DE2900719C2 - Einrichtung zur Regelung der Lage der Welle eines Motors - Google Patents

Einrichtung zur Regelung der Lage der Welle eines Motors

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DE2900719C2 DE2900719A DE2900719A DE2900719C2 DE 2900719 C2 DE2900719 C2 DE 2900719C2 DE 2900719 A DE2900719 A DE 2900719A DE 2900719 A DE2900719 A DE 2900719A DE 2900719 C2 DE2900719 C2 DE 2900719C2
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Description

gekennzeichnet durch
c) eine.Rezugseinrichtung (28) zur Abtastung der Spitze« der periodischen Signale (A, B) und zur Erzeugung eines Bezugssignals mit entsprechender Amplitude, durch
d) eine Einrichtung (29) zur Verringerung der Amplitude des Bezugssignals entsprechend der Amplitude eines Lagen-Differenzsignals und zur Bildung eines Geschwindigkeits-Sollsignals, und durch
e) einen den Motor (12) steuernden !Comparator (24,26) zum Vergleichen des Geschwindigkeits-Istsignnls mit dem Geschwindigkeits-Sollsignal.
2. Einrichtung nach Αη5μ,τκ:1ι 1, gekennzeichnet durch einen ersten und weiten Vollweggleichrichter (19, 21) für das differenzierte erste und zweite Positionssignal (d/t/di, dB/dt), und durch ein Addierglied (22, 23) zur Summierung der differenzierten und gleichgerichteten Positionssignale und zur Bildung des Geschwindigkeits-lstsignals (Vw+, Vw-) mit einer der Drehzahl der Welle (12a) entsprechenden Größe.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Gleichrichter (74,91) für die periodischen Signale (A, B), durch einen ersten und einen zweiten Scheitelwertdetektor (91, 92) zur Feststellung der Scheitelwerte der gleichgerichteten periodischen Signale (A. B) und zur Erzeugung von entsprechenden Ausgangssignalen, durch einen ersten und zweiten Inverter zur Umkehrung dieser Ausgangs-Signale (A. B), durch einen dritten und vierten Gleichrichter (92, 94) für die umgekehrten periodischen Signale, durch einen dritten und einen vierten Scheitelwertdetektor (82,83; 94,96) zur Feststellung der Scheitelwerte der invertierten und gleichgerichteten periodischen Signale und zur Erzeugung von entsprechenden Ausgangssignalen, und durch einen Summierverstärker (77) für die Ausgangssignale der Scheitelwertdetektorsn(74,76;82,83;91,92;94,96).
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Lage der Welle eines Motors der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Aus dem Artikel »Digitale Lageregelungcn«, veröffentlicht in technische Mitteilungen AEG-Telefunken 66 (1976), Heft 7 S. 291 ff. werden thyristorgespeiste Gleichstrommotoren mit Drehzahl- und Stromregelungen beschrieben, die bei automatisierten Anlagen zusätzlich mit einer Lageregelung ausgerüstet werden. Es wird eine Lageregelung erläutert, bei der die Lagemessung und der Vergleich der Regel- und Führungsgröße mittels digitaler Bausteine durchgeführt werden. Dabei werden die Einflüsse des zu regelnden Maschinenteils auf das Zeitverhalten der Regelungen sowie die erreichbare Positioniergenauigkeit angedeutet
Bild 6 auf Seite 293 zeigt mit zugehörigem Text den Signalflußplan eines Lageregelkreises, bei dem ein Differenzsignal aus Lagesollwert und -Istwert gebildet wird; dieses Differenzsignal wird anschließend als Geis schwindigkeits-Sollwert mit einem Geschwindigkeits-Istwert verglichen. Das sich hierbei ergebende Differenzsignal dient als Steuersignal für den Stallantrieb.
Eine ähnliche Lageregelung geht aus der US-PS 32 41 015 hervor, wobei der Stellantrieb bis zur Mitte zwischen der Anfangslage und der ausgewählten Endlage mit maximaler Beschleunigung arbeitet; sobald diese Mitte erreicht wird, wird der Stellantrieb umgestellt und arbeitet nun mit maximaler, negativer Beschleunigung, also maximaler Verringerung der Geschwindigkeit, bis die ausgewählte Endlage erreicht ist.
