DE2440346A1

DE2440346A1 - Verfahren zum optimieren einer regelstreckenkenngroesse

Info

Publication number: DE2440346A1
Application number: DE2440346A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Loeffler; Holger Dr Schulze
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-08-22
Filing date: 1974-08-22
Publication date: 1976-03-11
Also published as: CH607122A5; BE832511A; FR2282668B1; CA1047144A; FR2282668A1; US3996452A; DK141857C; DK141857B; JPS5155882A; JPS5652322B2; GB1515187A; DK311875A; DE2440346B2

Description

Verfahren zum Optimieren einer Regeistreckenkenngroße_

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Optimieren einer Regelstreckenkenngröße, welches es erlaubt, den Betriebspunkt mit einer Stellgröße oder einer Kombination von Stellgrößen so zu wählen, daß eine bestimmte Regelstreckenkenngröße, beispielsweise der Wirkungsgrad oder eine Produktausbeute, einen Extremwert annimmt. Ein derartiges
Verfahren ist in dem Buch von W. leonhard "Statistische
Analyse linearer Regelsysteme" 1973, Seiten 99 bis 106 beschrieben. Dieses bekannte Verfahren sieht vor, der Stellgröße ein konstantes Üauer-Prüfsignal kleiner Amplitude zu überlagern, eine Kreuzkorrelation dieses Prüf signals mit; der zu optimierenden Re^e] Streckenkenngröße durchzuführen und mit dem Ergebnis dieser Korrelation einen Integralregler zu beaufschlagen, welcher dann die Stellgröße in der Richtung verändert, da.3 das Korrelat ions ergebnis zu iiull wird. Da die
Frequenz de ρ Prüf signals dem Z :.' tmaO'· tab dar Strecke anzupassen is t, andererseits die ^U-- ''.I- Durch.fuh.rang der
Korrelation erf order! Lohe Iv it i-elwerttildung üoer ein Vielfaches der Periodendauer d - ■ Prüfsignals erfolgen muß, erweist sich dieses Verfahren * um Auffinden des Optimums als verhältnismäßig langsam. Insbesondere bei großen Zeitkcnstanten im Übergangsverhalten der Regelstrecke und demgegenüber schnellen Veränderungen des Optimums ist sogar damit zu
rechnen, daß das üptimierungsziel gar nicht erreicht wird,

Aufgabe der Erfindung ist es, ein demgegenüber schnell zum Ziel führendes Optimierungsverfahren anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Regel-

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strecke schrittweise von mindestens einer Stellgröße beaufschlagt wird, wobei periodisch aufeinanderfolgende Stellschritte vorgesehen sind, welche abgeleitet sind aus der abwechselnd mit verschiedenen Vorzeichen bewerteten Differenz zwischen einem konstanten Anteil und einem von der mit dem Jeweils vorherigen Stellschritt bewirkten Veränderung der Regelstreckengröße abhängigen Anteil.

Sine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der von der Veränderung der Regelstreckenkenngröße abhängige Stellschrittanteil auf einen Wert begrenzt ist, welcher kleiner ist als der konstante Stellschrittanteil. Dadurch wird erreicht, daß zeitlich aufeinanderfolgende Stellschritte grundsätzlich in jeweils entgegengesetzter Richtung erfolgen. Oa die in Richtung zum Optimum führenden Stellschritte größer ausfallen als die vom Optimum wegführenden Stellschritte, wird gewissermaßen nach jedem erfolgreichen Schrift ein wesentlich kleinerer Probeschritt in der entgegengesetzten Richtung vorgenommen und so praktisch eine doppelte Bestätigung erhalten, daß man sich in der richtigen Richtung bewegt. Diese Ausgestaltung der Erfindung reduziert das Überlaufen des angestrebten Optimums auf ein Minimum. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Betriebsoptimierung einer Kugelmühle, wie sie zur Zementherstellung verwendet wird, Hierbei besteht eine Ausgestaltung der Erfindung darin, daß als Regelstreckenkenngröße die auf den Energieverbrauch des Mühlenmotors bezogene Fertiggutmenge und als Stellgröße der Füllgrad verwendet ist. Bei einem derartigen Anwendungsfall ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, als weitere Stellgröße zur Optimierung der erwähnten Regelstreckenkenngröße die Antriebsdrehzahl des Mühlenmotors zu verwenden, wobei es sich als zweckmäßig erweist, wenn die Periodendauer der eine Veränderung des Rillgrades bewirken-

