DE2157897B1 - ELECTRIC CONTROLLER WITH P OR PD BEHAVIOR - Google Patents

ELECTRIC CONTROLLER WITH P OR PD BEHAVIOR

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DE2157897B1 DE19712157897 DE2157897A DE2157897B1 DE 2157897 B1 DE2157897 B1 DE 2157897B1 DE 19712157897 DE19712157897 DE 19712157897 DE 2157897 A DE2157897 A DE 2157897A DE 2157897 B1 DE2157897 B1 DE 2157897B1
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Artur Dipl Ing 4000 Dusseldorf Hamacher
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W H Joens & Co GmbH, 4000 Dussel dorf
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    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential

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Description

Fig. 2 veranschaulicht die Wirkungsweise derFig. 2 illustrates the operation of the

erfindungsgemäßen Korrektur an Hand einer Kurve.Correction according to the invention on the basis of a curve.

Mit 10 ist in Fig. 1 ein Meßwertverstärker bezeichnet, der an einem ersten Widerstand 12 einenWith 10 in Fig. 1, a measurement amplifier is designated, at a first resistor 12 one

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen 65 der Regelgröße λ- analogen Spannungsabfall erzeugt.The invention relates to an electrical 65 of the controlled variable λ-analog voltage drop generated.

Regler mit P- oder PD-Verha!ten, enthaltend einen Ein Vergleicherkreis enthält den ersten WiderstandController with P or PD behavior, containing a comparator circuit containing the first resistor

Vergleicherkreis, in welchem in einer ersten Wirk- 12 und — normalerweise — einen zweiten Wider-Comparator circuit in which a first active 12 and - normally - a second resistor

richtung ein den Sollwert der Regelgröße darstellen- stand 14, an dem eine Rückführspannung .v, vondirection in the setpoint value of the controlled variable stand 14, at which a feedback voltage .v, of

einem Rückfiihrnetzwerk 16 abfällt, den Eingang eines beim unstetigen Regler als Kippglied ausgebildeten Verstärkers 18 und einen dritten Widerstand 20. An dem dritten Widerstand 20 rällt eine einstellbare Spannung ab, die einem Sollwert w analog ist. Zu diesem Zweck ist der Widerstand 20 als Ein"tellwiderstand ausgeführt, über dessen Schleifer ein eingeprägter Xonstantstrom von einer Konstantstromquelle 22 zugeführt wird.a feedback network 16, the input of an amplifier 18 designed as a flip-flop element in the discontinuous controller and a third resistor 20. An adjustable voltage is dropped across the third resistor 20, which is analogous to a setpoint w. For this purpose, the resistor 20 is designed as an adjustable resistor, via the wiper of which an impressed constant current is supplied from a constant current source 22.

Zwischen den ersten Widerstand 12 und den zweiten Widerstand 14 ist ein vierter Widerstand 24 eingeschaltet. An einem Ende sind die Widerstände 12 und 20 miteinander verbunden.A fourth resistor 24 is connected between the first resistor 12 and the second resistor 14. The resistors 12 and 20 are connected to one another at one end.

Ein Differenzverstärker 26 liegt mit dem nichtin vertierenden Eingang (+) über einen Widerstand 28 und Leitung 30 an dem Ende des Widerstandes 12 an, welches nicht mit dem Widerstand 20 verbunden ist. Der invertierende Eingang ( —) des Diilerenzverstärkers 26 liegt über einen Widerstand 32 an dem Schleifer des Einstellwiderstandes 20. Der Ausgang des Verstärkers 26 ist über einen Widerstand 34 auf den invertierenden Eingang gegengekoppelt. Er liegt außerdem über einen Einstellwiderstand 36 zwischen den Widerständen 24 und 14 an.A differential amplifier 26 is connected to the non-inverting input (+) via a resistor 28 and line 30 at the end of the resistor 12 which is not connected to the resistor 20. The inverting input (-) of the differential amplifier 26 is connected to the wiper of the setting resistor 20 via a resistor 32. The output of the amplifier 26 is fed back to the inverting input via a resistor 34. It is also applied between resistors 24 and 14 via a setting resistor 36.