Eine Einrichtung zur Regelung der Lage der Welle eines Motors der angegebenen Gattung ist schließlich aus der US-PS 38 19 268 bekannt und weist Wandler zur Erzeugung von periodischen, der Drehung der WeI-Ie entsprechender!, um 90° zueinander phasenverschobenen Signalen, die differenziert, vollweggleichgerichtet und zur Bildung von Geschwindigkeiissignalen summiert werden, sowie eine Anordnung zur Steuerung des Motors in Abhängigkeit von den Geschwindigkeitssignalen auf. Die so gewonnenen Geschwindigkeitssignale können zur Steuerung des Stellantriebs verwendet werden.
Nachteilig ist bei einer solchen Regeleinrichtung, daß sie nur eine begrenzte Positioniergenauigkeit hat. Dabei besteht das Hauptproblem darin, daß die Größe, also die Amplitude des Geschwindigkeitssignals von Schwankungen der Wechselstrom-Amplitude sowie vom Pegel des Gleichstromanteils und den Phasen der von den Wandlern erzeugten Signale abhängt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Regelung der Lage der Welle eines Motors der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der die nachteiligen Einflüsse in bezug auf die Wechselstrom-Amplitude, den Pegel des Gleichstromanteils und die Phasen der von Wandlern gelieferten Signale unterdrückt sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäB durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den IJnteransprüchen zusammengestellt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß die von den Wandlern gelieferten, periodischen Signale, aus denen die Geschwindigkeitssignale für die eigentliche Regelung gebildet werden, gleichzeitig auch zur Bildung von Bezugssignalen herangezogen werden, so daß die Geschwindigkeits· Sollsignale aus dem Bezugssignalen einerseits und den Lagen-Differenzsignalen andererseits gebildet werden 61; können. Ein Komparator vergleicht die auf übliche Wei se gewonnen Geschwindigkeits-Istsignale mit den so gewonnenen Geschwindigkcits-Sollsignalen und steuert den Motor entsprechend an, wodurch eine sehr exakte.
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3 4
£f nicht mil den oben erwähnten Problemen behaftete La- vollweggleichgerichteten Signale gleichzeitig null sind. SS geregelung möglich wird. Der Ausgang der Mischstufe 22 wird an einen Geig: Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfüh- schwindigkeitssignalgenerator 23 angelegt, welcher f?l rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schemati- dementsprechend Vorwärts- und Rückwärts-lstge- f4 sehen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt 5 schwindigkeitssignale Vw+ bzw. Vw- erzeugt. Das Sirf F ig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Re- gnal Vw+ ist eine verstärkte Form des Ausgangssignals Vi gelung der Lage der Welle eines Motors gemäß der der Mischstufe 22. Das Signal Vw- ist mit dem Signal r$ vorliegenden Erfindung, Vw+ identisch, hat aber eine umgekehrte Polarität Die K F i g. 2 den Aufbau der elektrischen Schaltung mit den Geschwindigkeitssignale Vw+ und Vw- liegen als M Differenziergliedcin, den Vollweggleichrichterr. und io Welligkeitssignale mit Spitzen und Durchschnittswerä den Bauteilen für die Bildung der Geschwindigkeits-Ist- ten an, die proportional der Amplitude der tatsächlichen B Signalen, bzw. Istwinkelgeschwindigkeit der Welle 12a proporti-& F i g. 3 den Aufbau der elektrischen Schaltung mit den nalsind.
