DE2601332B2 - Verfahren zur adaptiven Steuerung von Stellantrieben - Google Patents
Verfahren zur adaptiven Steuerung von StellantriebenInfo
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Description
25
wobei Signal D repräsentativ ist für die von Ay abhängige Verstellung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale als weg- bzw. drehwinkelabhängige
elektrische Größen dargestellt werden, mit
Durchlaufen der Getriebelose;
Na = Anzahl der Umdrehungen des Nachlaufs;
Du = errechnete Anzahl von Umdrehungen zum
Na = Anzahl der Umdrehungen des Nachlaufs;
Du = errechnete Anzahl von Umdrehungen zum
von Umdrehungen zum Durchlaufen des
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale als zeitabhängige elektrische
Größen dargestellt werden mit
den Getriebes das Signal L nur bei Drehrichtungsumkehr berücksichtigt wird.
L, = Zeitdauer zum Durchlaufen der Getriebelose,
Di = Laufzeit als Funktion des Produkts von
Stellinkrement Δyund Stellzeit Ty.
4. Verfahren nach Anspruch 1, insbesondere bei großen Verstellungen und/oder nichtkonstantem
Lastmoment, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Stellinkrement Ay entsprechende Verstellung in
zwei Schritten vorgenommen wird, mit der jeweiligen Motoreinschaltdauer T2\ und Tn, wobei der
zweite Schritt beginnt, wenn die Verstellung einen Wert erreicht, welcher kleiner gleich 10% des
Stellbereichs ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem zweiten Stellschritt gleichzeitig
eine Umschaltung der Stellgeschwindigkeit vorgenommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale L und N für jede
Drehrichtung getrennt ermittelt und gespeichert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines selbsthemmen-
35
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur adaptiven Steuerung von Stellantrieben mit Elektromotor und mechanischem Getriebe.
Bei elektromotorischen Stellantrieben für Regelzwecke werden die Motoren bei Stellzeiten unterhalb
30 see üblicherweise mit Thyristoren angesteuert und elektronisch gebremst
Bei Stellantrieben mit Stellzeiten über 30 see sind
heute überwiegend elektromechanische Bremsen eingesetzt,
um einen unkontrollierbaren, vom Lastmoment abhängigen Nachlauf zu vermeiden.
Da diese mechanischen Bremseinrichtungen jedoch einem Verschleiß unterworfen sind und gewartet
werden müssen, besteht die Aufgabe, insbesondere für größere elektromotorische Stellantriebe, ein Verfahren
zur adaptiven Steuerung zu entwickeln, mit Hilfe dessen auf eine eigentliche Bremseinrichtung verzichtet werden
kann und in welchem keine mechanischen Verschleißteile mehr verwendet werden müssen.
Eine Lösung der Aufgabe wird in einem Verfahren zur adaptiven Steuerung von Stellantrieben mit
Elektromotor und mechanischem Getriebe gesehen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß bei jeder Verstellung
folgende elektrische Signale gewonnen und gespeichert werden: Signal L, repräsentativ für die Getriebelose,
insbesondere bei Drehrichtungsumkehr, vom Einschalten des Motors oder vom Bewegungsbeginn der
Motorwelle bis zum Bewegungsbeginn des Stellglieds oder eines der mechanischen Übertragungsglieder;
Signal N, repräsentativ für den Nachlauf vom Abschalten des Motors bis zum Stillstand des Stellglieds
oder eines der mechanischen Übertragungsglieder; und daß bei jeder Verstellung um ein Stellinkrement Ay aus
den zwei, bei der vorhergehenden Verstellung gewonnenen und gespeicherten Signalen L\ und N\ die
Einschaltdauer T2 des Motors berechnet wird nach der
Beziehung
wobei Signal D repräsentativ ist für die von \Ay\
abhängige Verstellung.
Die Signale können auf analoge ode.' digitale Weise gewonnen und gespeichert werden.
Mit diesen Verfahren können sehr schnelle Antriebe
Mit diesen Verfahren können sehr schnelle Antriebe
so mit sehr kurzen Stellzeiten ohne eine Bremseinrichtung verwirklicht werden, womit schnelle Regelstrecken, z. B.