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den Stellschritte etwa um die Hälfte kleiner ist als die Periodendauer der eine Veränderung der Antriebsdrehzahl des Mühlenmotors bewirkenden Stellschritte gewählt ist.

Die Erfindung samt ihrer weiteren Ausgestaltungen, welche in Unteransprüchen gekennzeichnet sind, soll nachstehend anhand der Figuren näher erläutert werden.

Pigur 1 zeigt zunächst ein generelles Blockschaltbild, in welchem mit 11 die Regelstrecke und mit 12 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitender Extremwertregler bezeichnet sind. Als Regelstrecke ist dabei die Reihenschaltung eines linearen Teiles 13 mit Tiefpaßwirkung und eines unverzogerten nichtlinearen Teils 14 angenommen, dessen Ausgangsgröße a in Abhängigkeit von seiner 3ing&ngsgrcie e in der Nähe des Optimums e /a den dargestellten, e"cwa parabelförmigen Verlauf haben möge. Die zu optimierende Regeis treckenkenngröise q wird als Eingangsgröße dem Extremwertregler 12 zugeführt, welcher im festen Zeitabstand T periodisch^ Stell·.·.·'.ir ι tte /_Αν für die Regelstrecke 11 ausgibt, deren Amplitude sich bis zum Erreichen des aufzusuchenden optimalen lietriebspunktc-a verändert und ab da.nn konstant oleil-t,

Pig. 2 zeigt eine grafisch"; Darstellung des erf indungsgemäßen Optimierungsverfahrens. Die Kurve 15 stellt die stationäre Abhängigkeit der Regelstrecksnkenngröße q von der am Eingang der Regelstrecke wirkenden Stellgröße Y dar und entspricht damit der dem Blocisymbol 14 der Pigur 1 dargestellten Punktion. Im Punkt E mit dem Koordinaten (Y₀/<l₀) erreicht die Regelstreckenkenngröße q_ einen Extremwert 3, welcher ein Optimum darstellen möge und es ist Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens, ausgehend vom Punkt 0 mit diskreten Jtellschritten selbsttätig in die Nähe dieses

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optimalen Wertes E zu kommen. Dies erfolgt mit aufeinanderfolgenden Stellschritten, für welche die folgende Beziehung gilt:

Ay_x, = (k · ό^, -- p) · (-I)ⁿ~

wobei k ein konstanter Paktor,

die mit dem vorherigen Stellschritt bewirkte Veränderung der Regelstreckenkenngröße q, k · Aq₁ der variable neue Stellschrittanteil und ρ der konstante Stellschrittanteil bedeuten.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Beispiel wurde die

Variante des Optimierungsverfahrens zugrunde gelegt, bei welcher der von der Veränderung der Regelstreckenkenngröße abhängige, variable Stellschrittanteil auf einen konstanten Wert ^y begrenzt ist, diesen also nie überschreiten kann, wobei dieser Wert kleiner ist als der konstante Stellschrittanteil P. Im dargestellten Beispiel gilt für das Verhältnis dieses Wertes zu dem konstanten Stellschrittanteil .AZJiL =2/3.