Es wird auf diese Weise der Verstärkerausgangskreis über Widerstand 36, Widerstand 24. Leitung 30 und Widerstand 28 geschlossen. An dem Vdstärkereingang liegt eine der Regelabweichung xv = χ — w proportionale Spannung an, und eine dazu proportionale Spannung xw V0 wird über den Widerstand 24 in den Vergleicherkreis eingespeist. Die Polarität dieser Spannung ist durch die Pfeile angedeutet: Bei negativer Regelabweichung *,„ hat das eingespeiste Zusatzsignal am Widerstand 24 eine Wirkrichtung, die einer positiven Sollwertverstellung entspricht.In this way, the amplifier output circuit via resistor 36, resistor 24, line 30 and resistor 28 is closed. A voltage proportional to the control deviation x v = χ - w is applied to the Vd intensity input, and a voltage x w V 0 proportional to this is fed into the comparator circuit via the resistor 24. The polarity of this voltage is indicated by the arrows: In the case of a negative control deviation *, “the additional signal fed in at the resistor 24 has an effective direction which corresponds to a positive setpoint adjustment.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung kann an Hand von Fig. 2 erläutert werden:The mode of operation of the described arrangement can be explained with reference to Fig. 2:

Ohne die dick in F i g. 1 eingezeichnete erfindungsgemäße Zusatzschaltung liegt der normale Vergleicherkreis des Reglers vor. Es gilt die Beziehung Without the thick in Fig. 1 additional circuit according to the invention is the normal one Comparator circuit of the controller. The relationship applies

χ + xr — w + UKV = 0, wobei UKV die Spannung am Eingang des als Kippglied ausgeführten Verstärkers 18 ist, die am Schaltpunkt null wird. χ + x r - w + U KV = 0, where U KV is the voltage at the input of the amplifier 18, which is designed as a flip-flop, which becomes zero at the switching point.

Durch die Zusatzschaltung wird eine von der Regelabweichung gesteuerte Spannung xwV0 additiv i-ur Führungsgröße w hinzugefügt, wenn die Regelabweichung xw = χ — w negativ ist. Dadurch wird der Schaltpunkt des Reglers um den Wert xw F0 angehoben. Die Verstärkung F0 wird durch die Beschaltung des Verstärkers mit den Widerständen 28, 32, 34, 36 und 24 bestimmt. Mit dem Widerstand 36 wird zusätzlich der Maximalwert der Schaltpunktverschiebung eingestellt. Das ist nötig, damit der maximale Rückführeingriff nicht zu hohe Werte erreicht. Through the additional circuit, a voltage x w V 0 controlled by the control deviation is added to the reference variable w if the control deviation x w = χ - w is negative. This increases the switching point of the controller by the value x w F 0 . The gain F 0 is determined by the wiring of the amplifier with resistors 28, 32, 34, 36 and 24. Resistor 36 is also used to set the maximum value of the switching point shift. This is necessary so that the maximum feedback intervention does not reach values that are too high.

Beim Anfahren der Regelstrecke stellt sich der Schaltpunkt wegen der vorhandenen negativen Regelabweichung z. B. auf den Wert w' = w + 10" o, wenn 10% der Maximalwert der Schaltpunktverschiebung ist. Der Wert XPr stellt den Proportionalbereich der vorhandenen Rückführung 16, bezogen auf den Schaltpunkt w', dar.When starting the controlled system, the switching point is set because of the existing negative control deviation z. B. to the value w '= w + 10 "o, if 10% is the maximum value of the switching point shift. The value X Pr represents the proportional range of the existing feedback 16, based on the switching point w' .

Bis zum Zeitpunkt Z1 kann die Streckenfunktion aufklingen, ohne daß der Regler zum Eingriff kommt. Durch den eingestellten Vorhalt der Rückführung wird von Zeitpunkt I1 die Strecke gezwungen, auf einen stationären Wert einzulaufen, der bei konstantem w' durch Festlegung des Rückführeingriffs zwischen w und w' liegen würde.Up to the point in time Z 1 , the system function can be heard without the controller intervening. By the adjusted derivative of the return route is forced to break in to a stationary value of the time I 1 would be at constant w 'by fixing the return engagement between w and w'.