Drucklegung, gut zu beherrschen sind. Die Lose in den Getrieben zwischen dem schnellaufenden Stellmotor
und dem langsamlaufenden Stellglied, die sich bisher immer sehr störend bemerkbar machte, ist nunmehr
ohne Einfluß; es ist somit auch möglich, von vornherein
fertigungstechnischen Aufwand erheblich zu verringern.
rens werden die Signale als weg- bzw. drehwinkelabhängige elektrische Größen dargestellt, wobei Lu die
Anzahl der Umdrehungen des Motors zum Durchlaufen der Getriebelose, Nu die Anzahl der Umdrehungen des
Nachlaufs und Du die errechnete Anzahl von Umdrehungen
zum Durchlaufen von \Ay\, bezogen auf die Anzahl von Umdrehungen zum Durchlaufen des
Stellbereichs Y/, sind.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist es
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist es
möglich, insbesondere bei großen Verstellungen und/oder bei nicht konstantem Lastmoment, die
Verstellung in zwei Schritten vorzunehmen, wobei der
zweite Schritt beginnt, wenn die Verstellung einen Wert
erreicht hat welcher kleiner oder gleich 10% des Stellbereichs ist. Gleichzeitig kann auch eine Umschaltung
auf eine langsamere SteDgeschwindigkeit vorgenommen werden, so daß der vorgegebene SiellungssoU-wert
sehr genau und ohne Uberscbwingung zu erreichen ist.
Bei der Verwendung von selbsthemmenden Getrieben vereinfacht sich das angegebene Verfahren
insofern, als das der Getriebelose entsprechende Signal L nur bei Drehrichtungsumkehr zu berücksichtigen ist
Zur Erläuterung der Erfindung sind in den F i g. 1 und 3 Ausführungsmöglichkeiten des Verfahrens anhand
von Signalflußplänen dargestellt in den F i g. 2 und 4 sii?d Funktionsdiagramme dargestellt
F i g. 1: Ein Stellantrieb besteht aus dem Elektromotor
1, der auf ein mechanisches Obersetzungsgetriebe 2 mit der Obersetzung Ü arbeitet wobei unter dem
Getriebe 2 sämtliche zwischen Motor und dem eigentlichen Stellglied liegende mechanische Übertragungsglieder
zu verstehen sind. Zum Einschalten des Motors 1 ist der Kraftschalter 3 vorgesehen.
Die adaptive Steuerung soll bei diesem Beispiel in der
bevorzugten Weise durch Darstellung der Signale für Getriebelose und Nachlauf als weg- bzw. drehwinkelabhängige
elektrische Größen durchgeführt werden. Dazu ist ein Wandler 4 vorgesehen, der die Umdrehungen u
der Motorwelle in ein elektrisches Signal, beispielsweise in Impulse, umsetzt. Ein weiterer Wandler 5 setzt die
Umdrehungen der Abtriebswelle 6 des Getriebes 2 ebenfalls in elektrische Impulse um. Da die Abtriebswelle
6 bei elektromotorischen Stellantrieben in der Regel nur einen Bruchteil einer Umdrehung ausführt, um das
Stellglied über den Stellbereich zu führen, kann der Wandler 5 auch ais Winkelcodierer ausgebildet sein.
Ein Stellinkremeni Ay, das eine Verstellung des
Stellglieds bewirken soll, wird einem Funktionsgeber 7 zugeführt dem als weitere Eingangsgröße die Konstante
u/Yh. das ist die Anzahl von Umdrehungen zum Durchlaufen des Stellbereichs Yh. aufgeschaltet ist. In
dem Funktionsgeber 7 wird der Term D11 errechnet, das
ist die Anzahl von Umdrehungen zum Durchlaufen von Ay, bezogen auf u/Yh- Das Ausgangssignal des
Funktionsgebers 7 wird der Rechen- und Steuerschaltung 8 zugeführt welche einen Einschaltimpuls auf den
Kraftschalter 3 gibt und so den Motor 1 in Gang setzt.
Zur Bildung des Terms L0, das ist die Anzahl der
Umdrehungen des Motors zum Durchlaufen der Getriebelose, ist ein weiterer Funktionsgeber 9
vorgesehen, der mit Bewegungsbeginn der Mntorwelle über den Wandler 4 eingeschaltet und mit Bewegungsbeginn der Abtriebswelle 6 über den Wandler 5
ausgeschaltet wird. Die dem Term L11 entsprechenden
elektrischen Impulse werden dem einen eines dem Funktionsgeber 9 nachgeschalteten Speicherpaars 10
und 10' zugeführt während der parallelliegende Speicher, welcher den Wert L0 aus der vorhergehenden
Verstellung enthält mit der Steuer- und Rechenschaltung 8 verbunden ist.
Ein weiterer Funktionsgeber 11 dient zur Bildung des
Terms Nn das ist die Anzahl der Umdrehungen des
Nachlaufs. Der Funktionsgeber U wird zum Abschaltzeitpunkt des Motors 1 eingeschaltet und bei Stillstand
der Motorwelle ausgeschaltet Auf den Funktionsgeber U foleen ebenfalls zwei wechselweise umschaltbare
Speicher 12 und 12*, die, wie bereits bei den Speichern 10
und 10* beschrieben, mit der Steuer- und Rechenschaltung
8 verbunden werden, so daß in dieser die zum Durchlaufen einer vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen
u zur Verstellung des Stellglieds um das Stelfinkrement Ay benötigte Einschaltdauer Ta errechnet
werden kann nach der Beziehung
TU=L„+DU-NU.