ρ Ausgehend von dem mit 0 bezeichneten Punkt erfolgt also nach obiger Beziehung, in welcher der Wert des konstanten Faktors k der Einfachheit halber zu 1 angenommen ist, eine Stellgrößenveränderung & j. = p, welche eine Veränderung ^q₁ der Regelstreckenkenngröße q zur Folge hat und zum Punkt 1 führt. Diese Veränderung der Regelstreckenkenngröße q ist ,nun größer als der Grenzwert Aym; ausgehend vom Punkt 1 erfolgt daher ein Stellschritt der GrößeAy₂ =4y_ffl - p, und zwar in der zu der vorherigen Stellschrittrichtung entgegengesetzten Richtung. Es wird damit der Punkt 2 erreicht, anschließend erfolgt wieder ein Stellschritt Ay-ζ =^Lq₂ + P in positiver, d.h. in Richtung der auf das Optimum hinführenden Stellrichtung und das Verfahren ver-

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läuft nun in entsprechenden Schritten in dieser Weise weiter, bis der Punkt 7 erreicht ist. Im dortigen Bereich der Kurve verläuft diese so flach, daß die zum Erreichen des Punktes 7 führende Veränderung der Regelstreckenkenngröße Λ q.7 erstmals den Grenzwert ^y unterschreitet und demzufolge der zum Punkt 8 führende Stellschritt die Größe ^Yq = Aq.₇ - P hat. Dies setzt sich nun analog so lange fort, bis sich bei zwei aufeinanderfolgenden Stellschritten keine Veränderung der Regelstreckenkenngröße q mehr ergibt. Es finden dann um den Punkt E Stellschritte der Größe ρ in abwechselnd entgegengesetzter Richtung statt. Das Regelziel ist damit erreicht.

Wir die Begrenzung des von der Veränderung der Regelstreckenkenngröße abhängigen Stellschrittanteils auf den Wert y nicht vorgenommen, dann ändert sich im flachen Teil der Kurve 15, d.h. in der Nähe des Optimums, nichts an der geschilderten Verfahrensweise, während im steileren Teil nicht grundsätzlich Stellschritte in abwechselnd entgegengesetzter Stellrichtung erfolgen und die Schrittweise der einzelnen Stellschritte größeren Schwankungen unterworfen ist. Je nach Gestalt der nichtlinearen Punktion 15 kann, die Variante mit unbegrenzten Stellschrittanteil zu einer kleineren Stellschrittanzahl bis zum Erreichen des Optimums führen. Es besteht jedoch grundsätzlich die Gefahr, daß bei dieser Variante und einer starken Krümmung der Kurve 15 im Bereich des Extremwertes E dieser in weitaus größerem Maße zunächst überlaufen wird.und unter Umständen sogar instabiles Verhalten auftritt. Die Variante mit unibegrenztem Stellschrittanteil wird zweckmäßigerweise nur dort angewendet, wo Form und Veränderung der Optimierungsfunktion weitgehend bekannt sind.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die zu optimierende Kenngröße q. der Regelstrecke 11 wird einem im Eingang des

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Extremwertreglers 12 angeordneten Spannungsfrequenzwandler 16 zugeführt und von ihm in eine Impulsfolge umgesetzt, welche dem Wert der Regelstreokengröße q proportional ist. Diese Impulsfolge wird mittels eines Frequenzteilers 17 untersetzt und über einen von einem Signal S1 betätigbaren Schalter 18 einem Speicher SP1, beispielsweiße in Form eines digitalen Zählers, zugeführt. Der Speicher SP1 ist mittels eines Signals S3 auf den Wert 0 rücksetzbar und wird eingangsseitig jeweils während definierter, konstanter Zeiten für die die Regelstreckenkenngröße q repräsentierenden Impulse f freigegeben. Über einen Schalter 19 kann ein zweiter Speicher SP2 mit dem jeweiligen Ausgangswert des Speichers SP1 geladen werden. In einer Vergleichsstelle, beispielsweise in Form eines Addierverstärkers, werden die Inhalte der Speicher SP1 und SP2 miteinander verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs stellt dann die mit einem Stellschritt bewirkte Veränderung der Regelkenngröße dar. Mittels einer Begrenzereinrichtung 21 wird diese Größe für beide Polaritäten auf einen maximalen Wert begrenzt. Das gegebenenfalls begrenzte Ausgangssignal der Vergleichsstufe 20 wird in einer weiteren Vergleiohsstufe 22 mit einer konstanten G-röße P verglichen, welche dem zuvor erwähnten konstanten Stellschrittanteil entspricht. Das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 22 wird einer periodisch betätigbaren Umpoleinrichtung 23 zugeführt. Am Ausgang der Umpoleinrichtung 23 erscheinen die Stellschritte <a y , welche mittels einer Addierstufe zu dem Wert der jeweils die Regelstrecke 11 beaufschlagenden Stellgröße Y hinzuaddiert werden. Zu bestimmten Zeitpunkten wird das Ausgangssignal der Addierstufe 24 in den Speicher SP3 übernommen. Die als Folge eines neuen Stellschrittes Ay sich ergebende Stellgröße Y erscheint dann am Ausgang des Extremwertreglers 12.

