DE3001778C2

DE3001778C2 - Verfahren und Einrichtung zur Wegregelung eines Positionsantriebes

Info

Publication number: DE3001778C2
Application number: DE3001778A
Authority: DE
Inventors: Ingemar Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Neuffer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-01-18
Filing date: 1980-01-18
Publication date: 1985-10-17
Also published as: DE3001778A1; CH652516A5; ZA81294B

Description

a) Es wird der Verfahrweg (JSo) mit einem bestimmten Mindestweg (JS_ma>) verglichen;

b) für Verfahrwege, welche kleiner sind als der Mindestweg, werden in Abhängigkeit von Restweg (JS) und Verfahrweg (JS₀) Beschleunigungssollwerte (B*) bestimmt, die entweder der maximalen Beschleunigung ( + Bm_1x) oder der maxinalen Verzögerung (—Am«) entsprechen;

c) für Vtfrfahrwege. welche größer sind als der Mindestweg, werden Beschleunigungssollwerte (B*), die entweder der maximalen Beschleunigung, der maximalen Verzögerung oder dem Wert Null entsprechen, in Abhängigkeit vom Erreichen restwegabhängiger bzw. konstanter Grenzwerte (g2,g3 bzw. g 1, g 4) des geführten Geschwindigkeitssollwertes fV» bestimmt;

d) als Ruckwert (Rf) wird in einem Beschleunigungsregelkreis (22, 23) die verstärkte Differenz zwischen den jeweils bestimmten Beschleunigungssollwerten und dem Zeitintegral des Ruckwerts ^ebildt:, wobei der Betrag des Ruckwertes auf einen maximalen Wert (Rm_1x) begrenzt wird.

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2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ruckwertvorgabe ein über einen Integrator (23) gegengekoppelter Verstärker (22) großer Proportionalverstärkung vorgesehen ist, dessen Ausgang auf den Wert des maximalen Rucks (R_m,) begrenzt ist und dessen Eingang wahlweise entweder mit einer der Maximalbeschleunigung ( + B_mlx) oder mit einer der Maximalverzögerung ( — B_mlx) proportionalen Spannung, oder mit Nullspannung beaufschlagbar ist, wobei für Verfahrwege, welche größer sind als der Mindestweg, in der Verzögerungsphase des Antriebs der Verstärkereingang zusätzlich ein Korrektursignal erhält, welches der Differenz zwischen dem geführten Geschwindigkeitssollwert und der Ausgangsspannung (V) eines radizierenden Funktionsgenerators entspricht, welcher eingangsseitig mit einer der Wegdifferenz (JS) proportionalen und einer konstanten Größe (-K₀) beaufschlagt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein in Abhängigkeit von den erreichten Grenzwerten des geführten Geschwindigkeitssollwertes (Vf) weiterschaltbares Schrittschaltwerk (21), dessen Ausgangssignale (DX bis D 4) Schaltglieder zur Auswahl von Eingangsspannungen für den Ver· stärker (22) und von konstanten Größen (K 1, K 2), welche den Funktionsgenerator zusätzlich beaufschlagen, betätigen.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Gatterschaltung (27, 28, 33), welche eingangsseitig mit den Ausgängen zweiter Grenzwertmelder (31, 32) verbunden ist, welche ansprechen, wenn die Wegdifferenz (JS)kleiner als ¹A2 bzw. grö

ßer als ^u/i2 des Verfahrweges (JSo) ist

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsregelung eines elektromotorischen Positionsantriebes ein Stromregler (4) unterlagert ist, dem als zusätzlicher Sollwert das Ausgangssignal des Integrators (23) aufgeschaltet ist

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur ruck-, beschleunigungs- und geschwindigkeitsbegrenzten Wegregelung eines Positionsantriebes mit unterlagerter Geschwindigkeitsregelung, wobei mit Vorgabe entsprechender Ruckwerte und einer mehrfachen zeitlichen integration desselben eine Führung des Wegsollwertes und eines Geschwindigkeitssollwertes des Positionsantriebes erfolgt Mit einer solchen Sollwertführung kann unter Einhaltung und längstmöglicher Ausnutzung der durch die Begrenzungen festgelegten Randbedingungen dis gewünschte Position sehr schnell erreicht werden.

