DE2334455A1

DE2334455A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum abbremsen eines numerisch gesteuerten antriebs

Info

Publication number: DE2334455A1
Application number: DE19732334455
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Gose
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-07-06
Filing date: 1973-07-06
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE2334455B2; JPS5037987A

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zum Abbremsen eines numerisch gesteuerten Antriebs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Abbremsen eines numerisch gesteuerten Antriebs, insbesondere eines Antriebssystems für den Bahnsteuerbetrieb₇ beim Einfahren in eine Sollposition.

Bei numerisch gesteuerten Antriebssystemen sollen im steuerbetrieb Wegstrecken konturfehlerfrei verfahren werden. Um diese Forderung zu erfüllen, soll bei Beschleunigungsund Bremsvorgängen die durch die Antriebe des Antriebssystems festgelegte,maximal zulässige Beschleunigung baw. Verzögerung nicht überschritten werden, da sonst Konturfehler auftreten. Der Bremseinsatz soll in Abhängigkeit von der Istgeschwindigkeit und von der eingestellten Bremsverzögerung so festgelegt werden, daß die Geschwindigkeit unmittelbar vor Erreichen der Sollposition bis auf eine sehr kleine Schleichgeschwindigkeit herabgesetzt wird. Bei einem zu frühzeitigen Bremsbeginn würde zwar konturfehlerfrei verfahren werden, 3edoch entstände dabei ein Restweg, der mit Schleichgeschwindigkeit abgearbeitet werden müßte. Dies bedeutet einen Zeitverlust. Ein zu später Bremsbeginn hätte ein Überschwingen und damit einen Konturfehler zur Folge, da die Antriebe des Antriebssystems bei Erreichen der Sollposition bei zu hoher Geschwindigkeit abgeschaltet werden würden.

Bei konstanter Bremsverzögerung b besteht zwischen der Geschwindigkeit ν und dem Bremsweg s der bekannte quadratische Zusammenhang nach Gleichung (-1):

- ' 1 ν f \

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_ ο

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— 2 —

Die durch die Gleichung (1) beschriebene Kurve wird als BrBmsparabel bezeichnet.

Bei der Steuerung einer Hobelmaschine ist es bereits bekannt, den Wendevorgang mit einer elektronisch erzeugten Führungsgröße zu steuern (Technische Rundschau, Bern, Nr. 38 vom 11.9.1959, Seite 31, Bild 11). Hierzu ist jedoch eine analoge Nachbildung der Bremsparabel erforderlich. Zur Bestimmung des Bremseinsatzes wird eine der Istgeschwindigkeit entsprechende Referenzspannung in einem Diskriminator mit der nachgebildeten Bremsparabel verglichen. In einer numerischen Antriebssteuerung ist ein solcher analoger Kreis unerwünscht, weil er die erreichbare Genauigkeit beeinträchtigen würde.

Bei einer numerischen Steuerung wäre es an sich möglich, die Gleichung (1) mit digitalen Bausteinen auszuwerten. Die erforderliche Quadrierung der Istgeschwindigkeit und insbesondere die Division durch die jeweils eingestellte Bremsverzögerung bedingen jedoch einen Aufwand an Rechenbausteinen, der für viele Anwendungsfälle zu groß ist.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Abbremsen numerisch gesteuerter Antriebe beim Einfahren in eine Sollposition vorzuschlagen, bei dem nur Rechenpperationen vorgenommen werden müssen, die durch einfache digitale Bausteine ausgeführt werden können. Die Erfindung soll weiterhin eine hierfür geeignete, einfach aufgebaute Schaltungsanordnung vorschlagen.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht aus folgenden Verfahrensschritten:

a) Die Istgeschwindigkeit wird ständig erfaßt und in Geschwindigkeitsbereiche eingeordnet, die durch Geschwindigkeitsschwellen abgegrenzt sind,