lS Vollweggleichrichtern, der Bezugseinrichtung zur Abta- Aufgrund der Tatsache, daß die Halbperioden der
> stung der Spitzen der periodischen, von den Wandlern 15 Signale dA/dt und dB/dt in Intervallen von 45° wirksam
S kommende Signale und den Summiergliedern für die zueinander addiert werden, sind die Durchschnittswerte
H Bildung der Geschwindigkeits-Sollsignale, und der Signale Vw+ und Vw- in der Amplitude größer als
;·■ F i g. 4 und 5 Kurvendarstellungen zur Erläuterung die Welligkeitsanteile. Hierdurch können die Signale
■| der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einrich- Vw+ und Vw- vorteilhaft als Geschwindigkeits-Istsi-
ii tung zur Regelung der Lage der Welle eines Motors. 20 gnale in der Einrichtung 11 verwendet werden. Ferner
.! Gemäß F i g. 1 weist eine insgesamt durch das Be- werden die Signale dA/dt und dB/dt υ- nittelbar durch
ν zugszeichen Ii angedeutete Einrichtung zur Regelung die Gleichrichter 19 und 21 vollweggleichgerichtet, wd-
y der Lage der Welle eines Motors, die im folgenc^n auch ehe Diodenbrücken aufweisen.
"'■; als »Servomotor-Stelleinrichtung« bezeichnet werden Das Signal Vw+ wird einem Vorwärtsdifferenzversoll, einen Servomotor 12 mit einer rotierenden Welle 25 stärker 24 und das Signal Vw- wird einem Rückwärts-12a auf, die mit einer anzutreibenden Last 13 verbunden bzw. Umkshrdifferenzverstärker 26 zugeführt Die Ausist. Die Welle 12a ist auch mit einem Positionssignal- gänge der Verstärker 24 und 26 sind über einen Verstär- : Wandler 14 gekoppelt, der beispielsweise als photoelek- ker 27 selektiv mit dem Motor 12 verbindbar, wie nach- ! trischer Wandler ausgebildet sein kann. Obwohl es nicht stehend noch im einzelnen beschrieben wird,
im einzelnen dargestellt ist, weist ein solcher phcioelek- 30 Die Signale A und B werden auch an ejnen Bezugssitrischer Wandler 14 zur Erzeugung von periodischen, gnalgenerator 28 angelegt welcher die Spitzenwerte der Drehung der Welle 12a entsprechenden Signalen der Signale A und B abtastet und ein Bezugssignal mit eine fest an der rotierenden Welle 12a angebrachte einer entsprechenden Amplitude erzeugt. Das Bezugssi-Scheibe auf, die lichtundurchlässig ist und mehrere, in gnal von dem Generator 28 wird einem Geschwindigbestimmten Abständen längs des Umfangs angeordnete, 35 keitssollsignalgeneraior 29 zugeführt Der Ausgang des lichtdurchlässige Schlitze aufweist Auf den beiden Sei- Generators 29 stellt ein Geschwindigkeitssollsignal dar, ten der Scheibe sind eine Lichtquelle und zwei photo- das über einen Verstärker 3t an Eingänge der Verstärelektrische Elemente fest angebracht so daß Licht von ker 24 und 26 angelegt wird. Der Verstärker 31 gibt ein der Lichtquelle über die Schlitze in der Scheibe auf die Umkehrgeschwindigkeitssollsignal Vc+ ab, Jas an den photoelektrischen Elemente fällt, die auch als »Photo- 40 Verstärker 26 angelegt wird und das eine verstärkte sensoren« bezeichnet werden sollen. Bei einer Drehung Form des Geschwindigkeitssollsignals des Generators der Welle 12a und damit der Scheibe werden die photo- 29 Ϊ&4. Der Verstärker 31 gibt auch ein Vorwärtsgeelektrischen Elemente abwechselnd durch die Schlitze schwindigkeitssollsignal Ve— ab, das dem Signal Vc+ freigegeben und durch die Bereiche zwischen den entspricht, aber in der Polarität umgekehrt isi und dem Schlitzen abgedeckt, um entsprechend der Drehbewe- 45 Verstärker 24 zugeführt wird.