Zum Zeitpunkt t, jedoch erreicht die Regelgröße den Prcportionalbereich der zusätzlichen Schaltpunktverschiebung. Der Wert w' geht proportional mit der Regelabweichung von iv+10% auf w—10 0Zo zurück, wenn die Regelabweichung positiv wird. Im stationären Zustand ste'lt sich, da es sich um eine proportionale Verstellung des Sohaltpunktes handelt, eine Regelabweichung innerhalb des Proportionalbereiches XPv ein. Die sich ergebende resultierende Regelabweichung wird also nicht mehr durch den Proportionalbereich der P- bzw. PD-Rückführung bestimmt, sondern durch den wesentlich kleineren Proportionalbereich der von der Regelabweichung gesteuerten Sollwertverschiebung.At time t, however, the controlled variable reaches the proportional range of the additional switching point shift. The value w ' decreases proportionally with the control deviation from iv + 10% to w- 10 0 Zo when the control deviation becomes positive. In the steady state, since it is a proportional adjustment of the stop point, there is a control deviation within the proportional range X Pv . The resulting control deviation is no longer determined by the proportional range of the P or PD feedback, but rather by the much smaller proportional range of the setpoint shift controlled by the control deviation.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

patpnt5)n<:nrii„h_. des Signal und in einer zweiten entgegengesetzten Patentansprüche. Wirkrichtung ein den Istwert der Regelgröße dar-patpnt5) n <: nrii "h_. of the signal and in a second opposing claims. Direction of action on represents the actual value of the controlled variable 1. Elektrischer Regler mit P- oder PD-Verbal- stellendes Signal, ein Rückführsignal sowie das Einten, enthaltend einen Vergleicherkreis, in wel- gangssignal eines Verstärkers zur Bildung der Stellchem in einer ersten Wirkrichtung ein den Soll- 5 größe zusammengeschaltet sind. Ein solcher Regler wert der Regelgröße darstellendes Signal und in ist z. B. im ATM-Blatt J062-24, Oktober 1964, einer zweiten entgegengesetzten Wirkrichtung ein S. 225 bis 226, in Verbindung mit Bild 2, beschrieben, den Istwert der Regelgröße darstellendes Signal, Bei Reglern mit P- oder PD-Verhalten tritt eine ein Rückführsignal sowie das Eingangssignal bleibende Regelabweichung auf, die von der Größe eines Verstärkers, der eine Stellgröße bildet, zu- io der Störung und des Proportionalbereiches abhängt, sammengeschaltet sind, dadurch gekenn- Ein großer Proportionalbereich gewährleistet eine zeichnet, daß ein von der Regelabweichung stabile Regelung, bringt aber eine oft unzulässig (xw) abhängiges Zusatzsignal (xwV0) über einen große bleibende Regelabweichung. Ein kleiner Prozusätzlichen Differenzverstärker (26) in den Ver- portionalbereich, entsprechend einem starken Regelgleicherkreis mit einer solchen Wirkrichtung 15 eingriff bei einer Störung, führt dagegen zwar zu eingespeist ist, daß bei negativer Regelabwei- einer geringeren bleibenden Regelabweichung, führt chung die Wirkrichtung des Zusatzsignais einer aber leicht zu Unstabilität. Aus diesem Grunde kann positiven Sollwertverstellung und bei positiver in manchen Anwendungsfällen ein P- oder ein PD-Regelabweichung die Wirkrichtung des Zusatz- Regler, der insbesondere den Vorteil einer einfachen signals einer negativen Solhvcrtvcrstcllung ent- 20 Anpassung an die Regelaufgabe bietet, nicht angespricht. wandt wenden.1. Electrical controller with P or PD verbal-setting signal, a feedback signal and the one, containing a comparator circuit, in which the output signal of an amplifier to form the setting elements in a first effective direction are connected to the setpoint. Such a controller value of the controlled variable representing signal and in is z. B. in ATM sheet J062-24, October 1964, a second opposite direction of action a p. 225 to 226, in connection with Figure 2, described, the actual value of the controlled variable representing the signal, with controllers with P or PD behavior occurs a feedback signal and the input signal permanent control deviation, which depends on the size of an amplifier, which forms a manipulated variable, plus the disturbance and the proportional