ίο Mit dem von der Steuer- und Rechenschaltung 8
ausgehenden Abschaltimpuls werden die Ein- und Ausgänge der Speicherpaare 10, 10', 12,12' zeitverzögert
umgeschaltet wobei die Zeitverzögerung von der Beendigung des Nachlaufs abhängig gemacht wird.
In Fig.2 ist das Steuerverfahren graphisch dargestellt
mit der Stellgröße y über den Umdrehungen u der Motorwelle.
Man erkennt daß beim Auftreten des Stellinkrements +4kdie auf Umdrehungen t/der Motorwelle bezogene
Einschaltdauer Tut des Motors beginnt Während des
Durchlaufens der Getriebelose, deren elektrisches Signal L„\ aus der vorhergehenden Verstellung gespeichert
war, beginnt die eigentliche Verstellung des Stellgliedes mit Du als eine von Ay abhängige Größe,
von der der aus der vorigen Verstellung gespeicherte Nachlauf Nu\ abgezogen wird und das Ende der
Einschaltdauer Ύ& ergibt Während dieses Verstellschritts
sind die sich dabei ergebenden neuen Größen La und yVu2 in die mit den Funktionsgebern verbundenen
ω Speicher eingelesen worden, so daß sie bei einem
neuerlichen Stellschritt — Ay in Gegenrichtung, wie angedeutet zur Berechnung der Einschaltdauer Tu3
herangezogen werden können.
J5 erkennen ist, braucht der Anlaufvorgang des Motors bei
der Beziehung auf die Umdrehungen nicht berücksichtigt werden, auch die Drehzahl des Motors braucht nicht
konstant zu sein. Zeitliche Änderungen des Nachlaufs, z. B. durch Temperaturänderung des Getriebeöls,
werden fortlaufend berücksichtigt ebenso Änderungen des Losebereichs, die beispielsweise durch Verschleiß
bedingt sind.
Falls aus konstruktiven Gegebenheiten Lose und Nachlauf für die beiden Drehrichtungen unterschiedlich
sind, können die genannten Verfahrensschritte für jede Drehrichtung für sich durchgeführt werden.
In Fig.3 ist der Signalfluß einer anderen Ausführungsart
des Verfahrens dargestellt, bei der die Einschaltdauer Tdes Motors 1 zeitlich bezogen ist.
Der Stellantrieb besteht wieder, wie in dem vorhergehenden Beispiel aus dem Motor 1, dem
Getriebe 2 mit der Abtriebswelle 6 und einem von dieser betriebenen Wandler 5, welcher den Drehwinkel in ein
elektrisches Signal umwandelt. In dem Funktionsgeber 7 wird aus dem Stellinkrement Ay und einer der Stellzeit
Ty entsprechenden Konstanten der Term D1 gebildet als
Funktion des Produkts Ay ■ Ty. Der Term L1, das ist die
Zeitdauer zum Durchlaufen der Getriebelose, wird in dem Funktionsgeber 9 gebildet, beispielsweise als
bo Ladespannung für einen Integrator, die während dem
von der Schalterstellung des Kraftschalters 3 abgeleiteten Einschaltzeitpunkt des Motors und dem vom
Wai.dler 5 abgeleiteten Zeitpunkt des Bewegungsbeginns der Abtriebswelle 6 wirksam ist. Der den Nachlauf
repräsentierende Term N, wird in dem Funktionsgeber 11 gebildet, der vom Zeitpunkt der Abschaltung des
Motors, abgeleitet aus der Ausschaltstellung des Kraftschalters 3 und dem Zeitpunkt des Stillstands der
Die Speicheranordnung 10,10' und 12,12' entspricht
im übrigen dem vorhergehenden Beispiel. Im Rechen- und Steuerwerk wird die Einschaltdauer Ta mit den
Werten L,\ und N,\ aus dem vorhergehenden Stellschritt sowie dem Term D, als Funktion von Ay in der bereits
allgemein angegebenen Weise errechnet
Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zum analogen Betrieb, da sich die Schaltung mit relativ
einfachen Mitteln aufbauen IaBt, unter der Voraussetzung, daß die Anlaufzeit des Motors bis zum Erreichen
der Nenndrehzahl vernachlässigbar klein oder konstant ist.
