DE2600427A1 - Selbstanpassendes regelungssystem, das sich entsprechend den eigenschaften seines regelkreises auf eine optimale ausbildung selbsttaetig einstellt - Google Patents

Description

Contraves AG
Schaffhauser Strasse 58o

CH-8o52 Zürich/Schweiz

Patentanmeldung

Selbstanpassendes Regelungssystem, das sich entsprechend den Eigenschaften seines Regelkreises auf eine optimale Ausbildung selbsttätig einstellt.

Die Erfindung betrifft ein selbstanpassendes Regelungssystem, das sich entsprechend den Eigenschaften seines Regelkreises auf eine optimale Ausbildung selbsttätig einstellt.

Die Theorie der Regelungssysteme ist wohlbekannt, jedoch sind die im nachstehenden verwendeten Bezeichnungen zur Klarstellung deren Bedeutung wie folgt zu difinieren:

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Die Regelgrösse ist diejenige Grosse, die auf einem Sollwert gehalten werden soll; sie ist die Ausgangsgrösse der Regelstrecke und eine Eingangsgrösse des Reglers. Eine Störgrösse ist jede Grosse, die irgendeinen Einfluss auf die Regelgrösse hat, mit Ausnahme der Stellgrösse. Die Stellgrösse ist· diejenige Grosse, mit der man bewusst auf die Regelgrösse einwirkt, um den Einfluss der Störgrössen zu eliminieren; sie ist die Ausgangsgrösse des Reglers und eine Eingangsgrösse der Regelstrecke. Die Pührungsgrösse ist diejenige Grosse, die den Sollwert der Regelgrösse bestimmt; sie ist eine Eingangsgrösse des Reglers. Die Regelstrecke ist derjenige Teil des Regelungssystems, in dem die Regelgrösse erzeugt wird; die Stellgrösse und allfällige Störgrössen werden innerhalb der Regelstrecke algebraisch summiert und verarbeitet. Der Regler ist derjenige Teil des Regelungssystems, in dem die Stellgrösse erzeugt wird; die Pührungsgrösse,.die Regelgrösse und allfällige Störgrössen werden innerhalb des Reglers summiert und verarbeitet. Der Regelkreis besteht aus der Regelstrecke, dem Regler und den "Verbindungen, welche die richtige Zuleitung der aufgezählten Grossen bewerkstelligen; falls beispielsweise wegen unterschiedlicher physikalischer Beschaffenheit die Regelgrösse nicht direkt als Eingangsgrösse des Reglers verwendet werden kann, wird sie von einem im Regelkreis befindlichen Fühler in eine für den Regler geeignete Eingangsgrösse umgewandelt; falls aus analogen Gründen

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die Stellgrösse nicht direkt als Eingangsgrösse der Regelstrecke verwendet werden kann, wird sie von einem im Regelkreis befindlichen Stellglied in eine für die Regelstrecke ■geeignete Eingangsgrösse umgewandelt.

Die Eigenschaften der Bestandteile des Regelkreises sind als gegeben zu betrachten und weisen^ meist Unzulänglichkeiten auf, die entweder aus technischen Gründen auftreten oder durch die Betriebsbedingungen des Regelungssystems auferlegt werden. Letzteres ist beispielsweise der Fall, wenn aus betriebstechnischen Gründen die Regelgrösse oder die Stellgrösse Bedingungen unterworfen sind, die deren Wert oder deren Aenderungen einschränken, wodurch die normalerweise linearen Kennwerte des Regelkreises nichtlinear werden.

Beispielsweise weist in einem Regelungssystem zum Richten eines Zielverfolgungs-Theodoliten in Azimut- oder Elevation der offene Regelkreis normalerweise eine lineare Uebertragungsfunktion auf; wenn aber der Strom in einem Antriebsmotor des Theodoliten einen Wert erreicht, der nicht überschritten werden darf, obschon die richtige Zielverfolgung einen höheren Strom erfordern würde, so wird im Regelkreis eine Vorrichtung zur Strombegrenzung wirksam, welche die Uebertragungsfunktion des offenen Regelkreises nichtlinear werden lässt.

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In einem derartigen Regelungssystem, dessen offener Regelkreis je nach den Betriebsbedingungen eine lineare oder nichtlineare Uebertragungsfunktion aufweist, ist es nicht möglich, mit einmalig festgelegten Kennwerten des Regelkreises eine in der ganzen nutzbaren Prequenzbandbreite des Regelungssystems optimale Gestaltung zu erzielen, d.h. die Fehler der verschiedenen Zeitableitungen der Regelgrösse (z.B. Positions-, Geschwindigkeit s-, Beschleunigungs- und Stossfehler) im gesamten nutzbaren Frequenzbereich nach Bedarf zu vermindern. Eine zugespitzte Anpassung des Regelkreises an das Verhalten des Regelungssystems zum Erreichen der kleinstmöglichen Regelfehler im Bereich der tiefen Frequenzen führt zu einer Instabilität, sobald der Regelkreis und insbesondere der offene Regelkreis sich nicht mehr streng linear verhält. Unter solchen Umständen muss beim Optimieren des Regelkreises im Bereich der tiefen Frequenzen die möglicherweise auftretende grösste Nichtlinearität berücksichtigt werden, wodurch im Normalfall des linearen Verhaltens ein Verlust an Präzision der Regelung entsteht, der zugunsten der Vermeidung der Instabilität in Kauf genommen werden muss.

Ein weiteres Beispiel eines derartigen Regelungssystems bezieht sich auf die Regelung der Temperatur eines Körpers, wobei die Störgrösse ein Wärmeabfluss und die Stellgrösse ein elektrischer Strom ist, der dem Körper Wärme durch Joule-Effekt zuführt; in diesem System ist das Stellglied ein elektrischer

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Widerstand, in dem sich die Joule-Wärme entwickelt, und der dem System die Bedingung auferlegt, dass der Strom einen gewissen Wert nicht überschreiten darf, ansonsten der Widerstand durchbrennt. Ein noch weiteres Beispiel eines gleichartigen Regelungssystems bezieht sich auf die Regelung des pH-Wertes einer Lösung, wobei die Störgrösse eine pH-Erhöhung zufolge einer chemischen Reaktion und die Stellgrösse ein elektrischer Strom ist, der ein Ventil betätigt, dessen Oeffnung den Zufluss einer Säurelösung beherrscht; in diesem System wird das Stellglied vom Ventil gebildet, und eine Nichtlinearität tritt ein, wenn der von der Leitung bedingte maximale Zufluss der Säurelösung erreicht wird.

Für diese oder gleichartige Regelungssysteme ist eine stabile Regelung unter allen Betriebsumständen bei höchstmöglicher Präzision zu gewährleisten, insofern, dass die Optimierung des Regelkreises in bezug auf die Präzision der Regelung im Bereich der tieferen Frequenzen nicht durch die notwendige Berücksichtigung nichtlinearen Verhaltens des Regelkreises eingeschränkt wird.

Es ist bekannt, die Optimierung des Regelkreises in zwei getrennten Schritten vorzunehmen: zunächst werden die Eigenschaften des Reglers an den Fall des linearen Verhaltens des Regelkreises angepasst, derart, dass die beste dabei erreichbare Regelung erzielt wird; danach wird eine Korrekturvorrichtung vorgesehen, welche beim Auftreten einer Nichtlineari-

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tat im Regelkreis gewisse Parameter desselben modifiziert, derart, dass auch im Fall der höchstmöglichen Nichtlinearität die beste dabei erreichbare Regelung erzielt wird und insbesondere keine Instabilität auftritt.

Beispielsweise ist aus dem US-Patent Nr. 3,510,737 ein Regelungssystem für einen Positionierungsmotor bekannt, in dem die Eingangsgrösse des Reglers in einen Niederfrequenzanteil und einen Hochfrequenzanteil zerlegt wird, und diese beiden Anteile im Regler getrennt zu je einem Anteil der Stellgrösse verarbeitet werden, wobei im Fall des linearen Verhaltens des Reglers die Stellgrösse aus der Summe der beiden Anteile gebildet wird. Im nichtlinearen Fall wird der Niederfrequenzanteil der Stellgrösse gleich Null gesetzt, und es bleibt nur der Hochfrequenzanteil wirksam, wodurch das Ueberschwingen der Regelgrösse reduziert werden kann. Bei dieser bekannten Lösung des Stabilitätsproblems ist nachteilig, dass die Stellgrösse beim Wechseln vom linearen zum nichtlinearen Fall oder umgekehrt sprunghaft ändert, was im Regelungssystem unerwünschte Beanspruchungen hervorrufen kann und zudem eine Umschaltung des Systems von einem Anlauf im hand- oder rechnergesteuerten Betrieb auf den selbstgeregelten Betrieb erschwert. Im Moment des Schliessens des Regelkreises kann nämlich die Uebertragungsfunktion des Reglers einen von zwei möglichen Werten einnehmen, je nachdem, ob zuvor der offene Regelkreis im linearen oder im nichtlinearen Bereich betrieben wurde; daher ist die von Hand

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oder vom Rechner bei offenem Regelkreis eingegebene Führungsgrösse in·ihrer Wirkung nicht eindeutig einer einzigen bestimmbaren Regelgrösse äquivalent, die bei geschlossenem Regelkreis auf den Regler rückgekoppelt wird.