■ gung der Scheibe periodische.Positionssignale zu erzeu- Der Abstand zwischen der augenblicklichen oder Istgen. Die Photosensoren sind am Umfang in einem sol- stellung der Welle 12a und der Soll- oder geforderten chen Abstand voneinander angebracht daß die Stel- zukünftigen Stellung wird in einem Sollwertsignalgenelungssignale zueinander um 90° in der Phase verscho- rator 32 eingestellt. Der Generator 32 ist mit einem ben erzeugt werden. Di?. mit A und B bezeichneten 50 Stellungsfehlerzähler 33 verbunden, welcher die Anzahl Wellenformen der Stellungssignale können sinus-, säge- Schritte von der Ist- Ln die Sollstellung zählt. Ein lmpulszahnförmig, dreieckig sein oder irgendeine andere ge- generator 34 erzeugt Impulse entsprechend den Signawünschte Form aufweisen. len A und B, welche an den Zähler 33 angelegt werden, Die Signale A und B werden über einen Verstärker 16 unr dicsn schrittweise zu verringern bzw. zu dekremen-Differenziereinrichtungen 17 und 18 zugeführt, welche 55 tieren. Die Ausgänge des Zählers 33 sind mit dem Gedie Signale A und B differenzieren, um dadurch differen- schwindigkeitssollsigualgenerator 29 und einem Stoppzierte Signale dA/dt bzw. dB/dt zu erzeugen. Obwohl differenzverstärker 35 verbunden. Der Verstärker 35 ist die Amplituden der Signale A und B bei allen Winkelge- auch entsprechend geschaltet, um die Signale A und schwindigkeiten der Welle 12a konstant sind, sind die dA/dt zu erhalten. Ausgänge des Sollsignalgenerators Amplituden der Signale dA/dt und dB/dt zu der Dreh- 60 32 und des Verstärkers 35 sind mit Eingängen der Vergeschwindigkeit proportional. stärker 24 und 26 verbunden,
Die Signale dA/dt und dB/dt werden über Vollweg- Während des Betriebs wird der geforderte Drehabgleichrichter 19 und 21 einer Mischstufe 22 zugeführt, in stand der Wellen 12a in dem Generator 32 und damit in welcher die gleichgerichteten Signale addiert oder sum- dem Zähler 33 eingestellt. Der Generator 32 erzeugt miert werden. Wie in F i g. 4 dargestellt, ist die Aus- 65 ferner ein die Vorwarf- oder Rückwärtsdrehung anzeigangsspannung der Mischstufe 22 niemals null, da die gendes Signal, das den Verstärkern 24 und 26 zugeführt zwei voHweggleichgericHeten Signale zueinander sum- wird. Bei einer Vorwärtsdrehung gibt der Befehlssignalmiert werden und es keine Stelle gibt, an welcher beide generator 32 den Verstärker 24 frei und schaltet den
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Verstärker 26 ab. Bei einer Rückwärtsdrehung gibt der Generator 32 den Verstärker 26 frei und schaltet den Verstärker 24 ab.
Wie in F i g. 5 dargestellt, wird bei einer Vorwärtsdrehung der Verstärker 24 freigegeben und die Anzahl Schritte für eine Drehung der Welle 12a in dem Zähler 33 eingestellt. Der Ausgang des Zählers 33 wird an den Geschwindigkeitssollsignalgenerator 29 angelegt, welcher das Gesehwindigkcitssignal als Funktion des Abstandes der Motorwelle 12a von der Ist- zu der Befehlsstellung abgibt. |e größer der Abstand ist. um so größer ist die Amplitude des Geschwindigkeitssollsignals. Mit anderen Worten, die Amplitude des Geschwindigkeitssollsignals wird schrittweise verringert, wenn sich die Welle 12.Ί der Befehlsstellung nähert.
