den Analog-/Digitalwander 30 in ein digitales Signal umgewandelt. Danach wird die Differenz zwischen dem Referenz­ signal r und dem Rückführungssignal y berechnet. Ein Zu­ standsbeobachter (Beobachter) 36 berechnet einen Zustandspa­ rameter, der mit einer Rückkopplungsverstärkung (feedback gain) K_F durch einen Verstärker 38 multipliziert und dann zu der wie vorstehend beschrieben berechneten Differenz addiert wird. Daten bezüglich des addierten Wertes werden durch den Digital-/Analogwandler 28 in analoge Daten umgewandelt und vor der Ausgabe durch den Servoverstärker 24 verstärkt. Bei Empfang der Daten geben die Regelobjekte 10, 12, 16 daraufhin Daten bezüglich eines Rückkopplungswertes zu dem Versetzungs­ verstärker 26 hin aus. Diese Daten bezüglich des Wertes wer­ den zuerst durch den Versetzungsverstärker 26 verstärkt und dann durch den Analog-/Digitalwander 30 in digitale Daten um­ gewandelt, wodurch das Rückführungssignal y erzeugt wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen Prozeß nimmt der Zustandsbe­ obachter 36 bei dem nächsten Abtastzeitpunkt einen Zustands­ parameter auf der Grundlage des gegenwärtigen Zustandsparame­ ters unter Verwendung einer Zustandsgleichung an. Bei der Zu­ standsgleichung handelt es sich um ein Modell des Regelob­ jekts, das unter Verwendung von Variablen für Einzelheiten ausgedrückt wird, die einige physikalische Parameter des Ob­ jekts anzeigen. Wenn dieser angenommene Wert mit einer vorbe­ stimmten Rückkopplungsverstärkung multipliziert wird, wird eine Rückkopplungsvorgang erreicht. Deshalb wird bei der vor­ stehend beschriebenen Verarbeitung eine Zustandsregelung bei der Regelungsvorrichtung bzw. dem Regelungsabschnitt gemäß diesem Ausführungsbeispiel durchgeführt. Es sei bemerkt, daß der optimale Wert für die Rückkopplungsverstärkung K_F für je­ de Probe anders ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird diese vorab berechnet. Nachstehend ist die Berechnung einer optimalen Rückkopplungsverstärkung K_F beschrieben.

Zunächst werden Regeleigenschaften des Regelobjekts (d. h. der Probe 10, des Hydraulikzylinders 12 und des Servoventils 16) in einem Gleichungsmodell ausgedrückt. Dafür werden anfangs diejenigen der Probe 10 und des Hydraulikzylinders 12 erhal­ ten.

Eine Servoventil-Strömungsgeschwindigkeit Q, die eine Funk­ tion des Servoventil-Eingangstroms I und des Lastdrucks P ist, wird ausgedrückt als:

Da diese ebenfalls als die Summe einer zur Bewegung des Kol­ bens des Hydraulikzylinders 12 erforderlichen Strömungsge­ schwindigkeit Q_m, einer Zylinderverlustströmungsgeschwindig­ keit Q_n und der Änderung des Ölvolumens Q_c bei Komprimierung ausgedrückt werden kann, kann der Wert ebenfalls ausgedrückt werden als

Q = Q_m + Q_n + Q_c (2)

Die Strömungsgeschwindigkeiten Q_m, Q_n und die Volumenänderung Q_c bei der Gleichung 2 werden jeweils als

Q_n = L · P (4)

ausgedrückt, wobei A ein Druckbereich (eine Druckfläche) des Kolbens, Y der Kolbenhub bzw. die Kolbenversetzung, L ein Öl­ verlustkoeffizient, V ein zu komprimierendes Ölvolumen und B ein Volumenelastizitätskoeffizient des Öls sind. Entspre­ chend den Gleichungen 1 bis 5 wird

erhalten. In Anbetracht des Gleichgewichts des auf einen Kol­ ben einwirkenden Drucks wird

erhalten. Eine Laplace-Transformation der Gleichungen 6 und 7 führt zu

Da das Servoventil 16 im allgemeinen ein Teil eines Verzöge­ rungssystems 2. Ordnung ist, wird dessen Regeleigenschaft ausgedrückt als

