DE2150989A1 - Elektrischer regler - Google Patents

Elektrischer regler

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DE2150989A1
DE2150989A1 DE19712150989 DE2150989A DE2150989A1 DE 2150989 A1 DE2150989 A1 DE 2150989A1 DE 19712150989 DE19712150989 DE 19712150989 DE 2150989 A DE2150989 A DE 2150989A DE 2150989 A1 DE2150989 A1 DE 2150989A1
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DE
Germany
Prior art keywords
resistor
capacitor
behavior
feedback
adjustable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19712150989
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English (en)
Inventor
Juergen Dipl-Ing Junghanns
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Training Center GmbH and Co KG
Original Assignee
Hartmann and Braun AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Hartmann and Braun AG filed Critical Hartmann and Braun AG
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Publication of DE2150989A1 publication Critical patent/DE2150989A1/de
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K4/00Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
    • H03K4/06Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape
    • H03K4/08Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape
    • H03K4/48Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices
    • H03K4/50Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor
    • H03K4/56Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor using a semiconductor device with negative feedback through a capacitor, e.g. Miller integrator
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/36Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B6/00Internal feedback arrangements for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral or differential
    • G05B6/02Internal feedback arrangements for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral or differential electric

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

  • Elektrischer Regler Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein elektrischer Regler, dessen Regelverhalten und Vorhaltzeit einstellbar sind, mit einem Rückführkondensator und einem Rückführwiderstand, durch die Ein- und Ausgang eines Verstärkers miteinander verbunden sind, mit einem zwischen den Verbindungspunkt des Rückführkondensators und Rückführwiderstandes und Masse geschalteten einstellbaren Widerstand, mit einer RC-Reihenschaltung, die parallel zu einem dem Verstärker vorgeschalteten Eingangswiderstand liegt.
  • Derartige Regler werden insbesondere bei der Regelung von Prozessen in der Chemie und der Verfahrensindustrie eirlge.setzt.
  • Ilierbei ist unter Regelverhalten der Regelalgorithmus, wie PID-, Pl- und PD-Verhalten zu verstehen.
  • Es sind bereits elektrische Regler bekannt, die dadurch universell einsetzbar sind, daß ihr Regelverhalten verändert werden kann und die daneben noch eine Einstellung der Vorhaltzeit erlauben.
  • Diese bekannten Regler weisen jedoch zwei entscheidende Nachteile auf: 1. ist die Umschaltung von einem Regelalgorithmus auf einen anderen, also z. B. PID- auf PD-Verhalten mit einer Veränderung der Einstellparameters wie Vorhaltzeit Tv, Nachstellzeit TN und Verstärkerfaktor VR verbunden und 2. ist bei diesen bekannten Reglern die Vorhaltzeit nur schwierig und mit Beeinflussung anderer Parameter möglich. Bei den bekannten Reglern wird die Vorhaltzeit entweder durch den Widerstand oder den Kondensator der zum Eingangswiderstand parallel geschalteten RC-Reihenschaltung eingestellt. Wird die Vorhaltzeit durch Verändern des Widerstandes beeinflußt, so ändert sich damit das als Vorhaltüberhöhung bezeichnete Verhältnis von Eingangswiderstand zu Widerstand der RC-Reihenschaltung, was störend ist. Wird die Vorhaltzeit durch Verändern des Kondensators der RC-Reihenschaltung beeinflußt, so kann die Vorhaltzeit nur stufig mit einer Vielzahl einzelner Kondensatoren eingestellt werden, die dazu viel Platz benötigen und teuer sind.
  • £abe der vorlieg-nden Erfindung ist es nun, einen universell verwendbaren Regler zu schaffen, bei drn bei Umschaltung auf einen .lrwrren Regelalgorithmus (PegelverIia Lten) die Einstellparameter unbeeinflußt bleiben und dessen Vorhaltzeit leicht und bequem ittlficPder kon tinuierl Ich bei rninimalem schaltungstechnische: Aufwand einstellbar ist, ohne daß dabei die Vorhaltüberhöhung beeinflußt wird.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Regler durch einen in Reihe zum Eingangswiderstand geschalteten Widerstand und einen zwischen dem Verbindungspunkt des Widerstandes und des Kondensators der RC-Reihenschaltung und Masse liegenden einstellbaren Widerstand auf PID-Verhalten mit veränderlicher Vorhaltzeit umschaltbar ist, daß der Regler durch Kurzschließen des Widerstandes und der Zuleitungen des Rückführkondensators und durch Umschaltung des Rückführkondensators in die Zuleitung des Kondensators der RC-Reihenschaltung auf PD-Verhalten umschaltbar ist und daß der Regler durch Kurzschließen des Widerstandes und Auftrennen der Zuleitungen des Kondensators der RC-Reihenschaltung und durch Parallelschaltung dieses Kondensators zum Rückführkondensator auf PI-Verhalten umschaltbar ist.
  • Anhand eines in der Fig. 1 - 3 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.
  • Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Fig. 1 zeigt ein Übersichtsschaltbild des Reglers mit PID-Verhalten, Fig. 2 zeigt das Schaltbild des Reglers mit Schaltern zur Umschaltung auf verschiedene Regelverhalten Fig. 3 zeigt die Stellung der Schalter bei verschiedenen Regelverhalten des Reglers.
  • In Fig. 1 ist V ein Verstärker, z. B. ein Operationsverstärker, dessen Ausgang mit einem Rückführkondensator C2 und einem Rückführwiderstand R2 mit dem Eingang verbunden ist. An dem Verbindungspunkt des Rückführkondensators C2 und des Rückführwiderstandes R2 ist ein einstellbarer Widerstand R5 angeschlossen, dessen andere Anschlußklemme an Masse M gelegt ist. Dem Eingang des Verstärkers V ist ein Eingangswiderstand R1 vorgeschaltet, zu dem in Reihe ein Widerstand R la liegt. Parallel zu der Reihenschaltung des Eingangswiderstandes R1 und des Widerstandes Rla ist eine RC-Reihenschaltung R3, C3 geschaltet. Zwischen dem Verbindungspunkt des Kondensators C3 und des Widerstandes R3 der RC-Reihenschaltung R3, C3 und der Masse M ist ein weiterer einstellbarer Widerstand R4 vorgesehen. Die einstellbaren Widerstände R4, R5 sind getrennt einstellbar oder sind durch mechanische Kupplung ihrer Abgriffe zusammen einstellbar. Die Eingangsspannung U und die Ausgangsspannung U sind auf Masse bee a zogen. Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Regler mit PID-Verhalten. Der Rückführkondensator C2 und der Rückführwiderstand R2 bestimmen dabei den Integral-Anteil, der Kondensator C3 und der Widerstand R3 den Differential-Anteil und R1 und R W nProportionalla Anteil. Die Nachstellzeit TN wird mittels des einstellbaren Widerstandes R5 eingestellt, während die Vorhaltzeit TV durch den anderen einstellbaren Widerstand R4 verändert werden kann.
  • Bei Verändern der Vorhaltzeit TV durch den einstellbaren Widerstand R4 bleibt nun vorteilhafterweise die Vorhaltüberhöhung R1/R3 konstant, da ja der Widerstand R3 nicht verändert wird und der Eingangswiderstand R1 ohnehin konstant ist. Ebenso bleibt bei Verändern der Vorhaltzeit TV der Kondensator C3 konstant. Die Vorhaltzeit TV. und die Nachstellzeit TN sind durch die Widerstände R4, R5 getrennt einstellbar. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, ihre Abgriffe mechanisch miteinander zu kuppeln, womit dann eine gemeinsame Verstellung der beiden Widerstände R4, R5 möglich ist, die beide mit einem Pol an der gemeinsamen Masse M liegen. Von der gemeinsamen Verstellung wird man immer dann Gebrauch machen, wenn TN/TV ein konstantes Verhältnis bilden.
  • In Fig. 2 ist der Regler mit den Umschaltmöglichkeiten auf verschiedene Regelverhalten mittels Schließer und Wechsler gezeigt. Dabei ist kein bestimmtes Regelverhalten dargestellt, vielmehr sind alle Schließer geöffnet und die Wechsler in einer willkürlichen Stellung gezeichnet. Soll der Regler entsprechend Fig. 1 PID-Verhalten aufweisen, so müssen die Schließer S1 -und die Wechsler W1, W2 folgende Stellung haben: der Schließer S1 wird geschlossen, damit wird die Verbindung des Rückführkondensators C2 zum Ausgang des Verstärkers V hergestellt.
  • Der Schließer 2 bleibt geöffnet, da die Rückführung R2, C2 voll wirksam sein muß. Die Schließer S3, S4 und S7 werden geschlossen, um die RC-Reihenschaltung R3, C3 wirken zu lassen, da diese das Differential-Verhalten des Reglers bestimmt. Die Schließer S6 und S8 bleiben geöffnet, während die Wechsler W1, W2 in der gezeichneten Stellung verbleiben. Durch den einstellbaren Widerstand R4 ist die Vorhaltzeit TV einstellbar.
  • Zur Umschaltung des Reglers auf PI-Verhalten werden die Schließer und Wechsler wie folgt betätigt: der Schließer S1 bleibt weiter geschlossen, da die das Integral-Verhalten des Reglers bestimmende Rückführung R2 C2 voll wirksam sein muß, was gleichzeitig bedeutet, daß der Schließer 2 geöffnet bleibt. Die Schließer 53 und S4 werden geöffnet, um den Differential-Anteil auszuschalten. Durch Schließen der Schließer S5, 6 wird der Kondensator C3 parallel zu dem Rückführkondensator C2 gelegt. Der Schließer S7 bleibt geöffnet, während der Schließer S8 geschlossen wird und damit den Widerstand Rla überbrückt. Die Wechsler W1, W2 bleiben in der gezeichneten Stellung. Durch geeignete Wahl der Kondensatoren C21 C3 wird erreicht, daß bei Umschaltung auf ein anderes Regelverhalten - hier PI Verhalten -die Einstellparameter nicht beeinflußt werden, was einen großen Vorteil bedeutet.
  • Soll der Regler auf PD-Verhalten umgeschaltet werden, so ist hierzu der Rückführkondensator C2 vom Ausgang des Verstärkers V zu trennen, was durch öffnen des Schließers S1 geschieht. Das eine Ende des Rückführwiderstandes R2 wird durch Schließen des Schließers S2 an den Ausgang des Verstärkers V gelegt, das andere Ende bleibt mit dem Eingang des Verstärkers V verbunden.
  • Da der Kondensator C3 und der Widerstand R3 wirksam werden müssen, werden die Schließer S3 und S4 geschlosseri. Die Schließer S5, S6 und 57 werden geöffnet, während durch Schließen des Schließers S8 der Widerstand Ria überbrückt wird.
  • Die Wechsler W1, W werden umgeschaltet, wodurch der Rückführkondensator C2 in Reihe mit dem Kondensator C3 geschaltet ist.
  • Auch hier bleiben die Einstellparameter durch geeignete Wahl der Kondensatoren C2 und C3 bei der Umschaltung unbeeinflußt.
  • In Fig. 3 ist noch einmal übersichtlich dargestellt, welche Schließer geöffnet bzw. geschlossen und wie die Wechseler geschaltet sein müssen, damit der Regler PID-, PI- oder PD-Verhalten aufweist.
  • 7 Seiten Beschreibung 2 Ansprüche 2 Blatt Zeichnungen mit 3 Figuren