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b) der Restweg bis zur Sollposition wird ständig erfaßt,

c) eine gesciiwindigkeitsproportionale Wegangabe wird ständig aus der Istgeschwindigkeit und einem dem jeweiligen Geschwindigkeitsbereich zugeordneten Proportionalitätsfaktor errechnet,

d) der Restweg wird fortlaufend mit der errechneten Wegangabe verglichen,

e) bei Übereinstimmung des Restweges mit der errechneten Wegangabe wird der Bremsvorgang mit innerhalb eines Geschwindigkeitsbereiches konstanter Verzögerung eingeleitet,

f) der Bremsvorgang wird unterbrochen, wenn bei Erreichen des nächstniedrigeren Geschwindigkeitsbereichs die errechnete Wegangabe aufgrund des diesem zugeordneten Proportionalitätsfaktors den Restweg unterschreitet,

g) die vorhergehenden Verfahrensschritte werden bis zum Erreichen einer Schleichgeschwindigkeit, bzw. der Sollposition ständig wiederholt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird somit die ideale Bremsparabel durch lineare leilstücke ersetzt. Anstelle des Bremsweges s nach Gleichung (1) wird eine Wegangabe GT nach Gleichung (2) bestimmt:

G = k · ν (2)

Der Proportionalitätsfaktor k ist dimensionsbehaftet und hat die Dimension einer Zeit. Er wird entsprechend der eingestellten Bremsverzögerung gewählt.

Bei dem beschriebenen Verfahren werden zur Bestimmung des Bremseinsatzes Weginformationen miteinander verglichen, nämlich der Restweg s bis zur Sollposition und die errechnete Wegangabi! 6* . Die Wegangabe G stellt einen

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fiktiven Bremsweg dar. Solange der bis zur Sollposition noch verbleibende Restweg s größer ist als der fiktive Bremsweg, fährt der Antrieb mit gleichbleibender Geschwindigkeit weiter. Sobald der Restweg s den fiktiven Bremsweg (T erreicht, bzw. unterschreitet, setzt der Bremsbetrieb ein.

Es ist jedoch auch möglich, zur Bestimmung des Bremseinsatzes Geschwindigkeitsinformationen miteinander zu verglei chen. Bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wiederum die Istgeschwindigkeit ν ständig erfaßt und in Geschwindigkeitdbereiche zwischen Geschwindigkeitsschwellen eingeordnet. Es wird ständig eine restwegproportionale Geschwindigkeitsangabe \ aus dem Restweg s und einem dem jeweiligen Geschwindigkeitsbereich zugeordneten Proportionalitätsfaktor k' errechnet und mit der Istgeschwindigkeit ν verglichen. Solange die errechnete Geschwindigkeitsangabe f~ über der Istgeschwindigkeit ν liegt, fährt der Antrieb mit unveränderter Geschwindigkeit weiter. Der Bremsbetrieb beginnt, sobald die errechnete Geschwind igkeitsangabe die Istgeschwindigkeit erreicht, bzw. unterschreitet, Die Grundlage dieser Variante der Erfindung ist durch die Gleichung (3) gegeben, die durch Umformung von Gleichung (2) entsteht:

V = k' · s (3)

Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner Vorteile dient Pig. 1. Es wird die erstgenannte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, bei der zur Bestimmung des Bremseinsatzpunktes ein Wegevergleich vorgenommen wird.

Im Diagramm der Pig. 1 ist der Weg s als Abszisse und die Geschwindigkeit ν als Ordinate gewählt. Die Ordinate ist durch die Geschwindigkeitsschwellen ν , ν.., Vp in Geschwindigkeit sber ei ehe A, B, C,D unterteilt.

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Es wird angenommen, daß das Antriebssystem mit der Sollgeschwindigkeit verfährt und im Koordinatenursprung als Sollposition s anhalten soll. Hierzu wird ständig eine geschwindigkeitsproportionale Wegangabe ¹S aus der Istgeschwindigkeit ν und einem dem jeweiligen Geschwindigkeitsbereich zugeordneten Proportionalitätsfaktor k errechnet. Im Bereich D oberhalb der Geschwindigkeitsschwelle V₂ gilt der Proportionalitätsfaktor k-p. Die Wegangabe 6" im Geschwindigkeitsbereich D wird daher aus der Istgeschwindigkeit ν nach der Gleichung (2D) bestimmt:

^D ^{= k}D * ^v ^^2I>^

In den Geschwindigkeitsbereichen B und C werden zur Berechnung der jeweiligen Wegangaben B~ und &„ die Proportionalitätsfaktoren kg bzw. k herangezogen.

