DE2137917C3 - Elektrische Regeleinrichtung mit zwei Betriebsarten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Regeleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Eine solche Regeleinrichtung ist in der FR-PS 64 014 beschrieben. Während der eigentliche Regelkreis offen ist, können externe Größen auf die Regelstrecke einwirken, die beispielsweise aus einer anderen Steuerung oder aus Störungen stammen. Dies ist z. B. der Fall, wenn eine solche Einrichtung bei einer Längslagesteuerung bei einem Flugzeug angewendet wird. Während die automatische Piloteinrichtung abgeschaltet ist, ändert sich die Lage. Es ist daher notwendig, daß beim Wiedereinschalten die Regeleinrichtung (in diesem Beispiel ist dies die automatische Piloteinrichtung) ihre Wirkung ohne gefährlichen Stoß wieder aufnimmt. Das heißt, daß ihre Anfangswirkung auf das Stellglied im Zeitpunkt des Zurückschaltens Null sein muß, wie groß auch der Wert der Regelgröße in diesem Zeitpunkt sein mag, weil sonst die stoßartige Zuschaltung des Regelkreises zu gefährlichen Überschwingungen führen würde. Bei der bekannten Steuerung aus der FR-PS 13 64 014 wird dies dadurch erreicht, daß die Regelabweichung durch eine externe Handsteuergröße auf Null heruntergeregelt wird. Ein Meßglied spricht auf das Nullsignal an und schaltet die automatische Betriebsart ein, schließt also den Regelkreis. Dieses Ausregeln von Hand benötigt naturgemäß die der Regelstreckenzeitkonstante entsprechende Zeit.

h¹) Um die Betriebsart mit geschlossenem Regelkreis zuschalten zu können, muß also zunächst die Zeit abgewartet werden, bis von Hand ausgeregelt ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den unmittelbaren Übergang vom abgeschalteten auf den geschlossenen Regelkreis, also von der zweiten in die erste Betriebsart, zu ermöglichen, ohne daß zuvor die Regelgröße eingewirkt werden muß.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird mit Hilfe der Zeichnungen an Hand eines Ausführungsbcispiels beschrieben. In den Zeichnungen ist:

F i g. 1 ein Blockschema des Prinzips eines Steuersystems mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.2 ein Blockschema eine? anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 3 zeigt wie ein Steuerorgan mit einem Integrationsverstärker als Intcgrierschaltung zusammengeschaltet sein kann,

F i g. 4 ein der F i g. 3 analoges Schema einer Anordnung nach der Erfindung, wobei die Integrierschaltung als Differenzverstärker ausgebildet ist,

Fig. 5 eine der in Fig. 2 gezeigten analoge Ausführung, von der bestimmte Einzelheiten in

F i g. 6 erläutert werden.

Das Blocküchema nach Fj g, J zeigt ein Steuersystem mit einer Regelstrecke 1, die Störungen ausgesetzt sein kann. Sie wird von einem Stellglied 3 gesteuert. Der Wert der Regelgröße wird durch einen Detektor 4 festgestellt, der ein Signal tx_de, an ein Vergleichsglied 5 ·> liefert, dessen Differenzsigna! ύ an einen Umschalter 6 gegeben wird. In der eingeschalteten Stellung 6f gibt der Umschalter das Signal δ an das Stellglied 3, der Regelkreis ist iüso geschlossen, und in der abgeschalteten Stellung 6_D an die erfindungsgemäße Steuerschal- in tung 10, so daß der zweite Regelkreis geschlossen ist. Die Steuerschaltung 10 enthält eine Integrierschaltung 11, die ein Signal <x*f an die Additionsschaltung 12 gibt, die darüberhinaus ein Signal «_c vom Steuerorgan 13 für die Sollwertgebung empfängt und ein Signal <x_s an das 1ί Vergleichglied 5 gibt, das das Ausgangssignal der für die Erfindung typischen, im zweiten Regelkreis befindlichen Steuerschaltung 10 ist

Es ist offensichtlich, daß:

