DE2138937A1 - METHOD OF CONTROLLING THE DRIVE OF A CONTROL ORGANE MOVABLE VIA A CLOSED REGULATING SYSTEM - Google Patents

METHOD OF CONTROLLING THE DRIVE OF A CONTROL ORGANE MOVABLE VIA A CLOSED REGULATING SYSTEM

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DE2138937A1 DE19712138937 DE2138937A DE2138937A1 DE 2138937 A1 DE2138937 A1 DE 2138937A1 DE 19712138937 DE19712138937 DE 19712138937 DE 2138937 A DE2138937 A DE 2138937A DE 2138937 A1 DE2138937 A1 DE 2138937A1
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Description

Verfailren zur Steuerung des Antriebes eines ueber eine in sich geschlossene Regelstrecke beweglichen Stellorganes Die Erfindung botrifft ein Verfahren-sur Steuerung des Antriebes eine aus einer beliebigen Istposition in eine beliebige Sollposition innerhalb einer in sich geschlossenen Regelstrecke beweglichen Stellorganes, wobei die Regelstrecke in eine beliebige Anzahl von gleichen Teilstrecken unterteilt und jeder Teilstrecke ein digitaler Zählwert geordnet ist.Procedure for controlling the drive of a self-contained Controlled system of movable control element The invention offered a method-sur control of the drive from any actual position to any desired position actuator movable within a self-contained controlled system, wherein the controlled system is divided into any number of equal sections and a digital count is assigned to each segment.

In-der allgemeinen Regelungstechnik kommt es häufig vor, daß ein Stellorgan innerhalb einer in sich geschlossenen Regelstrecke,z.B. auf elnem Kreis, auf einem Vieleck od.dgl., aus einer beliebigen Istposition in eine bestimmte andere Sollposition verstellt werden nuß. Dabei hat die Sollpositlon von der betreffenden Istposition, bezogen auf die beiden theoretisch möhglichen Bewegungsrichtungen des Stellorganes im allgemeinen zwei verschieden große Abstande.In general control engineering it often happens that an actuator within a closed controlled system, e.g. on one circle, on one Polygon or the like., From any actual position to a certain other target position be adjusted nut. The target position has of the concerned Actual position, based on the two theoretically possible directions of movement of the Actuator in general two differently large distances.

Bei bekannten Regelungsverfahren ist dem Stellorgan, um es von er Istposition in die Sollposition zu bringen, immer die gleiche Bewegungsrichtung zugerodnet, so daß es auch bei einem Minimalabstand zwischen Istposition und Sollposition von einer Streckeneinheit in bestimmten Fällen die ganze Regelstrecke zu durchfahren hat, um die Sollposition zu erreichen, wobei der sehr erhebliche Nachteil in lauf genommen wird, daß die Stellzeit sehr lang ist.In the case of known control methods, the actuator is in order to control it from him To bring the actual position into the target position, always the same direction of movement zugerodnet so that there is also a minimum distance between the actual position and the target position to run through the entire controlled system from a system unit in certain cases has to reach the target position, with the very significant disadvantage in running it is assumed that the positioning time is very long.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das es auf einfache Weise ermöglicht, vor dem Ingangsetzen des Stellorganes den kürzesten Abstand zwischen der Istposition und der Sollposition zu erkennen und dementsprechend die Bewegungsrichtung des Stellorganes zu bestimmen.The object of the present invention is therefore to provide a method of To create the type mentioned at the outset, which makes it possible in a simple manner before Activation of the actuator the shortest distance between the actual position and to recognize the target position and accordingly the direction of movement of the actuator to determine.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der der Sollposition entsprechende digitale Zählwert als Anfangswert in einen Zählspeicher eingegehen und darin durch eine mindestens der halben Regelstrecke entsprechende Anzahl von Zählim@ulsen eines Impulsgenerators schrittweise addierend oder subtrahierend verändert wird und daß währenddessen laufend ein Zählwertvergleich zwischen dem Zählspeicher und einer den der -Istposition des Stellorganes entsprechenden digitalen Vert enthaltenden Istwertspeicher erfolgt, woraus in Abhängigkeit vom Erreichen der Koinzidenz das entsprechende Signal flir die Bewegungsrichtung des Stellorganes abgeleitet wird.This object is achieved in that the corresponding to the target position enter digital count value as the initial value in a counting memory and through it a number of counting pulses corresponding to at least half the controlled system Pulse generator is changed gradually adding or subtracting and that meanwhile, a count value comparison between the counting memory and a the actual position of the actuator corresponding digital Vert containing actual value memory takes place, from which depending on the achievement the coincidence the corresponding signal for the direction of movement of the actuator is derived.

