DE2155080A1 - - Google Patents

Description

Dr. 0. bittmann K. L. Schiff Dr. A. ν. Föner Dipl. Ing. K Streni

Patentanwälte
8 München 90, Mariahiifplatz 2 & 3, Telefon 45 83 54

• DA-7904

Beschreibung

zu der

Patentanmeldung dea

Przemys^owy Instytut Automatyki i Pomiardw,

Warschau, Polen

betreffend

PI- oder PID-Regler (Priorität: 16. November 1970, Polen, Nr. P 144445

Die Erfindung betrifft einen elektrischen PI- oder PID-Regler mit störungsfreiem Übergang von automatischer Steuerung auf. Handsteuerung und umgekehrt.

Eine der Hauptforderungen, die an gewerbliche elektrische Proportional-Integral-(PI-) und Proportional-Integral-Differential-(PID-)-Regler gestellt werden, ist die Möglichkeit, unter Vermeidung des Ausgleichs des Ausgangssignals des Reglers, von Handsteuerung auf automatische Steuerung und umgekehrt ohne Störung des Regelprozesses übergehen zu können sowie die Gewährleistung unabhängiger Einstellungen der das Proportionalverhalten (Typ P), das Integralverhalten (Typ I) und das Differentialverhalten (Typ D) bestimmenden Parameter. Außerdem soll die Schaltung eine konstruktive Trennung der Handsteuerungseinrichtung vom dynamischen Block des PI- oder PID-Reglers gestatten.

209823/0635

Die bisher bekannten Reglersysterne erfüllen diese Forderungen nicht, jedenfalls nicht in ihrer Gesamtheit. Diejenigen Regler, die einen störungsfreien Übergang von der Handsteuerung auf automatische Steuerung und umgekehrt unter Vermeidung der Notwendigkeit des Ausgleichs des Ausgangssignals des Reglers gestatten, ermöglichen keine konstruktive Trennung der Handsteuerungseinrichtung vom PI- oder PID-Block.

, Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung anzugeben, die einen einfachen und störungsfreien Übergang von automatischer Steuerung auf Handsteuerung und umgekehrt ohne Verwendung eines Summierwerks zum Ausgleich.des Systems gestattet. Dies kann durch den Einsatz von elektronischen Kontakten ohne zusätzliche Komplizierung des Systems erreicht werden, wobei eine konstruktive Trennung der Handsteuerungseinrichtung vom dynamischen Block des Reglers möglich ist.

Der erfindungsgemäße PI- oder PID-Regler zeichnet sich dadurch aus, daß an den Ausgang des PI- oder PID-Glieds ein Widerstand angeschlossen ist, der am Ausgang des Integralglieds der Handsteuerungseinrichtung an den Punkt angeschlossen ist, der während der automatischen Steuerung mittels eines Schalters mit dem Eingang des Integralglieds der Handsteuerungseinrichtung verbunden wird, und der während der Handsteuerung mittels eines Schalters mit dem Eingang des Verstärkers des dynamischen Blocks des Reglers verbunden ist, mit dem auch ein Kondensator, der das Integralverhalten des Reglers bewirkt, verbunden ist.

209 823/06 3 5

Anhand des in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einem Schaltbild den prinzipiellen Aufbau des Reglers; und Fig. 2 ein Beispiel seiner technischen Ausführung.

Die Schaltung des erfindungsgemäßen Reglers besteht aus zwei integralen Teilen des PID-Blocks sowie einer Handsteuerungseinrichtung. Der PID-Block enthält einen Summator S^, ein Porportionalglied P, ein Differentialglied R, ein Integralglied I und den Kontakt S_k1 eines Schalters Pr.

Das Integralglied besteht aus einem Operationsverstärker W*, einem Widerstand Rj und einem Kondensator C. als dynamische Kopplungselemente und einem Summator Sp. Die Handsteuerungseinrichtung besteht aus einem Integralglied C, Regler-Ausgangskreisen, einem Kontakt S.p, einem Schalter P sowie einem Handsteurungsdruckknopf SR.

Der Summator Sp besteht aus einem Verstärker Wp und Widerständen R,, R₄, R₁-* Rg und R™.

Das Differentialglied R besteht aus einem Verstärker W,, Kondensatoren C, und C sowie einem Widerstand R^ als Kopplungselementen. Der Integralteil C besteht aus einem Verstärker W., einem Kondensator C und einem Widerstand R_c> Potentiometer P^ , Pp und P, dienen zur Einstellung der dynamischen Parameter des Reglers. Das Eingangssignal des Reglers X^ wird auf den Differentialteil R und den Summator Sj gegeben, wo es mit dem SoIl-

209823/0635

X verglichen wird» Das Fehlersignal (Regelfehler) = X ·* X wird auf das Proportionalglied P und das Integralglied gegeben,

Ausgangssignal Z des Verstärkers W^, das das Ausgangsg|.gnal des PID-Blocks ist, wird liter den Widerstand IL auf den. Eingang d§F Randsteuerungseinrichtung und auf den Summator So gegeben. ©§$. Summatpr Sp, der in der Rückkopplungsschleife des Verstärkers \|L liegt, wird außer dem Signal Z vom Ausgang des Proportionalglieds das Signal Z und vom Ausgang des Differentialglieds das Signal Z_ß zugeführt.

