DE2621086A1 - Verfahren und anordnung zur schwinganker-regelung - Google Patents

Verfahren und anordnung zur schwinganker-regelung

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DE2621086A1 DE19762621086 DE2621086A DE2621086A1 DE 2621086 A1 DE2621086 A1 DE 2621086A1 DE 19762621086 DE19762621086 DE 19762621086 DE 2621086 A DE2621086 A DE 2621086A DE 2621086 A1 DE2621086 A1 DE 2621086A1
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Yvon Welte
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D19/00Control of mechanical oscillations, e.g. of amplitude, of frequency, of phase
    • G05D19/02Control of mechanical oscillations, e.g. of amplitude, of frequency, of phase characterised by the use of electric means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system

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Description

  • Verfahren und Anordnung zur Schwinganker-Regelung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Impulserregung und Regelung eines mechanischen Schwingers oder Schwingankerantriebs mit Stellgliedern und Einrichtungen zur kontinuierlichen Messung der Aus lenkung und Geschwindigkeit einer schwingenden Masse.
  • Schwingankerantriebe werden auf Grund ihres einfachen,robusten Aufbaus als Antriebsmittel häufig angewendet. An sich lassen sich die durch solche Schwingankerantriebe erzeugten, pendelförmigen Bewegungen mittels Schubstangen und Gelenken leicht in translatorische Bewegungen umsetzen, so dass diese Antriebsart sehr vielseitige Verwendung finden könnte.
  • Ungeregelte Schwingankerantriebe weisen jedoch meist ein lastabhängiges dynamisches Verhalten auf. Durch geeignete Massnahmen, beispielsweise durch grosse Massenträgheitsmomente, kann die kinetische Energie so gross gewählt werden, dass relativ kleine Laststösse die Schwingungsfrequenz und die Schwingungsamplitude des Ankers nur unwesentlich beeinflussen. Derartige Massnahmen weisen jedoch den Nachteil einer gezwungenermassen notwendigen Ueberdimensionierung des Antriebes auf. Ebenfalls sind erhebliche Anschwing- und Abklingzeiten der Schwingankerbewegung in Kauf zu nehmen.
  • Die Erfindung hat die Aufgabe, das dynamische Verhalten eines Schwingers oder Schwingankerantriebes zu verbessern und die durch mechanische Dimensionierung erzielte Frequenzkonstanz der Ankerschwingung durch eine zeitgerechte Amplituden-Regelung zu unterstützen. Die Erfindung soll sich insbesondere auch für Schwingankerantriebe von einigen Grad Pendelwinkel-Ausschlag, mit dem daraus resultierenden, nicht linearen Verhalten der Regelstrecke, eignen.
  • Das erfinderische Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass aus einem zur momentanten Auslenkung der schwingenden Masse proportionalen Signal einerseits ein im Takte der Schwingungsfrequenz pulsierendes Dreiecksignal und andererseits ein zum Dreiecksignal phasenverschobenes, geschwindigkeitsproportionales sinusförmiges Signal gebildet werden, dass das Dreiecksignal und das sinusförmige Signal intervallweise in ihren Momentanwerten durch eine Steuerschaltung miteinander verglichen werden und dass die Ausgangssignale der Steuerschaltung zur Impuls steuerung der Stellglieder benutzt werden.
  • Die erfinderische Anordnung zur Durchführung des Verfahrens in einem elektrischen Schwingankerantrieb mit zwei Erregerwicklungen und vorgegebener mechanischer Schwingungsfrequenz ist dadurch gekennzeichnet, dass im Regler eingangsseitig einerseits ein Differenzierglied mit nachgeschaltetem Proportional-Verstärker und anderseits ein Symmetrier-Komparator mit nachgeschaltetem Integrierer vorhanden ist, und dass der Ausgang des Integrierers über eine Steuerschaltung mit dem Ausgang des Proportional-.Verstärkers zusammengefasst ist, dass die Steuerschaltung zwei Ausgänge aufweist, um die Erregerwicklungen des Schwingankerantriebes zu schalten.
  • Das erfinderische Verfahren und die Anordnung weisen gegenüber bekannten Systemen den Vorteil auf, dass auch Schwinger mit nichtlinearem Schwingungsverhalten erregt und auf konstante Amplitude und bei ausreichend grossen Massen auch auf konstante Frequenz geregelt werden können. Die Erregung des Schwingers erfolgt jeweils in einer Teilperiode der Schwingung derart, dass nur die zu einer Auslenkung der schwingenden Masse auf einen Soll-Amplituden-Wert notwendige Energie zugeführt wird. Dies ergibt ein ausgezeichnetes dynamisches Verhalten (engl. Fast-Response-Control); die Gefahr des Ueberschwingens besteht im belasteten Betrieb nicht.
  • Das erfinderische Verfahren lässt sich unabhängig von der Art der Schwingungserregung anwenden.
  • An Hand von Zeichnungen wird im folgenden ein Beispiel einer erfindungsgemässen Anordnung näher erläutert.
  • Es zeigen: Fig. 1 einen Schwingankerantrieb mit einer Regelungsanordnung Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung Fig. 3 das Steuerungsprinzip der Steuerschaltung nach Fig. 2 Ein Schwingankerantrieb Fig. 1 weist an einem Ende eines Schwingankers S einen bipolaren Weggeber T auf, welcher Weggeber T ein der Auslenkung des Schwingankers proportionales Signal 5 abgibt. Das Signal 5 wird einercos cos seits dem einen Eingang eines Symmetrier-Komparators VK und andererseits einem einzigen Eingang eines Differenziergliedes VD zugeführt. Einem zweiten Eingang des Symmetrier-Komparators VK ist eine Referenzspannung R eingespeist. Der Ausgang des Symmetrier-Komparators VK ist mit dem Eingang eines Integrierers VI, der Ausgang des Differenziergliedes VD mit dem Eingang eines Proportionalverstärkers Vp verbunden. Der Ausgang des Integrierers VI ist über eine Steuerschaltung Vs mit dem Ausgang des Proportional-Verstärkers Vp zusammengefasst.