Abgesehen davon, daß mit Hilfe dieses Verfahrens kürzeste Stellzeiten des Stellorganes erreicht werden können und die maximale Stellzeit dem Durchlaufen nur der halben Regelstrecke entspricht, gewährt dieses Verfahren den Vorteil, daß die Entscheidung über die Bewegungsrichtung des Stellorganes nicht nur mit absoluter Sicherheit richtig sondern auch mit sehr einfachen Mitteln und in sehr kurzer Zeit herbeigeführt werden kann.Apart from the fact that with the help of this method, the shortest setting times of the actuator can be achieved and the maximum actuating time passing through corresponds to only half the controlled system, this method has the advantage that the decision about the direction of movement of the actuator is not just an absolute one Security right but also with very simple means and in a very short time can be brought about.

Zweckniäßig ist es dabei, daß der der Sollposition des Stellorganes entsprechende digitale Zählwert gleiehzeitig in den Zählspeicher und in einen Sollwertspeicher eingezählt wird, wobei der Zählwert im Sollwertspeicher bis zur Erreichung der Koinzidenz zwischen den Zählinhalten des Zählspeichers und des Istwertspeiehers gespeichert bleibt und diese Koinzidenz in einem zweiten Digitalvergleicher festgestellt wird, Diese Maßnahme dient einerseits zur Verringerung der Regelzeit und andererseits sowohl zur Erhöhung der Funktionssicherheit als auch der Möglichkeit, statt eines setzbaren Zählspeichers einen einfacheren Zählspeicher zu verwenden.It is useful that the target position of the actuator corresponding digital count value simultaneously in the counting memory and in a target value memory is counted in, with the count value in the setpoint memory until the coincidence is reached stored between the contents of the counting memory and the actual value memory remains and this coincidence is determined in a second digital comparator, This measure serves on the one hand to reduce the control time and on the other hand both to increase the functional reliability and the possibility of instead of one settable counting memory to use a simpler counting memory.

Weitere vorteilhafte Ausgestalungsmerkmale der Erfindung gehen aus der nachfclgenden Beispielbeschreibung und den Untersprüchen 3 bis 7 hervor.Further advantageous design features of the invention are based the following example description and sub-claims 3 to 7.

In der beliegenden Zeichnung ist ein digitaler Regelkreis zur geometrischen Digital-Analogumsetzung mit digitaler Wegmessung in einer in sich geschlossenen Regelstrecke dargestellt wobei als Anwendungsbeispiel die Positionierung einer drehbeweglichen Scheibe 20 auf einen digital vorgegebenen Winkelwert gewählt ist. Das Einlaufen der Scheibe 20 auf den vorgegebenen Wert kann auf zwei im allgemeinen verschieden langen Wegen erfolgen. Die vorliegende Schaltung ermittelt auf rein digitalem Wege die dem kttrzeren Abstand rwisehen der Istposition und der Sollposition entsprechende Drehrichtung, wodurch bei konstanter Stellgeshwindigkeit die Stellzeit auf das mögliche Minimus reduziert wird.In the accompanying drawing is a digital control loop for the geometric Digital-to-analog conversion with digital displacement measurement in a self-contained Controlled system shown with the positioning of a rotatable as an application example Washer 20 is selected to a digitally predetermined angle value. The running in the disk 20 to the predetermined value can be different to two in general long ways. The present circuit determines in a purely digital way the actual position and the set position corresponding to the closer distance rwisehen Direction of rotation, which means that the actuating time is reduced to the maximum possible at a constant actuating speed Minimus is reduced.

