DE2062739A1 - Schaltung zur Variation von Regelkennlinien - Google Patents

Description

• Schaltung zur Variation von Regelkennlinien Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Schaltungsanordnung zur Variation von Regelkennlinien einer elektronischen Regelschaltung.
• Es besteht haufig die Forderung, die Kennlinie der Vergleichsschaltung (Frequenz- oder Phasendiskriminator) eines Regelkrei-505 in beliebiger Weise zu ändern. Solche Schaltungsanordnungen sind bei schnelligkeitsoptimalen Regelungen erwünscht, wie sie beispielsweise zur Verkürzung der Fangzeit in Synchronisierschaltungen (z.B. Phase-lock Regelsystem, costes - Regelsystem) erforderlich sind.
• Eine bekannte Schaltung mit der obigen-Eigenschaft ist das sogenannte Tan-Code-Regelsystem, bei dem die Regelkennlinie von sinusförmig bis tang§»förmig verändert werden kann. Eine Einschränkung in der Anwendung liegt darin, dass nur eine sinusförmige Kennlinie durch Verändern eines Faktors K in eine.tangenförmige übergeführt werden kann.
• Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der eine gegebene Kennlinie einer Vergleichschaltung in beliebiger Weise verb der worden kann.
• So.lässt sich z.B. aus einer linearen Kennlinie eine kubische erzeugen, oder eine sinusförmige Kennlinie kann einer dreieckförmigen angenähert werden. (Figur und Fig.4) Die Schaltung löst die Aufgabe mit einem Minimum an Aufwand und ist ausserdem integrierbar.
• Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in einer Vergleichsschaltung das Eingangssignal mit der Stellgrösse verglichen wird, und die der Differenz beider Grössen entsprechende Ausgangsgröss¢ sowohl einem Verstärker, dessen Verstärkung regelbar ist, als auch einem Funktionsgeber zugeführt wird, wobei letzterer eine Regelgrösse abgibt, mit der die Verstärkung des Verstärkers so geregelt wird, dass an seinen Ausgangsklemmen eine Grösse anliegt, die dem Produkt aus geregelter Verstärkung und der Grösse entspricht und als Funktion der Grösse gesehen eine veränderte Kennlinie darstellt, und somit eine schnellere Veränderung des Stellgliedes ermöglicht.
• Eine Erweiterung der Erfindung ist dadurch gezeichnet, dass für ungerade Funktionen des Funktionsgebers ein Betragsbilder1 mit dem'negativen Werte der Grösse in gleichgrosse positive Werte umgewandelt werden, dem Funktionsgeber entweder vor-oder nachgeschaltet wird.
• Eine Weiterführung der Erfindung zur Anwendung in elektrischen Regelkreisen ist dadurch gekennzeichnet, dass als Vergleichsschaltung ein sogenannter Multiplizierer, z.B. ein Rin gmodulator verwendet wird, dessen Ausgangsspannung nach einem Tiefpass sowohl einem Verstärker mit r.egelbarer Verstärkung, z.B.
• ein Rechenverstärker mit einem Feldeffekttransistor als Rückt koppelwiderstand, als auch einem Funktionsgenerator, der im einfachsten Fall ein Rechenverstärker ist, zugeführt wird, wobei die Ausgangsspannung des Funktionsgebers die Verstärkung des Verstärkers verändert, z.B. dadurch indem der Bahnwiderstand des Feldeffekttransistors verändert wird und die Spannung an den Ausgangsklemmen des Verstärkers einem Stellglied, z.b. einem sogenannten VCO, zugeführt wird, das seine Ausgangsgrösse, z.B. eine Frequenz, entsprechend verändert.
• Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung in einem Schaltungsbeispiel nebst Diagrammen näher erläutert.
• Die Figur 1 zeigt das Blockschaltbild der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung.
• Dic Figur 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung.
• Die Figur 3 zeigt die Kennlinienveränderung der erfindungsgemassen Schaltungsanordnung bei linearer Abhängigkeit der Ausgangs spannung der Vergleichsschaltung von den Eingangsgrössen. Die Figur 3 zeigt die Kennlinienänderung der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung, wobei eine sinusförmige Abhängigkeit der Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung von den Eingangsgrössen so linearisiert wird, dass die Kennlinie einer Dreiecksfunktion angenähert wird.
• In Figur 1 wird das Eingangssignal der Regelschaltung mit der Stellgrösse in der Vergleichsschaltung verglichen. Die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung folgt der Kennlinie mit der Funktion f(x-y) = f(u). Diese Spannung wird einem Verstärker V und einem Funktionsgeber FG zugeführt. Der Funktionsgeber transformiert den ihm zugeleiteten Teil der Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung VS gemäss einer vorgegebenen Funktion f(W) und steuert mit der so gewonnenen Spannung den Grad der Verstärkung des Verstärkers V. Der seinerseits mit dei, Stellglied St verbunden ist und somit die Rück führungsgröse y bestimmt. Bei geeigneter Wahl des Funktionsgebers FG l-at sich jede Regelkennlinie zumindest approximativ erreichen.
• In Figur 2 ist ein Xnwentiiinysbe i spiel wiedergegeben. Hierbei handelt e.s sirh um eine Regelschleife mit der die Frequenzdifferenz zweier- sinusförmiger Signale ausgeglichen werden kann. Die Regelabweichung bildet hierbei die Phasendifferenz zwischen x und y. Dazu wird in einer Vergleichschaltung, die hier durch einen Multiplizierer M realisiert wird, eine Spannung gewonnen, die gemäss einer Sinusfunktion von der Phasendifferenz des Eingangssignals x und der Stellgrösse y abhängt. Bei der Verarbeitung der beiden Grössen x und y in Multiplizierer tritt auch die Summenfrequente der beiden Grössen x und y auf. Der Tiefpass TP unterdrückt diese Summenfrequenz. Die nach dem Tiefpass vorliegende Spannung Ue wird dem Rechenverstärker V über den Vorwiderstand Rl und dem Betragsbilder B zugeführt. Der Betragsbilder hat die Aufgabe die negativen Werte der ihm zugeleiteten Spannung Ue in positive umzuformen. Der ihm folgende Funktionsgeber FG soll in diesem Beispiel die lineare Transformation f(Ue) = /Ue/ durchführen. Mit dieser Steuerspannung wird der Rückkoppelwiderstand R des Rechenverstärkers RV verändert. Dabei folgt die Verstärkung a des nichtinvertierenden Verstärkers V der Formel Ua = a = R + R1 Ue Rl Der Richtkoppelwiderstand R wird dabei vonseinem Grundwert Ro, mit dem die Verstärkung a = 1 eingestellt wird, folgendermassen verändert: R = Ro t(Ue) = Ro /sir#/ so dass am Verstärkerausgang die Steuerspannung Ua = a Ue = Ue sin (1 + Ro/sin/) R1 vorhanden ist. Die so gewonnene Steuerspannung in Abhängigkeit der Phasendiffernz jd zwischen x und y stellt die neue Regelkennlinie dar und wurde in diesem Beispiel einer dreiecksförmigen Kennlinie vgl. Figur 4 angenähert.
• Diese Steuerspannung gelangt an einen spannungsgesteuerten Oszillator (allgemein als VCO bekannt) mit dem die Stellgrösse y in gewünschter Weise verändert wird.
• Mit dieser Schaltungsanordnung ist es möglich, beliebige Kennlinien zu erzeugen. Der Schaltungsaufwand ist, wie aus der Schaltungsanordnung der Figur 4 zu erkennen ist, minimal.
• Das gesamte Regelsystem ist integrierbar.
• In Figur 3 ist zur Verdeutlichung der Veränderbarkeit der Regelkennlinien ein Beispiel aufgeführt, in dem die lineare Kennlinie der Vergleichsschaltung VS in eine zum Ursprung punktsymmetrische, quadratische Kennlinie umgeformt wird.