  • Die Steuerschaltung V5 ist zu einem Elektromagneten E des Schwingankerantriebs geführt.
  • Die Steuerschaltung V5 weist, nach Fig. 2, je einen erstenund einen zweiten sogenannten Magnet-Komparator KI bzw. KII mit jeweils nachgeschalteten Optokopplern OCII und OCIII auf. Je einem ersten Eingang der Magnet-Komparatoren KI und KII ist-ein.- Dreiecksignal Sa und je einem zweiten Eingang der Komparatoren KI und KII ein sinusförmiges Signal S i zugeführt. Die Ausgänge der Optokoppler KI und KII sind zu den Steuereingängen des Elektromagneten E geführt.
  • Die Funktionsweise des Schwingankerantriebs mit Regelung lässt sich am besten im eingeschwungenen Zustand erklären: Ein um einen Drehpunkt DP1 schwingender Schwinganker S bewirkt am Ausgang des'induktiven Weggebers T ein annähernd dem Pendelwinket proportionales Signal 5 welches bei cos periodischer Schwingung des Schwingankers S cosinusförmig sein kann. Dieses Signal 5cos wird sowohl dem Differenzierglied VD als auch dem Symmetrier-Komparator VK zugeführt.
  • Im Symmetrier-Komparator VK wird das Signal S mit einem cos Referenzsignal R verglichen und somit die Polarität des Signals ScOs bestimmt. Das Ausgangssignal des Komparators cos VK weist dementsprechend einen rechteckförmigen Verlauf auf und wird einem Integrierer VI zugeführt und in diesem zu einem Dreiecksignal Sa transformiert. Dieses Dreiecksignal 5A weist folglich dieselbe Frequenz wie die Schwingung des Schwingankers S auf. Im Differenzierglied VD wird aus dem Signal 5 durch Differentiation eine der Geschwincos digkeit des Schwingankers S proportionale Spannung 5 ge-5 wonnen, die in einem nachfolgenden Proportional-Verstärker Vp zum sinusförmigen Signal S in verstärkt wird. Das Dreiecksignal SA und das sinusförmige Signal Ssin dienen als Eingangssignale für eine Steuerschaltung Vss welche Steuerschaltung V6 zur zeitgerechten Erregung des Elektromagneten E eingesetzt ist.
  • Die Resonanzfrequenz des Schwingankerantriebs wird bekanntlich einerseits durch das gesamte Massenträgheitsmoment aller bewegten Massen und andererseits durch die Federkonstante einer Feder F bestimmt. Die hauptsächlichen Massenträgheitsmomente der bewegten Massen sind offensichtlich der Schwinganker S, die Schubstange Sch mit den für eine Umsetzung der rotatorischen Schwingankerbewegung in eine translatorische Schubstangenbewegung notwendigen Gelenkverbindung - sowie die angetriebene Masse selbst. Durch entsprechende Dimensionierung der die Schwingungsfrequenz bestimmenden Elemente kann eine hohe mechanische Frequenzstabilität der Regelstrekke erzielt werden, so dass es Aufgabe der Regelung ist, dem System unter Berücksichtigung der zwischen dem Schwinganker S und dem Elektromagneten E in der Regelstrecke verursachten Nichtlinearitäten dem System genau soviel Energie zuzuführen, als von diesem abgegeben wird. Diese Aufgabe wurde im Ausführungsbeispiel durch einen Vergleich des Dreiecksignals Sb mit dem geschwindigkeitsproportionalen sinusförmigen Signal in bei entsprechender impulsartiger Erregung des Elektromagneten E gelöst. Gemäss Fig. 3 wird bei einem Nulldurchgang in positiver Richtung des Dreiecksignals Sa ein Steuerimpuls IM für den Elektromagneten E ausgelöst. Abgeschaltet wird dieser Steuerimpuls IM nach einer Zeit tx, wenn ein Amplitudenvergleich zwischen dem sinusförmigen Signal Ssin und dem Dreiecksignal 5A gleiche Werte ergibt. Ein durch Ueberschwingen des Schwingankers S über einen Sollwert erzeugtes sinusförmiges Signal Ssin + ergibt, bei gleicher Steigung des Dreiecksignals S# eine Verkürzung des Steuerimpulses IM um das Zeitintervall A X1 und bewirkt die notwendige Korrektur der Amplitude des Schwingankers. Analog gilt diese Betrachtung auch für ein unter dem Sollwert liegendes sinusförmiges Signal Ssin- mit der entsprechenden Verlängerung des Steuerimpulses IM um das Zeitintervall ß X2 -In Fig. 2 sind die zur Durchführung des beschriebenen Amplitudenvergleichs benutzten Magnet-Komparatoren K1 und KII dargestellt. Jeder dieser Magnet-Komparatoren KI und KII steuert über je einen korrespondierenden Optokoppler OCII und OCIII einen Teil I bzw. Teil II des Elektromagneten E an.
  • Selbstverständlich reidht die Schaltleistung eines Optokopplers nicht für leistungsfähige Schwingankerantriebe aus, so dass für derartige Antriebe zusätzlich entsprechende Leistungsverstärker notwendig sind.
  • Um einen definierten Schnittpunkt zwischen den bei idealer (mathematischer) Differentiation in gleicher Phasenlage befindlichen Signalen S i und SA zu erzielen, wird die Ausgangscharakteristik des Integrierers in bekannter Weise exponentiell verformt. Ebenso wären zum selben Zweck ein das sinusförmige Signal Spin zeitlich verzögerndes Glied oder ähnliche Mittel zur Erzeugung einer Phasenverschiebung denkbar.
  • Der Symme-trier--Komparator;VK weist an seinem Ausgang eine in bekannter Weise aufgebaute Dioden-BrAckenschaltung und ein Begrenzungsglied auf.
  • Die an Hand der Fig. 3 geführten, auf eine positive Schwingungshalbwelle ausgerichteten Ueberlegungen gelten analog auch für eine negative Schwingungshalbwelle. Durch eine derartige, sogenannte Vollphasen-Steuerung wird ein sehr gutes dynamisches Regelverhalten, auch bei wechselnder Belastung des Antriebssystems erzielt.