Es wird ständig der Restweg s bis zur Sollposition erfaßt und mit der nach Gleichung (2D) errechneten Wegangabe 6"_. verglichen. Zunächst ist der Restweg nach größer als die errechnete Wegangabe, bis im Punkt M der Restweg s-, mit der errechneten Wegangabe <o j. übereinstimmt. Dies ist die Bedingung für den Bremseinsatz, der jetzt mit der eingestellten Verzögerung eingeleitet wird. Die Geschwindigkeit des Antriebssystems verringert sich dadurch entsprechend dem Parabelast zwischen den Punkten M und N. Im Punkt N wird die Geschwindigkeitsschwelle Vp unterschritten und damit der Geschwindigkeitsbereich C erreicht. Hier errechnet sich die geschwindigkeitsproportionale Wegangabe 6~ aus Gleichung (2C) durch Multiplikation der Istgeschwindigkeit ν mit dem Proportionalitätsfaktor k :

= k_c · ν (2C).

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Da zunächst die nach Gleichung (2C) errechnete Wegangabs 6* wieder kleiner ist als der verbleibende Restweg bis zur Sollposition, wird der Bremsvorgang unterbrochen, bis im Punkt P die Bremsbedingung erneut erfüllt ist und das Antriebssystem wieder mit der eingestellten Verzögerung gebremst wird. Die Geschwindigkeit des Antriebssystems verringert sich jet&t entsprechend dem Parabelast zwischen den Punkten P und Q. Vom Punkt Q an wird auf der Geschwindigkeitsschwelle v. verfahren, bis sich vom Punkt R an die Geschwindigkeit des Antriebssystems auf dem Parabelast zwischen R und S verringert. Im Punkt S wird die Schleichgeschwindigkeit ν erreicht, bei der das Antriebssystem ohne Überschwingen angehalten werden kann. Es wird daher bis zur Sollposition s mit der Schleichgeschwindigkeit ν verfahren und dort die digitale Weg- und Geschwindigkeitsvorgabe gestoppt.

Zum Vergleich ist in Fig. 1 die ideale Bremsparabel BP nach Gleichung (1) eingetragen. Bei Verwendung der Bremsparalbe BP zur Ermittlung des Bremseinsatzpunktes wäre die Bremsbedingung nicht schon im Punkt M erfüllt, sondern erst im Punkt M¹. Von hier ab würde mit konstanter Verzögerung gebremst werden. Die Geschwindigkeit des Antriebs würde sich auf der Bremsparabel BP verringern, bis die Schleichgeschwindigkeit bzw. die Sollposition im Ko oirdinatenur sprung erreicht ist.

Die erfindungsgemäß vereinfachte Ermittlung eines fiktiven Bremsweges als Wegangabe durch einen linearen Zusammenhang zwischen Bremsweg und Geschwindigkeit bewirkt einen zu frühen Bremseinsatz bereits im Punkt M. Der dadurch entstehende Wegfehler wird jedoch auf der nächst niedrigeren Geschwindigkeitsschwelle mit der Geschwindigkeit Vp nahezu ausgeglichen. Da die Geschwindigkeit Vp noch verhältnismäßig groß ist, geschieht der Ausgleich des Wegfehlers in relativ kurzer Zeit.

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Vom Punkt R an verläuft der Bremsvorgang in unmittelbarer Nachbarschaft zur idealen Bremsparabel bis zur Geschwindigkeitsschwelle ν . Von Iier an wird mit Schleichgeschwindigkeit ν bis zur Sollposition verfahren. Diese letztgenannte Korrektunnöglichkeit müßte auch bei Verwendung der idealen Bremsparabel BP zur Bestimmung des Bremseinsatzpunktes vorgesehen werden, da die erzielbare Verzögerung von der bewegten Masse und von der momentanen Reibung abhängig ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit gegenüber der Verwendung der idealen Bremsparabel nach Gleichung (1) zur Bestimmung des Bremseinsatzpunktes den Vorteil einer wesentlich vereinfachten Berechnung durch die lineare Abhängigkeit nach Gleichung (2). Der durch die näherungsweise Bestimmung des Bremseinsatzes verursachte Wegfehler wird jeweils an der nächst niedrigeren Geschwindigkeitsschwelle mit noch relativ hoher Geschwindigkeit korrigiert. Die Forderung nach einem zeitoptimalen Bremsvorgang wird daher weitestgehend erfüllt.

Die notwendige Auswertung der Gleichung (2) wird besonders einfach, wenn als Proportionalitätsfaktor ganzzahlige Potenzen der Basis 2 verwendet werden. Im dualen Zahlensystem läßt sich bekanntlich eine Multiplikation oder Division mit ganzzahlige Potenzen der Basis 2 durch eine einfache Verschiebung der Wertigkeiten innerhalb einer Dualzahl erreichen.