Obwohl der Verstärker 31 beide Signale Vc+ und Ve— erzeugt, wird in diesem Fall nur das Vorwärtsgeschwindigkeitssollsignal Ve— verwendet. Wie oben beschrieben, werden die Signale A und B differenziert, gleichgerichtet und summiert, um die tatsächlichen oder Istgeschwindigkeitssignale Vw+ und Viv— zu erzeugen, wobei nur das Signal Vw+ für eine Vorwärtsdrehung verwendet wird. Die Größe oder Amplitude des Signals Vw+ (der Spitzen- oder Durchschnittswert) ist zu der tatsächlichen oder Istgeschwindigkeit der Welle 12a proportional. Das Signal Vw+ wird durch den Verstärker 24 algebraisch zu dem Signal Ve— addiert, und ein zu der Differenz zwischen den Signalen Vw+ und Ve— proportionales Motorsteuersignal wird über den Verstärker 27 an den Motor 12 angelegt. Der Motor strom ist der Amplitude des Steuersignals proportional.
Die Polarität des Signals Vw+ ist positiv, während die Polarität des Signals Ve— negativ ist. Wenn die tatsächliche oder Istgeschwindigkeit gleich der Sollgeschwindigkeit ist. sind die Signale Viv+ und Ve— in der Amplitude gleich und heben sich auf, um dadurch ein Steuersignal null zu erzeugen. Am Anfang der Drehbewegung der Welle 12a ist die Istgeschwindigkeit null, und die Sollgeschwindigkeit ist hoch. Infolgedessen hat das Signal Ve— einen hohen Wert, und der Verstärker 24 erzeugt ein großes negatives Signal, um die Motorwelle 12a in Vorwärtsrichtung anzutreiben. Wenn die Wellendrehzahl zunimmt und die Sollgeschwindigkeit überschreitet, wird das Signal Vw+ größer als das Signal Ve— und der Verstärker 24 gibt ein positives Signal ab, um den Motor 12 in der umgekehrten Richtung zu erregen und die Welle 12a zu verzögern. Diese Betriebsabläufe sind in F i g. 5 dargestellt. Bei einer Rückwärtsdrehung werden die Signale Vw- und Vc+ und nicht die Signale Vw+ und Ve— verwendet.
Der Generator 34 gibt die aus der, Signalen A und B abgeleiteten Stellungssignale ab. Ein Stellungssignal wird für jeden Winkeldrehschritt der Welle 12a erzeugt und dekrementiert den Zähler 33. Durch den fortlaufend abnehmenden Zählstand in dem Zähler 33 nimmt die Amplitude der Signale Vc+ und Ve— ab. wodurch fortlaufend eine niedrigere Weilendrehzahl befohlen wird.
Wenn die Welle 12a einen geringen Abstand von der Befehls- oder Sollstellung hat. gibt der Zähler 33 ein Stoppsignal ab. durch welches der Verstärker 35 eingeschaltet wird und die Verstärker 24 und 26 abgeschaltet werden. Entsprechend dem Stoppsignal werden die Signale A und AAIdt algebraisch zueinander addiert und durch den Verstärker 35 und den Verstärker 27 zu dem Motor 12 durchgelassen. Dies hat die Wirkung, daß das Bremsen der Welle 12a genau in der Sollsteilung aufhört.
Wie aus der weiteren Beschreibung zu ersehen ist, tastet der Bezugssignalgenerator 28 die Spitzenwerte der Signale A und S ab und gibt ein entsprechendes Bezugssignal ab. Irgendwelche Änderungen in den Signalen A und B beeinflussen das Bezugssignal und dadurch die Sollgeschwindigkeitssignale Vc+ und Ve— in derselben Weise wie die Istgeschwindigkeitssignale Vw+ und Vw-. Derartige Schwankungen heben sich infolgedessen automatisch auf und beeinflussen nicht
ΐυ die Arbeitsweise der Einrichtung 11. Hierdurch kann die Konstanz und Genauigkeit der Arbeitsweise der Einrichtung Il gegenüber herkömmlichen Einrichtungen wesentlich erhöht werden.
Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist. weist die Differenziereinrichtung 17 einen Kondensator 41 auf, an dessen einer Elektrode das Signal A angelegt wird, während die andere Elektrode des Kondensators 41 über einen Widerstand 42 geerdet ist. Die Verbindung zwischen dem Kondensator 4i und dem Widerstand 42 ist über einen Eingangswiderstand 43 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 44 des Gleichrichters 19 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 44 ist mit der Anode einer Diode 46 verbunden, deren Kathode über einen Rückkopplungswiderstand 47 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 44 verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 44 ist über einen Widerstand 48 geerdet.