Aus dem in digitaler Form in einem Speicher t befindlichen, der Sollposition der Scheibe 2 entsprechenden Streekenwert und dem in einem Zählspeicher 15 vorhandenen der Istposition entsprechenden Streckenwert wird in der Schaltung A zur Funktionsermittlung die optimale Drehrichtung des Antriebes C mit dem Stellmotor 19, der über eine Verstärkeranordnung B geschaltet wird, festgestellt. Die Positionsänderung der scheibe 20 innerhalb der Regelstrecke D wird in einem Analog-Digital-Umsetzer digitalisiert und in Form von Impulsen dem Zählspeicher 15 zugeführt. Bei Übereinstimmung (Koinzidenz) des Inhaltes des Zählspeichers 15 mit dem Inhalt des Sollwertspeichers 1 wird die Bewegung der Scheibe 20 beendet, und zwar durch Abschalten des Stellmotors 19.From the set position in digital form in a memory t the range value corresponding to the disc 2 and the one present in a counting memory 15 The distance value corresponding to the actual position is used in circuit A to determine the function the optimal direction of rotation of the drive C with the servomotor 19, which has an amplifier arrangement B is switched, determined. The change in position of the disc 20 within the controlled system D is digitized in an analog-to-digital converter and converted into shape of pulses supplied to the counting memory 15. If the Contents of the counting memory 15 with the content of the setpoint memory 1, the movement of the disk 20 is ended, specifically by switching off the servomotor 19th

Durch einen in eine Auslöseschaltung 2 eingegebenen Startimpuls St wird nach beendeter Sollwerteingabe in den Speicher 1 ein Flip-Flop 3 gesetzt. Dieses Flip-Flop 3 ermöglicht über ein UND-Gatter 4 die Übernahme des Inhalte des Sollwertspeichers 1 in einen Vorwärtszähler 7 als dessen Aufangswert. Dieser Verwärtszähler 7 arbeitet modulo 2n, wobei 2n der digitale Wertvorrat der Regelstrecke ist.By a start pulse St entered into a trigger circuit 2 a flip-flop 3 is set after the setpoint input into memory 1 is complete. This Flip-flop 3 enables the contents of the setpoint memory to be accepted via an AND gate 4 1 into an up counter 7 as its initial value. This delay counter 7 works modulo 2n, where 2n is the digital set of values of the controlled system.

Gleichzeitig werden von einem Flip-Flop 3 die Impulse eines Generators 5 über ein UND-Gatter 6 auf den Zähler 7 geschaltet. Während der Zählung wird der Zählerstand des Vorwärtszählers 7 ständig im einem Digital-Vergleicher 9, der die Aussage gleich-ungleich liefert, mit dem im Zähler 15 befindlichen Istwert verglichen. Das Auftreten einer Koinzidenz wird über ein von dem Flip-Flop 3 verbereitetes UND-Gatter 10 und ein Flip-Flop 11 in einem Flip-Flop 12 gespeichert. Vom UND-Gatter 6 gelangen die Impulse des Generators 5 auch einen Teiler 8, der nach genau@n Impulsen einen Ausgangsimpuls abgibt, der den Vorwärtszähler 7 sperrt.At the same time, the pulses of a generator are generated by a flip-flop 3 5 switched to the counter 7 via an AND gate 6. During the count, the Count of the up counter 7 constantly in a digital comparator 9, the Provides statement equal-unequal, compared with the actual value in the counter 15. The occurrence of a coincidence is determined by an AND gate prepared by the flip-flop 3 10 and a flip-flop 11 are stored in a flip-flop 12. Get from AND gate 6 the pulses of the generator 5 also have a divider 8, which after exactly @ n pulses a Emits an output pulse that blocks the up counter 7.