Außerdem werden die Eigenschaften des Servoverstärkers 24 ausgedrückt als

I(s) = K_a · U(s) (10)

Gemäß den Gleichungen 8, 9 und 10 werden die Regeleigenschaf­ ten eines Regelobjekts und des Servoverstärkers 24 gemäß die­ sem Ausführungsbeispiel ausgedrückt als

wobei gilt

In Gleichung 11 werden die Masse M, der Dämpfungskoeffizient C und die Federkonstante K einer Probe als Variablen ausge­ drückt. Dieses Vibrationsmodell mit Variablen für dynamische Konstanten einer Probe (Masse, Dämpfungskoeffizient, Feder­ konstante) ist in dem Modellspeicher 34 gespeichert. Wenn die Werte einer tatsächlichen Probe in diese Variablen eingesetzt werden, wird ein Modell des betreffenden Regelobjekts erhal­ ten.

Auf der Grundlage des vorstehend beschriebenen Vibrationsmo­ dells kann ein Zustandsgleichung und eine Ausgangsgleichung ein einem zeitdiskreten System als

erhalten werden, wobei x_v(k) ein Vektor ist, der einige phy­ sikalische Parameter eines zu regelnden Objektsystems anzeigt und als Zustandsvariable bezeichnet wird, u(k) ein Eingangs­ signal in das System entsprechend einer an den Servoverstär­ ker gemäß diesem Ausführungsbeispiel angelegten Spannung ist, und y(k) ein Ausgangssignal aus dem System entsprechend einer Versetzung des Kolbens des Hydraulikzylinders ist. P, Q und C in der Gleichung 12 sind eine Koeffizientenmatrix und können leicht unter Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens be­ rechnet werden, wenn das betreffende System wie vorstehend beschrieben definiert ist. Unter Verwendung der Gleichung 12 kann auf der Grundlage eines Zustandsparameters bei dem Ab­ tastzeitpunkt k ein Zustandsparameter bei dem nächsten Ab­ tastzeitpunkt (k+1) geschätzt werden. Mit dem geschätzten Zu­ standsparameter zu dem Zeitpunkt (k+1) wird eine an den Ser­ voverstärker zum Zeitpunkt (k+1) angelegte Spannung berechnet und dann mit der Rückkopplungsverstärkung K_F zum Erhalt eines Rückkopplungsvorgangs multipliziert.

Eine optimale Rückkopplungsverstärkung K_F kann in einer Simu­ lation unter Verwendung eines Modells des Regelobjekts erhal­ ten werden. Genauer wird eine Simulation unter Verwendung ei­ nes gewünschten Wertes als Rückkopplungsverstärkung K_F durch­ geführt, wobei ein optimaler Wert auf der Grundlage des Simu­ lationsergebnisses bestimmt wird. Wenn eine optimale Rück­ kopplungsverstärkung K_F bestimmt ist, kann die Pollage (Pol­ stelle) des entsprechenden Systems berechnet werden. Danach kann, wenn eine andere Probe mit anderen charakteristischen Werten zu prüfen ist, eine optimale Rückkopplungsverstärkung K_F für das System durch Berechnung eines Wertes erhalten wer­ den, der dieselbe Pollage wie die bereits wie vorstehend be­ schrieben erhaltene gewährleistet.

Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm einer Berechnung zum Erhalt ei­ ner optimalen Rückkopplungsverstärkung K_F. Zunächst werden jeweils Variablen initialisiert (S100) und ein Zielmuster (Sollmuster) bestimmt (S101). Ein Zielmuster kann ein derar­ tiges Muster sein, daß eine Probe in einer sinusförmigen Be­ wegung vibriert. Die dynamischen Eigenschaften der Probe, d. h. die Masse M, der Dämpfungskoeffizient C und die Feder­ konstante K, werden darauffolgend eingegeben (S102), wobei ein gewünschter Wert als Rückkopplungsverstärkung ausgewählt wird (S103). Mit dem vorstehend beschriebenen ist ein zu re­ gelndes System in einem Modell derart ausgedrückt worden, daß eine Simulation unter Verwendung dieses Modells gestartet werden kann. In einer Simulation nimmt der Beobachter eine Zustandsvariable an (S104), wobei darauffolgend eine an den Servoverstärker angelegte Spannung berechnet wird (S105). Ei­ ne Differentialgleichung des in dem Modell ausgedrückten Sy­ stems wird gelöst, um den Zustand des Systems in einer vorbe­ stimmten Zeitdauer zu erfassen (S106). Die bei dem Schritt S106 erhaltenen Lösungen werden jeweils in Variablen in dem Modell eingesetzt (S107). Unter Verwendung des Modells mit den darin eingesetzten Lösungen als Anfangsbedingung wird die Verarbeitung bei den Schritten S104 bis S107 für eine vorbe­ stimmte Anzahl zur Vervollständigung der Berechnung wieder­ holt (S108).

