DE2208889C2 - Fluidic control amplifier circuit - has three interconnected stages with ball actuators and flapper nozzle sensing - Google Patents
Fluidic control amplifier circuit - has three interconnected stages with ball actuators and flapper nozzle sensingInfo
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Abstract
Description
5050
Die Erfindung betrifft eine fluidische Steuervorrichtung zur Steuerung eines ersten Signals in Abhängigkeit von einem vorgegebenen zweiten Signal nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a fluidic control device for controlling a first signal as a function of a predetermined second signal according to the preamble of the main claim.
Aus der GB-PS 12 12 561 ist eine derartige Steuervorrichtung bekannt, die eine hydraulische Signalverarbeitung mit einem Summierverstärker aufweist. Hier kann jedoch lediglich das erste Signal mit dem zweiten Signal verglichen und daraus ein Differenzsignal gebildet werden. In Regelkreisen, in denen außer einer Hauptregelgröße (z. B. Lage) weitere Größen begrenzt oder beeinflußt werden sollen (z. B. Geschwindigkeit, Leistung), kann es notwendig sein, ein zu übertragendes hydraulisches oder pneumatisches Signal in seiner Höhe zu begrenzen. Ein typischer Anwendungsfall einer solchen Begrenzung ist z. B. da gegeben, wo die Lage und die Bewegung eines Werkzeugschlittens geregelt wird. Fährt der Werkzeugschlitten in eine ihm vom Regelkreis vorgegebene Lage, so darf z.B. aus Sicherheitsgründen die Geschwindigkeit des Werkzeugschlittens eine bestimmte Höhe nicht überschreiten. Um das zu erreichen, muß das die Geschwindigkeit bestimmende Signal also begrenzt werden. Eine derartige Begrenzung ist mit der vorbekannten Steuervorrichtung nicht möglich.From GB-PS 12 12 561 such a control device is known, which has a hydraulic signal processing with a summing amplifier. Here can however, only the first signal is compared with the second signal and a difference signal is formed therefrom will. In control loops in which, in addition to a main controlled variable (e.g. position), other variables are limited or are to be influenced (e.g. speed, power), it may be necessary to transfer a limit the height of the hydraulic or pneumatic signal. A typical use case of a such limitation is e.g. B. given where the position and movement of a tool slide is regulated will. If the tool slide moves into a position specified for it by the control loop, it may, for example, extend For safety reasons, the speed of the tool slide should not exceed a certain height. In order to achieve this, the signal that determines the speed must be limited. One such a limitation is not possible with the previously known control device.
Aus der DE-AS 12 59 441 ist es zwar bekannt, einen Summierverstärker zur Grenzwertmeldung einzusetzen, doch arbeitet die Einrichtung mit elektrischen Bauelementen und ist auf fluidische Steuervorrichtungen nicht übertragbar.From DE-AS 12 59 441 it is known to use a summing amplifier for limit value reporting, however, the device works with electrical components and relies on fluidic control devices not transferable.
Ferner ist es aus der DE-OS 21 33 817 bekannt, ein fluidisches Signal durch Hintereinanderschalten mehrerer fluidischer Verstärker zu gewinnen. Hier soll lediglich die verzögerte Betätigung eines Drosselgliedes erreicht werden; die Begrenzung der Größe eines Signals abhängig von einem anderen Signal ist hier nicht möglich.It is also known from DE-OS 21 33 817, a to gain fluidic signal by connecting several fluidic amplifiers in series. Here should only the delayed actuation of a throttle member can be achieved; limiting the size of a Signal dependent on another signal is not possible here.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fluidische Steuervorrichtung der angegebenen Gattung möglichst einfach so auszubilden, daß mit ihrer Hilfe z.B. in einem Regelsystem auftretende hydraulische oder pneumatische Signale derart begrenzbar sind, daß sie einen bestimmten vorgegebenen Signalhub nicht überschreiten.The invention is based on the object of a fluidic control device of the specified type to be designed as simply as possible in such a way that, with their help, hydraulic or pneumatic signals can be limited in such a way that they do not exceed a certain predetermined signal range exceed.
Dies wird ausgehend von einer gattungsbildenden Steuervorrichtung gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 näher angegebenen, kennzeichnenden Merkmale erreichtThis is based on a generic control device according to the invention by the im Claim 1 specified, characterizing features achieved
Auf diese Weise kann die fluidische Steuervorrichtung den Signalhub eines ersten Signals auf einen durch das zweite Signal vorbestimmbaren, maximalen Wert begrenzt werden.In this way, the fluidic control device can reduce the signal swing of a first signal to one another the second signal can be limited to a predeterminable maximum value.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt inAn embodiment of the invention is shown in the drawing. This shows in
F i g. 1 die Schaltung einer Vorrichtung zur Begrenzung eines übertragenen Signals,F i g. 1 the circuit of a device for limiting of a transmitted signal,
Fig.2 ein Diagramm, in dem der Verlauf der Ausgangssignalwerte über den Eingangssignalwerten aufgetragen ist, und in2 shows a diagram in which the course of the output signal values over the input signal values is applied, and in
Fig.3 ein Funktionsschema einer mit bekannten Summierverstärkern ausgeführten Vorrichtung gemäß Fig. 1.3 shows a functional diagram of a known The device according to FIG. 1 carried out by summing amplifiers.
Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Begrenzung eines übertragenen hydraulischen oder pneumatischen Signals besteht aus drei hydraulischen Summierverstärkern 1, 2, 3. Jeder der drei Summierverstärker hat einen Verstärkungsfaktor 1 und zeichnet sich durch eine ausgeprägte Sättigung nach Erreichen des maximal möglichen Nutzsignalhubes S„max aus. Ein erster Eingang 1' bildet den Eingang für das zu begrenzende Eingangssignal E Über einen zweiten Eingang 1" wird auf den ersten Verstärker 1 der — stets positive — Betrag eines Eingangssignals B gegeben. Der Ausgang des ersten Summierverstärkers 1 ist mit einem ersten Eingang 2' des zweiten Summierverstärkers 2 verbunden. Hierüber wird das vom ersten Summierverstärker gebildete erste Zwischensignal auf den zweiten Summierverstärker gegeben. Über einen zweiten Eingang 2" wird dem zweiten Summierverstärker 2 das mit dem Faktor —2 gewichtete Begrenzungssignal B zugeführt. Der Ausgang des zweiten Summierverstärkers 2 ist wiederum mit einem ersten Eingang 3" des dritten Summierverstärkers 3 verbunden, über welche Verbindung zwischen das vom zweiten Summierverstärker 2 gebildete zweite Zwischensignal übertragenThe in F i g. 1 shown device for performing the method according to the invention for limiting a transmitted hydraulic or pneumatic signal consists of three hydraulic summing amplifiers 1, 2, 3. Each of the three summing amplifiers has a gain factor of 1 and is characterized by a pronounced saturation after reaching the maximum possible useful signal swing S " max off. A first input 1 'forms the input for the input signal E to be limited. The - always positive - amount of an input signal B is sent to the first amplifier 1 via a second input 1 ". The output of the first summing amplifier 1 is connected to a first input 2' the second summing amplifier 2 is connected. here, via the first intermediate signal formed from the first summing amplifier is applied to the second summing amplifier via a second input 2 "is the second summing amplifier 2 is supplied with the weighted by the factor -2 limiting signal B.. The output of the second summing amplifier 2 is in turn connected to a first input 3 ″ of the third summing amplifier 3, via which connection the second intermediate signal formed by the second summing amplifier 2 is transmitted
wird. Ober einen zweiten Eingang 3" wird dem dritten Summierverstärker 3 wiederum der einfache Betrag des Begrenzungssignals B zugeführt Der Ausgang 4 des dritten Summierverstärkers 3 bildet den Ausgang der gesamten Vorrichtung, an dem das begrenzte Eingangssignal fals Ausgangssignal A abgegriffen werden kann. Die Wirkungsweise der fluidischen Steuervorrichtung ist folgende: Im ersten Summierverstärker 1 wird in einem ersten Schritt dem Eingangssignal E das Begrenzungssignal B aufsummiert Liegt also das Eingangssignal E innerhalb des Proportionalitätsbereiches in Fig.2, so bildet sich ein erstes Zwischensignal Z\, dessen Größe auf der strichpunktierten Linie 5 der F i g. 2 abgelesen werden kann. In dem Punkt, in dem die Summe aus dem Eingangssignal E und dem Begrenzungssignal B die Sättigungsgrenze S„max des ersten Summierverstärkers 1 erreicht wird das erste Zwischensignal Zi begrenzt Die Begrenzung ist also durch div,- Sättigungsgrenze Snmax — in F i g. 2 die strichpunktierte Linie 6 — gegeben. Von dem c-itstandenen Zwischensignal Z\ wird in einem zweiten Schritt in dem zweiten Summierverstärker 2 der zweifache Betrag des Begrenzungssignals ß subtrahiert. Die Größe des dabei entstandenen zweiten Zwischensignals Zj kann in F i g. 2 an der gestrichelten Linie 7 abgelesen werden. Die Begrenzung für negative Eingangssignale E wird in gleicher Weise erreicht wie bei den positiven Eingangssignalen E beschrieben. Die Größe des begrenzten Wertes ist durch die negative Sättigungsgrenze S„max, die als strichpunktierte Linie 6' in F i g. 2 dargestellt ist, gegeben. Zum Zwischensignal Z2 am Ausgang des zweiten Summierverstärkers 2 wird schließlich im dritten Summierverstärker 3 in einem dritten Schritt der einfache Betrag des Begrenzungssignals B addiert so daß am Ausgang 4 der Steuervorrichtung das begrenzte Signal zur Verfügung steht. Die Kennlinie, nach der das übertragene hydraulische oder pneumatische Eingangssignal E von der erfindungsgemäßen Vorrichtung begrenzt wird, is. in F i g. 2 als durchgezogene Linie 8 dargestellt. An ihr kann für gegebene Eingangssignale E der Wert des Ausgangssignals A abgelesen werden. Es gilt also für das Ausgangssignalwill. The simple amount of the limiting signal B is again fed to the third summing amplifier 3 via a second input 3 ″. The output 4 of the third summing amplifier 3 forms the output of the entire device, at which the limited input signal can be tapped as output signal A. The mode of operation of the fluidic control device is as follows: in the first summing amplifier 1 in a first step, the input signal e is the limiting signal B thus summed If the input signal e within the Proportionalitätsbereiches in Figure 2, so to form a first intermediate signal Z \, its size on the dash-dotted line 5 of the F .. i g 2 can be read at the point where the sum of the input signal e and the limiting signal B saturation level S "max is reached the first summing amplifier 1, the first intermediate signal Zi limited limiting is thus by div, - saturation level S nmax - in FIG. 2, the dash-dotted line 6 - g enter. In a second step in the second summing amplifier 2, twice the amount of the limiting signal β is subtracted from the intermediate signal Z \ obtained from c. The size of the resulting second intermediate signal Zj can be seen in FIG. 2 can be read from the dashed line 7. The limitation for negative input signals E is achieved in the same way as described for the positive input signals E. The size of the limited value is indicated by the negative saturation limit S " max , which is shown as a dash-dotted line 6 'in FIG. 2 is given. Finally, in a third step in the third summing amplifier 3, the simple amount of the limiting signal B is added to the intermediate signal Z2 at the output of the second summing amplifier 2 so that the limited signal is available at the output 4 of the control device. The characteristic curve according to which the transmitted hydraulic or pneumatic input signal E is limited by the device according to the invention is. in Fig. 2 shown as a solid line 8. The value of the output signal A can be read from it for a given input signal E. So it applies to the output signal
A = E wenn£< 1 - |ß|
Λ = 1 — |ß|wenn E > 1 — \B\ A = E if £ <1 - | ß |
Λ = 1 - | ß | if E> 1 - \ B \
4545
wobei die Größen A, B und E auf den maximalen Signalhub S„max normiert sind.whereby the variables A, B and E are normalized to the maximum signal swing S " max.
In Fig.3 ist das Funktionsschema einer mit an sich bekannten Summierverstärkern ausgeführten Vorrichtung gemäß F i g. 1 dargestellt. Die Bauart der Summierverstärker kann z. B. derjenigen des aus der GB-PS 12 12 561 bekannten Summierverstärkers entsprechen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Summierverstärker 11, 12, 13, die den Summierverstärkern 1, 2, 3 gemäß Fig. 1 entsprechen, angeordnet. Das als Differenzdrucksignal vorliegende Eingangssignal E wird an den Eingängen 14, 15 des Summierverstärkers 11 eingegeben. Dabei entsprechen die Eingänge 14,15 der F i g. 3 dem Eingang 1' in F i g. 1.FIG. 3 shows the functional diagram of a device implemented with summing amplifiers known per se according to FIG. 1 shown. The type of summing amplifier can, for. B. correspond to that of the summing amplifier known from GB-PS 12 12 561. In the illustrated embodiment, three summing amplifiers 11, 12, 13, which correspond to the summing amplifiers 1, 2, 3 according to FIG. 1, are arranged. The input signal E present as a differential pressure signal is input to the inputs 14, 15 of the summing amplifier 11. The inputs 14, 15 correspond to FIG. 3 the input 1 'in F i g. 1.
Das ebenfalls als Difrcrenzdrucksignal vorliegende Begrenzungssignal 5 wird an den Eingängen 16,17 des Summierverstärkers 11, die dem Eingang V1 des Summierverstärkers 1 in F i g. 1 entsprechen, eingegeben. Das Eingangs- und das Begr^nzungssignal werden über Kugelkolben auf eine in Form einer eingespannten Feder 18 ausgebildete Prallplatte übertragen. Dabei werden beide Signale E und B so eingegeben, daß bei einem z. B. positiven Signal E der obert Druckwert am Eingang 15 und der zugehörige untere Druckwert am Eingang 14 anliegen, wobei vom Signal B der obere Druckwert am Eingang 17 liegt so daß die Feder 18 eine Addition beider Signale vornimmt Die Signale E und B können auch sinngemäß vertauscht an den Anschlüssen 14 bis 17 eingegeben werden.The limiting signal 5, which is also present as a differential pressure signal, is applied to the inputs 16, 17 of the summing amplifier 11, which is connected to the input V 1 of the summing amplifier 1 in FIG. 1 are entered. The input signal and the limiting signal are transmitted via spherical pistons to a baffle plate designed in the form of a clamped spring 18. Both signals E and B are input so that at a z. B. positive signal E, the upper pressure value at input 15 and the associated lower pressure value at input 14, with the upper pressure value of signal B at input 17 so that spring 18 adds both signals. Signals E and B can also be analogous can be interchanged and entered at connections 14 to 17.
Über einen Anschluß 19 wird im Summierverstärker 11 ein Speisedruck zugeführt welcher über Drosseln 20, 21 den von der Prallplatte 18 gesteuerten Düsen 22, 23 zugeleitet wird. Je nach der Auslenkung der Prallplatte 18 entsteht so an den Ausgängen 24, 25 des Summierverstärkers 11 das ZwischensignaJ Zi, das wiederum den Eingängen 26, 27 des Summierverstärkers 12 zugeführt wird. Die Eingänge 26,27 entsprechen dabei dem Eingang 2' in Fig. 1. Über zweite Eingänge 28, 29 wird dem zweiten Summierverstärker 12 wiederum das als Differenzdrucksignal vorliegende Begrenzungssignal B zugeführt. Da die wirksame Kolbenfläche für die Aufbringung des Begrenzungssignals auf die als eingespannte Feder 30 ausgebildete Prallplatte doppelt so groß ist wie bei den entsprechenden Kolben der Summierverstärker 11 und 13, wird das Begrenzungssignal mit dem Faktor 2 gewichtet Die Substraktion des Begrenzungssignals ergibt sich einfach dadurch, daß im zweiten Summierverstärker 12 die Kolben in entgegengesetztem Richtungssinn wie bei den Summierverstärkern 11 und 13 auf die Prallplatte 30 wirken, wozu der zweite Eingang 28 mit den zweiten Eingängen 16 und 36 und der andere zweite Eingang 29 mit den zweiten Eingängen 17 und 37 verbunden sind.A feed pressure is fed to the summing amplifier 11 via a connection 19, which feed pressure is fed via throttles 20, 21 to the nozzles 22, 23 controlled by the baffle plate 18. Depending on the deflection of the baffle plate 18, the intermediate signal Zi arises at the outputs 24, 25 of the summing amplifier 11, which in turn is fed to the inputs 26, 27 of the summing amplifier 12. The inputs 26, 27 correspond to the input 2 'in FIG. 1. The limiting signal B , which is present as a differential pressure signal, is in turn fed to the second summing amplifier 12 via second inputs 28, 29. Since the effective piston area for applying the limiting signal to the baffle plate, which is designed as a clamped spring 30, is twice as large as that of the corresponding pistons of the summing amplifiers 11 and 13, the limiting signal is weighted with a factor of 2. The subtraction of the limiting signal is simply achieved by the fact that In the second summing amplifier 12 the pistons act in the opposite sense of direction as in the summing amplifiers 11 and 13 on the baffle plate 30, for which the second input 28 is connected to the second inputs 16 and 36 and the other second input 29 is connected to the second inputs 17 and 37.
Über einen dem Anschluß 19 des ersten Summierverstärkers entsprechenden Anschluß 31 wird dem zweiten Summierverstärker 12 ein Speisedruck zugeführt. Das Zwischensignal Zi wird an den Ausgängen 32, 33 des Summierverstärkers 12 abgegriffen und den Eingängen 34, 35 des dritten Summierverstärkers 13 zugeführt, wobei diese Eingänge 34, 35 dem Eingang 3' des Summierverstärkers 3 in F i g. 1 entsprechen. Über Eingänge 36,37 wird dem dritten Summierverstärker 13 wiederum das Begrenzungssignal B in gleicher Weise wie beim ersten Summierverstärker 11 zugeführt. Über einen Anschluß 38 wird der dritte Summierverstärker 13 ebenso wie die beiden anderen Summierverstärker 11, 12 mit Speisedruck versorgt An Ausgängen 39, 40, die dem Ausgang 4 des Summierverstärkers 3 in F i g. 1 entsprechen, wird das gleichfalls als Differenzdrucksignal vorliegende Ausgangssignal A abgegriffen. Die Funktion dieses Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Begrenzung eines hydraulischen oder pneumatischen Signals ist die gleiche wie schon bei F i g. 1 beschrieben.A feed pressure is fed to the second summing amplifier 12 via a connection 31 corresponding to the connection 19 of the first summing amplifier. The intermediate signal Zi is tapped at the outputs 32, 33 of the summing amplifier 12 and fed to the inputs 34, 35 of the third summing amplifier 13, these inputs 34, 35 to the input 3 'of the summing amplifier 3 in FIG. 1 correspond. The limiting signal B is in turn fed to the third summing amplifier 13 via inputs 36, 37 in the same way as in the first summing amplifier 11. The third summing amplifier 13, like the two other summing amplifiers 11, 12, is supplied with feed pressure via a connection 38. 1, the output signal A , which is also present as a differential pressure signal, is tapped. The function of this exemplary embodiment of the device according to the invention for limiting a hydraulic or pneumatic signal is the same as in FIG. 1 described.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (3)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE2208889A1 DE2208889A1 (en) | 1973-09-06 |
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1972
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1973
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Also Published As
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