In der DT-Offenlegungsschrift Nr. 2.226.882 ist ein Verfahren zur Stabilisierung eines Regelungssystems vorgeschlagen worden, dessen Tendenz zur Instabilität auf der Nichtlinearität eines sättigbaren Bauteiles beruht. Es wird dabei überwacht, ob Nichtlinearität stattfindet, und es wird ein entsprechendes Steuersignal erzeugt, das eine Aenderung des Regelkreises bewirkt. Diese Aenderung besteht darin, dass beim Auftreten einer Nichtlinearität der Verstärkungsgrad der Rückkopplungsschleife angehoben wird, um eine Uebertragungsfunktion zu ergeben, die das Regelungssystem wieder nahe an die Stabilitätsgrenze zurückbringt. In anderen Worten, die durch eine Nichtlinearität des Reglers verursachte Verminderung des Verstärkungsfaktors des Reglers im Bereich der niedrigen Frequenzen wird dadurch kompensiert, dass der Verstärkungsfaktor der Rückkopplungsschleife angehoben wird, wodurch am Eingang des Reglers die Summe der Führungsgrösse und der Regelgrösse reduziert wird und das Regelungssystem wieder nahezu stabil wird, weil der Regler wieder an der Grenze des Linearitätsbereiches betrieben wird. Bei dieser bekannten Lösung des Stabilitätsproblems ändert die Stellgrösse zwar nicht sprunghaft, wenn das Regelungssystem vom linearen zum nichtlinearen Betrieb oder

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umgekehrt übergeht, weil ja die Stellgrösse bei Sättigung des Reglers konstant bleibt. Aber auch bei dieser Lösung verbleibt der Nachteil, dass eine sprunglose Umschaltung des Regelungssystems von einem hand- oder rechnergesteuerten Betrieb auf den selbstgeregelten Betrieb nicht jederzeit gesichert ist, denn auch hier kann im Moment des Schliessens des Regelkreises die Uebertragungsfunktion zwischen der Regelgrösse und der Stellgrösse einen von zwei möglichen Werten einnehmen, je nachdem, ob zuvor der offene Regelkreis im linearen oder im nichtlinearen Bereich betrieben wurde.

Aufgabe der Erfindung ist es, für ein Regelungssystem der eingangs genannten Art die Optimierung des Regelkreises in bezug auf die Präzision und die Stabilität der Regelung im Bereich der tieferen Frequenzen auf solche Weise zu gewährleisten, dass ausser der getrennten Optimierung für den Fall der Linearität und für den Fall der Nichtlinearität des Regelkreises auch noch jederzeit das sprunglose Umschalten des Regelungssystems vom hand- oder rechnergesteuerten Betrieb auf den selbstgeregelten Betrieb ermöglicht wird.

Zur Lösung der Aufgabe ist ein selbstanpassendes Regelungssystem mit einem Regler, in dem sich ein Eingangsaddierer zum Bilden der Differenz der Regelgrösse und der Führungsgrösse

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•3 ·

.sowie eine Reglervorrichtung zum Bilden der Stellgrösse aus dieser Differenz befinden, und mit einer im Regelkreis befindlichen Vorrichtung zur Begrenzung des Wertes der von der Regelstrecke erhaltenen Eingangsgrösse, welche Vorrichtung einen Linearitätsdetektor ansteuert, der' beim Auftreten eines nichtlinearen Verhaltens des Regelkreises ein Steuersignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass im Regler zwischen dem Eingangsaddierer und der Reglervorrichtung ein Zusatzaddierer angeordnet ist, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des Eingangsaddierers und dessen Ausgang mit dem Eingang der Reglervorrichtung verbunden ist, während dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang einer Zusatzvorrichtung verbunden ist, die aus einer Anzahl N gleichartiger, eine Reihenfolge bildender Integrationsstufen besteht, deren jede einen Integrator sowie einen Hilfsaddierer enthält, dessen Ausgang mit einem Eingang des Integrators über einen vom Steuersignal betätigbaren Steuerschalter verbunden ist, ferner dessen erster Eingang über einen ersten Multiplikator an den ersten Eingang des Zusatzaddierers und dessen zweiter Eingang über einen zweiten Multiplikator an den Ausgang des Zusatzaddierers angeschlossen ist, während der Ausgang des Integrators der in

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der Reihenfolge letzten Integrationsstufe den Ausgang der Zusatzvorrichtung bildet und bei den übrigen Integrationsstufen jeweils der Ausgang des Integrators einer bestimmten Integrationsstufe mit einem dritten Eingang des Hilfsaddierers der in der Reihenfolge nächstfolgenden Integrationsstufe verbunden ist.

Vorzugsweise sind in allen Integrationsstufen die Steuerschalter bei linearem Verhalten des Regelkreises in geschlossener Stellung. Bei nichtlinearem Verhalten des Regelkreises bewirkt das vom Linearitätsdetektor erzeugte Steuersignal das Oeffnen der Steuerschalter, wodurch alle zwischen Hilfsaddierern und Integratoreingängen bestehenden Verbindungen unterbrochen werden und auf dem Eingang jedes Integrators der Wert Null ansteht, dessen Integral auch Null ist. Am Ausgang jeder Integrationsstufe, d.h. am Ausgang der entsprechenden Integratoren steht dann jeweils ein konstanter Wert an, welcher der als letzter vor dem Oeffnen der Steuerschalter anstehende Ausgangswert ist.

Damit wird erreicht, dass bei linearem Verhalten des Regelkreises die Differenz der Regelgrösse und der Pührungsgrösse in der Zusatzvorrichtung verarbeitet wird, bevor sie der Reglervorrichtung zugeführt wird. Wie im nachstehenden erläutert wird, entspricht diese Verarbeitung der Wirkung eines Tiefpassfilters N-ter Ordnung. Bei nichtlinearem Verhalten des Regelkreises wird hingegen erreicht, dass die Wirkung

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der Zusatzvorrichtung ausfällt, wodurch der Regelkreis die nötige Anpassung zur Vermeidung der Instabilität erfährt, und dass im Moment des Ausfallens der Wirkung keine sprunghafte Aenderung im Regelkreis eintritt, weil die letzte vor dem Ausfallen erzielte Wirkung als Konstante festgehalten wird. Dadurch, dass an allen Integratoren die letzten vor■ dem Einsetzen des nichtlinearen Verhaltens anstehenden Ausgangswerte festgehalten werden, bleibt zudem in der gesamten Zusatzvorrichtung eine Kombination von Ausgangswerten erhalten, die im Moment des Wiedereintretens des linearen Verhaltens, d.h. beim erneuten Schliessen der Steuerschalter, eine bessere Kombination ist, als wenn alle Ausgangswerte auf Null sinken würden: folglich wird beim erneuten Einsetzen der Wirkung der Zusatzvorrichtung sowohl die Aenderung im Regelkreis als die Zeit, die der Regelkreis zum Einschwingen auf den neuen Zustand benötigt, sehr stark reduziert.

Wie bereits erwähnt
er ist im Regelungssystem eine Vorrichtung zur Begrenzung des Wertes der von der Regelstrecke erhaltenen Eingangsgrösse vorgesehen, welche Vorrichtung auch einen Linearitätsdetektor ansteuert, der ein Steuersignal erzeugt, wenn die Begrenzung erfolgt. Beispielsweise handelt es sich um ein als Stellglied verwendetes Ventil, das auf an sich bekannte Weise ein Steuersignal durch Schliessen eines Kontrollschalters erzeugt, wenn es den Zustand grösster Oeffnung erreicht. In einem weiteren Beispiel handelt es

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sich um eine an sich bekannte Vorrichtung zur Begrenzung eines elektrischen Stromes, welche Vorrichtung ein Steuersignal erzeugt, wenn die Begrenzung erfolgt; Anwendungen einer, solchen Vorrichtung sind sowohl in der Temperaturregelung als in der Regelung einer Position durch Motoren zu finden.

Die Anzahl N der Integrationsstufen in der Zusatzvorrichtung und die Multiplikationskoeffizrenten der Multiplikatoren werden von den Eigenschaften des Regelkreises ausgehend bestimmt. In einem Regelungssystem weist der offene Regelkreis immer eine Grenzfrequenz auf, in deren Bereich zu den höheren Frequenzen hin ein Amplitudenabfall und eine Phasendrehung der Uebertragungsfunktion einsetzen, was die Anwendbarkeit des Regelungssystems begrenzt. Die Einführung einer als Tiefpass N-ter Ordnung wirkenden Zusatzvorrichtung in den Regelkreis verursacht im Bereich der tieferen Frequenzen zwar einen zur Verbesserung der Präzision erwünschten Anstieg des Amplitudenfaktors der uebertragungsfunktion, aber auch eine zusätzliche Phasendrehung derselben, die mit der erstgenannten Phasendrehung im Frequenzbereich nicht überlappen darf, ansonsten die Grenzfrequenz zu den tieferen Frequenzen hin verschoben wird. Je höher die Wirkungsordnung N ist, um so steiler ist der Anstieg des Amplitudenfaktors, aber auch die Bandbreite und Stärke der störenden Phasendrehung: daher beruht die Optimierung des Regelkreises in bezug auf die Wirkungsordnung N der Zusatzvorrichtung auf einem Kompromiss, der

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von Pall zu Fall zu treffen ist. Beispielsweise ist in einem Regelungssystem zum Richten eines Zielverfolgungs-Theodoliten in Azimut oder Elevation die optimale Ordnung N=2, obschon auch N=I und N=3 Zusatzvorrichtungen definieren, deren Einsatz die Eigenschaften des Regelkreises verbessert.

Bei der Bestimmung der Multiplikationskoeffizienten ist vorerst die Variationsspanne des Amplitudenfaktors festzulegen: zweckmässigerwexse wird dieser im Bereich der höchsten Frequenzen gleich 1 und im Bereich der tiefsten Frequenzen gleich dem erwünschten Wert gesetzt, wobei dieser Wert zur besseren Formulierung der Kalkulation als Bruch (A„/B..) geschrieben wird. Der Index N entspricht der Wirkungsordnung der Zusatzvorrichtung, die zu berechnen ist. Danach wird unter Benützung der Laplace-Transformation die entsprechende übertragungsfunktion eines Tiefpasses geschrieben und auf die Verarbeitung eines zeitabhängigen Signals x(t) zu einem zeitabhängigen Signal y(t) angewendet, wobei x(t) am ersten Eingang und y(t) am Ausgang des Zusatzaddierers anstehen.