Bei Verfolgen der vorstehend beschriebenen Berechnungsverar­ beitung wird der Vibrationszustand einer Probe analysiert, wobei darauffolgend die Beurteilung möglich wird, ob die Vi­ brationen tatsächlich ein früher bestimmtes Zielmuster dar­ stellen. Falls diese das aufgrund einer Ablenkung bzw. Abwei­ chung (Diversion) oder anderen Gründen nicht ausführen, kehrt die Berechnungsverarbeitung zu dem Schritt S103 zurück, wobei ein anderer Wert als Rückkopplungsverstärkung K_F ausgewählt wird (S103) und die Simulation erneut ausgeführt wird. Dieses wird solange wiederholt, bis eine optimale Rückkopplungsver­ stärkung K_F gefunden worden ist.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm einer durch eine Regelungsvor­ richtung ausgeführten Verarbeitung. Zunächst werden charakte­ ristische Werte einer zu prüfenden Probe eingegeben (S110). Darauffolgend wird eine Rückkopplungsverstärkung K_F derart erhalten, daß der Pol des Systems einschließlich der Probe an derselben Stelle angeordnet ist, wie die, die bereits unter Verwendung der optimalen Rückkopplungsverstärkung K_F bestimmt worden ist (S111). Bei Ausgabe einer Anweisung zum Start der Betätigung (S112) wird ein Regelungsvorgang gestartet. Bei der Regelung werden ein Sollwert für die Regelung und ein zum Erreichen des Sollwertes erforderlicher Kolbenhub anfangs aus einem Ausgang aus dem Analog-/Digitalwander 30 ausgelesen (S113), wobei der Beobachter 36 darauffolgend eine Zustands­ variable annimmt (S114). Auf der Grundlage der angenommenen Zustandsvariable und dem tatsächlichen Kolbenhub wird eine Ausgangsspannung an den Servoverstärker derart berechnet (S115), daß der Digital-/Analogwandler Daten bezüglich dieser Ausgangsspannung ausgibt (S116). Diese Verarbeitung bei den Schritten S113 bis S116 wird für jede vorbestimmte Anzahl von Regelungszyklen wiederholt (S117).

Wie vorstehend beschrieben wird ein zu regelndes System gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einem Modell ausgedrückt. Dies ermöglicht den Erhalt einer optimalen Rückkopplungsverstär­ kung K_F in einer Simulation. Weiterhin kann, selbst wenn eine andere Probe getestet wird, eine optimale Rückkopplungsver­ stärkung K_F für das System einschließlich der Probe durch Be­ rechnung einer Rückkopplungsverstärkung bestimmt werden, die dieselbe Pollage gewährleistet wie die des Systems, für das eine optimale Rückkopplungsverstärkung K_F bereits bestimmt worden ist. Anders ausgedrückt kann, wenn einmal ein optima­ ler Wert einer Rückkopplungsverstärkung K_F in einer Simulati­ on erhalten worden ist und die entsprechende Pollage bestimmt worden ist, eine optimale Rückkopplungsverstärkung zur Ver­ wendung bei einem darauffolgenden Regelungsvorgang in bezug auf eine andere Probe durch Berechnung eines Wertes bestimmt werden, der bei dem neuen System dieselbe Pollage wie die wie vorstehend beschrieben bestimmte gewährleistet. Das heißt, daß eine Rückkopplungsverstärkung K_F durch eine Berechnung erhalten werden kann und eine tatsächliche Durchführung einer Betätigungsgliedsregelung zur Ermittlung einer Rückkopplungs­ verstärkung K_F unnötig ist. Deshalb kann die Anregungsprüfung unmittelbar unter Verwendung der berechneten Rückkopplungs­ verstärkung K_F gestartet werden. Ein Versuch vor der tatsäch­ lichen Prüfung ist nicht erforderlich.