range, are connected, characterized by a large proportional range ensures that a stable from the control deviation Regulation, but brings an often impermissible (x w ) dependent additional signal (x w V 0 ) over a large permanent control deviation. A small additional differential amplifier (26) in the proportional range, corresponding to a strong control circuit with such an effective direction 15 intervenes in the event of a fault, on the other hand leads to the fact that, in the case of negative control deviation, a smaller permanent control deviation leads to the effective direction of the additional signal one but easy to instability. For this reason, a positive setpoint adjustment and, in some applications, a P or PD control deviation cannot address the direction of action of the additional controller, which in particular offers the advantage of a simple signal of a negative adjustment to the control task. turns around. 2. Elektrischer Regler nach Anspruch 1, da- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei durch gekennzeichnet, daß das Zusatzsignal einem P- oder PD-Regler ohne Beeinträchtigung der (xwV0) proportional der Regelabweichung (xw) ist. Stabilität die bleibende Regelabweichung gering zu2. Electrical controller according to claim 1, the object of the invention is characterized in that the additional signal is a P or PD controller without affecting the (x w V 0 ) proportional to the control deviation (x w ) . Stability, the remaining control deviation is too small 3. Elektrischer Regler nach Anspruch 1, da- 25 halten.3. Electrical regulator according to claim 1, hold 25. durch gekennzeichnet, daß das Zusatzsignal pro- Erfindungsgemäß wird bei einem elektrischencharacterized in that the additional signal is pro according to the invention in the case of an electrical portional dem Zeitintegral der Regelabweichung Regler der eingangs erwähnten Art diese Aufgabeproportional to the time integral of the control deviation controller of the type mentioned above, this task (xw) ist. dadurch gelöst, daß ein von der Regelabweichung x„, (x w ) is. solved by the fact that one of the system deviation x ", 4. Elektrischer Regler nach Anspruch 2 oder 3, abhängiges Zusatzsignal über einen Verstärker in dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich, in 30 den Vergleicherkreis mit einer solchen Wirkrichtung welchem eine Proportionalität zwischen Zusatz- eingespeist wird, daß bei negativer Regelabweichung signal und Regelabweichung besteht, und der die Wirkrichtung des Zusatzsignals einer positiven Maximalwert des Zusatzsignals einstellbar sind. Sollwertverstellung und bei positiver Regelabwei-4. Electrical controller according to claim 2 or 3, dependent additional signal via an amplifier in characterized in that the area in 30 the comparator circuit with such an effective direction which a proportionality between additional is fed in that with negative control deviation signal and control deviation exists, and the direction of action of the additional signal is a positive one The maximum value of the additional signal can be set. Setpoint adjustment and with positive control deviation 5. Elektrischer Regler nach Anspruch 4, da- chung die Wirkriohtung des Zusatzsignals einer durch gekennzeichnet, daß der Vergleicherkreis 35 negativen Sollwertverstellung entspricht.5. Electrical controller according to claim 4, da- the effect of the additional signal characterized in that the comparator circuit 35 corresponds to negative setpoint adjustment. einen ersten Widerstand (12) enthält, an welchem Es wird auf diese Weise die Regelabweichungcontains a first resistor (12) at which it is the control deviation in this way eine den Istwert (x) darstellende Spannung ab- automatisch korrigiert, so daß im eingeschwungenena voltage representing the actual value (x) is automatically corrected so that the fällt, sowie damit im Kreis geschaltet einen zwei- Zustand des Systems die Regelabweichung (bleibendefalls, as well as a two-state of the system switched in a circle, the control deviation (permanent ten Widerstand (14), an welchem eine Rückführ- Regelabweichung) beliebig klein gemacht werdenth resistor (14) at which a feedback control deviation) can be made as small as desired spannung (xr) von einem Rückführnetzwerk (16) 40 kann.voltage (x r ) from a feedback network (16) 40 can. abfällt, den Eingang des Verstärkers (18) und Die automatische Korrektur der Regelabweichungfalls, the input of the amplifier (18) and the automatic correction of the control deviation einen dritten, mit dem ersten wieder verbundenen durch ein von der Regelabweichung abhängiges Zu-a third, reconnected to the first by an addition dependent on the control deviation Widerstand (20), an dem eine den Sollwert dar- satzsignal kann mit einem geeigneten ZeitverhaltenResistor (20) at which a setpoint signal can be set with a suitable time response stellende Spannung (w) abfällt sowie einen vier- versehen werden.the voltage (w) drops and a four-point can be added. ten zwischen den ersten und den zweiten geschal- 45 Es kann vorgesehen sein, daß das Zusatzsignal teten Widerstand, an dem eine das Zusatzsignal proportional der Regelabweichung ist. Es ist dann darstellende Spannung abfällt, daß ferner der vorteilhaft, wenn der Bereich, in welchem eine Prozusätzliche Differenzverstärker (26) mit seinem portionalität zwischen Zusatzsignal und Regelabweiinvertierenden Eingang über einen Widerstand chung besteht, und der Maximalwert des Zusatz-(32) mit dem dritten (20) und mit seinem nicht- 5° signals einstellbar sind. Eine andere Möglichkeit ist, invertierenden Eingang über einen fünften Wi- daß sioh das Zusatzsignal mit dem Zeitintegral der derstand (28) mit dem ersten (12) der Verglei- Regelabweichung ändert.th between the first and the second switched 45 It can be provided that the additional signal at which the additional signal is proportional to the control deviation. It is then representing voltage drops, that furthermore the advantageous if the area in which a pro additional differential amplifier (26) with its proportionality between additional signal and control deviation inverters Input via a resistor and the maximum value of the additional (32) can be set with the third (20) and with its non-5 ° signal. Another possibility is, inverting input via a fifth Wi- that sioh the additional signal with the time integral of the status (28) changes with the first (12) of the comparison. cherkreiswiderstände an deren nicht miteinander Als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachverbundenen Seiten verbunden ist, daß der Aus- stehend ein Zweipunktregler unter Bezugnahme auf gang des Differenzverstärkers (26) über einen 55 die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Die sechsten Widerstand (34) auf den invertierenden Erfindung läßt sich jedoch auch bei Dreipunkt-Eingang gegengekoppelt ist und über einen Ein- reglern oder stetigen Reglern anwenden, stellwiderstand(36) zwischen dem zweiten Wi- Fig. 1 ist ein Schaltbild eines nach der Erfindung derstand (14) des Vergleicherkreises und dem ausgebildeten Zweipunktreglers mit P- oder PD-vierten Widerstand (24) anliegt. 60 Verhalten;circuit resistors are not connected to one another as an exemplary embodiment of the invention Pages connected that the pending a two-position controller with reference to output of the differential amplifier (26) via a 55 explained in more detail in the accompanying drawings. the sixth resistor (34) on the inverting invention can also be used with three-point input is negative feedback and apply via a single controller or continuous controller, variable resistor (36) between the second Wi- Fig. 1 is a circuit diagram of one according to the invention derstand (14) of the comparator circuit and the trained two-point controller with P or PD fourth Resistance (24) is applied. 60 behavior;
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3039129A1 (en) * 1980-07-24 1982-02-11 Maag-Zahnräder & -Maschinen AG, 8023 Zürich POSITION CONTROL METHOD AND SYSTEM FOR AN ACTUATING CYLINDER DRIVE

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DE3039129A1 (en) * 1980-07-24 1982-02-11 Maag-Zahnräder & -Maschinen AG, 8023 Zürich POSITION CONTROL METHOD AND SYSTEM FOR AN ACTUATING CYLINDER DRIVE

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