Bei einer Wirkungsordnung N=I lässt sich schreiben:

A₁(I + B₁P)
^{y(p) =} '^X(P)

wobei ρ der übliche Laplace-Operator ist. Daraus folgt: B. y(t) + A_nB_n y(t) = Α_Ί x(t) + A,B_n x(t)

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Durch Auflösen nach y(t) und Integrieren mit der Peststellung, dass bei t=O auch y(t)=x(t) gilt, ergibt sich:

■ y(t) = x(t) + f i| x(t) - \ y(t)} dt

' 1 ■ ^Al

Wie aus dieser Formel ersichtlich ist, besteht die Zusatzvorrichtung erster Ordnung aus einer Integrationsstufe, und der Zusatzaddierer summiert den unverarbeiteten Wert x(t) mit dem Ausgangswert dieser Integrationsstufe- In der Integrationsstufe werden der unverarbeitete Wert x(t) mit dem Koeffizienten (1/EL) und der verarbeitete Viert y(t) mit dem Koeffizienten (-1/A,) beaufschlagt, was in den jeweiligen Multiplikatoren erfolgt. Die Integration erfolgt auf die Summe der beaufschlagten Werte, die in einem Hilfsaddierer gebildet und einem Integrator zugeleitet wird.

Bei einer Wirkungsordnung N=2 ergibt sich in einer gleichartigen Berechnung:

y(p) =

Bp + B₉p²)

B₂(I +

y(t) + A₁B₂ y(t) + A₃B₂ y(t) =

= A_n x(t) +'A₀B₁ x(t) + A₀B₀ x(t)

y(t) = x(t)

dt

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>dt

Daraus ist ersichtlich, dass die Zusatzvorrichtung zweiter Ordnung aus zwei Integrationsstufen besteht, von denen die letztere das Ergebnis der ersteren verarbeitet. Es ist noch ersichtlich, dass die erstere Integrationsstufe mit derjenigen der Zusatzvorrichtung erster Ordnung identisch ist, während die letztere Integrationsstufe einen gleichartigen Aufbau aufweist, mit dem Unterschied, dass der Hilfsaddierer darin nicht nur den mit dem Koeffizienten (B₁ZB₂) beaufschlagten unverarbeiteten Wert x(t) und den mit dem Koeffizienten (-Α,/Αρ) beaufschlagten verarbeiteten Wert y(t) miteinander addiert, sondern dazu auch den Ausgangswert der ersteren Integrationsstufe addiert.

Die allgemeine Formulierung der Wirkung einer Zusatzvorrichtung N-ter Ordnung lautet, in der Laplace-Schreibweise:

A_n(I +B₁P +B₂P² + ... +B_Np^N)

y(p) = ₂ rr- ·χ(ρ)

B_n(I + A₁P + A₂P + ... + A_Np )

Die weitere Kalkulation ist umständlich und ergibt das zu erwartende Resultat, dass die Zusatzvorrichtung N-ter Ordnung aus N Integrationsstufen gleichartigen Aufbaus besteht, von denen jede das Ergebnis der vorangehenden verarbeitet, mit Ausnahme der ersten, die ja keine vorangehende Integrationsstufe hat. Zudem sind die Koeffizienten, die den unverarbeiteten Wert x(t) in den verschiedenen Integrationsstufen

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beaufschlagen, der Reihe nach (1/B_n), (B^B ), (B_/B„), ... (B_N_,/B ); die Koeffizienten, die den verarbeiteten Wert y(t) in den verschiedenen Integrationsstufen beaufschlagen, sind der Reihe nach (-1/A_n), (-A₁ZA_n), (-A₂M_n), ... (-A_n..]/^ · Alle Koeffizienten ergeben sich also aus der der Kalkulation zu Grunde gelegten Wirkung der Zusatzvorrichtung im Zusammenhang mit dem Zusatzaddierer als Tiefpass N-ter Ordnung, welche Wirkung unter Betrachtung der Eigenschaften des zu verbessernden Regelkreises gewählt wird. Beispielsweise ist für eine Zusatzvorrichtung erster Ordnung die Wahl von A₁ und B₁ durch den erwünschten maximalen Anstieg des Amplitudenfaktors bestimmt sowie durch den Frequenzbereich, in dem dieser Anstieg stattfindet; bei einer Zusatzvorrichtung zweiter Ordnung wird bei der Wahl von A₁, B₁, A_? und B„ zudem der erwünschte Verlauf des Anstiegs des Amplitudenfaktors über den entsprechenden Frequenzbereich berücksichtigt; bei höheren Ordnungen werden weitere Ableitungen des Amplitudenfaktors über den Frequenzbereich berücksichtigt.

Vorzugsweise ist der Steuerschalter .als Umschalter ausgebildet, dessen gemeinsamer Pol mit dem Eingang des Integrators verbunden ist, während je einer der beiden übrigen Pole mit dem Ausgang des Hilfsaddierers bzw. mit der Quelle einer Null-Referenzspannung verbunden ist. Dadurch werden bei unterbrochener Verbindung zwischen dem Hilfsaddierer und dem Integrator die Einwirkungen allfälliger Storspannungen auf einen "in der Luft" befindlichen Eingang des Integrators vermieden.

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Einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemassen Regelungssystems liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass bei nichtgeregeltem Betrieb der Regelstrecke, z.B. bei offenem Regelkreis und von Hand oder von einem Rechner eingegebener Führungsgrösse, das Einschalten der Regelung durch Schliessen des Regelkreises nur dann keinen Ausschlag der Regelgrösse bewirkt, wenn in der Zusatzvorrichtung die richtigen Ausgangswerte am Ausgang jeder Integrationsstufe aufgebaut sind. Ein Fall eines solchen nichtgeregelten Betriebes tritt bei einem ZielVerfolgungs-Theodoliten ein, wenn der Fühler das Ziel vorübergehend nicht erfasst und ein Rechner die Führung übernimmt, bis der Fühler wieder funktionsfähig ist, was beispielsweise geschieht, wenn das Ziel eine Rakete ist, die mittels eines Infrarotfühlers erfasst wird und vorübergehend hinter einem Gegenstand des Geländes verschwindet, beispielsweise hinter einem Berggipfel oder einem Gebäude. Ein anderer Fall eines solchen nichtgeregelten Betriebes tritt bei einem Raumschiff ein, wenn dessen Lage in bezug auf gewisse Sterne geregelt wird und diese vorübergehend von einem Teil des Raumschiffes verdeckt werden.

Bei offenem Regelkreis steht zum Aufbauen der Ausgangswerte in den Integrationsstufen der Zusatzvorrichtung die normalerweise vom Fühler gelieferte Eingangsgrösse des Reglers nicht zur Verfügung. Die Führungsgrösse ist willkürlich eingegeben, beispielsweise von einem Rechner; sie widerspiegelt

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nicht den Zustand, des Regelungssystems. Die Stellgrösse entspricht lediglich der Führungsgrösse. Einzig die RegelgrÖsse dürfte zum Aufbauen der Ausgangswerte in den Integrationsstufen herangezogen werden, aber im betrachteten Fall wird sie vom Fühler entweder nicht erfasst oder nicht als Eingangsgrösse des Reglers verarbeitet und geliefert. Daher · sind besondere Massnahmen vorzusehen, um den gewünschten Aufbau der Ausgangswerte in den Integrationsstufen zu gewährleisten.

Vorzugsweise bildet im Regelungssystem die Kombination der im Regler befindlichen Reglervorrichtung, des Stellgliedes und der Regelstrecke einen Integrator Z-ter Ordnung, ferner sind im Regler zwischen dem Eingangsaddierer und dem Zusatzaddierer einerseits und zwischen dem Zusatzaddierer und der Reglervorrichtung andererseits je einer von zwei von einem Umsehaltsignal betätigbaren Regelkreisschaltern angeordnet, zudem ist an der Regelstrecke ein die Z-te Zeitableitung der RegelgrÖsse liefernder Zweitfühler angeordnet, dessen Ausgang an den Ausgang je eines Integrators jeweils über die Reihenschaltung eines Zweitmultiplikators und eines vom
Umschaltsignal betätigbaren Zweitschalters angeschlossen
ist, und schliesslich sind die vom Steuersignal betätigbaren Steuerschalter auch vom Umschaltsignal betätigbar,
wobei das Umschaltsignal das Schliessen der Zweitschalter und das Oeffnen der Steuerschalter und der Regelkreisschalter bewirkt.

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Das Umschaltsignal wird beim Ausfall der Eingangsgrösse des Reglers von einer entsprechenden Kontrollvorrichtung erzeugt, die beispielsweise am Fühler angeordnet ist und das Vorhandensein eines Signals aus dem Fühler überprüft. Auch beim Aufnehmen vom Handbetrieb wird das Umschaltsignal erzeugt, beispielsweise von einer Vorrichtung, die mit der für den Handbetrieb vorgesehenen Steuervorrichtung gekoppelt ist.

Es ist hervorzuheben, dass der Fühler und der Zweitfühler nicht dieselbe Zeitableitung der Regelgrösse abfühlen, und dass eben deswegen der Zweitfühler nicht gleichzeitig mit dem Fühler ausfällt. Beispielsweise wird vom Fühler eine Position und vom Zweitfühler eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigung abgefühlt, was aufgrund verschiedener physikalischer Prinzipien erfolgt und deswegen nicht auf dieselbe Störung anfällig ist.

Zur Wahl der Multiplikationskoeffizienten wird zunächst durch eine geeignete Wahl der Kennlinie des Zweitfühlers die Uebertragungsfunktion des von der Reglervorrichtung, vom Stellglied, von der Regelstrecke und vom Zweitfühler gebildeten offenen Schaltkreises für den Fall einer konstanten Stellgrösse gleich 1 gesetzt, worauf bei einer Zusatzvorrichtung N-ter Ordnung der Multiplikationskoeffizient des der i-ten Integrationsstufe zugeordneten Zweitmultiplikators gleich (A.-B.)/A_n gewählt wird. Es versteht sich, dass das Resultat

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äquivalent ist, wenn es direkt mit geeigneten Multiplikationskoeffizienten erreicht wird, ohne dass die Uebertragungs- funktion zuvor gleich 1 gesetzt wird: dabei wird aber die

_vnicht Analyse des erreichten Resultats erschwert, so dassVtTieser an sich günstigere Fall im nachfolgenden beschrieben wird. Auch wird vorerst darauf nicht eingegangen, dass Glättungsfilter und derartige Vorrichtungen am Ausgang des Zweitfühlers zweckmässig sein können.