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Das Laden bzw. das Umladen und Löschen der Speicher SP1 bis SP3, sowie die Betätigung der ümpöleinrichtung 23 erfolgt nach Maßgabe der von einem Steuerwerk 27 ausgegebenen Steuerimpuls S1 bis S3. Das Steuerwerk 27 besteht aus einem Schrittschaltwerk , welches von den im festen Zeitmaßstab auftretenden Eingangsimpulsen f2 weitergeschaltet wird. Die Eingangsimpulse f2 werden aus einem mit konstanter Frequenz arbeitenden Impulsgenerator 28 gewonnen, welchem ein Impulsteiler 29 nachgeordnet ist. Die Frequenz der Impulsfolge f2 bestimmt den Zeitabstand der aufeinanderfolgend " ausgegebenen Stellschritte Δ y . Dieser ist an das Zeitverhalten der Regelstrecke bzw. an die Jeweils vorliegenden Betriebsbedingungen anzupassen. Durch ein beispielsweise manuell betätigbares Einstellgerät 30 läßt sich das Teilerverhältnis des Frequenzteilers 29 und damit die Frequenz der Impulsfolge f2 verändern. Wesentlich ist nun, daß simultan und gleichzeitig mit der Veränderung des Teilerverhältnisses des Frequenzteilers 29 auch das Teilerverhältnis des Frequenzteilers 17 verändert wird. Da bei einer Verkürzung des Zeitabstandes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stellschritten gleichzeitig auch die Frequenz der den Speicher SP1 beaufschlagenden Impulse erhöht wird, kann daher immer seine volle Kapazität ausgenützt werden.

Die Betätigung der Schalter 1Θ, 19, 23, 25 und 26 erfolgt durch die in einem festen Zeitabstand periodisch aufeinanderfolgenden Signale S1 bis S3 in folgender Weise: Wird der Schalter 18 geschlossen, dann verändert die in eine frequenzproportionale Impulsfolge f umgesetzte Regelstreckenkenngröße q den Inhalt des Speichers SP1. Der Schalter S1 bleibt stets eine definierte, konstante Zeit lang geschlossen, so daß nach dieser Zeit das Ausgangssignal des Speichers SP1 ein Maß für die Regeistreckenksnngröße darstellt. Wird vom Steuerwerk 27 das Signal S1 ausgegeben, dann werden die Schalter 18 und 26 geöffnet und

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der Schalter 24 geschlossen. In der Stufe 20 findet dann ein Vergleich statt zwischen dem aktuellen Wert der Kenngröße q und dem Wert, der Kenngröße α _1t welche im Speicher SP2 abgespeichert und als Folge des vorherigen Stellschrittes erreicht wurde. Daraus wird der neue StellschrittAy ab-