Die Differenziereinrichtung 18 weist einen Kondensator 51 auf. bei welchem an eine Elektrode das Signal B
jo angelegt wird, während die andere Elektrode des Kondensators 51 übe:- einen Widerstand 52 geerdet ist. Die Verbindung zwischen dem Kondensator 51 und dem Widerstand 52 ist über einen Eingangswiderstand 53 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsvcrstärkers 54 des Gleichrichters 21 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 54 ist mit der Anode einer Diode 56 verbünden, deren Kathode über einen Rückkopplungswiderstand 57 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 54 verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 54 ist über einen Widerstand 58 geeerdet.
Die Kathoden der Dioden 46 und 56 sind über Widerstände 59 und 61 der Mischstufe 22 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 62 des Geschwindigkeits-Istsignalsgenerators 23 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 62 ist über einen Rückkopplungswiderstand 63 mit dessen invertierendem Eingang verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 62 ist über einen Widerstand 64 geerdet.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 62 wird über einen Widerstand 65 zugeführt, um das Signal Vw- zu schaffen, und wird über einen Eingangswiderstand 66 an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 67 angelegt Der Ausgang des Operationsverstärkers 67 ist über einen Rückkopplungswiderstand 68 mit dessen invertierenden Eingang verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 67 ist über einen Widerstand 69 geerdet. Das Signal A wird durch die Differenziereinrichtung 17 in bekannter Weise differenziert. Während der positiven Halbperiodcn des differenzierten Signals A gibt der Operationsverstärker 44 einen negativen Ausgang ab, welcher die Diode 46 in Sperrichtung vorspannt. Dies hat die Wirkung daß der Operationsverstärker 44 von dem übrigen Teil der Schaltung gelrennt ist. Die Zeitkonstante Tp zurr Differenzieren der positiven Halbwellen des differenzierten Signais ist:
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lp = C41
R 42 x (R 43 + R 47+/? 59)
Ä42+ (Ä43+Ä47 + Λ59)
wobei mit der Vorsilbe R der Widerstandswert des durch das nachgestellte Bezugszeichen bezeichneten Widerstandes bezeichnet ist und C41 die Kapazität des Kondensators 41 ist.
Während der negativen Halbperioden des differenzierten Signals A gibt der Operationsverstärker 44 einen positiven Ausgang ab, durch welchen die Diode 46 in Durchlaßrichtung vorgespannt ist und den Operationsverstärker 44 mit den übrigen Teilen der Schaltung verbindet. Die Zeitkonstanle Tn zum Differenzieren der negativen Halbperiodcn des Signals A ist:
RAl x Λ43
und der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers 44 ist dann R AlIR 43. Auf diese Weise wird das Signal A differenziert, vollweggleichgerichtet und über den Widerstand 59 an den Operationsverstärker 62 angelegt. Das Signal B wird auf die gleiche Weise durch die Differenziereinrichtung 18 differenziert, durch den Gleichrichter 21 vollweggleichgerichtet und über den Widerstand 61 an den Operationsverstärker 62 angelegt. Der Operationsverstärker 62 ist als Summierverstärker geschaltet und summiert die zwei Signale an seinem invertierenden Eingang. Das sich ergebende Signal wird über den Wi !erstand 65 zugeführt, um das Signal Vw- darzustellen. Der Ausgang des Operationsverstärkers 62 wird durch den Operationsverstärker 67 invertiert und über einen Widerstand 70 zugeführt, um das Signal Vw+ zu schaffen.