Wie vorstehend beschrieben, werden Regelungseigenschaften ei­ nes Regelobjekts einschließlich einer Probe 10, einem Hydrau­ likzylinder 12 und einem Servoventil 16 werden in einem Mo­ dell ausgedrückt und in einem Modellspeicherabschnitt 34 aus­ gedrückt. Bei der Modellierung werden dynamische charakteri­ stische Werte (eine Masse M, ein Dämpfungskoeffizient C, eine Federkonstante K) der Probe 10 als Variablen ausgedrückt. Nach Einsetzen der tatsächlichen charakteristischen Werte der zu prüfenden Probe 10 in die Variablen des Modells wird eine Simulation unter Verwendung des Modells zum Erhalt einer op­ timalen Rückkopplungsverstärkung durchgeführt. Wenn die opti­ male Rückkopplungsverstärkung bestimmt ist, wird die Pollage des entsprechenden zu regelnden Systems spezifiziert. Danach werden, wenn andere Proben 10 mit anderen Eigenschaften ge­ prüft werden, optimale Rückkopplungsverstärkungen für die je­ weiligen Systeme durch Berechnung eines Wertes bestimmt, der bei den jeweiligen Systemen dieselbe Pollage wie die vorste­ hend beschriebene gewährleistet.

Claims (5)

1. Regelungsvorrichtung für ein Betätigungsglied gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (34) zum Speichern eines Regelobjektmo­ dells eines Regelobjekts (10, 12, 16) einschließlich eines Betätigungsglieds (12) und einer Probe (10), auf die das Be­ tätigungsglied wirken soll,
eine Einrichtung (36) zum Schätzen eines Zustandsparame­ ters für das Regelobjektmodell bei dem nächsten Abtastzeit­ punkt auf der Grundlage eines gegenwärtigen Zustandsparame­ ters,
eine Einrichtung (38) zur Multiplikation zumindest eines durch den Beobachter (36) geschätzten Zustandsparameters mit einer Rückkopplungsverstärkung (K_F),
eine Einrichtung zur Erfassung einer Versetzung des Be­ tätigungsgliedes und
eine Einrichtung (16) zur Steuerung der Versetzung des Betätigungsgliedes auf der Grundlage von Ausgangssignalen aus der Multiplikationseinrichtung und dem Versetzungssensor, wo­ bei
das Regelobjektmodell unter Verwendung von Variablen für Einzelheiten ausgedrückt ist, die Eigenschaften der Probe be­ treffen, und
die Rückkopplungsverstärkung (K_F) durch eine Berechnung unter Verwendung des Regelobjektmodells erhalten wird, bei dem in Variablen Werte von Eigenschaften einer tatsächlichen Probe eingesetzt werden.

2. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Speichern einer Pollage eines Rege­ lungssystem, die eine optimale Rückkopplungsverstärkung ein­ führt, wobei
die Rückkopplungsverstärkung durch Berechnung unter Ver­ wendung des Regelobjektmodells, in dessen Variablen die Werte von Eigenschaften einer Probe eingesetzt werden, auf die tat­ sächlich eingewirkt werden soll, derart erhalten wird, daß eine Pollage des Regelobjektmodells dieselbe wird die gespei­ cherte Pollage wird.

3. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Betätigungsglied ein Hydraulikbetätigungsglied (12) ist, und
die Einrichtung zur Steuerung einer Versetzung eine Flüssigkeitsdruckquelle (14), ein Ventil (16) zur Steuerung eines Verbindungszustandes zwischen der Flüssigkeitsdruck­ quelle (14) und dem Betätigungsglied (12) sowie eine Einrich­ tung zur Steuerung des Ventils zum Öffnen oder Schließen auf der Grundlage der Ausgangssignale aus der Multiplikationsein­ richtung und dem Versetzungssensor aufweist.