Pig. 1 läßt erkennen, daß die Proportionalitätsfaktoren k-p, k_c, kjj und die Geschwindigkeitsbereiche A, B,C und D so abgestimmt sind, daß die ideale Bremsparabel BP nirgends überschritten wird. Es ist anzustreben, daß der Proportionalität sfaktor kjj so gewählt wird, daß die ihn abbildende Gerade die Bremsparabel BP etwa im Punkt T bei der maximalen Geschwindigkeit ν schneidet. Wenn der Antrieb

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eine größere Strecke mit seiner maximalen Geschwindigkeit durchfährt, wird er vom Punkt T an gebremst werden und somit etwa das gleiche Bremsverhalten zeigen wie bei Verwendung der idealen Bremsparabel BP zur Bestimmung des Bremseinsatzpunktes. Ebenso ict anzustreben, daß die den Faktor k^ darstellende Gerade möglichst nahe an den Schnittpunkt der Geschwindigkeitsschwelle v^ mit der idealen Bremsparabel BP gelegt wiid. Das gleiche gilt für den Proportionalitätsfaktor k_B.
ti

Bei der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens verläuft der Bremsvorgang ebenfalls entsprechend dem Diagramm der Pig. 1. Lediglich die Bremsbedingungen in den Punkten M, B und R werden durch Vergleich der Istgeschwindigkeit ν mit einer errechneten, restwegproportionalen Geschwindigkeitsangabe ψ bestimmt.

Bei Antrieben, die in verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen mit unterschiedlichen Verzögerungen gebremst werden können, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung unterschiedliche Bremsverzögerungen in den Geschwindigkeitsbereichen B, C und D vor.

Fig. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Bestimmung des Bremseinsatzes durch Vergleich zwischen dem Restweg s und einer errechneten Wegangabe & .

Einem Geschwindigkeitsgeber 20 zur Erfassung der Istgeschwindigkeit ν sind vier Grenzwertstufen 21 bis 24 zur Bestimmung der Geschwindigkeitsbereiche A, B, C,D nachgeordnet. Wenn die Istgeschwindigkeit ν im Bereich A unterhalb der Schleichgeschwindigkeit v_Q liegt, ist kein gesteuerter Bremsvorgang erforderlich. Daher wird am Ausgang 25 ein entsprechender Sperrbefehl ausgegeben. Liegt die

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Istgeschwindigkeit ν in einem der höheren Geschwindigkeitsbereiche B, C oder D, so wird ein dem jeweiligen Geschwindigkeitsbereich zugeordneter Proportionalitätsfaktor k_O, k„ oder k-j, dem Rechner 26 eingegeben. Der Rechner 26 ermittelt aus der Istgeschwindigkeit ν und dem jeweiligen Proportionalitätsfaktor k die geschwindigkeitsproportionale Wegangabe GT nach Gleichung (2). Der Vergleicher 27 vergleicht ständig die errechnete Wegangabe 6 mit dem vom Restweggeber 19 erfaßten Restweg s. Der Ausgang des Vergleichers 27 wird von der Auswertelogik 28 überwacht, die an ihrem Auegang 29 den Bremsbefehl ausgibt, wenn der Restweg s die Wegangabe 6* unterschreitet.

Fig. 3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Bestimmung des Bremseinsatzes durch Vergleich zwischen der Istgeschwindigkeit ν und einer errechneten Geschwindigkeitsangabe Ϋ" . Gleiche Bauelemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Istgeschwindigkeit ν wird wiederum in Geschwindigkeitsbereiche A, B,C, D eingeordnet und diesen zugeordnete Proportionalitätsfaktoren k-g, kA> k-fj werden dem Rechner 26' eingegeben. Der Restweggeber 19 erfaßt den Restweg s bis zur Sollposition. Der Rechner 26' errechnet nach Gleichung (3) eine restwegproportionale Geschwindigkeitsangabe T . Die Istgeschwindigkeit ν wird mit der errechneten Geschwindigkeitsangabe ^* verglichen. Die Auswertelogik 28* gibt den Bremsbefehl aus, wenn die Geschwindigkeitsangabe \T die Istgeschwindigkeit ν unterschreitet.

Fig. 4 zeigt als Ausführungsbeispiel das Blockschaltbild einer Anordnung in bitserieller Digitaltechnik, bei der eine bekannte Schaltung zum Beschleunigen eines numerisch gesteuerten Antriebs durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Abbremsen des Antriebs erweitert ist.