In F i g. 3 weist der Bezugssignalgenerator 28 einen Operationsverstärker 71 auf. Das Signal A wird über einen Eingangswiderstand 72 an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 71 angelegt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 71 ist mit dessen invertierendem Eingang über einen Rückkopplungswiderstand 73 verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 71 ist über einen Widerstand 75 geerdet. Der Ausgang des Operationsverstärkers 71 ist mit der Kathode einer Diode 74 verbunden, deren Anode über einen Kondensator 76 geerdet ist. Die Anode der Diode 74 ist auch über einen Eingangswiderstand 78 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 77 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 77 ist über einen Rückkopplungswiderstand 79 mit dessen invertierenden Eingang verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 77 ist über einen Widerstand 81 geerdet.
Das Signal A wird auch an die Kathode einer Diode 82 angelegt, deren Anode über einen Kondensator 83 geerdet ist. Die Anode der Diode 82 ist über einen Eingangswiderstand 84 auch mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 77 verbunden.
Das Signal B wird über einen Eingangswiderstand 86 an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 87 angelegt Der Ausgang des Operationsverstärkers 87 ist über einen Rückkopplungswiderstand 88 mit dessen invertierendem Eingang verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 87 ist über einen Widerstand 89 geerdet. Der Ausgang des Operationsverstärkers 87 ist mit der Kathode einer Anode 91 verbunden, deren Anode über einen Kondensator 92 geerdet ist Die Anode der Diode 91 ist über einen Eingangswiderstand 93 auch mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 77 verbunden.
Das Signal B wird auch an die Kathode einer Diode 94 angelegt, deren Anode über einen Kondensator %
s geerdet ist. Die Anode der Diode 94 ist auch über einen Widerstand 97 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 77 verbunden.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 77 ist über Widerstände 98,99 und 101 und Schalter 102, 103 und
ίο 104, welche in Reihe mit den Widerständen 98,99 bzw. 101 geschaltet sind, mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 106 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 106 ist über einen Rückkoppliingswiderstand 107 mit dessen invertierendem Eingang verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 106 ist über einen Widerstand 108 geerdet. Der Ausgang des Operationsverstärkers 106 ist über einen Widerstand 109 geschaltet, um das Signal Ve— zu schaffen.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 106 ist über einen Eingangswiderstand 111 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 112 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 112 ist über einen Rückkopplungswiderstand 113 mit dessen invertierendem Eingang verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 112 ist über einen Widerstand 114 geerdet. Der Ausgang des Operationsverstärkers 112 wird über einen Widerstand 116 geleilet, um das Signal Vc+ zu schaffen.
Die Signale A und B werden durch die Dioden 82 und 94 halbwellengleichgerichtet und laden die Kondensatoren 83 bzw. 96. Die Kondensatoren 83 und % laden sich auf die negativen Spitzenwerte der gleichgerichteten Signale A bzw. B auf. Die Signale A und B werden durch die Operationsverstärker 71 und 87 invertiert und durch die Dioden 74 bzw. 91 halbwellengleichgerichtet. Durch die invertierten und gleichgerichteten Signale A und B werden die Kondensatoren 76 bzw. 92 geladen. Insbesondere werden die Kondensatoren 76 und 92 auf die negativen Spitzenwerte der Ausgangssignale der Operationsverstärker 71 und 87 geladen, welche den positiven Spitzenwerten der Signale A bzw. B entsprechen. Vorzugsweise sind die Werte der Widerstände 72,73,86 und 88 gleich, so daß die Operationsverstärker 71 und 87 mit einem Verstärkungsfaktor von eins betrieben werden.
Der Operationsverstärker 77 wird als ein invertierender Summierverstärker betrieben und summiert die über die Widerstände 78, 84, 93 und 97 angelegten Signale. Selbstverständlich wirken die Dioden und Kondensatoren 74,76; 82,83; 91,92; und 94,96 als Spitzenbzw. Scheitelwertdetektoren, da die Kondensatoren 76, 83, 92 und 96 auf die Scheitelwerte der angelegten Signale geladen werden.
Der Operationsverstärker 77 gibt das Bezugssignal
Vrab. welches die folgende Amplitude hat:
Vr=-
wobei V1 bis V4 die Signale sind, die über die Widerstände 78,84,93 bzw. 97 an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 77 angelegt werden.
