DE2031665B2 - Circuit arrangement for regulating a controlled variable on which periodically fluctuating disturbance variables are superimposed, preferably for adaptive control on machine tools - Google Patents
Circuit arrangement for regulating a controlled variable on which periodically fluctuating disturbance variables are superimposed, preferably for adaptive control on machine toolsInfo
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Description
sofort erniedrigt wird und bei Unterschreiten einesis immediately lowered and if one falls below
unteren Grenzwertes eine Erhöhung der Stellgröße 50 nur dann erfolgt, wenn der Istwert während mindestens einer Periodendauer der Störgröße den unterenlower limit value an increase of the manipulated variable 50 only takes place if the actual value for at least a period of the disturbance variable the lower
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- oder oberen Grenzwert nicht überschreitet,
anordnung zur Regelung einer Regelgröße, der pe- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel derThe invention relates to a circuit or upper limit value not exceeded
arrangement for regulating a controlled variable, the pe- In the drawing is an embodiment of the
riodisch schwankende Störgrößen überlagert sind, mit Erfindung dargestellt. Es zeigt
einem Dreipunktschaltglied mit zwei Ausgängen, dem 55 Fig. 1 ein Blockschaltbild des Regelkreises,
die Regelabweichung zugeführt ist und dessen Aus- F i g. 2 eine Schaltung des Adaptionsgliedes nachriodically fluctuating disturbance variables are superimposed, shown with the invention. It shows
a three-point switching element with two outputs, the 55 Fig. 1 a block diagram of the control circuit,
the control deviation is supplied and its output F i g. 2 a circuit of the adaptation member according to
gänge das Stellglied steuern. Anspruch 1,gears control the actuator. Claim 1,
Eine solche Schaltungsanordnung ist in der deut- F i g. 3 bis 6 verschiedene Lagen der MeßgrößenSuch a circuit arrangement is shown in FIG. 3 to 6 different positions of the measured quantities
sehen Auslegeschrift 1149 440 beschrieben. Der dor- gegenüber dem vorgegebenen Sollwertbereich,
tige Dreipunktregler arbeitet so, daß zur Herabset- 60 F i g. 7 eine Schaltung des Adaptionsgliedes nach
zung der Schalthäufigkeit und somit Erhöhung der Anspruch 2 bei einem Regelkreis mit verzögerter
Stabilität ein Regelvorgang erst dann stattfindet, wenn Rückführung.see Auslegeschrift 1149 440 described. The dor- compared to the specified setpoint range,
term three-point controller works in such a way that for downgrading 60 F i g. 7 a circuit of the adaptation element according to the switching frequency and thus an increase in claim 2 in a control loop with delayed stability, a control process only takes place when feedback.
der Mittelwert über die periodischen Schwankungen Die Erfindung wird für den Anwendungsfall derthe mean value over the periodic fluctuations The invention is for the application of the
eine bestimmte Grenze überschritten hat. Das hat zur Schnittkraftregelung beim Drehen an einer Werk-Folge, daß der Spitzenwert der Regelgröße infolge 65 zeugmaschine beschrieben, wobei als Störgröße die der periodischen Schwankungen unter Umständen, Unrundheit des Werkstückes auftritt. Die Unrundz. B., wenn der Mittelwert auf dem Sollwert liegt, heit entsteht am häufigsten durch eine außermittige den Sollwert laufend überschreitet. Bei manchen Zentrierung des Werkstückes. Damit entsteht ein pe-has exceeded a certain limit. This has to do with the cutting force control when turning a work sequence, that the peak value of the controlled variable as a result of 65 machine engine described, with the disturbance variable being the the periodic fluctuations under certain circumstances, out-of-roundness of the workpiece occurs. The Unrundz. B. If the mean value is at the setpoint, that is most often caused by an eccentric continuously exceeds the setpoint. With some centering of the workpiece. This creates a pe-
ι«ι «
riodischer Verlauf der Schnittkraft mit der Perioden- die Periodendauer, z. B. In einer Periode jeweilsPeriodic course of the cutting force with the period - the period duration, z. B. In each period
dauer l/n, wobei »«« die Spindeldrehzahl darstellt. einen Impuls ab. Beim Schließen des Schalters 8 wirdduration l / n, where »« «represents the spindle speed. an impulse. When the switch 8 is closed
Es wird vorausgesetzt, da3 ein Regelsystem vor- damit das L-Signal an die Zählschaltung 9 weiter-It is assumed that a control system is present so that the L signal is passed on to the counting circuit 9.