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Der programmierbare Frequenzteiler 18, der den Geschwindigkeitskreis der Steuerung darstellt, erzeugt aus den auf der Eingangsleitung 15 ankommenden Impulsen einer Grundfrequenz f die Eingangsimpulsfolge f in Abhängigkeit von den Befehlen auf der Anwahlleitung 16 für den Fährbetrieb und der Anwahlleitung 17 für den Bremsbetrieb. Die Leitung 30 führt die geschwindigkeitsproportionale Eingangsimpulsfolge f und ist über den Umschalter 31 mit einem Additionseingang eines digitalen Integrators 32 verbunden. Der digitale Integrator 32 besteht aus einem taktgesteuerten Addierer 32a und einem nachgeschalteten Speicher 32b. Der Zählerstand des digitalen Integrators 32 wird vom digitalen Impulsfrequenzwandler 33 in eine Ausgangsimpulsfolge f auf der Leitung 34 umgesetzt. Hierzu wird der Inhalt des Speichers 32b vom taktgesttuerten Addierer 33a zum Inhalt des Speichers 33b hinzuaddiert. Die dabei entstehenden Überträge Ü werden von einer nicht dargestellten Übertragsabfrage als Ausgangsimpulsfolge f für den Antrieb

ausgegeben. Jeder Ausgangsimpuls wird auf den Subtraktionseingang des digitalen Integrators 32 zurückgeführt und vermindert dessen Inhalt um den Wert 1.

Durch diese aus der DT-AS 1 94.1 960 bekannte Schaltungsanordnung wird beim Beschleunigen des Antriebs eine sprunghaft auftretende EingangsimpCLsfolge f in eine nach einer Exponentialfunktion ansteigende Ausgangsimpulsfolge f um-

el

gesetzt. Die Ausgangsimpulsfolge f ist der Beschleunigungs-

el

charakteristik des Antriebssystems angepaßt, so daß dieses ohne weiteres folgen kann. Verwendet man jedoch diese Schaltungsanordnung auch zum Abbremsen des Antriebssystems, so weist die hiermit erzeugte Verzögerungscharakteristik in Bezug auf die antriebsseitig gewünschte Charakteristik eine entgegengesetzte Tendenz auf. Dadurch wird vom Antriebssystem zunächst eine zu hohe, dann aber eine zu geringe Bremsbeschleunigung gefordert. Hierdurch entstehen Konturfehler.

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Darü"ber hinaus würde die nach einer Exponentialfunktion abklingende Ausgangsimpulsfolge den Bremsvorgang unnötig vei*- längern.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist für den Bremsbetrieb eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 35 vorgesehen, die im wesentlichen der Schaltungsanordnung nach Pig. 2 entspricht. Sie enthält eine Geschwindigkeitsbereichserfassung 36, einen Rechner 37, einen Vergleicher 38 und eine Auswertelogik 39·

Der Zählerstand des digitalen Integrators 32 stellt eine die Istgeschwindigkeit ν charakterisierende Zahl dar. Diese Zahl wird daher der Schaltungsanordnung 35 als Geschwindigkeits-Istwert auf der Leitung 4 0 zugeführt. In der bereits beschriebenen Weise bestimmt die Schaltungsanordnung 35 aus der Istgeschwindigkeit ν und dem Restweg s vom Restweggeber den Bremseinsatz. Hierzu gibt die Auswertelogik 39 an ihrem Ausgang 14 einen Schaltbefehl für den Umschalter 31 aus, der aus der gezeichneten Stellung nach links umgelegt wird. Damit wird die Rückführung der Impulse der Ausgangsimpulsfolge

f aufgetrennt. Gleichzeitig bewirkt die Auswertelogik 39 a

über die an sie angeschlossene inwahlleitung 17 für den Bremsbetrieb, daß vom programmierbaren Frequenzteiler 18 eine Bremsimpulsfolge erzeugt und über die Leitung 30 ausgegeben wird. Da der Schalter 31 nach links umgelegt ist, gelangen die Impulse der Bremsimpulsfolge an den Subtraktionseingang des digitalen Integrators 32. Der Zählerstand des digitalen Integrators 32 vermindert sich linear ent sprechend der Bremsimpulfolge. Die Frequenz der Ausgangsimpulsfolge f für das Antriebssystem vermindert sich eben-ει

falls linear. Das Antriebssystem wird mit konstanter Bremsverzögerung abgebremst.