Die Amplitude des Bezugssignals Vr ist ein Durchschnittswert der Spitzen- oder Scheitelwertsignale, wobei Ä78 = Ä84 = Ä93 = Λ97 und Ä79 = (V4)K78 ist Das Signal Vr gibt irgendwelche Veränderungen in den Signalen A und B in der vorbeschriebenen Weise
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wieder.
Die Schalter 102 bis 104 werden durch den Zähler 33 gesteuert. Es können auch mehr als drei Schalter in Reihe mit entsprechenden Widerständen vorgesehen sein, obwohl nur drei Gruppen dargestellt sind. Wenn die Wellenistste'.lung weit von der Sollstellung entfernt ist, schließt der Zähler 33 alle Schalter 102 bis 104, um alle Widerstände 98, 99 und 101 parallel zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 77 und den Eingang des Operationsverstärkers 106 zu schalten. In diesem Fall ist der Eingangswiderstand des Operationsverstärkers 106 minimal, und dessen Verstärkungsfaktor ist maximal. Infolgedessen wird das Bczugssignal durch den Operationsverstärker 106 auf einen Maximalwert verstärkt, um ein maximales Geschwindigkeitssollsignal zu erzeugen. Das Signal wird über den Widerstand 109 zugeführt, um das Signal Ve— zu schaffen, und wird durch den Operationsverstärker 112 invertiert und über den Widerstand 116 zugeführt, urn das Signa! Vc+ zu schaffen.
Wenn sich die Motorwelle 12a der Sollstellung nähert, öffnet der Zähler 33 die Schalter 102 bis 104 einen nach dem anderen, bis in der Sollstellung alle Schalter 102 bis 104 offen sind. Der Eingangswiderstand des Operationsverstärkers 106 wird dadurch schrittweise erhöht und dessen Verstärkungsfaktor erniedrigt. Infolgedessen wird das Bezugssignal durch den Operationsverstärker 106 zunehmend weniger verstärkt, und die Amplitude der Signale Vc+ und Ve— nimmt schrittweise ab. Wenn alle Schalter 102 bis 104 offen sind, ist der Eingangswiderstand des Operationsverstärkers 106 unendlich und sein Ausgang ist null.
Obwohl die Schalter 102 bis 104 als mechanische Schalter dargestellt sind und unmittelbar von dem Zähler 33 gesteuert werden, dient dies nur der Vereinfachung der Darstellung und Beschreibung. In einer praktischen Ausfuhruri^sforrf! werden die Schälter 102 b'c 104 durch elektronische Schalter gebildet, und zu ihrer Betätigung ist eine entsprechende logische Schaltungsanordnung zwischen dem Zähler 33 und den Schaltern 102 bis 104 vorgesehen.
Durch die Erfindung ist somit eine Servomotor-Stelleinrichtung bzw. eine Servopositioniereinrichtung geschaffen, welche viel stabiler und genauer ist als bisher bekannte, herkömmliche Einrichtungen.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
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Claims (1)

29 OO 719 Patentansprüche:
1. Einrichtung zur Regelung der Lage der Welle eines Motors
a) mit Wandlern zur Erzeugung von periodischen, der Drehung der Welle entsprechenden, um 90° zueinander phasenverschobenen Signalen, die differenziert, vollweggleichgerichtet und zur Bildung von Geschwindigkeits-Istsignalen summiert werden, und
b) mit einer Anordnung zur Steuerung des Motors in Abhängigkeit von den Geschwindigkeitssignalen,
DE2900719A 1978-01-10 1979-01-10 Einrichtung zur Regelung der Lage der Welle eines Motors Expired DE2900719C2 (de)

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DE2900719A1 DE2900719A1 (de) 1979-07-12
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GB (1) GB2012990B (de)

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Publication number Publication date
US4227133A (en) 1980-10-07
GB2012990B (en) 1982-10-13
DE2900719A1 (de) 1979-07-12
GB2012990A (en) 1979-08-01
JPS5495879A (en) 1979-07-28

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