Claims (3)

P a t c n t a n s p r ü c h e

1. Schaltungsanordnung zur Variation der Kennlinie einer Vergleichsschaltung in Regelschleifen, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Vergleichsschaltung (YS) das Eingangssignal (x) mit der stellgrösse (y) verglichen wird und die der Differenz beider Grössen entsprechende Ausgangsgrösse (z) sowohl einem Verstärker V, dessen Verstärkung regelbar ist, als auch einem Funktionsgeber (FG) zugeführt wird, wobei letzterer eine Regelgrösse (r) abgibt, mit der die Verstärkung des Verstärkers (V) so geregelt wird, dass an seinen Ausgangsklemmen eine Grösse (5) anliegt, die dem Produkt aus geregelter Verstärkung und der Grösse (z) entspricht und als Funktion der Grösse (z) gesehen eine veränderte Kennlinie darstellt, und somit eine schnellere Veränderung des Stellgliedes (St) ermöglicht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für ungerade Funktionen des Funktionsgebers (FG) ein Betragsbilder, mit dem negativen Wert. der Grösse (r) in gleichgrosse positive Werte uigeieaadelt werden, dei Funktionsgeber entweder vor- oder nachgescholtt wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 zur Verwendung der Schltungsanordnung in elektrischen Regelkreisen, dadurch gekennzeichnet, dass als Vergleichsschaltung (VS) ein sogenannter Multiplizierer (M), z.B. ein R in gmodulator verwendet wird, dessen Ausgangsspannung nach einem Tiefpass (TP) sowohl einem Verstärker (V) mit regelbarer Verstärkung, z.B. ein Rechenverstärker (RV) mit einem Feldeffekttransistor als Rückkoppelwiderstand, als auch einem Funktionsgenerator (FG), der im einfachsten Fall ein Rechenverstärker ist, zugeführt wird, wobei die Ausgangsspannung des Funktionsgebers (FG), die Verstärkung des Verstärkers (V) verändert, zum Beispiel dadurch, indem der Bahnwiderstand des Feldeffekttransistors verändert wird und die Spannung an den Ausgangsklemmen des Verstärkers (V) einem Stellglied (St), z.B. einem sogenannten VCO, zugeführt wird, das seine Ausgangsgrösse (y), z.B.

eine Frequenz, entsprechend verändert.

L e e r s e i t e