Fig. 5 zeigt die Innenschaltung der Bereichserfassung 36 in Fig. 4.

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Auf der Eingangsleitung 40 wird vom digitalen Integrator 32 während jedes Umlaufes eine geschwindigkeitsproportionale Binärzahl in bitserieller Darstellung angeliefert und über die Gatter 4l bis 43 den Gedächtnissen 44 bis 46 der Zwischenspeicherebene zugeführt. Die Gedächtnisse 44 bis 46 werden durch die Zeitmarken Z1, Z2 und Z3 während jedes Umlaufs zu bestimmten Taktzeiten dynamisch gelöscht und registrieren nach dieser Vorbereitung über die Gatter 41 bis 43 die auf der Eingangsleitung 40 angebotene Geschwindigkeitsinformation. Aufgrund der seriellen Darstellung der Geschwindigkeitsinformation ν erhalten die Zeitmarken Z1, Z2 und Z3 eine binäre Wertigkeit und entsprechen dadurch den Geschwindigkeitsschwellen, mit denen die Geschwindigkeitsbereiche A, B, C und D voneinander abgegrenzt sind. Wird am Ende eines jeden Umlaufs die Information der Gedächtnisse 44 bis 46 der Zwischenspeicherebene in die Arbeitsspeicherebene 47 übernommen, so kann damit über die Logik 48 ausgesagt werden, in welchem Geschwindigkeitsbereich A, B, C oder D die auf der Eingangsleitung 40 angebotene g«schwindigkeitsproportionale Binärzahl fallt.

Pig. 6 zeigt die Innenschältung des Rechners 37 aus Fig. 4.

Die auf der Eingangsleitung 40 in bitserieller Darstellung anstehende, geschwindigkeitsproportionale Zahl durchläuft weiter ein aus vier bistabilen Kippstufen bestehendes Schieberegister 50. Die vier Stufen des Schieberegisters 50 werden zu Anfang eines jeden Umlaufes statisch gelöscht. Ihre dynamischen Takteingänge werden vom Steuertakt TS angesteuert. Die geschwindigkeitsporportionale Binärzahl wird durch die einzelnen Stufen des Schieberegisters 50 hindurchgetaktet und dabei jeweils um eine Wertigkeit verzögert. Dies entspricht jeweils einer Multiplikation mit dem Faktor 2. In Abhängigkeit von den durch die Geschwindigkeitsbereichs-

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informationen B, C oder D freigegebenen logischen Eingangstore des Gatters 51 erscheint am Ausgang 52 die nach Gleichung (2) ermittelte Wegangabe 6* > Die Wegangabe dentsteht somit durch Multiplikation der geschwindigkeitsproportionalen Zahl auf der Eingangsleitung 40 mit einem der Faktoren 4, 8 oder 16, entsprechend einem der Proportionalitätsfaktoren k-g, k_fl oder k-p.

Fig. 7 zeigt die Innenschaltung des Vergleichers 38 und der Auswertelogik 39 aus Fig. 4.

Am Eingang 52 des Vergleichers 38 steht die Wegangabe (j aus dem Rechner 37 und am Eingang 53 die den Restweg s bis zur Sollposition abbildende Zahl aus dem Restweggeber 19 an. Durch die dem Flip-Flop 54 vorgeschaltete Logik wird erreicht, daß das Flip-Flop 54 dann dynamisch auf die rechte Sßite gesetzt wird, wenn die Wegangabe O* größer als der verbleibende Restweg s wird. Das Gedächtnis 54 selbst wird mit dem Steuertakt TS getaktet und zu Beginn eines jeden Umlaufs statisch auf die linke Seite gesetzt. Am Ende eines jeden Umlaufs wird die Information vom Ausgang des Flip-Flops 54 in das Bremsbetriebsgedächtnis 55 und in die Bremsfrequenzanwahlstufe 56 übernommen. Das Bremsbetriebsgedächtnis 55 beeinflußt über seinen Ausgang 14 den Schalter 31 in Fig. 4. Die Bremsfrequenzanwahlstufe wählt über die Anwahlleitung 17 am Frequenzteiler 18 die gewünschte verzögerungsproportionale Bremsfrequenz an. Die Bremsfrequenz wird über die Leitung 30 der Steuerung zugeführt.