Das Auftreten oder Nichtauftreten der Koinzidens in diesem Zählbereich, der vom Sollwert ausgehend den halben Wertbereich der gesamten Regelstrecke überstreicht, ist ein eindeutiges Entscheidungsmerkmal für die Wahl der Drehrichtung des Antriebes C bzw. des Stellmotores 19. Diese Information befindet sich im Flip-Flop 12 und steht über einen Schaltverstärker 18 am Antrieb C bzw. an dessen Stellmotor 19 an.The occurrence or non-occurrence of the coincidences in this counting range, which, starting from the setpoint, covers half the value range of the entire controlled system, is a clear decision-making feature for the choice of the direction of rotation of the drive C or the servomotor 19. This information is in the flip-flop 12 and stands over a switching amplifier 18 on drive C or on its Servomotor 19 on.

Mit dem Ausgangssignal des Teilers 8 wird das Flip-Flop 13 gesetzt, das über einen Schaltverstärker 17 den Stellmotor 19 startet. Gleichzeitig setzt dieses Ausgangssignal des Teilers 8 das Flip-Flop 11 zurück. Die Drehbewegung der Scheibe 201 wird durch geeignete Mittel, z.B. durch fotoelektrische Abtastung einer starr mitlaufenden Schlitzscheibe durch zwei Empfänger in dem Analog-Digital-Umsetzer 21 in zwei Impulsreihen umgesetzt, die dem Vorwärts-Rückwärtszähler 15 eine richtungsabhängige Zählung ermöglichen. Eine Zusatzeinrichtung 16 gewährleistet eine Zählung modulo 2n ohne negative Werte (z.B. 1, 0, 2n - 1 anstatt 1, 0, -1). Während der Zählung wird der Inhalt des als Vorwärts-Rückwärtszähler ausgebildeten Zählspeichers 15 ständig in dem Digital-Vergleicher 14 mit dem im Sollwertspeicher i befindlichen Sollwert verglichen. Bei Erreichen der Koinzidenz zwischen dem Inhalt des Zählspeichers 15 und des Sollwert speichers t setzt der Digital-Vergleicher 14 das Flip-Flop 13 zurück und stoppt damit über den Verstärker 17 den Stellmotor 19.With the output signal of the divider 8, the flip-flop 13 is set, which starts the servomotor 19 via a switching amplifier 17. Simultaneously sets this output signal of the divider 8 the flip-flop 11 back. The rotation of the Disk 201 is detected by any suitable means such as photoelectric scanning of a rigidly revolving slotted disk through two receivers in the analog-digital converter 21 implemented in two pulse trains, which give the up-down counter 15 a direction-dependent Enable counting. An additional device 16 ensures a modulo count 2n without negative values (e.g. 1, 0, 2n - 1 instead of 1, 0, -1). During the count becomes the content of the counting memory 15 designed as an up / down counter constantly in the digital comparator 14 with the one in the setpoint memory i Setpoint compared. When the coincidence between the contents of the counting memory is reached 15 and the setpoint memory t, the digital comparator 14 sets the flip-flop 13 back and thus stops the servomotor 19 via the amplifier 17.

Damit ist der Regelvorgang bzw. die Positionierung der Scheibe 20 beendet. Das Signal des Digital-Vergleichers 14 setzt auch die Speicher-Plip-Flops 3 und 12 zurück, so daß die Schaltung für einen neuen Regelvorgang bereit ist.This is the regulating process or the positioning of the disk 20 completed. The signal from the digital comparator 14 also sets the memory flip-flops 3 and 12 so that the circuit is ready for a new control process.

Die digitale Wegmessung kann anstatt inkremental mittels des Analog-Digital-Umsetzers 21 und des Zählspeichers i5 auch in absoluter Form z.B. durch einen Winkelcodierer erfolgen.The digital distance measurement can be carried out instead of incrementally by means of the analog-digital converter 21 and the counting memory i5 also in absolute form e.g. by a Absolute encoder take place.

