DE2624574A1

DE2624574A1 - Regeleinrichtung mit einem regler und einem stellantrieb mit mindestens zwei konstanten stellgeschwindigkeiten

Info

Publication number: DE2624574A1
Application number: DE19762624574
Authority: DE
Inventors: Gerald Ing Grad Koschek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-06-01
Filing date: 1976-06-01
Publication date: 1977-12-15
Also published as: DE2624574C2

Description

Regeleinrichtung mit einem Regler und einem Stellantrieb mit
mindestens zwei konstanten Stellgeschwindigkeiten Zusatz zu Patent . ... ... (Patentanm. P 24 ?9 956.7-52) Im Hauptpatent ist im Anspruch 1 und 2 eine Regeleinrichtung mit einem unstetigen Regler mit Impulslängenmodulation eines Ausgangssignals und mit einem Stellantrieb mit mindestens zwei konstanten Stellgeschwindigkeiten beschrieben, wobei dem Regler ein Vergleichsglied nachgeschaltet ist, das bei ftberschreiten von einstellbaren zeitproportionalen Grenzwerten der Ausgangsimpulse des Reglers ein Steuerwerk zur Umschaltung der Stellgeschwindigkeit betätigt.
In vielen Anwendungsfällen sind die eigentlichen Stellmotore, die vom Regler angesteuert werden, über mechanische Ubertragungsglieder mit dem Stellglied verbunden, wobei die Ubertragungsglieder mit mechanischem Spiel (Lose, Hysterese) behaftet sind, welches sich bei der schrittweisen Stellbewegung besonders störend bemerkbar macht.
Als Beispiel sei die Regelung der Stopfenstellung in einer Stranggießanlage genannt, wo der den Ausfluß am Boden einer Gießpfanne regelnde Stopfen über ein Stopfengestänge mit dem Stellantrieb, vorzugsweise einem hydraulischen Stellmotor, verbunden ist.
Zur Verbesserung der Regelung durch weitgehende Ausschaltung der Einwirkungen des mechanischen Spiels wird eine schaltungstechnische Erweiterung des Steuerwerks vorgeschlagen, dahingehend, daß jeder Ausgangsimpuls des Reglers um eine einstellbare Zeitdauer verlängert wird und daß bei Richtungsumkehr (Vorzeichenwechsel) der Ausgangs impulse für mindestens einen Teil der Impulsdauer die höhere Stellgeschwindigkeit eingeschaltet wird.
Durch die Impulsverlängerung läßt sich der Einfluß der Lose der mechanischen Ubertragungsglieder verringern, die beim Umschalten auftretende Hysterese im Bewegungsablauf läßt sich durch das kurzfristige ~2inschalten des Schnellgangs oder durch eine weitere Impulsverlängerung im langsamen Gang kompensieren.
Die im Hauptpatent angegebene Funktion der Regeleinrichtung, nämlich die automatische Umschaltung der Stellgeschwindigkeiten in Abhängigkeit von der Impulsdauer wird hierbei nicht beeinträchtigt.
Die Impulsverlängerung wird vorzugsweise nur der niederen Stellgeschwindigkeit zugeordnet, es ist jedoch möglich, im Bedarfsfall auch die Impulse für die höhere Stellgeschwindigkeit entsprechend zu verlängern.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur 1 eine Regeleinrichtung mit spielbehafteten Ubertragungsgliedern im Stellantrieb dargestellt, Figur 2 zeigt ein Impulsdiagramm der erfindungsgemäßen Impulsverlängerung bzw. -umschaltung der Stellgeschwindigkeiten.
Figur 1: Dem Regler R mit schaltendem Ausgang ist die auf übliche Weise gewonnene Regeldifferenz xD zugeführt, am Reglerausgang tritt eine Impulsfolge auf, deren Tast-Pausen-Verhältnis von der Größe der Regeldifferenz abhängt, bei großer Regelabweichung lange Impulse und kurze Pausen, bei kleiner Regelabweichung kurze Impulse und lange Pausen. Auf den Regler R folgt ein Vergleichsglied VG, in welchem die Ausgangsimpulse des Reglers mit einem zeitproportionalen Grenzwert t1 verglichen werden. Liegen die Impulslängen der Ausgangsimpulse unterhalb des Grenzwertes, wird über das Steuerwerk SW die niedere Geschwindigkeit v des Stellmotors SM eingeschaltet, liegen sie darüber, wird die höhere Stellgeschwindigkeit vy2 eingeschaltet.