geleitet und bei geschlossenem Schalter 24 an den Speicher SP3 und damit auf den Stelleingang der Regelstrecke 11 gegeben. Nachdem der neue Wert des Stellschrittes in den Speicher SP3 übernommen wordan ist, wird durch das Steuersignal S2 der Schalter 19 geschlossen und der aktuelle Wert der Regelstreckenkenngröße q. in den Speicher SP2 gegeben. Sodann wird durch das Steuersignal S3 der Speicher SP1 auf 0 rückgesetzt - die Schalter 18 und 26 sind mittlerweile wieder geschlossen und der Schalter 25 geöffnet worden - und ein neuer Zyklus beginnt. Dieser läuft in derselben Weise ab, nur mit dem Unterschied, daß beim Auftreten von 31 die Umpoleinrichtung über eine bistabile Kippstufe 31 betätigt wird, und demzufolge das Ausgangssignal der Vergleichsstufe die entgegengesetzte Polarität wie im vorherigen Zyklus erhält.

In Fig. 4 ist eine besonders einfache gerätetechnische Realisierung für das in Fig. 3 mit 27 bezeichnete Steuerwerk dargestellt. Es besteht aus einem mit der Impulsfolge f2 eingangsseitig beaufschlagten digitalen Zähler 32, welcher von einem auf der Leitung 33 auftretenden Signe^l S3 auf Null rücksetzbar ist. Bei dem dargestellten Beispiel handelt es sich um einen vierstufigen binären Zähler. Der Ausgang der höchstwertigen Stelle ist mit dem Eingang einer monostabilen Kippstufe 34 verbunden, welche eine Kippzeit ti aufweist. Diese Kippzeit muß so groß bemessen werden, daß während der Kippzeit die Summe aus dem vorherigen Stellgrößenwert und dem neuen Stellschritt ^y_n in den Speicher SP3 eingegeben werden kann. Nach Verschwinden des Ausgangssignals

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S1 der monostabilen Kippstufe 34 wird eine^;weitere monostabile Kippstufe 35 mit vergleichsweiser kleiner Kippzeit angestoßen und an ihren Ausgang erscheint das Signal S2, welches über ein Verzögerungsglied 36 auf den Eingang eines ODER-Gatters 37 und einen Eingang einer bistabilen Kippstufe 38 wirkt. Der andere Eingang der bistabilen Kippstufe ist an den Ausgang eines UND-Gatters 39 angeschlossen, welches eingangsseitig mit der Stufe zweitniedrigster Wertigkeit des Binärzählers 32 sowie mit einem Ausgang der bistabilen Kippstufe 38 verbunden ist. Der zweite, mit G bezeichnete Ausgang der bistabilen Kippstufe 38 ist an einen zweiten Eingang des ODER-Gatters 37 angeschlossen.

Die Wirkungsweise des in Pig. 4 dargestellten Steuerwerks soll nun unter Zuhilfenahme des Impulsdiagramms der Fig. 5 näher erläutert werden: Sind in dem Binärzähler 32 so viele Impulse eingelaufen, daß er vollgezählt wurde, dann gibt die Zählerstufe mit der höchsten Wertigkeit ein Signal Z2.ab. Dieses löst nacheinander die Signale S1, S2 und S3 aus, wobei das Signal S3 entweder aus dem Signal S3' am Ausgang des Verzögerungsgliedes 36 oder aus dem Signal G bestehen kann. Jeweils beim Auftreten der ansteigenden Planken der Impulse S3' und G wird der Binärzähler 32 auf 0 zurückgestellt. Dies erfolgt zu den in Pig. 5 jeweils mit Lö bezeichneten Zeitpunkten. Es ergeben sich also die Signale Z2, S1, S2, S3', Z1, G, Z1 ; Z2, S1 usf. in periodischer. Polge. Mit jedem Auftreten des Signals S1 wird ein neuer Stellschritt ^ y ausgegeben, was jeweils periodisch im Zeitabstand T= (Z. + Zp) · 1/fp erfolgt, wo Z₁ und Zp die. Zählerstände bedeuten, bei denen die Signale Z₁ und Zp auftreten. Vom Beginn des Auftretens des Signals G am Ausgang der bistabilen Kippstufe 38 bis zum Erreichen des maximalen Zählerstandes, also während der Zeit Zp/fp, wird die Kenngröße ^ im Speicher 8P1 abgebildet, während der sich in der restlichen Zeit Z