handen ist, welches zur Erfassung des Istwertes X, gegeben. Bei der nächsten Impulsgabe durch Schal-handing is what is given for the acquisition of the actual value X. When the next impulse is given by switching
zur Vorgabe des Sollwertes W, zum ,ioll-Istwert-Ver- 5 ter S wird die Zählschaltung 9 weitergeschaltet, wo-the counting circuit 9 is switched on to specify the setpoint W, for the setpoint actual value converter S, where-
gleich und zur Beeinflussung der Stellgröße entspre- mit die Speicherstufe 11 kippt und L-Signal auf dasthe same and to influence the manipulated variable, the memory stage 11 flips and the L signal is sent to the
chende Mittel enthält. Einem Soll-Istwert-Vergleichs- UND-Glied 15 gibt.Contains appropriate means. A target / actual value comparison AND element 15 is there.
glied 1 (F i g. 1) ist ein Dreipunktschaltgüed 2 nach- Damit hat das UND-Glied 15 Durchgang, so daß geschaltet, dessen zwei Ausgänge 3 und 7 auf das über Leitung 5 ein Signal zur Efnöhung des Istwertes Soll-Istwert-Vergleichsglied 1 in bekannter Weise io an das Stellglied 6 gegeben wird. Für den Fall, daß über ein Verzögerungsglied rückgekoppelt sind. Die nach Eingang des ersten Impulses in die Zählschal-Ausgänge 3 und 7 des Dreipunktschaltgliedes 2 f üh- tung 9 innerhalb der nächsten Periode sich der Wert ren parallel auf ein Adaptionsglied 4, das die erfin- auf X~>W +a ändert, so daß der Ausgang 7 L-Sidungsgemäße Schaltung beinhaltet. Vom Adaptions- gnal führt, wird die Zählschaltung 9 durch den glied 4 wird über Leitung 5 ein Stellglied 6 angesteu- 15 Löscheingang 13 über Negationsglied 12 von dem ert, welches die Regelstrecke beeinflußt. Der eine L-Signal am Ausgang 7 in die Ausgangsstellung geAusgang 7 des Dreipunktschaltgliedes 2 ist außerdem schaltet, so daß der vom Schalter 8 kommende Imdirekt am Stellglied 6 angeschlossen. Der Istwert X puls nicht an die Speicherstufe 11 weitergegeben wird in bekannter Weise negativ auf das Soll-Istwert- wird. Der Ausgang der Zählschaltung 9 erhält dem-Vergleichsglied 1 rückgekoppelt. 20 nach während jedes zweiten Impulses des Schalters 8Member 1 (Fig. 1) is a Dreipunktschaltgüed 2 nach- So that the AND element has 15 passage, so that switched, its two outputs 3 and 7 to the line 5 a signal to Efnöhung the actual value setpoint-actual value comparison element 1 is given to the actuator 6 in a known manner. In the event that they are fed back via a delay element. After the first pulse has been received in the counting switch outputs 3 and 7 of the three-point switching element 2, the value 9 within the next period changes in parallel to an adaptation element 4, which changes the inventions to X ~> W + a , so that output 7 contains L-Sidecircuiting. From the adaptation signal, the counting circuit 9 is controlled by the element 4, an actuator 6 is controlled via line 5. The one L signal at output 7 in the initial position geOutput 7 of three-point switching element 2 is also switched, so that the Im coming from switch 8 is directly connected to actuator 6. The actual value X pulse is not passed on to the storage stage 11, in a known manner, it has a negative effect on the setpoint actual value. The output of the counting circuit 9 is fed back to the comparator 1. 20 to during every second pulse of switch 8