Claims (2)

  1. Ansprüche S Elektrischer Regler, dessen Regelverhalten und Vorhaltzeit einstellbar sind, mit einem Rückführkondensator und einem Rückführwiderstand, durch die Ein- und Ausgang eines Verstärkers miteinander verbunden sind, mit einem zwischen den Verbindungspunkt des Rückführkondensators und Rückführwiderstandes und Masse geschalteten einstellbaren Widerstand, mit einer RC-Reihenschaltung, die parallel zu einem dem Verstärker vorgeschalteten Eingangswiderstand liegt, d a d u r c h gek e n n z e i c h ne t, daß er durch einen in Reihe zum Eingangswiderstand (R1) geschalteten Widerstand (Rla) und einen zwischen dem Verbindungspunkt des Widerstandes (R3) und des Kondensators (C3) der RC-Reihenschaltung (R3, C3) und Masse (M) liegenden einstellbaren Widerstand (R4) auf PID-Verhalten mit veränderlicher Vorhaltzeit umschaltbar ist, daß er durch Kurzschließen des Widerstandes (Rla) \ und der Zuleitungen des RUckführkondens atqrs (C2) und durch Umschaltung des Rückführkondensators(C2> in die Zuleitung des Kondensators (C3) der RC-Reihenschaltung (R3, C3) auf PD-Verhalten umschaltbar ist und daß er durch Kurzschließen des Widerstandes (via) und Auftrennen der Zuleitungen des Kondensators (C3) der RC-Reihenschaltung (R3, C3) und durch Parallelschaltung dieses Kondenstators (C3) zum Rückführkondensator (C2) auf Pl-Verhalten umschaltbar ist.
  2. 2. Elektrischer Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbaren Widerstände (R4, R5) getrennt oder bei mechanischer Kupplung ihrer Abgriffe gemeinsam verstellbar sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4808063A (en) * 1987-11-03 1989-02-28 Westinghouse Electric Corp. Robot system employing force/position control

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4808063A (en) * 1987-11-03 1989-02-28 Westinghouse Electric Corp. Robot system employing force/position control

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