4. Verfahren zum Regeln eines Betätigungsgliedes, gekennzeichnet durch
einen Schritt Erstellen eines Regelobjektmodells, das ein Regelobjekt einschließlich eines Betätigungsgliedes (12) und einer Probe (10) darstellt, auf die das Betätigungsglied einwirken soll, wobei das Regelobjektmodell unter Verwendung von Variablen für Einzelheiten (M, C, K) ausgedrückt wird, die sich auf Eigenschaften der Probe beziehen,
einen Schritt Erstellen eines Beobachters (36) auf der Grundlage des Regelobjektmodells zur Annahme eines Zu­ standsparameters bei dem nächsten Abtastzeitpunkt auf der Grundlage eines gegenwärtigen Zustandsparameters,
einen Schritt Erhalten einer Pollage eines Reglungssy­ stems, die in einem stabilen Zustand unter Verwendung einer Rückkopplungsverstärkung angeordnet wurde, die in einer Zu­ standsreglungssimulation unter Verwendung des Beobachters (36) und des Regelobjektmodells erhalten wurde, in dessen Va­ riablen konstante Werte eingesetzt werden,
einen Schritt Berechnen einer Rückkopplungsverstärkung derart, daß ein Regelungssystem eines tatsächlichen Regelob­ jektmodells, das durch Einsetzen von Werten von Eigenschaften einer tatsächlich zu regelnden Probe (10) in die Variablen des Regelobjektmodells erhalten wird, dieselbe Pollage wie die bei dem Schritt Erhalten einer Pollage erhaltene Pollage aufweist,
einen Schritt Definieren des bei dem Schritt Erstellen eines Beobachters erhaltenen Beobachters auf der Grundlage des tatsächlichen Regelobjektmodells,
einen Schritt Berechnen eines Regelungskorrekturwertes durch Multiplikation eines Zustandsparameters bei dem näch­ sten Abtastzeitpunkt, der durch den bestätigten Beobachter (36) auf der Grundlage des gegenwärtigen Zustandsparameters angenommen wurde, mit der Rückkopplungsverstärkung,
einen Schritt Erfassen einer Versetzung des Betätigungs­ gliedes (12),
einen Schritt Berechnen eines Steuerungswertes für das Betätigungsglied auf der Grundlage des Regelungskorrekturwer­ tes und der Versetzung des Betätigungsgliedes, und
einen Schritt Steuern des Betätigungsgliedes auf der Grundlage des Steuerungswertes.

5, Verfahren zur Berechnung einer Rückkopplungsverstärkung, gekennzeichnet durch
einen Schritt Erstellen eines Regelobjektmodells, das ein Regelobjekt einschließlich eines Betätigungsgliedes (12) und einer Probe (10) darstellt, auf die das Betätigungsglied einwirken soll, wobei das Regelobjektmodell unter Verwendung von Variablen für Einzelheiten (M, C, K) ausgedrückt wird, die sich auf Eigenschaften der Probe beziehen,
einen Schritt Erstellen eines Beobachters (36) auf der Grundlage des Regelobjektmodells zur Annahme eines Zu­ standsparameters bei dem nächsten Abtastzeitpunkt auf der Grundlage eines gegenwärtigen Zustandsparameters,
einen Schritt Erhalten einer Pollage eines Reglungssy­ stems, die in einem stabilen Zustand unter Verwendung einer Rückkopplungsverstärkung angeordnet wurde, die in einer Zu­ standsreglungssimulation unter Verwendung des Beobachters (36) und des Regelobjektmodells erhalten wurde, in dessen Va­ riablen konstante Werte eingesetzt werden, und
einen Schritt Berechnen einer Rückkopplungsverstärkung derart, daß ein Regelungssystem eines tatsächlichen Regelob­ jektmodells, das durch Einsetzen von Werten von Eigenschaften einer tatsächlich zu regelnden Probe (10) in die Variablen des Regelobjektmodells erhalten wird, dieselbe Pollage wie die bei dem Schritt Erhalten einer Pollage erhaltene Pollage aufweist.