Claims (5)

  1. Ansprüchs
    Verfahren zur Impulserregung und Regelung eines mechanischen Schwingers oder Schwingankerantriebs mit Stellgliedern und Einrichtungen zur kontinuierlichen Messung der Aus lenkung und Geschwindigkeit einer schwingenden Masse, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem zur momentanen Auslenkung der schwingenden Masse proportionalen Signal (S ) einerseits ein im Takte der Schwingungsfrequenz pulsierendes Dreiecksignal (S ) und andererseits ein zum Dreiecksignal (S) phasenverschobenes, geschwindigkeitsproportionales sinusförmiges Signal (S in gebildet werden, dass das Dreiecksignal (S) und das sinusförmige Signal (Ssin) intervallweise in ihren Momentanwerten durch eine Steuerschaltung (Vs)miteinander verglichen werden und dass die Ausgangssignale der Steuerschaltung (V5) zur Impuls steuerung der Stellglieder benutzt werden.
  2. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 in einem elektrischen Schwingankerantrieb mit zwei Erregerwicklungen und vorgegebener mechanischer Schwingungsfrequenz, dadurch gekennzeichnet, dass im Regler (R) eingangsseitig einerseits ein Differenzierglied (VD) mit nachgeschaltetem Proportional-Verstärker (Vp) und andererseits ein Symmetrier-Komparator (V ) mit nachgeschaltetem Integrierer (VI) vor-K 1 handen ist, dass der Ausgang des Integrierers (V1) über eine Steuerschaltung (Vs) mit dem Ausgang des Proportional-Verstärkers (V ) zusammengefasst ist, dass die Steuerschaltung P (Vs) zwei Ausgänge aufweist, um die Erregerwicklungen des Schwingankerantriebes zu schalten.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich des Dreiecksignals (Sj ) mit dem sinusförmigen Signal (spin7 während jeder Halbperiode erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich des Dreiecksignals (S) mit dem sinusförmigen Signal (S in) periodisch, während positiven oder negativen Halbperioden erfolgt.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (V ) aus zwei parallelgeschalteten 5 Komparatoren besteht und dass einem jeweils ersten Eingang des Komparators (KI bzw. KII) die dreieckförmige Ausgangsspannung des Integrierers (VI) und einem zweiten Eingang die sinusförmige Ausgangsspannung des Proportional-Verstärkers (Vp) zugeführt sind.
    L e e r s e i t e
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4801897A (en) * 1986-09-26 1989-01-31 Flowtec Ag Arrangement for generating natural resonant oscillations of a mechanical oscillating system

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