J(I

t—&s=«</«—«<·—«*/ ist

In der abgeschalteten Stellung ist, wie bereits erwähnt, δ — 0 und somit

ÄA/ = «der— «j = &dch

Man erkennt somit, daß man in der abgeschalteten Stellung am Ausgang 14 der zweiten Rückkopplungsschleife des zweiten Regelkreises das Regelabweichungssignal »da vorfindet, das vom Detektor 4 der betrachteten Größe stammt. Dies geschieht, selbst wenn Störungen 2 im Steuersystem 1 auftreten und selbst wenn dessen Stellglied 3 einer äußeren Stellung 7 ausgesetzt ist, und unabhängig davon, wie groß der Sollwert α, ist, der vom Steuerorgan 13 stammt. Andererseits gibt die Integrierschaltung 11 in der eingeschalteten Stellung ein konstantes Signal α λ/ und die Hauptrückkopplungsschleife hebt das Differentialsignal δ auf, indem es auf α und λ,/,·, einwirkt.

Das Blockschema nach Fig.2 zeigt ein anderes Beispiel der Erfindung mit denselben Elementen und denselben Bezugszeichen, wo jedoch die Additionsschaltung 12 das Signal d (an der Stelle 6p) und das differenziell: Sigra! V¹ empfängt 'jnd die Integrier-

schallung 11 speist.

Beispiele für IntcgrierEchaltungcn für den zweiten Regelkreis:

In der Anordnung nach Fig. 3 betätigt ein Steuerknopf den Schleifer 21 eines linearen Potentiometers 22, das an einer Spannung Zfliegt. Der Schleifer 21 ist über einen Kondensator 23 mit dem Eingang 24 eines Integrationsverstärkers 25 verbunden, dessen Ausgang 26 an einem Kondensator 27 liegt, der diesen zum Eingang 24 zurückführt. Die Übertragungsfunktion des Schleifers 21 am Ausgang 26 ist linear und mit konstanten Anstieg. Eine Änderung der Stellung des Schleifers 21 bewirkt eine proportionale Veränderung der Spannung am Ausgang 26. Bei der Anordnung nach der Erfindung ist die Stellung des Schleifers 21 im Zeitpunkt des Wiedereinschaltens oft nicht Null (wie hier), sondern beliebig. Deshalb ist eine Unterbrechung der Bahn des Potentiometers 22 unzulässig. Mit der Anordnung nach der Erfindung wird dieser Nachteil, wie nachstehend beschrieben, beseitigt

Bei der Anordnung nach F i g. 4 betätigt der Knopf den Schleifer 31 eines Potentiometers 32 mit fortlaufender Bahn. Der Schleifer 31 liegt über einem Kondensator 33 an einer Umkehreinrichtung 34, die von einem von einem zweiten Schleifer 36 gespeisten Kippglied 35 gesteuert wird. Der Schleifer 36 ist gegen den Schleifer 31 um 90° versetzt Die beiden Ausgänge der Umkehreinrichtung 34 führen an die entsprechenden Eingänge + und — eines Differentialintegrators 37, der mit einem Kondensator 38 zwischen Ausgang und Minuseingang und einem Kondensator 39 zwischen dem Pluseingang und Masse versehen ist Das Kippglied 35 stellt beim Kommutieren der umkehreinrichtung dieselbe Richtung der Spannungsschwankungen des Ausgangs wieder her, wenn Lageschwankungen derselben Richtung wie die des Läufers 31 auf der einen und der anderen der beiden Hälften der fortlaufenden Bahn des Potentiometers 31 von jeder Seite seiner beiden Speisepunkte aus andauern.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden anstelle eines Potentiometers mit zwei Schleifen ein induktives Potentiometer, ein Resolver, ein Geber oder zwei Potentiometer verwendet, wie in Verbindung mit F i g. 5 beschrieben wird. Man findet dort mit denselben Bezugszeichen die hauptsächlichen Organe, die bereits in Verbindung mit Fig.2 beschrieben worden sind. Das Organ 31, das ein Steuerknopf oder ähnliches sein kann, betätigt zwei Potentiometer 42 und 43, deren Ausgänge durch einen Eingangsumschalter 44 vertauscht werden. Dieser greift an einem