Der Bremsbetrieb läuft entsprechend der Darstellung in Fig. wie folgt ab:

Solange sich der Antrieb links vom Punkt M bewegt, stellt die Geschwindigkeitsbereichserfassung 36 fest, daß die Istgeschwindigkeit im Geschwindigkeitsbereich D oberhalb der Geschwindigkeitsschwelle V₂ liegt. Der Rechner 37 ermittelt daher eine geschwindigkeitsproportionale Wegangabe gemäß

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Gleichung (2I)). Der Restweg s ist zunächst größer als die errechnete Wegangabe ^ D, das Bremsbetriebsgedächtnis 55 und die Bremsfrequenzanwahlstufe 56 bleiben rückgesetzt.

Im Punkt M unterschreitet der Restweg 8«. die Wegangabe &Ί). Das Bremsbetriebsgedächtnis 55 und die Bremsfrequenzanwahlstufe 56 werden gesetzt. Das Bremsbetriebsgedächtnis 55 schaltet den Umschalter 31 auf Bremsbetrieb. Die Bremsfrequenz wird auf die Leitung 30 durchgeschaltet und bewirkt eine lineare Abnahme der Frequenz der Ausgangsimpulsfolge f

Das Antriebssystem wird entsprechend dem Parabelast^zwi sehen den Punkten M und N abgebremst.

Ia Punkt IT fährt der Antrieb in den Geschwindigkeitsbereich C zwischen den Geschwindigkeitsschwellen v.. und Vp ein. Der Rechner 37 ermittelt nunmehr die Wegangabe 6* C entsprechend Gleichung (2G). Zunächst ist der Restweg größer als die Wegangabe 6* C, so daß das Gedächtnis 54 zurückgesetzt wird. Das Bremsbetriebsgedächtnis 55 bleibt zwar gesetzt, die Bremsfrequenz und damit die Eingangsimpulsfolge f am Integrator 32 wird jedoch gesperrt, da die Bremsfrequenzanwahlstufe 56 rückgesetzt wird. Es wird mit konstanter Geschwindigle it Vp verfahren. Dieser Zustand bleibt bestehen, bis bei Erreichen des Punktes P die Bremsfrequenzanwahlstufe 56 erneut gesetzt und die Bremsfrequenz erneut angewählt und der Eingangsleitung 30 zugeführt wird.

Dieser Vorgang wiederholt sich so oft, bis der Geschwindigkeitsbereich A unterhalb der Schleichgeschwindigkeit ν erreicht ist. Hier kann die Steuerung des Bremsbetriebe abgeschaltet werden, weil das Antriebssystem unterhalb der Schleichgeschwindigkeit digital ohne Überschwingen gestoppt werden kann.

8 Patentansprüche
7 Figuren

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Claims

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M.^Verfahren zum Abbremsen eines numerisch gesteuerten An-— triebssystems beim Einfahren in eine Sollposition, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) die Istgeschwindigkeit (v) wird ständig erfaßt und in Geschwindigkeitsbereiche (A, B, C, D) eingeordnet, die durch Geschwindigkeitsschwellen (ν , ν., Vp) abgegrenzt sind,

b) der Restweg (s) bis zur Sollposition wird ständig erfaßt,

c) eine geschwindigkeitsproportionale Wegangabe (6 ) wird ständig aus der Istgeschwindigkeit (v) und einem dem jeweiligen Geschwindigkeitsbereich zugeordneten Proportionalitätsfaktor (k) errechnet,

d) der Restweg (s) wird fortlaufend mit der errechneten Wegangabe ((? ) verglichen,

e) bei Übereinstimmung des Restweges (s) mit der errechneten Wegangabe ( £ ) wird der Bremsvorgang mit innerhalb eines Geschwindigkeitsbereichs konstanter Verzögerung eingeleitet,

f) der Bremsvorgang wird unterbrochen, wenn bei Erreichen des nächst niedrigeren Geschwindigkeitsbereicas die errechnete Wegangabe (^) aufgrund des diesem zugeordneten Proportionalitätsfaktors den Restweg (s) unterschreitet,

g) die vorhergehenden Verfahrensschritte werden bis zum Erreichen einer Schleichgeschwindigkeit (ν ) bzw. äer Sollposition ständig wiederholt.
2. Verfahren zum Abbremsen eines numerisch gesteuerten Antriebssystems beim Einfahren in eine Sollposition, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