Durch entsprechende Auslegung der Digital-Vergleicher 9 und 14 können Soll- und Istwert in jedem der üblichen binären Code vorgegeben werden. Auch können Soll- und Istwert in verschiedenne Coden vorliegen.By appropriate design of the digital comparators 9 and 14 can Setpoint and actual value can be specified in each of the usual binary codes. Also can Setpoint and actual value are available in different codes.

Die Auslegung des Zählers 7 als setzbarer Zähler kann unterbleiben, wenn der Sollwert parallel in den Sollwertspeicher 1 und den Zähler 7 eingezählt wird.The design of the counter 7 as a settable counter can be omitted, if the setpoint is counted into the setpoint memory 1 and the counter 7 in parallel will.

Der Generator 5 kann in der Schaltung entfallen und durch einen externen Generator ersetzt werden. Als Verstärkeranordnung B sind auch andere z.B. elektronische Anordnungen möglich.The generator 5 can be omitted in the circuit and by an external one Generator to be replaced. Other such as electronic ones are also available as amplifier arrangement B Arrangements possible.

Zur weiteren Verkleinerung der Stellzeit ist es auch möglich, den Stellmotor 19 beim Auftreten von Koinzidenz im Digital-Vergleicher 9 sofort über das Flip-Flop 12 und den Schaltvestärker 18 zu starten, so daß in dieser einen Drehrichtung nicht mit dem Startbefehl bis zum n-ten Impuls gewartet werden muß.To further reduce the positioning time, it is also possible to use the Servomotor 19 immediately over when coincidence occurs in the digital comparator 9 to start the flip-flop 12 and the switching amplifier 18, so that in this one direction of rotation it is not necessary to wait until the nth pulse with the start command.

Statt einer geranden Zahl 2n als Wertevorrat der Regelstrecke ist auch eine ungerade Zahl 2n + 1 möglich, wenn die Zuordnung im Teiler 8 nur eindeutig erfolgt.Instead of an even number, 2n is used as a set of values for the controlled system an odd number 2n + 1 is also possible if the assignment in divisor 8 is only unambiguous he follows.