Während der automatischen Steuerung ist das Integralglied C tier Handsteuerungseinrichtung in die statische, die aus den Widerständen TU* und Rp bestehende Rückkopplung eingeschlossen, so daß das Integralglied in ein Inertionsglied umgewandelt wird. Das Ausgangssignal ν des Integralglieds C der Handsteuerungseinrichtung, das dem Signal Z proportional ist, wird in den Ausgangskreisen des Reglers in das Standard-Ausgangssignal Y umgeformt.

Während der Handsteuerung werden die Kontakte S, , und S,-des Schalters P aus der Lage A in die Lage R umgeschaltet. Die aus den Widerständen R. und Rp bestehende statische Kopplung ist vom Ausgang des Integralglieds C abgeschaltet.

Der störungsfreie Übergang von der automatischen Steuerung auf die Handsteuerung wird durch die Verwendung des Integralglied^ C der Handsteuerungseinrichtung gewährleistet, das den letzten Wert

209823/0635

der automatischen Steuerung vor der Umschaltung auf Handsteuerung noch "im Gedächtnis" hat.

Die Handsteuerung erfolgt mittels des Druckknopfes SR der Handsteuerungseinrichtung, der dem Ausgang des Integralglieds C das Signal +U oder -U zuführt, wodurch eine Änderung des Wertes des Signals ν erfolgt.

* Für einen störungsfreien Übergang von der Handsteuerung auf automatische Steuerung muß das Ausgangssignal des PID-Blocks während der Handsteuerung dem Ausgangssignal ν des Integralglieds C nachlaufen. Dies wird durch die Einschaltung des Verstärkers W₁ in die statische Rückkopplung erreicht, die ebenfalls aus den Widerständen R.. und Rp besteht, welche die Rückkopplungselemente für das Integralglied C während der automatischen Steuerung bildeten.

Die Spannung U_ im Punkt "a", der über die Kontakte S_v1 zum

el· Jx I

Eingang des Verstärkers W. geführt ist, ist gleich Null, so daß sich das Ausgangssignal Z in Abhängigkeit von Änderungen des Signals ν gemäß der Gleichung

Z _ ν
R₁ R₂

ändert.

Die erfindungsgemäße Reglerschaltung ermöglicht die unabhängige Einstellung aller dynamischen Parameter. Der Proportionalbereich wird mittels des Potentiometers P₁, die Integrationszeit mittels Pp und die Differentiationszeit mittels des Potentiometers P~ eingestellt,

2098 2 3/0635 Patentansprüche

Claims (3)

PA TEITANSPRtJCHE

1.J Elektrischer PI- oder PID-Regler, mit einem Pl- oder PID-Glied und einem Integralglied in der Handsteuerungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß an den Ausgang des PI- oder PID-Glieds ein Widerstand (R.) und an den Ausgang des Integralglieds (C) der HandsteuerungseinricMung ein Widerstand (R₂) angeschlossen ist, wobei die Widerstände (R., R₂) in einem Punkt (a) miteinander verbunden sind, der während der automatisehen Steuerung mittels eines Schalters (P ) mit dem Eingang des Integralglieds (C) und während der Handsteuerung mittels des Schalters (P_r) mit dem Eingang eines Verstärkers (V/^) verbunden ist, an den auch der die Integralwirkung des Reglers bewirkende Kondensator (C.) angeschlossen ist.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Eingänge eines im Integralglied des Reglers befindlichen Summators (S₂) die Ausgänge des Proportionalglieds (P) und des Differentialglieds (R) des Reglers sowie der Ausgang des Verstärkers angeschlossen ist, und daß der Ausgang des Summators (S₂) über den Kondensator (Cj) mit dem Eingang des Verstärkers (W.) verbunden ist.

3. Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei c.hn e t , daß der Eingang eines Spannungsteilers (P. ) mit dem Ausgang des Verstärkers (W.) "vjnd der Schleifer eines zweiten Spannungsteilers (P₂) über den Kondensator (C.) mit dem Eingang des Verstärkers (W^) verbunden ist, und daß der Eingang des Spannungsteilers (P₂) mit dem Ausgang des*Summators (S₂) verbunden ist.

2 09823/0635

tee rs e i te