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a) die Istgeschwindigkeit (ν) wird ständig erfaßt und in Geschwindigkeitsbereiche (A,B,C,D) eingeordnet, die durch Geschwindigkeitsschwellen (ν , V₁, Vp) begrenzt sind,

b) der Restweg (s) bis zur Sollposition wird ständig erfaßt,

c) eine restwegproportionale Geschwindigkeitsangabe (f ) wird ständig aus dem Restweg (s) und einem dem Jeweiligen Geschwindigkeitsbereich zugeordneten Proportionalitätsfaktor (k') errechnet,

d) die restwegproportionale Geschwindigkeitsangabe (t ) wird ständig mit der Istgeschwindigkeit (v) verglichen,

e) bei Übereinstimmung der errechneten Geschwindigkeitsangabe ( /* ) mit der Istgeschwindigkeit (v) wird der Bremsvorgang mit innerhalb eines Geschwindigkeitsbereichs konstanter Verzögerung eingeleitet,

f) der Bremsvorgang wird unterbrochen, wenn beim Erreichen des nächst niedrigeren Geschwindigkfeitsbereichs die errechnete Geschwindigkeitsangabe ( Γ ) aufgrund des diesem zugeordneten Proportionalitätsfaktors die Istgeschwindigkeit (v) überschreitet,

g) die vorhergehenden Verfahrensschritte werden bis zum Erreichen einer Schleichgeschwindigkeit (v ) bzw. der Sollposition ständig wiederholt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Proportionalitätsfaktoren (k,k^!) ganzzahlige Potenzen der Basis 2 darstellen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch unterschiedliche Bremsverzögerungen in den verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen.
5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

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a) einen digitalen Geschwindigkeitsgeber (20) mit nachgeordneten Grenzwertstufen (21 - 24) zur Erfassung des jeweiligen Geschwindigkeitsbereichs (A, B, C, D),

b) einen digitalen Restweggeber (19) zur Erfassung des jeweiligen Restweges (s) bis zur Sollposition,

c) ein Rechner (26) zur Ermittlung der Wegangabe ((? ) aus der Ictgeschwindigkeit (v) und einem dem jeweiligen Geschwindigkeitsbereich zugeordneten Proportionalitätsfaktor (k),

d) einen Vergleicher (27) für den Restweg (s) und die errechnete Wegangabe ( ¹O ),

e) eine den Ausgang des Vergleichers (27) überwachende Auswertelogik (28) zur Ausgabe des Bremsbefehls (Fig. 2).
6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

a) einen digitalen Geschwindigkeitsgeber (20) mitnachgeordneten Grenzwertötufen (21 - 24) zur Erfassung des jeweiligen Geschwindigkeitsbereichs (A, B, C, D),

b) einen digitalen Restweggeber (19) zur Erfassung des jeweiligen Restweges (s) bis zur Sollposition,

c) einen Rechner (26') zur Ermittlung der restwegproportionalen Geschwindigkeitsangabe (9" ) aus dem Restweg (s) und einem dem jeweiligen Geschwindigkeitsbereich zugeordneten Proportionalitätsfaktor (k')>

d) einen Vergleicher (27¹) für die Istgeschwindigkeit (v) und die errechnete Geschwindigkeitsangabe (K"),

e) eine den Ausgang des Vergleichers (27') überwachende Auswertelogik (28¹) zur Ausgabe des Bremsbefehls (Fig. 3).
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Bereichserfassung (36) zur Einordnung einer geschwindigkeitsproportionalen Zahl (v) in bitserieller Darstellung in einen Geschwindigkeitebereich, bestehend aus mehreren Gedächtnissen (44, 45, 46), deren Rücksetz-

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eingänge von Zeitmarken (Z1, Z2, Z3) und deren Setzeingänge von Sperrgattern (41, 42, 43) angesteuert sind, an denen die geschwindigkeitsproportionale Zahl und die jeweilige Zeitmarke anstehen, sowie aus einer den Gedächtnissen nachgeordneten Logik (48) mit den Gesehwindigkeitsbereichen (A, B, C, D)zugeordneten Ausgängen, die in Abhängigkeit von den Signalen der Gedächntisse ein Bereichssignal auf einen Ausgang legt. (Pig. 5).
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (26 bzw. 26') aus einem Schieberegister (50) besteht, das eine die Istgeschwindigkeit bzw. den Restweg charakterisierende Binärzahl (v bzw. s) in bitserieller Darstellung um eine oder mehrere Wertigkeiten verschiebt, wobei in einer Auswahlschaltung (51) jeweils das Ausgangs signal .einer Stufe des Schieberegisters (50) mit einem Bereichssignal verknüpft ist (Pig. 6).

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