Es soll zuerst die umfangreichere Schaltung und L-Signal, sofern der Löscheingang 13 der Zählschaldie
Wirkungsweise des Adaptionsgliedes bei Verwen- tung 9 zwischenzeitlich nicht mit O-Signal beschaltet
dung eines Dreipunktschaltgliedes mit verzögerter wurde. Das von der Zählschaltung 9 ausgegebene
Rückführung gemäß dem Anspruch 2 (F i g. 7) be- L-Signal wird gespeichert, womit das Stellglied 6 in
schrieben werden. Der Ausgang 3 des Dreipunkt- »5 der beschriebenen Weise betätigt wird. Der Speicherschaltgliedes
2 ist über einen Schalter 8, der mit der zustand der Speicherstufe 11 wird so lange aufrecht-Frequenz
der Störgröße oder deren Vielfachen im- erhalten, wie an seinem Löscheingang 14 kein 0-Sipulsförmig
schaltet, an eine Zählschaltung 9 ange- gnal auftritt. Ein O-Signal am Ausgang 7 wird mit
schlossen. Der Schalter 8 wird von einem Nocken 10 Überschreitung des Wertes X>
W +a durch das Nebetätigt, welcher mit der Hauptspindel synchron läuft. 30 gationsglied 12 an die Löscheingänge 13 und 14 der
Der Zählschaltung 9 ist eine Speicherstufe 11 nach Zählschaltung 9 und der Speicherstufe 11 gelegt. Die
geschaltet. Der Ausgang 7 des Dreipunktschaltglie- Funktion der Schaltung wird zur Verdeutlichung an
des 2 ist über ein Negationsglied 12 am Löscheingang vier verschieden großen Meßgrößen beschrieben, die
13 der Zählschaltung 9 sowie am Löscheingang 14 in den F i g. 3 bis 6 dargestellt sind,
der Speicherstufe 11 angeschlossen. Der Ausgang der 35 Der Istwert X wird jeweils durch die Funktion
Speicherstufe 11 führt auf ein UND-Glied 15, dessenFirst, the more extensive circuit and L signal should be provided, provided that the reset input 13 of the counting switch has not been connected to an O signal in the meantime. The feedback output by the counting circuit 9 according to claim 2 (FIG. 7) being L signal is stored, with which the actuator 6 can be written. The output 3 of the three-point »5 is actuated in the manner described. The memory switching element 2 is signaled to a counting circuit 9 via a switch 8, which is maintained with the state of the memory stage 11 - the frequency of the disturbance variable or its multiples as long as no 0-sipulse switches at its clear input 14 . An O signal at output 7 is also closed. The switch 8 is actuated by a cam 10 exceeding the value X> W + a by the secondary, which runs synchronously with the main spindle. 30 gation member 12 to the erase inputs 13 and 14 of the counter circuit 9 is a memory stage 11 after counting circuit 9 and the memory stage 11 is placed. The switched. The output 7 of the Dreipunktschaltglie- function of the circuit is to clarify at the 2 is described via a negation element 12 at the clear input four different sized measured variables, the 13 of the counting circuit 9 and at the clear input 14 in FIG. 3 to 6 are shown,
the storage stage 11 connected. The output of the 35 The actual value X is determined by the function
Storage stage 11 leads to an AND gate 15, whose
zweiter Eingang an dem Ausgang 3 des Dreipunkt- X = X0 + Xx sin ω t
schaltgliedes 2 angeschlossen ist.second input at output 3 of the three-point X = X 0 + X x sin ω t
Switching element 2 is connected.