Claims (7)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Steuerung des Antriebes eines aus einer beliebigen Tstposition in eine beliebige Sollposition innerhalb einer in sich geschlossenen Regelstrecke beweglichen Stellorganes, wobei die Regelstrecke d eine beliebige Anzahl von gleichen Teilstrecken unterteilt und jeder Teilstrecke ein digitaler Zählwert zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der der Sollposition entsprechende digitale Zählwert als Anfangswert in einen Zählspeicher (7) eingegeben und darin durch eine mindestens der halben Regelstrecke entsprechende Anzahl von Zählimpulsen eines Impulsgenerator schrittweise addierend oder subtrahierend verändert wird und daß währenddessen laufend ein Zählwertvergleich zwischen dem Zählspeicher (7) und einem den der Istposition des Stellorganes (20) entsprechenden digitalen Wert enthaltenden Istwertspeicher (15) erfolgt, woraus in Abhängigkeit vom Erreichen der }(oinsidenz das entsprechende Signal ftir die Bewegungsrichtung des Stellorganes (20) abgeleitet wird.1. Method for controlling the drive from any one Tstposition in any desired position within a self-contained Controlled system movable actuator, the controlled system d any number divided by equal sections and each section a digital counter value is assigned, characterized in that the digital corresponding to the target position Count value entered as the initial value in a counting memory (7) and stored therein by a Number of counting pulses from a pulse generator corresponding to at least half the controlled system is changed gradually adding or subtracting and that during this time continuously a count value comparison between the counting memory (7) and one of the actual position of the actuator (20) corresponding digital value containing actual value memory (15) takes place, from which the corresponding Signal for the direction of movement of the actuator (20) is derived. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Sollposition des Stellorganes (20) entsprechende digitale Zählwert gleichzeitig in den Zählspeicher (7) und in einen Sollwertspeicher (1) eingezählt wird, wobei der Zählwert im Sollwertspeicher (i) bis zur Erreichung der Koinzidenz zwischen den Zählinhalten des Zählwertspeichers (7) und des Istwertspeichers (15) gespeichert bleibt und die Koinzidenz im einem zweiten Digital-Vergleicher (14) festgestellt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the the Set position of the actuator (20) corresponding digital count value simultaneously is counted into the counting memory (7) and a target value memory (1), wherein the count value in the setpoint memory (i) until the coincidence between the count contents of the count value memory (7) and the actual value memory (15) remains stored and the coincidence in a second digital comparator (14) is established. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Sollposition des Stellorganes (20) entsprechende Wert mit einer stochastischen Sprungfunktion vorgegeben wird und für die Dauer des Regelvorgange konstant bleibt.3. The method according to claim 1, characterized in that the Setpoint position of the actuator (20) corresponding value with a stochastic step function is specified and remains constant for the duration of the control process. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Wegmessung während der Dauer des Regelvorganges inkremental mittels eines Analog-Digital-Umsetzers (21) und eines addierend und subtrahierend zählenden Istwertspeichers (15) erfolgt, oder in absoluter Form z.B. durch einen Winkelcodierer.4. The method according to claim 1 and 2 or 3, characterized in that that the digital distance measurement during the duration of the control process incrementally by means of an analog-digital converter (21) and an adding and subtracting counting Actual value memory (15), or in absolute form, e.g. by means of an angle encoder. 5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zählspeicher (7) ein auf den vorzugebenden Sollwert setzbarer addierender Zähler ist und an einen ersten Digitalvergleicher (9) angeschlossen ist, der außerdem noch mit einem addierend und subtrahierend zählenden Istwertspeicher (15) verbunden ist, welcher von einem Analog-Digitalumsetzer (21) während des Regelvorganges beaufschlagt und mit einer Zusatzeinrichtung (16) versehen ist, die eine Zählung modulo 2n gewährleistet.5. Circuit arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that the counting memory (7) is based on the setpoint value to be specified settable adding counter and connected to a first digital comparator (9) is, which is also still with an adding and subtracting counting actual value memory (15) is connected, which is from an analog-digital converter (21) during the control process acted upon and provided with an additional device (16), which is a count modulo 2n guaranteed. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulsgenerator (5) über ein UND-Glied (6) auf den Zählspeicher (7) und auf einem Teiler (8) geschaltet ist, welch letzterer nach der Erhöhung des im Zählspeichers (7) registrierten Sollwertes um die der halben Regelstrecke entsprechende Anzahl von Zähleinheiten den Zählspeicher (7) sperrt und gleichzeitig in einem Flip-Flop (13) ein Signal zum Starten des Regelorganss setzt.6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that a pulse generator (5) via an AND element (6) on the counting memory (7) and on a divider (8) is connected, the latter after the increase in the counting memory (7) the registered setpoint by the number corresponding to half the controlled system of counting units locks the counting memory (7) and at the same time in a flip-flop (13) sets a signal to start the control unit. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Digitalvergleicher vorgesehen ist, der den in einem Sollwertspeicher (1) vorhandenen Sollwert dem dem Inhalt des Istwertspeichers (15) während des Regelvorganges vergleicht und bei Erreichen der Koinzidenz alle Regelsignalspeicher, nämlich ein Auslöse-Flip-Flop (3), ein das Richtungssignal speicherndes Flip-Flop (i2) und das das Startsignal speichernde Flip-Flop (13) löscht.7. Circuit arrangement according to Claim 5 and 6, characterized in that that a second digital comparator is provided, which is in a setpoint memory (1) the existing setpoint corresponds to the content of the actual value memory (15) during the control process compares and when the coincidence is reached, all control signal memories, namely one Trigger flip-flop (3), a flip-flop (i2) storing the direction signal and the the flip-flop (13) storing the start signal clears.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2324541A1 (en) * 1975-09-22 1977-04-15 Sperry Rand Corp Conveyor control for carriers in article store - has switch and article counter with actuators on carriers and reset mechanism

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