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ergebende Inhalt des Speichers 3P1 durch einen auf die Leitung 33 gegebenen Löschimpuls unterdrückt wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß erst dann mit der Abbildung der Regelstreckenkenngröße begonnen wird, wenn der sich als Folge eines Stellschrittes ergebende Übergangszustand abgeklungen ist und die Regelstreckenkenngröße wieder einen stationären Wert, d.h. ihren neuen Arbeitspunkt, eingenommen hat.

Pig. 6 zeigt eine Möglichkeit zur schaltungstechnischen ■"•ealisättion des in Fig. 3 dargestellten Extremwertreglers Für gleichwirkende Bauelemente sind dieselben Bezugszeichen übernommen worden. Die Ausgänge des von dem Impulssignal 33 löschbaren Speichers SP1, welcher über einen Feldeffekttransistorschalter 18 mit der Impulsfolge f eingangseitig beaufschlagt wird, sind mit einem Digitalanalogwandler 40 sowie über UND-Gatter 41 mit den Setzeingängen des Speichers SP2 verbunden, dessen Ausgänge an einenweiteren Digitalanalogwandler 42 angeschlossen sind. Beim Auftreten des an die zweiten Eingänge der UND-Gatter 41 gelegten Signals S2 kann der Inhalt des'Speichers SP1 in den Speicher SP2 übertragen werden. Die von den Digitalanalogwandlern 40 bzw. 42 in analoge Spannungssignale umgeformten Inhalte der Speicher SP1 und SP2 werden in einem Differenzverstärker 20 miteinander verglichen. Das Ergebnis, d.h. die Ausgangsspannung k ·Aq, ist ein Maß für die jeweils als Folge eines Stellschrittes eingetretene Veränderung der Regelstreckenkenngröße q. Zwei jeweils mit konstanten Gleichspannungen + U1 und - U1 vorgespannte Begrenzerdioden 21 stellen sicher, daß die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 20 sich stets innerhalb dieser Spannungsgrenzen bewegt. Einem weiteren Differenzverstärker 22 wird die Ausgangsgröße des Verstärkers 20 additiv und eine konstante Gleichspannung ρ subtraktiv zugeführt. Die AusgangsSpannung des Differenzverstärkers 22 wird einem elektronischen Umschalter in Form eines FeId-

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effekttr&nsistors 23 einmal direkt und das andere Mal über einen Umkehrverstärker 43 in der Weise zugeführt, daß bei nichtbetätigtem Schalter 23 der Ausgang des Verstärkers unmittelbar mit dem Eisgang eines Differenzverstärkers 24 verbunden ist, vrährend bei betätigtem Schalter 23 die Ausgangsspannung des Verstärkers 22 mit umgekehrter Polarität auf den Eingang des Differenzverstärkers 24 wirkt. Betätigt wird der Umschalter vom Ausgang einer bistabilen Kippstufe 31, deren Eingang vom Impulssignal S1 beaufschlagt wird. Bei jedem Auftreten des Impulssignals S1 ändert sich der Zustand des Umschalters 23, so daß bei jedem Stellschritt die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 22 umgepolt wird.

Die für die Beaufschlagung der Regelstrecke bestimmte Stellgröße Y wird an einem von einem Servomotor 44 und Potentiometer 45 bilden den motorischen Analogspeicher SP3. Das Stellgrößensignal Y ist über einen Feldeffekttransistorschalter an den Eingang eines Speichers SP4 angeschlossen, welcher aus einem kapazitiv gegengekoppelten Verstärker besteht. Aufgabe dieses Speichers ist es, während der nach Ausgabe eines neuen Stellschrittes äjt erforderlich werdenden Nachführung des Potentiometerabgriffes auf den entsprechenden neuen Wert Y = Y_n-1 + ^y_n* den alten Wert der Stellgröße Y abzuspeichern. Die Nachführung erfolgt jeweils Beim Auftreten des Spannungssignals 31, wobei der Schalter 26 geöffnet und der Schalter 25 geschlossen wird.