Bei Vorhandensein des Umschaltsignals ist der Zusatzaddierer vom Regelkreis durch die geöffneten Regelkreisschalter abgetrennt. Dank der Wahl der Uebertragungsfunktion ist die Ausgangsgrösse am Zweitfühler gleich derjenigen Grosse y(t), die bei geschlossenem Regelkreis am Ausgang des Zusatzaddierers anstehen würde und den gleichen Zustand des Regelungssystems hervorgerufen hätte. Diese Ausgangsgrösse y(t) wird nach entsprechender Multiplikation auf die jeweiligen Ausgänge der in der Zusatzvorrichtung befindlichen Integratoren eingegeben. Am Eingang der Integratoren sind die Steuerschalter geöffnet, so dass der Wert Null integriert wird, was die an den Ausgängen der Integratoren eingegebenen Werte unverändert lässt. Dabei erhält der Zusatzaddierer auf seinem ersten Eingang den Wert Null und auf seinem zweiten Eingang den Wert

V^BN
A,

, welcher auf den Ausgang der N-ten Integra-

N
tionsstufe eingegeben wird.

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Beim Aussetzen des Umschaltsignals wird der Zusatzaddierer ■dem Regelkreis angeschlossen. Es wird hingegen die Eingabe

A.-B.
des jeweiligen Wertes y(t)· ~—- auf den Ausgang der i-ten

^AN
Integrationsstufe durch die Zweitschalter unterbrochen, diese jeweiligen Werte bleiben aber als Anfangswerte für die nun einsetzende Integration am Ausgang der jeweiligen Integrationsstufen erhalten. Zudem ist die Uebertragungsfunktion der Zusatzvorrichtung mit angeschlossenem Zusatzaddierer im eingeschwungenen Zustand des Regelungssystems (Stellgrösse konstant) gleich A„/B_N, wie aus der Definitionsgleichung bei P=O hervorgeht. Daraus folgt, dass im eingeschwungenen Zustand ein vorgegebener Wert Y am Ausgang des Zusatzaddierers von einem Wert X = Y.(B /A_n) am ersten Eingang des Zusatzäddierers verursacht wird. Da der zweite Eingang des Zusatzaddierers mit dem Wert Y.(A„-B )/A_N beaufschlagt wird, erscheint am Ausgang des Zusatzaddierers gerade der Wert Y, der dem Zustand des Regelungssystems entspricht: beim Aussetzen des Umschaltsignals erfolgt keine sprunghafte Aenderung im Regelungssystem.

Zu einem analogen Resultat,bezogen auf den Integrator der (i+l)-ten Integrationsstufe, führt der Umstand, dass letzterer im Moment des Aussetzens des Umschaltsignals die vom entsprechenden Hilfsaddierer gebildete Summe A.-B. A. B.

(Y * -j—~ - Y'-A + X ' ST) erhält: wegen X = Y-(B /A._T) ist ^HN NN NN

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der zu integrierende Wert auf jeder Integrationsstufe mit Ausnahme der ersten in der Reihenfolge bei eingeschwungenem Zustand des Regelungssystems identisch gleich Null; auch auf der ersten Integrationsstufe ist der zu integrierende Wert gleich Null, weil darin der Hilfsaddierer die Summe

X Y
(—p— τ—) bildet, die identisch gleich Null ist.

⁰N ^AN

Es wird also das Resultat erreicht, dass bei eingeschwungenem Regelungssystem der Uebergang vom rechner- oder handgesteuerten Betrieb zum geregelten Betrieb ohne sprunghafte Aenderung erfolgt.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Zusatzvorrichtung besteht in einer Integrationsstufe der Integrator auf bekannte Weise aus einem Rechenverstärker, dessen invertierender Eingang mit dem einen Anschluss eines Integrationswiderstandes verbunden ist und dessen nichtinvertierender Eingang an die Quelle einer Null-Referenzspannung angeschlossen ist, während dessen Ausgang über einen Integrationskondensator mit dem invertierenden Eingang verbunden ist, zudem ist der invertierende Eingang des Rechenverstärkers mit dem Ausgang des Rechenverstärkers über eine in Parallelschaltung zum Integrationskondensator befindliche Reihenschaltung des vom Umsehaltsignal betätigbaren Zweitschalters und eines Zweitwiderstandes verbunden, und schliesslich ist in der Integrationsstufe ein vom Umsehaltsignal betätigbarer, als

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Umschalter ausgebildeter zusätzlicher Betriebsschalter angeordnet, dessen gemeinsamer Pol ' T e er mit dem anderen Anschluss des

Integrationswiderstandes verbunden ist, während «j-e- einer der beiden über den Steuerschalter

e übrigen Pole des zusätzlichen BetriebsschaltersVmit dem Ausgang des der Integrationsstufe zugehörigen Hilfsaddierers

,und der andere übrige Pol

dem Ausgang des der Integrationsstufe zugehörigen

Zweitmultiplikators verbunden ist.

Beim Fehlen des Umschaltsignals und des Steuersignals ist der Zweitschalter geöffnet, zudem befinden sich der Steuerschalter und der Betriebsschalter in Reihenschaltung, und der Ausgang des Hilfsaddierers wird über den Integrationswiderstand mit dem invertierenden Eingang des Integrators verbunden. In diesem Schaltzustand arbeitet der Rechenverstärker als Integrator; bei einem Integrationswiderstand R und einem Integrationskondensator C ist die Uebertragungsfunktion zwischen dem Ausgang des Hilfsaddierers und dem Ausgang des Rechenverstärkers, in der Laplace-Schreibweise formuliert, gleich (1/RCp).

Beim Erscheinen des Steuersignals wird die Verbindung zwischen dem Ausgang des Hilfsaddierers und dem invertierenden Eingang des Integrators vom Steuerschalter unterbrochen. Der am Ausgang des Rechenverstärkers erscheinende Wert bleibt erhalten, weil sich der Integrationskondensator in diesem Schaltzustand nicht entladen kann. Es ist von Vorteil, jedoch nicht zwingend,

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dass der invertierende Eingang des Integrators durch den Steuerschalter mit der Null-Referenzspannungsquelle verbunden wird: am Resultat wird dadurch nichts geändert, es werden jedoch Störungsmöglichkeiten durch am Integrator anliegende Streuspannungen vermieden.

Beim Erscheinen des Umschaltsignals wird der Ausgang des Zweitmultiplikators über den Integrationswiderstand R mit dem invertierenden Eingang des Integrators verbunden, und zudem wird bei geschlossenem Zweitschalter der Integrationskondensator C vom Zweitwiderstand Z überbrückt. In diesem Schaltzustand ist die Uebertragungsfunktion zwischen dem Ausgang des Zweitmultiplikators und dem Ausgang des Rechenverstärkers, in

Z 1 der Laplace-Schreibweise formuliert, gleich ö' —γ , was ein Tiefpass mit Zeitkonstante (ZC) und Verstärkung (Z/R) bei der Frequenz Null ist. Demzufolge erscheint im eingeschwungenen Zustand des Systems (Stellgrösse konstant) am Ausgang des Rechenverstärkers der mit einem Koeffizienten (Z/R) beaufschlagte Ausgangswert des Zweitmultiplikators.

Vorzugsweise sind dabei die Werte des Zweitwiderstandes Z und des Integrationswiderstandes R in der i-ten Integrationsstufe

Z V^Bi
im Verhältnis - = — , welches Verhältnis gleich dem

^{K A}N
erwünschten Multiplikationskoeffizienten des zugehörigen Zweitmultiplikators ist. Dadurch wird der Zweitmultiplikator bereits in die Schaltung des Rechenverstärkers eingebaut, er

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entfällt als selbständige Vorrichtung, was sich kostengünstig_/ auswirkt: der Ausgang des Zweitfühlers wird dann direkt mit dem entsprechenden Pol des zusätzlichen Betriebsschalters verbunden. Zudem wird erreicht, dass der am Rechenverstärker eingebaute Tiefpass die Variationen des vom Zweitfühler gelieferten Signals auf vorteilhafte Weise glättet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig, 1 das erfindungsgemässe Regelungssystem, im

Blockschema;
Fig. 2 die Kombination eines Zusatzaddierers und einer

Zusatzvorrichtung erster Ordnung, im Blockschema; Fig. 3 die Kombination eines Zusatzaddierers und einer

Zusatzvorrichtung zweiter Ordnung, im Blockschema; Fig. 4 die Kombination eines Zusatzaddierers und einer

Zusatzvorrichtung N-ter Ordnung, im Blockschema; und Fig. 5 eine bevorzugte Ausbildung einer Integrationsstufe in einer Zusatzvorrichtung.

In Fig. 1 besteht der klassische Regelkreis des Regelungssystems aus einem Regler 1 und einer Regelstrecke 2. Die in der Regelstrecke erzeugte Regelgrösse wird von einem Fühler abgetastet und in eine dem Regler angepasste Eingangsgrösse umgewandelt, die in einer Leitung 4 vom Fühler 3 zum Regler zugeführt wird. Am Ausgang des Reglers 1 wird die im Regler

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erzeugte Stellgrösse auf der Leitung 5 geliefert; diese Stellgrösse wird einem Stellglied 6 zugeführt und darin in eine der Regelstrecke 2 angepasste Eingangsgrösse umgewandelt, welche der Regelstrecke 2 durch eine Leitung 7 zugeführt wird. Allfällige Störgrössen, die auf die Regelstrecke 2 einwirken, werden durch eine Zuleitung 8 symbolisiert, die zur Regelstrecke 2 führt.

Im Regler 1 befindet sich ein Eingangsaddierer 101, dem durch die Leitung 4 die als Eingangsgrösse umgewandelte Regelgrösse zugeführt wird. Andererseits erhält der Eingangsaddierer 101 durch die Leitung 9 eine willkürlich vorgegebene Führungsgrösse zugeführt, und die Zuleitung 10 symbolisiert allfällige Störgrössen, die auf den Regler 1 einwirken.