Der Stellmotor SM arbeitet über mechanische Ubertragungsglieder MG auf das eigentliche Stellglied SG, beispielsweise den bereits genannten Stopfen im Müllgefäß einer Stranggießkokille. Die mechanische Lose der Ubertragungsglieder ist durch ein Totzeitglied L, die Hysterese beim Umschalten durch ein Hystereseglied H symbolisiert.
Der Ausgang des Reglers R ist noch direkt mit einem anderen Eingang des Steuerwerks SW verbunden, in welchem schaltungstech- nisch dafür gesorgt wird, daß jener Regelimpuls um eine einstellbare Zeitdauer verlängert wird. Ist der Stellmotor SM beispielsweise ein hydraulischer Schrittmotor, der über Magnetventile aus-und einschaltbar ist, so kann die Impulsverlängerung durch eine einstellbare Abfallverzögerung der die Magnetventile betätigenden Relais erzielt werden.
Um die von der Schalthysterese der mechanischen Ubertragungsglieder MG bedingte Ansprechverzögerung des Stellglieds SG bei Richtungsumkehr möglichst klein zu halten, ist weiter vorgesehen, daß das Steuerwerk SW bei Vorzeichenwechsel der Reglerausgangsimpulse für eine ebenfalls einstellbare Zeitdauer auf die hohe Stellgeschwindigkeit umschaltet.
In Figur 2 sind in einem Impulsdiagramm die soeben beschriebenen Verhältnisse dargestellt. Den auf der oberen Zeitkoordinate dargestellten Reglerausgangsimpulsen sind die entsprechenden Steuerimpulse, die das Steuerwerk SW an den Stellmotor SM gibt, gegenübergestellt. Zur Vereinfachung der Darstellung ist angenommen, daß die Reglerausgangsimpulse kleiner sind als der Grenzwert t also mit der niederen Stellgeschwindigkeit vy1 gefahren wird.
Man erkennt, daß die Reglerausgangsimpulse im Steuerwerk SW um eine, schraffiert gezeichnete, Zeitdauer verlängert werden, die etwa der durch die Lose L bedingten Totzeit entspricht. Bei Vorzeichenumkehr der Reglerausgangsimpulse, also beim Wechsel der Stellrichtung, wird zum schnellen Durchfahren der Hysterese die hohe Stellgeschwindigkeit vy 2 eingsschaltet, wobei die Einschaltdauer entweder über die gesamte Impulsdauer oder über einen Teil der Impulsdauer vorgenommen wird. Die Impulsverlängerung geschieht hier in diesem Beispiel in jedem Fall mit der niederen Stellgeschwindigkeit.
1 Patentanspruch 2 Figuren

Claims

Patentanspruch Regeleinrichtung mit einem unstetigen Regler mit Impulslängenmodulation seines Ausgangssignals an einem Stellantrieb mit mindestens zwei konstanten Stellgeschwindigkeiten, wobei dem Regler ein Vergleichsglied nachgeschaltet ist, das bei Uberschreiten von einstellbaren, zeitproportionalen Grenzwerten der Ausgangsimpulse des Reglers ein Steuerwerk zur Umschaltung der Stellgeschwindigkeit betätigt nach Patent . ... ... (Patentanmeldung P 24 29 956.7-52), gekennzeichnet durch eine schaltungstechnische Erweiterung des Steuerwerks (SW) dahingehend, daß jeder Ausgangsimpuls des Reglers (R) um eine einstellbare Zeitdauer verlängert ist, und daß bei Richtungsumkehr (Vorzeichenwechsel) der Ausgangsimpuls des Reglers (R) der Impuls um eine weitere einstellbare Zeitdauer verlängert ist oder für mindestens einen Teil der Impulsdauer die höhere Stellgeschwindigkeit eingeschaltet ist.