Fig. 7 zeigt ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Kugelmühle, wie sie zur Vermahlung des Rohgutes bei der Zementherstellung verwendet wird. Der Energieverbrauch solcher Kugelmühlen ist beträchtlich, so daß jede-Verbesserung ihres Wirkungsgrades erhebliche Einsparungen an Energiekosten bringt.

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Die Kugelmühle besteht in an sich bekannter Weise aus einem drehbaren Rohr 46, welches ungefähr zu 20 i» seines Volumens mit Stahlkugeln gefüllt ist und mittels eines Motors 47 in Drehung versetzt wird. Das zu vermählende Gut wird über ein von einem Motor 48 angetriebenes Förderband 49 durch eine Hohlachse in das sich drehende Rohr 46 eingebracht und das am anderen Ende des Rohres ausgetragene Mahlgut wird in einem Sichter 50 in zwei Materialströme aufgeteilt,und zwar in einen Materialstrom mit genügender Feinheit, daa sogenannte Fertiggut x„ und in die sogenannte Griese, die wieder dem Eingang zugeführt wird. Ein Austragsmengenregler 51 bestimmt die Antriebsgeschwindigkeit des Fördermotors 48 und damit den Füllgrad der Kugelmühle. Sein Istwert ist das Ausgangssignal eines im Austragskanal 52 angeordneten Mengenmessers 53» während sein Sollwert im Ausgangssignal eines Extremwertreglers 121 besteht. Der Aufbau des Extremwertreglers 121 entspricht dem in den Figuren 3 bzw. 6 dargestellten Extremwertregler 12. Seine Eingangsgröße - die Regelstreckenkenngröße 4 ~ besteht in der auf den Energieverbrauch des Mühlenmotors 47 bezogenen Fertiggutmenge und wird mittels einer Dividiereinrichtung 54 gebildet aus der erzeugten Fertiggutmenge x_f pro Zeiteinheit - gemessen mittels eines im Fertiggutkanal angeordneten Meßwertgebers 55 - und einer der Leistung des Mühlenmotors 47 proportionalen Größe N. Die Drehzahl des Mühlenmotors 47 wird mittels eines Drehzahlreglers 56 geregelt, dem als Istwert die Ausgangsspannung einer mit dem Mühlenmotor gekuppelten Tachodynamo 57 zugeführt wird. Der Sollwert des Drehzahlreglers besteht bei der gezeichneten Stellung der Schaltbrücke 58 aus einer konstanten Gleichspannung n+. Es hat sich in vielen Fällen als zweckmäßig und vorteilhaft erwiesen, den ^üollwert des Drehzahlreglers 56 nicht konstant zu lassen, sondern ihn von einem weiteren Extremwertregler 122 bestimmen zu lassen, welchem eingangsseitig ebenfalls die auf

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den Energieverbrauch, des Mühlenmotors 47 "bezogene Fertiggut-menge als Regelstreokenkenngroße zugeführt ist. Auf diese Weise ist ein weiterer Optimierungseingriff geschaffen, und zwar über die Antriebsdrehzahl des Mühlenmotors 47. Der Aufbau des Extremwertreglers 122 entspricht dem des Extreniwertreglers 121 mit dem einzigen Unterschied, daß die Periodendauer T1 der Stellschritte des Extremwertreglers 121 nur etwa halb so groß wie die Periodendauer T2 der Stellschritte des Extremwertreglers 122 ist. Aufgrund dieses deutlichen Unterschiedes in den Zeitabständen der von beiden Extremwertreglern ausgegebenen Stellschritte wird eine gegenseitige Behinderung beim Arbeiten der beiden Extremwertregler vermieden.