Der Ausgang des UND-Gliedes 15 führt, wie im dargestellt.The output of the AND gate 15 leads, as shown in.
Blockschaltbild nach F i g. 1 zu erkennen, über Lei- 40 Für die vier verschiedenen Fälle ist jeweils der ent-Block diagram according to FIG. 1 to be recognized, via line 40 For each of the four different cases, the relevant
tung 5 auf das Stellglied 6. haltene statische Anteil Xn unterschiedlich.device 5 on the actuator 6. hold static component X n differently.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Tm ersten Fall (F i g. 3) ist während der gesamtenThe mode of operation of the circuit is as follows: Tm first case (Fig. 3) is during the entire
Vorausgesetzt wird eine Unempfindlichkeitszone Periode die Gleichung X~> W +a erfüllt, so daß mitAssuming a dead zone period, the equation X ~> W + a is satisfied, so that with
±a des Dreipunktschaltgliedes 2. Damit ergibt sich dem Signal am Ausgang 7 ungehindert der Istwert ± a of the three-point switching element 2. This gives the signal at output 7 the actual value unhindered
für die Ausgangsgröße des Dreipunktschaltgliedes 2 45 erniedrigt wird,for the output variable of the three-point switching element 2 45 is decreased,
die Charakteristik Tritt nun der zweite Fall (F i g. 4) ein, so wird inthe characteristic If the second case (FIG. 4) occurs, then in
4-1 für ν < w — α ^er ^e'tj °*a ^^ ^ ~*~a *st> weiternm eme Erniedrigung des Istwertes vorgenommen. Während der Zeit,4-1 for ν <w - α ^ er ^ e ' tj ° * a ^^ ^ ~ * ~ a * st> further decrease of the actual value. During the time,
0 für w — a < χ < w + α da X in der Unempfindlichkeitszone liegt0 for w - a < χ <w + α since X is in the insensitivity zone
-\mrx>w + a 5° (W-a<X<W + a), - \ mrx> w + a 5 ° (Wa <X <W + a),
Das Signal +1 erhöht und das Signal — 1 erniedrigt den Istwert. Der Ausgang 3 des Dreipunktschalt- erfolgt keine Stellung, da weder Ausgang 3 noch gliedes 2 führt L-Signal, wenn X < W —a und 0-Si- Ausgang 7 des Dreipunktschaltgliedes 2 L-Signal fühgnal, wenn X^W —a, der Ausgang 7 dagegen führt 55 ren. In der Zeit, da die Meßgröße die Unempfmd-L-Signal, wenn X~>W +a und O-Signal, wenn üchkeitszone unterschreitet, wird über den Ausgang3 X<W +a. Die Schaltung ist so ausgeführt, daß L-Signal gegeben. Die Zählschaltung 9 sowie die Überschreitungen des oberen Wertes (+α) der Un- Speicherstufe 11 befinden sich im gelöschten Zustand, empfindlichkeitszone vermieden werden sollen. Die womit bei Erscheinen des L-Signals am Ausgang 3 Schaltung kann jedoch auch so ausgeführt werden, 60 und der Betätigung des Schalters 8 der Impuls wirkdaß das Unterschreiten eines Grenzwertes vermieden sam wird. Da L-Signal an dem Ausgang 7 jedoch wird. schon nach weniger als einer Umdrehung auftritt,The +1 signal increases and the - 1 signal decreases the actual value. The output 3 of the three-point switching element is not in a position, because neither output 3 nor element 2 has an L signal if X < W -a and 0-Si output 7 of the three-position switching element 2 has an L signal if X ^ W -a, output 7, on the other hand, carries 55 ren. During the time when the measured variable falls below the unresponsive L signal if X> W + a and O signal if it falls below the üchkeitszone, output 3 is X <W + a. The circuit is designed so that an L signal is given. The counting circuit 9 and the exceeding of the upper value (+ α) of the Un- storage stage 11 are in the deleted state, sensitivity zone should be avoided. The circuit with which the L signal appears at output 3 can, however, also be carried out in such a way that 60 and actuation of switch 8 causes the pulse to prevent falling below a limit value. However, since the L signal at output 7 becomes. occurs after less than one revolution,