In einem ersten Beispiel eines solchen Regelungssystems ist die Regelstrecke 2 ein Thermostat, und die Regelgrösse ist eine Temperatur; der Fühler 3 ist ein Thermoelement; die Führungsgrösse auf der Leitung 9 ist eine Spannung, die der Soll-Temperatur entspricht, während der Regler 1 über die Leitung 4 eine der Ist-Temperatur entsprechende Spannung erhält. Das Stellglied 6 ist ein Verstärker, der einen in der Leitung 7 fliessenden Strom steuert, welcher einen in der Regelstrecke 2 befindlichen Heizwiderstand erwärmt.

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In einem weiteren Beispiel des Regelungssystems ist die Regelstrecke 2 ein Zielverfolgungs-Theodolit, und die Regelgrösse ist die Winkellage der Achse des Theodoliten beispielsweise in Azimutrichtung. Der Fühler 3 ist ein Infrarot-Detektor, dessen optische Achse mit der optischen Achse des Theodoliten praktisch übereinstimmt, und der eine der Zielablage proportionale Spannung liefert. In diesem Fall ist der Ist-Wert des Regelungssystems die tatsächliche Richtung der Achse, und der Soll-Wert des Regelungssystems ist die Richtung des Zieles: durch die physikalische Funktionsweise des Infrarot-Detektors werden darin der Fühler 3 und der Eingangsäddierer 101 vereint, indem der Infrarot-Detektor direkt die Differenz der Regelgrösse (Ist-Wert) und der Führungsgrösse (Soll-Wert) liefert. Durch diese physische Zusammenfassung des Fühlers 3 und des Eingangsaddierers 101 werden jedoch die Ausführungen über das Regelungssystem in keiner Weise beeinträchtigt. Im Rahmen desselben Beispiels ist das Stellglied 6 ein Motor, welcher die geeignete Winkelbewegung der Achse des Theodoliten in Azimutrichtung bewirkt. Die Stellgrösse auf der Leitung 5 ist der Speisestrom des Motors, und die Eingangsgrösse der Regelstrecke in der Leitung 7 ist die Drehzahl der Motorwelle, die in der Regelstrecke 2 zu einer Winkeländerung über die Zeit integriert wird.

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Zum direkten hand- oder rechnergesteuerten Betrieb der Regelstrecke wird die von der Bedienungsperson oder vom Rechner bestimmte. Führungsgrösse auf einen zur Betätigung des Stellgliedes 6 geeigneten Hilfsverstärker 11 über eine Leitung 12 eingegeben, worauf die Stellgrösse auf einer Leitung 13 erscheint. Dem Stellglied 6 wird die Stellgrösse über eine Leitung 14 eingegeben, welche je nach Betriebsart der Regelstrecke (Hand- oder Regelungsbetrieb) durch einen als Umschalter ausgebildeten Betriebsschalter 15 mit der Leitung oder mit der Leitung 5 verbunden ist. Der Betriebsschalter wird von einem Umschaltsignal auf den geeigneten Schaltzustand gesteuert. Vorteilhafterweise wird das Umschaltsignal vom Hilfsverstärker 11 aus erzeugt, wenn auf der Leitung 12 eine Führungsgrösse erscheint, worauf das Umschaltsignal auf einer Leitung 16 erscheint und von dieser zum Betriebsschalter 15 zugeführt wird; auf diese Weise erfolgt die Umschaltung nach Bedarf und automatisch vom Handbetrieb auf den Regelungsbetrieb und umgekehrt.

Im Regler 1 befindet sich eine Reglervorrichtung 102, welche in einem klassischen Regelungssystem die auf einer Leitung erscheinende, vom Eingangsaddierer 101 gebildete Differenz der Regelgrösse und der Führungsgrösse zu einer Stellgrösse verarbeitet, welch letztere auf der Leitung 5 erscheint. Im vorliegenden Regelungssystem ist die Ausgangsleitung 103 des

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Singangsaddierers 101 mit der Eingangsleitung 104 der Reglervorrichtung 102 nicht direkt, sondern über die Reihenschaltung eines ersten Regelkreisschalters 105, eines Zusatzaddierers

106 und eines zweiten Regelkreisschalters 107 verbunden; der Regelkreisschalter 105 liegt zwischen der Ausgangsleitung 103 des Eingangsaddierers 101 und einer ersten Eingangsleitung 108 des Zusatzaddierers 106, während der Regelkreisschalter

107 zwischen der Eingangsleitung 104 der Reglervorrichtung 102 und der Ausgangsleitung 109 des Zusatzaddierers 106 liegt. Beide Regelkreisschalter 105 und 107 werden vom Umschaltsignal gesteuert, das ihnen durch entsprechende Abzweigungen 17 und l8 der Leitung 16 zugeführt wird, wobei die Regelkreisschalter 105 und 107 bei Vorhandensein des Umschaltsignals auf den Leitungen 16, 17 und 18 geöffnet sind.

Im Regler 1 befindet sich noch eine Zusatzvorrichtung 110, deren Funktion im Zusammenhang mit Fig. 2 bis Fig. 4 beschrieben wird. Der Ausgang der Zusatzvorrichtung 110 ist mit einer zweiten Eingangsleitung 111 des Zusatzaddierers 106 verbunden, so dass auf der Leitung 109 die Summe der auf den Leitungen 108 und 111 erscheinenden Signale erscheint. Andererseits wird das auf der ersten Eingangsleitung 108 des Zusatzaddierers 106 erscheinende Signal durch die Leitung 112 zur Zusatzvorrichtung 110 zugeführt, während das auf der Ausgangsleitung 109 des Zusatzaddierers 106 erscheinende Signal durch die Leitung 113 zur Zusatzvorrichtung 110 zugeführt wird. Das Umschaltsignal x^ird der Zusatzvorrichtung 110 durch die Abzweigungen 19 und 114 der Leitung 16 zugeführt.

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\m Stellglied 6 ist ein Linearitätsdetektor 20 angeordnet, welcher ein Steuersignal erzeugt, wenn die auf der Leitung 7 erscheinende Eingangsgrösse der Regelstrecke der auf der Leitung 14 erscheinenden Stellgrösse nicht streng proportional ist, d.h., wenn die Uebertragung zwischen der Reglervorrichtung 102 und der Regelstrecke 2 nicht streng linear ist. Das Steuersignal aus dem Linearitätsdetektor 20 wird durch die Leitung 21 der Zusatzvorrichtung 110 zugeführt.

In einem ersten Beispiel ist das Stellglied 6 ein Verstärker, der einen in der Leitung 7 fliessenden Strom steuert, welcher einen in der Regelstrecke 2 befindlichen Heizwiderstand erwärmt. Damit der Heizwiderstand nicht durchbrennt, ist der vom Stellglied 6 gelieferte Strom auf einen Maximalwert begrenzt: wird das Stellglied 6 über die Leitung 14 zu stark angesteuert, so tritt eine darin eingebaute Strombegrenzung in Funktion, welche gleichzeitig den Linearitätsdetektor 20 zum Erzeugen des Steuersignals ansteuert. Derartige Geräte sind wohlbekannt, z.B. als Spannungsquellen mit Strombegrenzung und mit einem Lämpchen, welches aufleuchtet, wenn die Strombegrenzung wirksam wird.

In einem weiteren Beispiel ist das Stellglied β ein Motor, dessen Speisestrom einen Maximalwert nicht überschreiten darf, ansonsten der Motor durchbrennt. Der Linearitätsdetektor 20 kann eine Vorrichtung sein, welche auf den Maximalwert des

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Stromes (oder einen geringfügig darunter liegenden Wert) in der Art einer Kippschaltung anspricht und dabei das Steuersignal aussendet; die eigentliche Strombegrenzung kann dabei in die Reglervorrichtung 102 und im Hilfsverstärker 11 eingebaut sein. Andererseits kann die Punktion der Strombegrenzung mit der Punktion des Linearitätsdetektors in einem einzigen Gerät 20 kombiniert sein, welches die Speisung des Stellgliedes 6 beherrscht.

An der Regelstrecke 2 ist ein Zweitfühler 22 angeordnet, der die Regelgrösse zu einer Ausgangsgrösse verarbeitet, welch letztere von gleicher physikalischer Beschaffenheit wie die Stellgrösse, hingegen von anderer physikalischer Beschaffenheit als die Ausgangsgrösse des Fühlers 3 ist. Beispielsweise ist die Stellgrösse ein Strom, das Stellglied ein Motor und die Regelgrösse die Position eines Gegenstandes, der vom Motor bewegt wird; dann wird vom Fühler 3 ein der Position bzw. der Differenz zwischen der Soll-Position und der Ist-Position des Gegenstandes entsprechendes Signal geliefert, während vom Zweitfühler 22 ein der Geschwindigkeit des Gegenstandes entsprechendes Signal geliefert wird. In einem weiteren Beispiel ist die Stellgrösse ein Strom, das Stellglied ein Ventil, welches eine Gasdüse beherrscht, und die Regelgrösse ist die Position eines Raumschiffes, welche von der Reaktion der Gasdüse beschleunigt wird; der Fühler 3 ist dann ein Positionsfühler, der die Differenz der Soll- und Ist-Position gegen-

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über bestimmten Sternen abfühlt, während der Zweitfühler 22 nun ein Beschleunigungsfühler ist. In einer Abwandlung dieses Beispiels wird das Ventil von einem Motor betätigt, so dass die Regelgrösse (die Position des Raumschiffes) nun das dritte Zeitintegral der Stellgrösse (des Stromes im Motor) ist; dann ist der Zweitfühler 22 als Fühler für die Beschleunigungsänderung ausgebildet, d.h. vom Zweitfühler wird die dritte Zeitableitung der Position geliefert, was der physikalischen Beschaffenheit der Stellgrösse entspricht. Ganz allgemein liefert der Zweitfühler die Zeitableitung Z-ter Ordnung der Regelgrösse, wenn letztere das Zeitintegral Z-ter Ordnung der Stellgrösse ist. Dieses vom Zweitfühler 22 gelieferte Signal wird der Zusatzvorrichtung 110 durch die Leitung 23 zugeführt.