Bei großen Verstellungen und/oder nichtkonstantem Lastmoment des Stellglieds kann die Verstellung auch in
zwei Schritten vorgenommen werden, wie es in dem Diagramm der Fig.4 dargestellt ist Es wird in der
bereits bekannten Weise der Term Di\ für den ersten
Schaltschritt ermittelt, der beim Erreichen eines Wertes
der Steilgröße, die der Differenz Ay- k ■ Yh entspricht,
wobei k kleiner oder gleich 0,1 ist, also hier etwa 10% des Stellbereichs entspricht Aus den gespeicherten
Werten Ly und M sowie dem Wert Di\ ergibt sich die
Einschaltdauer Γ21 für den ersten Stellschritt, die zweite
Einschaltung mit der Dauer Tn läßt den Stellantrieb
über den Restweg laufen, wo angenommen wender kann, daß das Lastmoment konstant bleibt Da bei dei
Verstellung in gleicher Richtung eine Getriebelose nichl zu durchlaufen ist, schließt sich an die Teilverstellung
Di\ die weitere Teilverstellung Dn nahtlos an. Gleichzeitig
kann eine Umschaltung des Stellmotors aul niedrigere Drehzahlen, beispielsweise durch Polumschaltung,
stattfinden, versinnbildlicht durch den kleine
ίο ren Gradienten des Kurvenstücks des zweiten Stell
schritts, $0 daß ein sehr genaues Einlaufen dei
Steilgröße in den vorgegebenen Sollwert erreich! werden kann. Für die beiden Einschaltungen T2\ und T2.
sind dann die Verfahrensschritte getrennt vorzunehmen, wie es durch Einführung des Nachlaufwerts Nu au!
dem vorhergehenden zweiten Stellschritt angedeutet ist
Bei kleinen Stellinkrementen Ay, deren Betraf
innerhalb der Größe Jt · Yh liegt wird die Verstellung
2ü nur mit der kleinen Drehzahl vorgenommen.
Es lassen sich mit diesen Steuerungsverfahrer Stellantriebe mit kleiner Stellzeit und hohem Auflö
sungsvermögen (Stellgenauigkeit) ohne die bishei übliche Bremseinrichtung betreiben.
Claims (1)
1. Verfahren zur adaptiven Steuerung von
Stellantrieben mit Elektromotor und mechanischem Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß
bei jeder Verstellung folgende elektrische Signale gewonnen und gespeichert werden:
Signal L, repräsentativ für die Getriebelose,
insbesondere bei Drehrichtungsumkehr, vom Einschalten des Motors, oder vom Bewegungsbeginn der Motorwelle bis zum Bewegungsbeginn
des Stellglieds oder eines der mechanischen Übertragungsglieder;
Signal N, repräsentativ für den Nachlauf vom Abschalten des Motors bis zum Stillstand des Stellglieds oder eines der mechanischen Übertragungsglieder;
Signal N, repräsentativ für den Nachlauf vom Abschalten des Motors bis zum Stillstand des Stellglieds oder eines der mechanischen Übertragungsglieder;
und daß bei jeder Verstellung um ein Stellinkrement 4y aus den zwei bei der vorhergehenden Verstellung
gewonnenen und gespeicherten Signale L\ und /Vi
die Einschaltdauer T2 des Motors berechnet wird nach der Beziehung
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2601332A DE2601332B2 (de) | 1976-01-15 | 1976-01-15 | Verfahren zur adaptiven Steuerung von Stellantrieben |
JP283977A JPS5288716A (en) | 1976-01-15 | 1977-01-13 | Regulator mechanism adaptive controlling method having motor and mechanical transmitter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2601332A DE2601332B2 (de) | 1976-01-15 | 1976-01-15 | Verfahren zur adaptiven Steuerung von Stellantrieben |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2601332A1 DE2601332A1 (de) | 1977-07-21 |
DE2601332B2 true DE2601332B2 (de) | 1978-11-23 |
Family
ID=5967511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2601332A Ceased DE2601332B2 (de) | 1976-01-15 | 1976-01-15 | Verfahren zur adaptiven Steuerung von Stellantrieben |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5288716A (de) |
DE (1) | DE2601332B2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0276338A1 (de) * | 1987-01-24 | 1988-08-03 | Centra-Bürkle Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines mit einer Lose behafteten Stellgerätes |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54132090A (en) * | 1978-04-03 | 1979-10-13 | Fanuc Ltd | Error correction system for numerical control |
FI108262B (fi) * | 1998-01-23 | 2001-12-14 | Metso Paper Automation Oy | Menetelmä toimilaitteen asemoimiseksi |
-
1976
- 1976-01-15 DE DE2601332A patent/DE2601332B2/de not_active Ceased
-
1977
- 1977-01-13 JP JP283977A patent/JPS5288716A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0276338A1 (de) * | 1987-01-24 | 1988-08-03 | Centra-Bürkle Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines mit einer Lose behafteten Stellgerätes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5631838B2 (de) | 1981-07-23 |
DE2601332A1 (de) | 1977-07-21 |
JPS5288716A (en) | 1977-07-25 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8235 | Patent refused |