Wird der obere Wert überschritten, so erfolgt in wird die Zählschaltung 9 über Negationsglied 12 wieder bekannten Weise die Herabsetzung des Istwertes der gelöscht, und die Speicherstufe 11 wird nicht gedurch L-Signal am Ausgang 7 unter Umgehung des 65 stellt. In der Zeit, in welcher die Meßgröße unter-Adaptionsgliedes 4. Wird der Wert X> W —α unter- halb der Unempfindlichkeitszone liegt, erfolgt demschritten, so wird über den Ausgang 3 L-Signal an nach ebenfalls keine Beeinflussung des Stellgliedes 6. den Schalter 8 gegeben. Dieser gibt, als Meßgeber für Damit wird in dem zweiten Fall (F i g. 4) der Mittel-If the upper value is exceeded, then the counting circuit 9 is reduced in the known manner via negation element 12, and the memory stage 11 is not set by the L signal at output 7, bypassing 65. During the time in which the measured variable below the adaptation element 4. If the value X> W -α is below the insensitivity zone, the steps are taken, so there is no influence on the actuator 6. den via output 3, either Switch 8 given. This gives, as a measuring transducer for So in the second case (Fig. 4) the mean
wert durch die zeitweise vorliegende Bedingung F i g. 3 und 4 ist identisch mit der vorangehend anvalue by the temporarily existing condition F i g. 3 and 4 is identical to the previous one
X*> W +a weiterhin erniedrigt. Hand F i g. 7 beschriebenen Arbeitsweise. X *> W + a still decreased. Hand F i g. 7 described mode of operation.
Im dritten Fall (F i g. 5) wird der Wert W +a nicht Für den Fall nach F i g. 5 wird im Gegensatz zu
überschritten, so daß der Ausgang 7 über Negations- der vorangehend erläuterten Schaltung des Adapted
12 kein Löschungssignal auf die Zählschal- S tionsgliedes 4 das Stellglied 6 nicht betätigt, da das
tung9 bzw. Speicherstufe 11 geben kann, womit die L-Signal am Ausgang 3 nach weniger als einer Umperiodisch
durch Erfüllung derBedingung^T-<W — ά drehung wieder verschwindet und damit gleichzeitig
auftretenden L-Signale am Ausgang 3 über UND- die Zählschaltung 9 wieder löscht.
Glied 15 L-Signal ebenfalls periodisch auf Leitung 5 Mit Eintreten des vierten Falles (Fig. 6) ist jedoch
geben. Damit wird das Stellglied 6 zur Erhöhung des »o die Bedingung X<
W —a ohne Unterbrechung erIstwertes veranlaßt. füllt, so daß über die Zeitdauer von mindestens zwei
Mit Eintreten des vierten Falles (Fig. 6) liegt Umdrehungen des Nockens 10 L-Signal am Ausdann
über die gesamte Periode die Bedingung X < W gang 3 liegt. Damit wird die Zählschaltung 9 und die
—a vor. Speichersrufe 11 gestellt Der Ausgang der Speicherin diesem Fall führt der Ausgang 3 nach dem zwei- 15 stufe 11 gibt damit L-Signal auf Leitung 5 und das
ten impuls durch den Schalter 8 ohne Unterbrechung Stellglied 6 zur Erhöhung des Istwertes. Der Regel-L-Signal,
womit auch Leitung 5 L-Signal fühlt und kreis funktioniert in bekannter Weise, bis am Auseine
Erhöhung des Istwertes durch das Stellglied 6 gang 3 durch Erscheinen von O-Signal der Durchgang
auslöst. zum Stellglied 6 wieder unterbrochen wird. Für den Bei der einfacheren Schaltung des Adaptionsglie- so Fall, daß an Stelle des Schalters 8 ein elektronischer
des 4 gemäß Anspruch 1 (Fi g. 2) ist der Löschein- Schalter verwendet wird, ist es erforderlich, den Ausgang
13 der Zählschaltung 9 bzw. der Löscheingang gang des elektronischen Schalters mit dem Ausgang 3
14 der Speicherstufe 11 direkt mit dem Ausgang 3 über ein UND-Glied zu verknüpfen,
gekoppelt. Der Ausgang der Speicherstufe 11 ist di- Durch die Schaltung ist erreicht, daß die Regelung
rekt mit Leitung 5 verbunden. as auf den Spitzenwert der Meßgröße Xn + X1 anspricht
