DE2155267A1

DE2155267A1 - Funktionsgenerator, insbesondere fuer ein stetiges nachformsystem mit auswertung des betrages der fuehlerauslenkung

Info

Publication number: DE2155267A1
Application number: DE2155267A
Authority: DE
Inventors: Holger Krohn
Original assignee: Indramat GmbH
Current assignee: Rexroth Indramat GmbH
Priority date: 1971-11-06
Filing date: 1971-11-06
Publication date: 1973-05-10
Also published as: DE2155267B2; US3816736A; DE2155267C3

Description

IwDRAMAT

eingegangen cm..dh±uL· taS·¹²¹·⁵^ 55267

Funktionsgenerator, insbesondere für ein stetiges Nachformsystem mit Auswertung des Betrages der Fühlerauslenkung

Die Erfindung betrifft einen Funktionsgenerator,insbesondere für ein Nachformsystem mit Auswertung des Betrages der Fühlerauslenkung durch proportional-integrale Umsetzung der elektrischen Darstellung des Auslenkbetrages eines Kopierfühlers in Winkelfunktionen zur Bildung der Geschwindigkeits-Sollwerte für zwei Achsen. Die Geschwindigkeits-Sollwerte sollen in idealer Weise den Funktionen

VK = Vo , cos 2-irJL^

Vy = Vo · sin 2-7T_S

Smax folgen.

Hierin bedeuten: Vo = Bahngeschwindigkeit

S = momentane Fühlerauslenkung Smax = maximale Fühlerauslenkung

In bekannter Weise erfolgt die Umsetzung der Fühlerauslenkung in Geschwindigkeitswerte mit Hilfe von Funktionsbildnern. Weiter ist es bekannt, die Fühlerauslenkung durch Verwendung eines proportional-integralen Siganlverstärkers konstant zu halten. Hierbei tritt in den vorgenannten Gleichungen an Stelle der momentanen Fühlerauslenkung S der Wert S.:

S₁ = S + -· ( S-dt - 2 -

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Da ein Funktionsgeber im allgemeinen keine endlose Fortführung der Funktion zuläßt, wird das integrale Glied des Signalverstärkers durch ein Schaltsignal zu Null gesetzt, wenn im Funktionsgeber ein abgeschlossener zu wiederholen anstehender

wird Funktionsteil durchfahren ist; oder der Funktionsgeber/nur für die Darstellung des Proportionalanteils verwendet und der Arbeitspunkt dadurch quasi konstant gehalten, daß der Integralanteil durch Überlagerung eines elektromechanisch betätigten Endlosfunktionsgebers/iamhaft eines Motors mit einem Drehmelder oder Funktionspotentiometer,eingeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Winkeleinstellung eines Vektors im Einheitskreis, insbesondere zur Nutzung für einen Kopiervorgang gesteuert durch ein elektrisches Signal, das im Falle der Kopiersteuerung aus der Differenz zwischen einer Soll- und Istfühlerauslenkung gebildet wird, mit proportionalintegralem Verhalten über einen unbegrenzten Winkel durchzuführen, und zwar unter Meidung der Nachteile der bekemnten Lösungsmöglichkeiten -

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Auslenkbetrag oder die Differenz zwischen einer Soll- und einer Istauslenkung einerseits zur Einstellung einer Differenzfrequenz zwischen zwei Frequenzgeneratoren und andererseits zur Verschiebung des Schaltpegels an einem Komparator, dessen Vergleichspegel von einem ■. der Frequenzgeneratoren geliefert wird, dient und daß mit Hilfe

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und
des Schaltsignales des Komparators/eines Hilfsgliedes aus einer der beiden Schwingungen der Momentanwert der Schwingung und deren Kofunktion herausgeschnitten und auf getrennten Kanälen ausgegeben wird.

Die Erfindung bietet abgesehen von den funktionellen Verbesserungen den Vorteil, daß sie mit einem wesentlich geringeren Aufwand an Bauelementen auskommt und damit geringere Kosten und eine höhere statistische Sicherheit bietet. Vorteilhafterweise verläuft die

angeschnittene Schwingung und deren Kofunktion harmonisch oder λ angenähert harmonisch.

In weiterer Ausbildung der Erfindung weist der Frequenzgenerator, dessen Ausgangssignal dem Komparator zum Vergleich mit dem SignalSw zugeführt wird, mindestens an einer Flanke des Ausgangssignals eine mindestens angenähert zeitproportionale Signalveränderung auf. Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Hilfsglied von einem monostabilen Zeitkipper gebildet ist, dessen Start nur auf einer Flanke bestimmterPolarität erfolgt. Zweckmäßigerweise werden die Ausgangssignale,durch Steuerung der Kippzeit des Hilfsgliedes oder durch Veränderung der Amplitude der angeschnittenen Schwingung verändert. Im letzteren Fall ist es vorteilhaft, wenn die Amplitude der angeschnittenen Schwingung mit Hilfe eines Multiplizierers verändert wird.

In der Zeichnung ist das Kernstück der Erfindung schematisch dargestellt.