Schliesslich ist am Fühler 3 eine Kontrollvorrichtung 24 angeordnet, die beim Aussetzen des Fühlersignals das Umschaltsignal erzeugt, welches durch die Leitung 25 auf die Leitungen 16, 17, 18 und 19 übertragen wird. Ein solches Aussetzen erfolgt, beispielsweise, wenn der Fühler 3 ein optischer Fühler ist, dessen Ziel vorübergehend maskiert wird. Die Kontrollvorrichtung 24 kann ein Fühler gleicher Art wie der Fühler 3 sein, mit dem Unterschied, dass bei üebereinstimmung der optischen Achse des Fühlers 3 mit der Zielrichtung die Ausgangsgrösse des Fühlers 3 Null wird, weil dann die Soll- und Ist-Richtungen übereinstimmen, während die Kontrollvorrichtung 24 bei einer solchen Üebereinstimmung ein maximales Empfangs-

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- je -

signal verarbeitet: zudem wird von der Kontrollvorrichtung das Umschaltsignal erzeugt, wenn darin das Empfangssignal unter eine vorbestimmte Schwelle sinkt. Der Fühler 3 und die Kontrollvorrichtung 24 können in einem einzigen Fühler vereint sein, wobei das Empfangsfeld des Fühlers unterteilt ist und aus verschiedenen Empfangsfeldern die geeigneten Summen- und Differenzsignale gebildet werden, derart, dass bei Uebereinstimmung der Fühlerachse mit der Zielrichtung das eine Signal maximal und das andere Null wird.

Mit der Leitung 26, auf welcher das Umschaltsignal ebenfalls erscheint, wird angedeutet, dass das von der Kontrollvorrichtung 24 erzeugte Umschaltsignal der Bedienungsperson oder einem Rechner als Information weitergegeben wird, worauf die Bedienungsperson oder der Rechner die geeignete Führungsgrösse auf die Leitung 12 .einzugeben haben.

In Fig. 2 bis 4 sind mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. der Zusatzaddierer 106 und die Leitungen 21, 23, 108, 109, Hl₉ 112, 113 und 114 eingezeichnet; die übrigen eingezeichneten Teile gehören zur Zusatzvorrichtung 110.

In Fig. 2 ist eine Zusatzvorrichtung erster Ordnung dargestellt. Sie enthält eine einzige Integrationsstufe mit einem Integrator 201, an dessen Ausgang die Leitung 202 angeschlossen ist, welche mit der als Ausgangsleitung der Zusatzvorrichtung dienenden zweiten Eingangsleitung 111 des Zusatzaddierers 106 verbunden ist. Die erste Eingangsleitung 108 des

Zusatzaddierers 1Oo ist durch die Leitung 112 mit dem Eingang

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eines ersten Multiplikators 203 verbunden, während die Ausgangsleitung 109 des Zusatzaddierers 106 durch die Leitung mit dem Eingang eines zweiten Multiplikators 204 verbunden ist. Der Ausgang des ersten Multiplikators 203 ist durch die Leitung 205 und der Ausgang des zweiten Multiplikators 204 ist durch die Leitung 206 mit je einem zugehörigen Eingang eines Hilfsaddierers 207 verbunden. Die mit dem Ausgang des Hilfsaddierers 207 verbundene Leitung 208 ist über einen Steuerschalter 209 an die mit dem Eingang des Integrators verbundene Leitung 210 angeschlossen. Der Steuerschalter wird durch das über die Leitung 21 zugeführte Steuersignal betätigt, und zwar derart, dass bei Anwesenheit des Steuersignals der Steuerschalter 209 geöffnet ist, und umgekehrt.

Die in Fig. 2 dargestellte Kombination des Zusatzaddierers 106 und der Zusatzvorrichtung ist dazu bestimmt, als Tiefpassfilter erster Ordnung zu wirken; die entsprechende Uebertragungsfunktion zwischen den -Leitungen 108 und 109 wird in der Laplace-Schreibweise durch die Formel

A₁(I + B₁P)

B₁(I + A₁P)

dargestellt. Ausgehend von den Eigenschaften des Regelungssystems wird der gewünschte Frequenzgang des Tiefpassfilters festgelegt, wobei die Uebertragungsfunktion bei den tiefen Frequenzen gleich (A /B) und bei den hohen Frequenzen gleich 1 ist, und der entsprechende Uebergang der Uebertragungs-

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" ³^ " ?600427

funktion etwa zwischen den Frequenzen (1/2-rrA, ) und (l/2rfB ) stattfindet. Wie bereits im vorstehenden erläutert, folgt daraus der Multiplikationskoeffizient (1/B₁) für den Multiplikator 203 und der Multiplikationskoeffizient (-1/A-.) für den Multiplikator 204. Als einzelne elektronische Bauelemente sind derartige Multiplikatoren 203 und 204 sowie der Hilfsaddierer 207, der Integrator 201 und der Zusatzaddierer 106 an sich bekannt. Bei geschlossenem Steuerschalter 209 ergibt sich die gewünschte Tiefpasswirkung, welche beim Oeffnen des Steuerschalters 209 aufgehoben wird, ohne dabei im Regelungssystem eine Unstetigkeit hervorzurufen. In Fig. 2 ist zudem ein Zweitmultiplikator 211 eingezeichnet, dessen Eingang durch die Leitung 23 mit dem Signal aus dem Zweitfühler gespeist wird und dessen Ausgang über die Leitung 212, den Zweitschalter 213 und die Leitung 214 mit der Leitung 202 verbunden ist, die vom und zum Ausgang des Integrators 201 führt. Wie im vorstehenden erläutert, ist dabei der Multiplikationskoeffizient (A₁- B₁)ZA₁ für den Zweitmultiplikator 211 vorgesehen. Der Zweitschalter 213 sowie der Steuerschalter 209 sind vom Umschaltsignal betätigbar, das von den Leitungen 114 und 215 bzw. 216 diesen Schaltern zugeführt wird. Das Umschaltsignal bewirkt das Oeffnen des Steuerschalters 209 und das Schliessen des Zweitschalters 213, und zudem auch noch (vgl. Fig. 1) das Oeffnen der Regelkreisschalter 105 und 107: am Ausgang des Integrators

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201 erscheint dann bei geöffnetem Regelkreis der gewünschte Wert in Vorbereitung eines späteren Schliessens des Regelkreises , wie im vorstehenden erläutert wurde.

In Fig. 3 ist eine Zusatzvorrichtung zweiter Ordnung im Zusammenhang mit dem Zusatzaddierer dargestellt. In dieser Zusatzvorrichtung sind zwei Integrationsstufen enthalten. Die erstere Integrationsstufe ist im Aufbau mit der einzigen Integrationsstufe der Zusatzvorrichtung erster Ordnung in Fig. 2 identisch, nur werden dabei andere Multiplikationskoeffizienten verwendet. Die letztere Integrationsstufe verarbeitet den Ausgangswert der ersteren Integrationsstufe und weist einen gleichartigen Aufbau auf, mit dem Unterschied, dass der Hilfsaddierer mit drei statt mit zwei Eingängen versehen ist; der zusätzliche dritte Eingang ist an den Ausgang der ersteren Integrationsstufe angeschlossen, was die Reihenschaltung der Integrationsstufen bewerkstelligt.

Unter diesen Voraussetzungen darf die Beschreibung der Fig. insofern gekürzt werden, als die darin mit 301 bis 316 bezeichneten Teile gleicher Art sind -und gleiche Verbindungen eingehen wie die in Fig. 2 mit 201 bis 216 bezeichneten Teile; die Bezugszeichen in Fig. 2 und Fig. 3 stimmen überein, sofern die Hunderterzahl 2 durch 3 ersetzt wird. Mit den Bezugszeichen 301 bis 316 ist dabei die erstere Integrationsstufe bezeichnet.

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. - *" P600427

Aufgrund des gleichartigen Aufbaus der letzteren Integrationsstufe lässt sich diese in Fig. 3 mit den Bezugszeichen 351 bis 366 bezeichnen, welche mit den Bezugszeichen 201 bis 216 in Fig. 2 übereinstimmen, sofern letzteren die Zahl 150 addiert wird.

Es sind nur zwei Abweichungen von der völligen Uebereinstimmung der mit den Bezugszeichen 201 bis -216 in Fig. 2 bezeichneten Teile einerseits, und der mit den Bezugszeichen 301 bis 316 bzw. 351 bis 366 in Fig. 3 bezeichneten Teile andererseits hervorzuheben. Zum einen ist die am Ausgang des Integrators 301 angeschlossene Leitung 302 nicht mit der als Ausgangsleitung der Zusatzvorrichtung dienenden zweiten Eingangsleitung 111 des Zusatzaddierers 106 verbunden, sondern mit einer dritten Eingangsleitung 317 des Hilfsaddierers 357 Zum anderen sind für die Multiplikatoren 303, 304, 3H₃ 353, 35^ und 361 nicht die gleichen Multiplikationskoeffizienten vorgesehen wie für die entsprechenden Multiplikatoren 203 ₃ 204 und 211. Es versteht sich auch, dass die Leitungen 21, 23, 112 und 113 verzweigt sind, um beide Integrationsstufen mit den entsprechenden Signalen zu beliefern; diese Verzweigungen sind nicht näher bezeichnet.

Die in Fig. 3 dargestellte Kombination des Zusatzaddierers 106 und der Zusatzvorrichtung ist dazu bestimmt, als Tiefpassfilter zweiter Ordnung zu wirken; die entsprechende

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Uebertragungsfunktion zwischen den Leitungen 108 und 109 wird in der Laplace-Sehreibweise durch die Formel

A₂(I + B₁P + B₂p²)

B₂(I + A₁P + A₂p²)

dargestellt. Ausgehend von den Eigenschaften des Regelungssystems wird der gewünschte Frequenzbereich des Tiefpassfilters festgelegt, wobei die Uebertragungsfunktion bei den tiefen Frequenzen gleich (A₂AB₂) und bei den hohen Frequenzen gleich 1 ist, und der entsprechende Uebergang der Uebertragungsfunktion etwa zwischen den Frequenzen (1/2π/Α_?) und (1/2tt/bT) stattfindet. Dabei werden A und B₁ so gewählt, dass am Tiefpassfilter gerade die kritische Dämpfung entsteht, so dass im Frequenzbereich die Uebertragungsfunktion mit grösstmöglicher Steilheit, jedoch mit nicht mehr als einem Wendepunkt verläuft j die Koeffizienten A₁ und B₁ werden also aufgrund des gewünschten Verlaufes der ersten Frequenzableitung der Uebertragungsfunktion bestimmt.

Wie bereits im vorstehenden erläutert, folgen daraus die Multiplikationskoeffizienten (1/B₂) für den Multiplikator 303, (B₁ZB₂) für den Multiplikator 353, (-1/A₃) für den Multiplikator 304, (-A₁ZA₃) für den Multiplikator 354,(A₁- B₁)ZA₃ für den Multiplikator 311 und (A₃- B₂)ZA₂ für den Multiplikator 361.

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Beim Fehlen des Steuersignals und des Umschaltsignals ergibt sich die gewünschte Tiefpasswirkung, welche beim Erscheinen des Steuersignals wegen des Oeffnens der Steuerschalter 309 und 359 aufgehoben wird, ohne dabei im Regelungssystem eine Unstetigkeit hervorzurufen. Bei Anwesenheit des Umsehaltsignals werden die Steuerschalter 309 und 359 auch geöffnet, die Zweitschalter 313 und 363 hingegen geschlossen, und es werden auch (vgl. Fig. 1) die Regelkreisschalter und 107 geöffnet: am Ausgang der Integratoren 3OI und 351 erscheinen dann bei geöffnetem Regelkreis die gewünschten Werte in Vorbereitung eines späteren Schliessens des Regelkreises, wie im vorstehenden erläutert wurde.

In Fig. 4 ist eine Zusatzvorrichtung N-ter Ordnung im Zusammenhang "mit dem Zusatzaddierer dargestellt. In dieser Zusatzvorrichtung sind also N Integrationsstufen enthalten, von denen nur die erste, die i-te und die letzte dargestellt sind; die nicht dargestellten Integrationsstufen sind im Aufbau mit der i-ten Integrationsstufe identisch und sind gedanklich zwischen den paarweise angeordneten gestrichelten Linien 400-a und 400-b bzw. 450-a und 450-b einzufügen. Die erste Integrationsstufe ist im Aufbau mit der in Fig. 3 dargestellten ersteren Integrationsstufe identisch (vgl. Bezugszeichen 301 bis 316), während die letzte Integrationsstufe im Aufbau mit der in Fig. 3 dargestellten letzteren Integrationsstufe identisch ist (vgl. Bezugszeichen 351 bis 366). Aus diesem Grund sind die meisten entsprechenden elektronischen Bauteile in Fig. 4 nicht bezeichnet.

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Die i-te Integrationsstufe ist zwischen den Linienpaaren und 450 eingezeichnet. Auch diese Integrationsstufe ist im Aufbau mit der in Fig. 3 dargestellten letzteren Integrationsstufe identisch, so dass für die i-te Integrationsstufe in Pig. 4 die Bezugszeichen jeweils mit den Bezugszeichen 351 bis 366 in Pig. 3 übereinstimmen, sofern in letzteren die Hunderterzahl 3 durch die Hunderterzahl 4 ersetzt wird.

Wie ersichtlich, wird die Schaltung nach Pig. 4 bei i=2 durch Auslassen der zwischen den Linienpaaren 400 und 450 eingezeichneten Integrationsstufe sowie dieses Linienpaares identisch mit der in Fig. 3 dargestellten Schaltung. Umgekehrt wird die Zusatzvorrichtung N-ter Ordnung in einem rekursionsahnlichen Verfahren aus der Zusatzvorrichtung zweiter Ordnung gemäss Fig. 3 auf die Weise generiert, dass eine Anzahl (N-2) von Integrationsstufen in Reihenschaltung zwischen der ersteren und der letzteren der in Fig. 3 dargestellten Integrationsstufen eingesetzt werden. Dabei ist die Ausgangsleitung 402 des Integrators 401 der ersten Integrationsstufe mit der in Fig. 4 nicht abgebildeten dritten Eingangsleitung des Hilfsaddierers der nächsten, also zweiten Integrationsstufe verbunden, während die nicht abgebildete Ausgangsleitung des Integrators der (i-l)-ten Integrationsstufe mit der dritten Eingangsleitung 417 des Hilfsaddierers 457 der in Fig. 4 abgebildeten i-ten Integrationsstufe verbunden ist. Aehnliches gilt für die Verbindung zwischen der i-ten und der (i+l)-ten Integrationsstufe sowie für die Verbindung zwischen der (N-l)-ten und der N-ten Integrationsstufe.

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Die in Fig. 4 dargestellte Kombination des Zusatzaddierers * 106 und der Zusatzvorrichtung N-ter Ordnung ist dazu bestimmt, als Tiefpassfilter N-ter Ordnung zu wirken; die entsprechende Uebertragungsfunktion zwischen den Leitungen 108 und 109 wird in der Laplace-Schreibweise durch die Formel

+ B₂P + ... + B_Np )

dargestellt. Ausgehend von den gewünschten Eigenschaften des Regelungssystems wird der gewünschte Frequenzgang des Tiefpassfilters festgelegt, wobei die Uebertragungsfunktion bei den tiefen Frequenzen gleich (A„/B_w) und bei den hohen Frequenzen gleich 1 ist, und der entsprechende Uebergang der

^Nr-Uebertragungsf unkt ion etwa zwischen den Frequenzen (1/27τ/Α )

N

und (1/2π/Β ) stattfindet. Die einzelne Bestimmung von A₁ bis A_n-1 und B₁ bis B_n-1 erfolgt aufgrund des gewünschten Verlaufes der Uebertragungsfunktion im Bereich des Ueberganges, also des gewünschten Verlaufes der ersten, zweiten,... (N-I)-ten Ableitung der Uebertragungsfunktion in bezug auf die Variable "Frequenz"; es werden wiederum die Koeffizienten so gewählt, dass im Frequenzbereich die Uebertragungsfunktion mit grösstmöglicher Steilheit, jedoch mit nicht mehr als einem Wendepunkt verläuft.

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Wie bereits im vorstehenden erläutert, folgen daraus die Multiplikationskoeffizienten: in der i-ten Integrationsstufe sind als Multiplikationskoeffizient-: (B._ /B ) für den Multiplikator 453, ^~^A±-±^/A^ ^{für den} Multiplikator 454 und (A_i~B_i)A_N für den Multiplikator 461 einzusetzen. Die damit erreichte Wirkung bei An- oder Abwesenheit des Steuersignals und/oder des Umschaltsignals ist die gleiche, wie im Zusammenhang mit der Zusatzvorrichtung zweiter Ordnung beschrieben wurde, nur ist hier die Tiefpasswirkung N-ter statt zweiter Ordnung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und Fig. 4 wird in der nachstehenden Formulierung in Boolescher Algebra der Zustand der verschiedenen Schalter in Abhängigkeit des Steuersignals und des Umschaltsignals gegeben. Bei "0" ist der betrachtete Schalter offen bzw. das betrachtete Signal abwesend, bei "1" ist der Schalter geschlossen bzw. das Signal vorhanden. Es gilt:

Steuerschalter (459 u.dergl.) = Steuersignal + Umsehaltsignal Zweitschalter (463 u.dergl.) = Umsehaltsignal Regelkreisschalter (105, 107) = Umsehaltsignal

In Fig. 5 ist eine bevorzugte Ausbildung einer Integrationsstufe der Zusatzvorrichtung dargestellt, beispielsweise der i-ten Integrationsstufe aus der Darstellung gemäss Fig. 4. Für einander entsprechende Elemente der Schaltschemata in Fig. 4 und Fig. 5 werden die gleichen Bezugszeichen verwendet.

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"^M" ?600427

Λ**

Kern dieser Ausbildung einer Integrationsstufe ist die Verwendung eines Rechenverstärkers 551, dessen nichtinvertierender. Eingang über eine Leitung 57$ an die eine Null-Referenzspannung liefernde Masse angeschlossen ist und dessen invertierender Eingang über eine Leitung 571 mit dem einen Anschluss eines Integrationswiderstandes 572, dem einen Anschluss eines Integrationskondensators 573 und dem einen Anschluss eines Zweitwiderstandes 574 verbunden ist. Der andere Anschluss des Zweitwiderstandes 574 ist mit dem einen Pol des Zweitschalters 463 verbunden, dessen anderer Pol über die Leitung 464 mit dem Ausgang des Rechenverstärkers 551 bzw. mit dessen Ausgangsleitung 452 verbunden ist. Der andere Anschluss des Integrationskondensators 573 ist ebenfalls mit dem Ausgang des Rechenverstärkers 551 über die Leitungen.464 und 452 verbunden. Der andere Anschluss des Integrationswiderstandes 572 ist mit der Eingangsleitung 56Ο des in Kombination wirkenden Gebildes der Elemente 55I₅

573 und 574 sowie 463 verbunden. Werden der Wert des Integrationswiderstandes 572 mit R₅ der Wert des Integrationskondensators 573 mit C und der Wert des Zweitwiderstandes

574 mit Z bezeichnet, so wird je nach dem Zustand des Zweitschalters 463 vom genannten Gebilde eine der folgenden Punktionen ausgeübt:

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- Ψ1 -

(a) Bei geöffnetem Zweitschalter 463 wirkt das genannte Gebilde als Integrator, dessen Uebertragungsfunktion zwischen dessen Eingangsleitung 56Ο und dessen Ausgangsleitung 452 in der Laplace-Schreibweise durch (1/RCp) dargestellt ist.

(b) Bei geschlossenem Zweitschalter 463 wirkt das genannte Gebilde als Tiefpassschalter erster Ordnung, dessen Uebertragungsfunktion zwischen dessen Eingangsleitung 560 und dessen Ausgangsleitung 452 in

Z 1 der Laplace-Schreibweise durch 5'—r darge-

K ^X + ZrOpJ

stellt ist.