Diese Schaltung soll in ihrer Arbeitsweise an Hand und diesen gemäß der bekannten Funktionen des Reder vier in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Fällen er- gelkreises innerhalb der vorgegebenen Grenzen einläutert werden. Die Arbeitsweise für die Fälle nach hält.
In the third case (FIG. 5) the value W + a is not. For the case according to FIG. 5 is exceeded, in contrast to, so that the output 7 via negation of the previously explained circuit of the adapted 12 no cancellation signal on the counter circuit 4 the actuator 6 is not actuated because the device 9 or storage stage 11 can give, whereby the L signal at the output 3 after less than a Umperiodisch by meeting derBedingung ^ T <W - ά rotation disappears and simultaneously occurring L-signals at the output 3 via aND the counting circuit 9 clears again.
Element 15 L signal also periodically on line 5 When the fourth case occurs (Fig. 6), however, there is. The actuator 6 is thus caused to increase the initial value of the condition X <W -a without interruption. fills, so that over the period of at least two. With the occurrence of the fourth case (Fig. 6) revolutions of the cam 10 L signal is off, then the condition X < W gear 3 applies over the entire period. So that the counting circuit 9 and the -a is in front. Memory calls 11 set The output of the memory in this case the output 3 leads to the second stage 11 thus gives an L-signal on line 5 and the th pulse through the switch 8 without interruption of the actuator 6 to increase the actual value. The control L signal, with which line 5 feels the L signal and circulates in a known manner, until an increase in the actual value by the actuator 6 gang 3 triggers the passage through the appearance of an O signal. to the actuator 6 is interrupted again. For the case where the simpler circuit of the adaption member is that instead of the switch 8 an electronic des 4 according to claim 1 (Fi g . to link the reset input gang of the electronic switch with output 3 14 of storage stage 11 directly with output 3 via an AND element,
coupled. The output of the storage stage 11 is di- By the circuit it is achieved that the control is directly connected to line 5. as responds to the peak value of the measured variable X n + X 1. This circuit is to be explained in terms of its mode of operation with reference to the known functions of the Reder four cases shown in FIGS. 3 to 6 within the specified limits. The way of working just in case.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
eine Zählschaltung (9) mit nachgeschalteter Spei- Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnungindicates that one of the two outputs (3) of the io is indicated, which, unlike conventional controllers, is connected to the three-point switching element (2) with the actuator (6) peak value of the fluctuations in the controlled variable via an adapter (4) that has sufficient stability on the Setpoint regulates.
a counting circuit (9) with a downstream storage This task is performed in a circuit arrangement
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DD14119369 | 1969-07-14 |
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DE2031665C3 DE2031665C3 (en) | 1974-10-10 |
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ID=5481453
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Families Citing this family (1)
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US3698268A (en) * | 1970-08-07 | 1972-10-17 | Bendix Corp | Numerical control system for interrupted cutting conditions |
-
1970
- 1970-06-26 DE DE19702031665 patent/DE2031665B2/en active Granted
Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |