DE2258220A1

DE2258220A1 - Regeleinrichtung

Info

Publication number: DE2258220A1
Application number: DE19722258220
Authority: DE
Inventors: Gabriel Chevalier; Roland Rouxel
Original assignee: Cegelec SA
Current assignee: Cegelec SA
Priority date: 1969-03-03
Filing date: 1972-11-28
Publication date: 1973-06-14
Also published as: US3864554A; NL7216161A; GB1408288A

Description

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βΜλαΜΰΙ .'Ζ*Μ*.* 28.11.1972

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Societe Generale de Constructions Electriques et Mecaniques (ALSTHOM), Paris, Avenue Kleber 38 (Frankreich)

"Regeleinrichtung" Zusatz zu Patent (P 20 09 997.8)

Priorität vom 29· November 1971 aus der französischen Patent-

anmeldung Nr. 71 42 791

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für einen Regelkreis, deren Verhalten dem eines solchen mit einer übertragungs- oder Übergangsfunktion 6(p) mit einer oder mehreren Zeitkonstanten und einer Totzeitfunktlon F(e" *o^p) ähnlich ist, wobei die Regeleinrichtung am Eingang die der Diffe-

renz der Führungsgröße und der Regelgröße proportionale Regelabweichung erhält und am Ausgang die Stellgröße abgibt und wobei zwischen Eingang und Ausgang eine erste, die Regelgröße mit einem Koeffizienten multiplizierende Gruppe von Regelgliedern, ein an seinem ersten Eingang das Ausgangssignal der ersten Regelgliedergruppe empfangender Vergleicher und eine zweite, eingangsseitig von dessen Ausgang gespeiste Gruppe von Regelgliedern liegen, die das ihr zugeführte Eingangssignal mit dessen durch einen parallelgeschalteten Integrator erzeugten Integral summiert und deren Ausgang das Ausgangssignal (Stellgröße) der Regeleinrichtung liefert, wobei ein am zweiten Eingang des Vergleichers anliegendes sogenanntes Vorhersage signal au^s der Differenz zwischen einer als Funktion H des Ausgangssignals gebildeten Größe, mit H =CV G

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worin C₁ die übertragungs- oder Übergangsfunktion der ersten Gruppe von Regelgliedern darstellt, und einem übereinstimmend mit P verzögerten Punktionswert derselben Größe gebildet wird, nach Patent (P 20 09 977.8).

Die Erfindung nach dem Hauptpatent betrifft eine Regeleinrichtung für einen Regelkreis, deren Verhalten dem eines solchen mit einer Übergangsfunktion G(p) mit einer oder mehreren Zeitkonstanten und einer Totzeitfunktion P(e~ o^p' ähnlich ist, wobei die Regeleinrichtung am Eingang die der Differenz der Führungsgröße und der Regelgröße proportionale Regelabweichung erhält und am Ausgang die Stellgröße abgibt und zwischen Eingang und Ausgang eine Folge von Regelgliedern liegt, die die Summe eines Signales, seines Integrales und seiner Ableitung erzeugen, und diese Größen gegebenenfalls mit verschiedenen Koeffizienten behaftet sind, von denen zumindest der des Integrales von Null verschieden ist und die Regeleinrichtung ausserdem Vorhersageglieder genannte Glieder enthält, die, ausgehend von der Stellgröße, ein Vorhersagesignal liefern, das gleich der Differenz zwischen dem Wert einer Funktion H dieser Stellgröße und dem Wert einer verzögerten Punktion, nämlich P, dieser Punktion H ist und außerdem Glieder zur Einführung dieses Vorhersagesignales, wirkungsmäßig nach einer ersten Gruppe von Regelgliedern vorgesehen sind, wobei diese Glieder das Vorhersagesignal dort vom Signal im Zuge dessen Verarbeitung in letzterem abziehen und die Punktion H die Form hat H = C₁*G, worin C₁ die Übergangsfunktion der ersten Gruppe der Regelglieder ist.

Insbesondere wurde in Anspruch/der Hauptpatentanmeldung eine Regeleinrichtung beschrieben, bei der die erste Gruppe von Regelgliedern die Regelabweichung mit einem Koeffizienr ten multipliziert, ein mit sich selbst eine Schleife bildender Integrator die Punktion H liefert und diejenigen Re-

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gelglieder, die wirkungsmäßig nach der ersten Gruppe liegen, in einer Additionsstelle die Summe aus dem dort erhaltenen Signal und dessen von einem Integrator gebildeten Integral erzeugt.

Mit der Anzahl der Bauelemente einer Schaltung wachsen bekanntlich nicht nur die Herstellungskosten überproportional, sondern auch die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Funktionsfehlern nimmt entsprechend zu. Es ist also um so nachteiliger für eine Schaltung, je mehr Bauteile sie enthält.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebene Regeleinrichtung durch Einsparung von komplexen, und damit auch störanfälligen und teuren Bauelementen bei uneingeschränkter Beibehaltung ihrer vorteilhaften elektrischen Eigenschaften zu verbessern.

Diese Aufgabe wurde bei der Regeleinrichtung nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die zur Gewinnung des Vorhersagesignals benötigte Größe am Ausgang des Integrators abgegriffen wird.

Diese söhaltungstechnische Maßnahme ermöglicht es bei dieser Regeleinrichtung trotz der Einsparung des mit sich selbst eine Schleife bildenden Integrators, dasselbe Vorhersagesignal zu erhalten. Eine Betrachtung der zusammengefaßten übertragungsoder Ubergangsfunktion der zweiten Gruppe von Regelgliedern und des mit sich selbst eine Schleife bildenden Integrators ergibt in der Tat deren Übereinstimmung mit der übertragungs- oder Übergangsfunktion des parallelgeschalteten Integrators. Bei einer Eliminierung des mit sich selbst eine Schleife bildenden Integrators und einer Entnahme der zur Gewinnung des Vorhersagesignals benötigten Größe am Ausgang des Integrators und nicht am Ausgang der Regeleinrichtung erhält man somit dasselbe Vorhersagesignal.

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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Regeleinrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß der Integrator . ein gleichzeitig als Analog-Digital-Wandler arbeitender Digital-Integrator ist, das Vorhersagesignal in digitaler Form gewonnen wird und vor seinem Eintritt in den zweiten Eingang des Vergleichers einen Digital-Analog-Wandler durchläuft.

Fig. 1 zeigt das Schema einer beispielhaften Ausführungsform der Regeleinrichtung nach der Erfindung und Fig. 2 stellt ein weiteres Beispiel dar, wobei das Vorhersagesignal in digitaler Form gewonnen wird.

Für die von der Regeleinrichtung zu regelnde Regelstrecke wurde eine übertragungs- oder Übergangsfunktion der Form G(p) « Fie'^oP) mit G(p) = angenommen, wobei T_Q die Ersatzzeitkonstante, K die Verstärkung der Regelstrecke und ρ den Laplace-Operator darstellt.

Im Beispiel der Fig. 1 wird eine Führungsgröße 1 mit einer bei 2 eintretenden Regelgröße in einem Vergleicher 3 verglichen und die an seinem Ausgang erzeugte Regelabweichung einer Regeleinrichtung zugeführt, die aus einer ersten von einem Potentiometer 5 und einem Verstärker 6 gebildeten Gruppe von Regelgliedern mit einer übertragungs- oder Übergangsfunktion C₁ = rp— und einer zweiten von einem Integrator 8 und einem zu ihm parallel-geschalteten Verstärker 9 gebildeten Gruppe von Regelgliedern besteht. Das in dem Addierer 12 aus den Ausgangssignalen 10 und 11 des Integrators 8 und des Verstärkers 9 gebildete Summensignal 13 ist das Ausgangssignal der Regeleinrichtung (Stellgröße). Diese zweite Gruppe besitzt eine übertragungs- oder Übergangsfunktion C_? = Q ( 1 + ψ-=- ).

ο Das Vorhersagesignal des Reglers wird ausgehend von dem bei 10 am Ausgang des Integrators 8 anliegenden Signal gewonnen. Das bei 10 entnommene Signal gelangt einerseits direkt über

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15 andererseits nach Durchlaufen einer Verzögerungsschaltung über 16 an ein Subtraktionsglied 14. Das so gewonnene Vorhersagesignal 18 wird dem Subtraktionsglied 7 zugeführt.

Der Anschluß der Vorhersageschaltung bei 10 und nicht mehr an dem Ausgang der Regeleinrichtung bei 13 erlaubt eine beträchtliche Vereinfachung der Vorhersageschaltung, da nun die übertra-

gungs- oder Übergangsfunktion m^- ^s O₀ *H, wobei H = C₁G ist,

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direkt im Integrator 8 erhalten wird.

Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 9 ist Q, und die

übertragungs- oder Übergangsfunktion des Integrators 8 ist

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ψ— . Es ist daher erforderlich, zwei miteinander verbundene

jSstierungen für den Verstärker 9 und den Integrator 8 vorzusehen.

Bei der Schaltung nach dem Schema der Fig. 2 wird diese Beschränkung dadurch vermieden-, daß vor dem Integrator 8 ein Potentiometer 19 und ein Verstärker 20 geschaltet werden, und der Eingang 21 des Integrators 8 direkt mit dem Addierglied 12 verbunden wird. So ist nur eine einzige Einstellung für Q erforderlich.

In Fig. 2 ist der Integrator 8 ein gleichzeitig als Analog-Digital-Wandler dienender Digital-Integrator, dessen Ausgangsgröße zur digitalen Gewinnung des Vorhersagesignals dient. Das so gewonnene Vorhersagesingal durchläuft einen Digital-Analog-Wand ler 22,bevor es den Regelgliedern zugeführt wird. Zwischen den Integrator 8 und das Addierglied 12 ist gleichermaßen ein Digital-Analog-Wandler 23 eingefügt. Die Übertragung digitaler Informationen ist in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie neben einer durchgezogenen Linie symbolisch dargestellt.

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Claims

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Societe Generale de Constructions Electriques et Mecaniques (ALSTHOM), Paris, Avenue Kleber 38 (Frankreich)

Patentansprüche:

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1.j Regeleinrichtung für einen Regelkreis, deren Verhalten dem eines solchen mit einer übertragungs- oder Übergangsfunktion G(p) mit einer odermehreren Zeitkonstanten und einer Totzeitfunktion F(e" o^p) ähnlich ist, wobei die Regeleinrichtung am Eingang die der Differenz der Führungsgröße und der Regelgröße proportionale Regelabweichung erhält und am Ausgang die Stellgröße abgibt und wobei zwischen Eingang und Ausgang eine erste, die Regelgröße mit einem Koeffizienten multiplizierende Gruppe von Regelgliedern, ein an seinem ersten Eingang das Ausgangssignal der ersten Regelgliedergruppe empfangender Vergleicher und eine zweite, eingangsseitig von dessen Ausgang gespeiste Gruppe von Regelgliedern liegen, die das ihr zugeführte Eingangssignal mit dessen durch einen parallelgeschalteten Integrator erzeugten Integral summiert und deren Ausgang das Ausgangssignal (Stellgröße) der Regeleinrichtung liefert, wobei/am zweiten Eingang des Vergleichers anliegendes sogenanntes Vorhersagesignal aus der Differenz zwischen einer als Funktion H des Ausgangssignals gebildeten Größe, mit H = C₁-G worin C₁ die Übertragungs- oder Übergangsfunktion der ersten Gruppe von Regelgliedern darstellt,und einem übereinstimmend mit F verzögerten Funktionswert derselben Größe gebildet wird, nach Patent (P 20 09 977.8) J dadurch gekennzeichnet, daß die Größe am Ausgang des parallelgeschalteten Integrators (8) abgegriffen wird.

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2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (8) ein gleichzeitig als Analog-Digital-Wandler arbeitender Digital-Integrator ist, das Vorhersagesignal in digitaler Form gewonnen wird und vor seinem ,Eintritt in den zweiten Eingang des Vergleichers (7) einen Digital-Analog-Wandler durchläuft.

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