In dieser letzteren Punktion (b) ist bei tiefen Frequenzen die Uebertragungsfunktion des genannten Gebildes gleich (0)· Daher ist es äquivalent, gemäss Pig. 4 das Signal aus dem Zweitfühler über die Leitung 23 einem Zweitmultiplikator 461 einzugeben, in welchem es mit dem Multiplikationskoeffizienten

^Ai~ ^Bi
(—τ ) beaufschlagt wird, und es dann auf die Ausgangs-

leitung 452 der Integratorstufe einzugeben, oder gemäss Fig. dieses Signal aus der Leitung 23 auf die Eingangsleitung 560 des genannten Gebildes einzugeben und der Uebertragungsfunk-

2
tion (=) Rechnung zu tragen. Werden die Werte R und Z dabei

A-B

Z i i noch so gewählt, dass die Gleichung 5 = (—τ ) gilt, so

^{K A}N

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.Vs.

ist der Multiplikationskoeffizient des zugehörigen Zweitmultiplikators gleich 1, d.h. letzterer erübrigt sich, was kostensparend und daher vorteilhaft ist. Zudem ist die Tiefpasswirkung des genannten Gebildes vorteilhaft, um das Signal aus dem Zweitfühler zu glätten.

In der ersteren Punktion (a) ist die Ausgangsleitung 458 des Hilfsaddierers 457 über den Steuerschalter 559 an die Eingangsleitung 560 des genannten Gebildes anzuschliessen. Es ist daher in der Integrationsstufe ein als Umschalter ausgebildeter zusätzlicher Betriebsschalter 5β3 angeordnet, dessen gemeinsamer Pol mit der Eingangsleitung 56Ο verbunden ist, während einer der beiden übrigen Pole des zusätzlichen Betriebsschalters 563 über den Steuerschalter 559 mit der Leitung 458 und der andere übrige Pol mit der Leitung 23 verbunden ist. Der zusätzliche Betriebsschalter 563 wird vom Umschaltsignal gesteuert, das über die Leitungen 114 und darauf eingegeben wird. In Abwesenheit des Umschaltsignals und des Steuersignals wird^v dann die Ausgangsleitung 458 des Hilfsaddierers 457 mit der Eingangsleitung 56Ο des Gebildes verbunden, während der Zweitschalter geöffnet ist. Bei Anwesenheit des Umschaltsignals ist der Zweitschalter 463 geschlossen, und es wird die Leitung 23 mit der Eingangsleitung 560 verbunden.

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Der Steuerschalter 559 unterbricht die Verbindung zwischen dem Hilfsaddierer 457 und dem zusätzlichen Betriebsschalter 563, wenn ein Steuersignal erscheint, das von der Leitung dem Steuerschalter 559 zugeführt wird. In Fig. 5 ist der Steuerschalter 559 ebenfalls als Umschalter ausgebildet, dessen gemeinsamer Pol mit dem entsprechenden Pol des zusätzlichen Betriebsschalters 563 über die Leitung 575 verbunden ist, während je einer der beiden übrigen Pole mit dem Ausgang des Hilfsaddierers 457 über die Leitung 458 bzw. mit der Masse verbunden ist. Bei Anliegen des Steuersignals auf der Leitung 21 wird die Verbindung zwischen den Leitungen und 575 durch den Steuerschalter 559 unterbrochen, und die Leitung 575 wird mit der Masse verbunden, wodurch gesichert wird, dass darauf die Spannung Null anliegt. So wird vermieden, dass Streuspannungen bei entsprechender Stellung des zusätzlichen Betriebsschalters 563 auf die Eingangsleitung 560 gelangen, was bei "in der Luft" stehender Leitung 56Ο leicht passieren könnte. Die am Ausgang des Rechenverstärkers 551 aufgebaute Spannung bleibt erhalten, weil sie durch die am Integrationskondensator 573 aufgebaute Spannung definiert ist und sich dieser nicht entladen kann, sofern kein Umschaltsignal vorhanden ist.

Bei gleichzeitiger Anwesenheit des Steuersignals und des Umschaltsignals bleibt der Steuerschalter 559 wirkungslos.

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Claims (6)

-44- Ansprüche

1. !selbstanpassendes Regelungssystem mit einem Regler, ■—/

in dem sich ein Eingangsaddierer zum Bilden der Differenz der Regelgrösse und der Führungsgrösse sowie eine Reglervorrichtung zum Bilden der Stellgrösse aus dieser Differenz befinden, dadurch gekennzeichnet, dass im Regelungssystem ein Linearitätsdetektor (2o) enthalten ist, der beim Auftreten eines nichtlinearen VErhaltens des Regelkreises ein Steuersignal (21) erzeugt, und dass im Regler (1) zwischen dem Eingangsaddierer (1o1) und der Reglervorrichtung (1o2) ein Zusatzaddierer (1o6) angeordnet ist, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des Eingangsaddierers (1o1) und dessen Ausgang mit dem Eingang der Reglervorrichtung (1o2) verbunden ist, während dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang einer Zusatzvorrichtung (11o) verbunden ist, die aus einer Anzahl N gleichartiger, eine Reihenfolge bildender Integrationsstufen (2o1-216; 3o1-316; 351-366; 4o1-416; 451-466) besteht, deren jede einen Integrator (2o1;3o1,351;4o1, 451) sowie einen Hilfsaddierer (2o7;3o7, 357; 4o7, 457) enthält, dessen Ausgang mit einem Eingang des Integrators über einen vom Steuersignal (21) betätigbaren Steuerschalter (2o9, 3o9, 359, 4o9, 459) verbunden ist, ferner dessen erster Eingang über einen ersten Multiplikator (2o3, 3o3, 353; 4o3, 453) an den ersten Eingang des Zusatzaddierers (1o6) und dessen zweiter Eingang über einen zweiten Multiplikator (2o4; 3o4, 354, 4o4, 454) an den Ausgang des Zusatzaddierers (1o6) angeschlossen ist, während der Ausgang des Integrators (2o1;

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-Vf.

351;451) der in der Reihenfolge letzten Integrationsstufe den Ausgang der Zusatzvorrichtung (11o) bildet und bei den übrigen Integrationsstufen jeweils der Ausgang des INtegrators einer bestimmten Integrationsstufe mit dem dritten Eingang des Hilfsaddjarers (357;457) der in der Reihenfolge nächstfolgenden Integrationsstufe verbunden ist.

2. Selbstanpassendes Regelungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl N der Integrationsstufen (3o1-316, 351-366; 4o1-416, 451-466) mindestens gleich 2 ist.

3. Selbstanpassendes Regelungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschalter (2o9; 3o9,359; 4o9,459) als Umschalter ausgebildet ist, dessen gemeinsamer Pol mit dem Eingang des Integrators (2o1, 3o1, 351; 4o1, 451) verbunden ist, während je einer der beiden übrigen Pole mit dem Ausgang des Hilfsaddierers (2o7;3o7,357;4o7,457) bzw. mit der Quelle einer Null-Referenzspannung verbunden ist.

4. Selbstanpassendes Regelungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Regelungssystem die Kombination der im Regler befindlichen Reglervorrichtung (1o2), des Stellgliedes (6) und der Regelstrecke (2) einen Integrator

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Z-ter Ordnung bildet, ferner dass im Regler zwischen dem Eingangsaddiarer (1o1) und dem Zusatzaddierer (1o6) einerseits und zwischen dem Zusatzaddierer und der Reglervorrichtung (1o2) andererseits je einer von zwei von einem ümschaltsignal betätigbaren Regelkreisschaltern (1o5, 1o7) angeordnet ist, dass zudem an der Regelstrecke (2) ein die Z-te Zeitableitung der Regelgrösse liefernder Zweitfühler (22) angeordnet ist, dessen Ausgang an den Ausgang je eines INtegrators (2o1;3o1,351;4o1,451) jeweils über die Reihenschaltung eines Zweitmultiplikators (211;311,361;411,461) und eines vom Umschaltsignal betätigbaren Zweitschalters (213;313,363;413,463) angeschlossen ist, und dass schliesslich die verschiedenen vom Steuersignal betätigbaren Steuerschalter (2o9;3o9,359;4o9,459) auch vom Umschaltsignal betätigbar sind, wobei das Umschaltsignal das Schliessen der Zweitschalter und das öffnen der Steuerschalter und der Regelkreisschalter bewirkt.

5. Selbstanpassendes Regelungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einer INtegrationsstufe der Integrator auf bekannte Weise aus einem Rechenverstärker (551) besteht, dessen invertierender Eingang mit dem einen Anschluss eines INtegrationswiderStandes (572) verbunden ist und dessen nichtinvertierender Eingang an die Quelle einer Null-Referenzspannung angeschlossen ist, während dessen

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Ausgang über einen Integrationskondensator (573) mit dem invertierenden Eingang verbunden ist, dass zudem der invertierende Eingang des Rechenverstärkers mit dem Ausgang des Rechenverstärkers über eine in Parallelschaltung zum Integrationskondensator befindliche Reihenschaltung des vom Umschaltsignal betätigbaren Zweitschalters (463) und eines'Zweitwiderstandes (574) verbunden ist, und dass schliesslich in der Integrationsstufe ein vom Umschaltsignal betätigbarer, als Umschalter ausgebildeter zusätzlicher Betriebsschalter (563) angeordnet ist, dessen gemeinsamer Pol mit dem anderen Anschluss des Integrationswiderstandes verbunden ist, während einer der beiden übrigen Pole des zusätzlichen Betriebsschalters über den Steuerschalter (559) mit dem Ausgang des der Integrationsstufe zugehörigen Hilfsaddierers (457) und der andere übrige Pol mit dem Ausgang des der Integrationsstufe zugehörigen Zweitmultiplikators verbunden ist.

6. Selbstanpassendes Regelungssystem nach Anspruch6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Wertes des Zweitwiderstandes (574) zum Wert des Integrationswiderstandes (572) gleich dem Multiplikationskoeffizienten des Zweitmultiplikators ist, und dass der Ausgang des Zweitfühlers (22) mit dem genannten anderen übrigen Pol des zusätzlichen Betriebsschalters (563) verbunden ist.

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