Differentiator 45 an, der das Signal ^v an die

Adiitionsschaltung 12 liefert,dem der Analogintegrator U folgt. Der Differentiator 45, die Additionsschaltung 12 und der Analogintegrator 11 ergeben dieselbe Steuerschaltung 10, wie in F i g. I und 2 beschrieben. Die Einzelheiten einer solchen Ausführung werden in Verbindung mit F i g. 6 beschrieben. Man sieht dort wieder zwei Potentiometer 42 und 43, die durch einen Befehlgeber 41 betätigt werden. Die Ausgänge der beiden Potentiometer, die je an einem Impedanzadapter 52 und 53 führen, dessen Ausgang die absoluten Werte der Signale aus den Kreisen 54 und 55 sind, werden durch eine Schaltung 56 verglichen, die den Eingangsumschalter 44 betätigt. Dieser schaltet die Beschallung 7 oes Integrationsverstärkers 57 an. Diese Beschallung ergibt zusammen mit dem Integraticnsverstärker wiederum die Umschaltvorrichtung 10 nach den Fig. I und 2.

Hierzu 3 HIaIl /Scie

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrische Regeleinrichtung mit zwei Betriebsarten, einer ersten, während der der Regelkreis, ϊ bestehend aus Sollwertgeber, Istwertgeber, Vergleichsglied, Stellglied und Regelstrecke, geschlossen ist und die Regelgröße in Abhängigkeit der Verstellung am Sollwertgeber ausgeregelt wird und einer zweiten, während der die Verbindung zwi- in sehen dem Vergleichsglied und dem Stellglied aufgetrennt ist und das Stellglied von einer externen Steuergröße derart beeinflußt wird, daß die Regelgröße von ihr geführt wird, wobei eine Umschaltvorrichtung vorgesehen ist, die einen störungsfreien ΐί Obergang vom Betrieb mit offenem Regelkreis auf den Betrieb mit geschlossenem Regelkreis bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung einen zweiten Regelkreis umfaßt, der das Vergleichsglied (5) und eine Integrierschal- ><> tung (H) einschließt, und daß ein an seinem einen Po! mit dem Ausgang des Vergleichsgliedes (5) verbundener Umschalter (6) mit zwei Stellungen vorgesehen ist, der bei der zweiten Betriebsart die Ausgangsgröße des Vergleichsgliedes (5) derart als -'"■ Istwert des zweiten Regelkreis ;s an den Eingang der Integrierschaltung (11) anlegt, daß diese die Ausgangsgröße des Vergleichsgliedes (S) auf Null regelt

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch «> gekennzeicLiet, daß im zweiten Regelkreis eine Additionseinrichtung (12) vorgesehen ist, die das Steuersignal <x und das Signal awder Integrierschaltung (11) empfängt und diese -u einem Summensignal «, zusammenfügt, das an den Minuseingang r> des Vergleichsgliedes (5) gegeben wird (Fig. 1).

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Regelkreis eine Additionseinrichtung (12) vorgesehen ist, die das Regelabweichungssignal d des Hauptregelkreises in der zweiten Stellung (6_O) des Umschalters (6) und

das Differential ^des Steuersignals empfängt und df

diese zu einem Summensignal zusammenfügt, das die Integrierschaltung (11) ansteuert, deren Ausgangssignal öl an den Minuseingang des Vergleichsgliedes (5) gegeben wird (F i g. 2).

4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das das Sollwertsignal abgebende Steuerorgan (13, 41) den Schleifer (31) eines Potentiometers (32) aui fortlaufender Bahn bewegt, und eine Umkehreinrichtung (34) nachgeschaltet ist, die durch ein Kippglied (35) betätigt wird, das von einem um S0° gegen den Schleifer (31) versetzten Schleifer (36) angesteuert wird, und einen als Integrierglied beschalteten Differentialverstärker speist (F i g. 4).

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (41) zwei Potentiometer (42 und 43) betätigt, denen ein Eingangsumschalter (44) nachgcschaltet ist, der an eine Steuerschaltung (10), bestehend aus einem Differentiator (45), der Additionseinrichtung (12) und der Integrierschaltung (11), führt (F i g. 5).

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (10) durch den Integrationsverstärker (37) und seiner Beschallung gebildet ist (F i g. 6).