10 Patentansprüche
7 Figuren

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Claims

2U0346 VPA 74/3157 -H- Patentansprüche

1. Verfahren zum Optimieren einer Regelatreckenkenngröße, da durch gekennzeichnet, daß die Regelstrecke (11) schrittweise von mindestens einer Stellgröße beaufschlagt wird, wobei periodisch aufeinanderfolgende Stellschritte

vorgesehen sind, welche abgeleitet sind aus der abwechselnd mit verschiedenem Vorzeichen bewerteten Differenz zwischen einem konstanten Anteil (Jji) und eineip von der mit dem jeweils vorherigen Stellschritt (^y_n_i) bewirkten Veränderung (^q._n_i) ^^er Regelstreckenkenngröße (q) abhängigen Anteil.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der von der Veränderung der Regelstreckenkenngröße abhängige Stellschrittanteil auf einen. Wert (Ay_m) begrenzt ist, welcher kleiner ist als der konstante Stellschrittanteil (p).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 bei einer Kugelmühle,, da durch gekennzeichnet, daß als Regelstreckenkenngröße (q) die auf den Energieverbrauch des Mühlenmotors bezogene Fertiggutmenge und als Stellgröße der Füllgrad verwendet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Stellgröße die Antriebsdrehzahl des Mühlenmotors verwendet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Periodendauer (T₁) der eine Veränderung des Füllgrades bewirkenden Stellschritte etwa um die Hälfte kleiner ist als die Periodendauer (T₂) ^der eine Veränderung der AntrieTasdrehzahl des Mühlenmotors bewirkenden Stellschritte..

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6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, gekennzeichnet durch:

a) einen ersten Speicher (SP1) für den als Folge des aktuellen Stellschrittes (4j ) erreichten Wert der Regelstreckenkenngröße,

b) einen zweiten Speicher (SP2) zur Übernahme des beim vorherigen Stellschritt (^y J erreichten Wertes dar Regelstreckenkenngröße aus dem ersten Speicher,

c) eine mit den Ausgangsspannungen des ersten und des zweiten Speichers beaufschlagte Vergleichseinrichtung (20), deren Ausgangssignal, addiert mit einem konstanten Spannungssignal (ρ), über einen· periodisch betätigten Umschalter (23) additiv dem Stellglied zuführbar ist,

d) ein periodische Steuerimpulse (31, S2, S3) im festen Zeitabstand ausgebendes Steuerwerk (27) zum Laden und Löschen der beiden Speicher und zum Betätigen des Umschalters.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerwerk aus einem von Taktimpulsen eines Impulsgenerators (28) beaufschlagten, jeweils bei einem bestimmten Zählerinhalt rücksetzbaren digitalen Zählers (32) und einem dreistufigen Schrittschaltwerk zur Ausgabe der Steuerimpulse (S1, S2, S3) besteht, welches jeweils von dem dem bestimmten Zählerinhalt zugeordnetem Signal (Z2) angestoßen wird,

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Zähler (32) jeweils nach Erreichen des bestimmten Zählerstandes zusätzlich von einem Signal (Z1), welches einem kleineren Zählerinhalt als der bestimmte Zählerinhalt zugeordnet ist, rücksetzbar ist,

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9· Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Speicher (SP1) ein weiterer digitaler Zähler und als zweiter Speicher ein Register verwendet ist und der Eingang des ersten Speichers über einen Spannungs-Frequenz-Wandler (16) von einer der Regelstreckenkenngröße proportionale Spannung beaufschlagt ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die periodischen Steuerimpulse (fz) für das Steuerwerk

(27) von den mittels eines ersten Frequenzteilers (29) untersetzten Taktimpulsen (f..) eines Impulsgenerators

(28) abgeleitet sind, zwischen dem Spannungs-Frequenz-Wandler (16) und dem Eingang des weiteren digitalen Zählers ein zweiter Frequenzteiler (17) angeordnet ist und das Untersetzungsverhältnis beider Frequenzteiler von einem gemeinsamen Einstellglied simultan und gleichsinnig veränderbar ist.

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