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In dem proportional wirkenden Verstärker 1 wird die Differenz aus dem Sollwert S Soll und dem Istwert S ist gleich Sw gebildet und dem Spannungsfrequenzwandler 2 sowie dem Komparator 3 zugeführt. Der Spannungsfrequenzwandler 2 ist ein beliebiger Schwinger oder Multivibrator, dessen Ausgangssignal an mindestens einer Flanke im Bereich des Nulldurchganges zeitproportional verläuft und dessen Frequenz über einen Spannungseingang verändert werden kann. Diese Anforderung wird von jedem Sinus- oder Dreieckgenerator erfüllt. Besonders geeignet aufgrund einfachen Aufbaues und des fast über 2Tf reichenden zeitproportionalen Flankenanstieges ist ein Sägezahngenerator. Der Spannungsfrequenzwandler 2 ist so eingestellt, daß beim Signal Sw=NuIl die Frequenz mit der des Sinusgenerators 5 übereinstimmt. In dem Komparator 3 wird das Ausgangssignal des Spannungsfrequenzwandlers 2 mit der Soll-Istwert-Differenz Sw verglichen, d. h., der Komparator 3 wechselt stets dann sein Ausgangssignal, wenn das Ausgangssignal des Spannungsfrequenzwandlers 2 gleich der Differenz Sw ist. Daraus folgt, daß beim Anstehen einer endlichen Differenz Sw zwei Dinge geschehen.

a) Der Schaltpunkt des Komparators 3 wird an der Flanke des Ausgangssignales des Spannungsfrequenzwandlers 2 verschoben. Die zeitliche Verschiebung beträgt

„ ., , zeitliche Änderung des Ai-- Sw mit u =
A. t - —j- a

a Generatorausgangssignals;

was sich in einer Verschiebung des Schaltwinkels des Komparators: zur Schwingung des Generators 5 ausdrückt.

— 5 —

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2 IT Δ t _ 2 T · Sw mit T= Periodendauer am

^a Generator 5

Somit ist (/?=: f (Sw)

b) Die Frequenz des Spannungsfrequenzwandlers 2 wird durch das Signal der Soll-Istwertdifferenz Sw verändert, was eine zu Sw proportionale Differenzfrequenz zwischen dem Spannungsfrequenzwandler 2 und dem Sinusgenerator 5 zur Folge hat.

Atu = f (sw).

Dadurch kommt es zu einer mit der Zeit anwachsenden Verschiebung zwischen der Schwingung des Generators 5 und dem Signal des Spannungsfrequenzwandlers 2. Diese Verschiebung drückt sich in einer Verschiebung des Schaltwinkels des Komparators 3 zur Schwingung des Generators 5 aus:

Af 'At -

und da /XT = T (Sw), ist

(Sw).

Aus Vorstehendem geht hervor, daß zwischen der Sinusschwingung des Generators 5 und dem Schaltpunkt des Komparators 3 folgende Beziehung besteht:

ψ +y?'_T = -f (sw),

Das monostabile Schaltglied 4 gibt ausgelöst von einer Flanke des Schaltsignals des Komparators 3 ein Schaltsignal von vorbestimmender Dauer ab.

— ο —

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Für die Dauer dieses Schaltsignales schließen die elektronischen Schalter 7 und tragen den Momentanwert der Sinusschwingung und der über das phasendrehende Glied 6 erzeugten Kosinus schwingung auf zwei Ausgänge, auf denen dann die Signale

* t 1

Vy = u · ψ ' Sin (Sw + ^

und

Vx = u t ψ · Cos (Sw + ~

zu finden sind.

m Diese Signale sind die,für einen Kopiervorgang mit zwei rechtwinkelig zueinander stehenden Achsen,in Abhängigkeit von dem Betrag der Fühlerauslenkung zu bildenden idealen Geschwindigkeitssollwerte und können als solche direkt den durchregelbaren Servoantrieben zugeführt werden.

Die resultierenIe Geschwindigkeit ist für jeden Bewegungswinkel konstant und beträgt:

* . t _n ι ;

^U T¹U Sin ψ +

Cos

Diese Geschwindigkeit kann in einfacher Weise durch die Steuerung von t oder u bestimmt werden.

309613/060?

Claims

Patentansprüche

1. Funktionsgenerator, insbesondere für ein stetiges Nachformsystem mit Auswertung des Betrages der Fühlerauslenkung durch proportional-integrale Umsetzung der elektrischen Darstellung des Auslenkbetrages aines Kopierfühlers in Winkelfunktionen zur Bildung der Geschwindigkeitssollwerte für zwei Achsen, dadurch gekennzeichnet , daß der Auslenkbetrag oder die Differenz zwischen einer Soll- und einer Istauslenkung einerseits zur Einstellung einer Differenzfrequenz zwischen zwei Frequenzgeneratoren 2 und 5 und andererseits zur Ver-Schiebung des Schaltpegels an einem Komparator 3, dessen Vergleichspegel von einem der Frequenzgeneratoren 2 oder 5 zu liefern ist, dient, und daß mit Hilfe des Schaltsignales des Komparators 3 und eines Hilfsgliedes 4 aus einer der beiden Schwingungen (2) oder (5) der Momentanwert der Schwingung und deren Kofunktion herausgeschnitten und auf getrennten Kanälen auszugeben ist.

2. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die angeschnittene Schwingung und deren Kofunktion harmonisch oder angenähert harmonisch verläuft.

3. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Frequenzgeneratori dessen Ausgangs- , signal dem Komparator 3 zum Vergleich mit dem Signal Sw zugeführt ist, mindestens in einem Bereich des Ausgangssignales eine

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mindestens angenähert zeitproportionale Signalveränderung aufweist.

4. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Hilfsglied 4ein monostabiler Zeitkipper ist, dessen Start nur auf einer Flanke bestimmter Polarität erfolgt.

5. Funktionsgenerator nach /mspruch 1, dadurch g e k e η η ^ zeichnet-, daß die Ausgangsnignale durch Steuerung der Kippzeit des Hilfsgliedes 4 zu verändern sind.

C. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangssignale durch Veränderung der Amplitude der angeschnittenen Schwingung zu verändern sind.

7. Funktionsgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Amplitude der angeschnittenen Schwingung mit Hilfe eines MuI tiplizier ors zu verändern ist.

309819/0607 BADORlGlNAt.