Nach einem solchen Verfahren arbeitet die nach der DE-Zeitschrift »Technische Mitteilungen AEG-TeIefunken 1976«, Seiten 269 bis 272 bekannte Einrichtung. Dort erfolgt während der gesamten Fahrt fortlaufend eine sich ständig wiederholende Haltepunktsberechnung, um unter Einhaltung einer gewünschten Fahrkurve den zum jeweiligen Bewegungszustand gehörigen nächstmöglichen Haltepunkt zu ermitteln. Bei Übereinstimmung von rialtepunktbcrcchnung mit der Zielvorgabe wird die Verzögerungsphase eingeleitet und damit das Abbremsen gemäß der zuvor ermittelten Haltepunktberechnung veranlaßt. Eineis<iits ist damit, insbesondere bei längeren Verfahrwegen, ziemlich viel unnötige und zeitaufwendige Rechenarbeit verbunden, zum anderen resultieren aus dem Umstand, daß die Haltepunktberechnung stets vollständig durchgeführt werden muß, ehe entsprechend dieser Berechnung der Verzögerungsvorgang eingeleitet werden kann. Fehler, die es erforderlich machen, den letzten Teil der Fahrstrecke mit Schleichgeschwindigkeit zu durchfahren, damit diese Fehler noch ^rechtzeitig aufgefangen werden könnet,.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches mit weniger Rechenaufwand auskommt und daher schneller zu reagieren vermag, so daß praktisch keine Schleichstrecken vorgesehen werden müssen, und bei dem insbesondere auch noch für sehr kleine Verfahrwege ein optimales Fahrverhalten gewährleistet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale.

Die Erfindung samt ihren weiteren Ausgestaltungen, welche in den Unteransprüchen gekennzeichnet sind, soll nachstehend anhand der Figuren näher erläutert werden.

Im Anwendungsbeispiel der F i g. 1 besteht der zu regelnde Positionsantrieb PA in einem Elektromotor 1, welcher über eine mit ihm gekoppelte Seilscheibe 2 den Fahrkorb 3 einer Aufzugs- oder Schachtförderanlage bewegt. Der Strom des Elektromotors 1 wird mittels

eines Stromreglers 4 geregelt, dessen Ausgangsgröße über einen Steuersatz 5 eine Stromrichteranordnung 6 aussteuert Der Istwert Ia des Stromreglers wird mittels eines im Ankerstromkreis angeordneten Stromwandlers 7 gewonnen. Dem Stromregler 4 ist ein Geschwindigkeitsregler 8 Oberlagert, dessen Istwert Va im Ausgangssignal eines mit dem Elektromotor 1 gekuppelten Tachodynamos 9 besteht Dem Geschwindigkeitsregler 8 ist ein WegresJer 10 überlagert, vobei dessen Istwert Sa einem Zähler entnommen wird, welcher mit Impulsen beaufschlagt wird, die durch Drehung einer mit dem Fahrkorb gekoppelten Impulsscheibe 12 erzeugt werden.

Ein links von der mit !-1 bezeichneten Linie dargestellter Führungsgrößengeber FGG gibt dem Positionsantrieb PA die anzufahrende Sollwertposition in Form eines nach bestimmten Gesichtspunkten geführten Wegsollv-'ertes Sf vor und liefert zusätzlich noch ebenfalls entsprechend geführte Korrektursollwerte Vf und Bf für die unterlagerten Geschwindigkeits- bzw. Stromregler 8 bzw. 4. Die Bildung der von dsm Führungsgrößengeber ausgegebenen Sollwerte, d.h. der geführten Sollwerte, soll so erfolgen, daß für über einem bestimmten Mindestweg liegenden Verfahrwege stets einer der Sollwerte Bf, Vf oder die zeitliche Ableitung des Sollwertes Bf — der Ruck — einen Maximalwert erreicht Hierzu wird im Führungsgrößengeber ein die Zielposition des Fahrkorbes vorschreibender Sollwert S* mit dem vom Führungsgrößengeber ausgegebenen Sollwert Sf verglichen und dieser mittels einer im einzelnen noch näher zu beschreibenden nichtlinearen Regelung schließlich mit dem Sollwert 5* zur Deckung gebracht Unter der Voraussetzung, daß der Positionsantrieb, d. h. der Fahrkorb 3, den jeweiligen Veränderungen des geführten Wegsollwertes Sf ohne nennenswerten Schleppfehler zu folgen vermag, entspricht nicht nur zu Beginn eines jeden Verfahrvorganges, sondern auch laufend die Differenz AS zwischen der Sollwertposition 5* und dem vom Führungsgrößengeber ermittelten Sollwert SfC¹ ;m jeweils noch bis zum Zeitpunkt zurückzulegenden Restweg.

Mit dem restwegproportionalen Signal AS wird ein Betragsbildner 13 und ein Fahrtrichtungsgeber 14 beaufschlagt. Der Fahrtrichtungsgeber 14 besteht aus einem Grenzwertmelder, welcher entsprechend der vorgegebenen Fahrtrichtung ein positives oder ein negatives Signal konstanter Größe (Einheitssignal) erzeugt und damit mittels der Multiplizierer 15a und 156, denen dieses Signal eingangsseitig zugeführt wird, für den richtigen Wirkungssinn der ·Γ·Γοβεη sorgt, welche sich bei einer Änderung der Fahrtrichtung bezüglich ihres Vorzeichens ebenfalls umkehren müssen. Das Ausgangssignal des Betragsbildners 13 ist einem Grenzwertmelder 16 zugeführt, welcher eine Ansprechgrenze aufweist, die einem minimalen Verfahrweg AS_mm entspricht. Dieser Mindestweg ergibt sich mit den dem Positionsantrieb PA angepaßten Maximalwerten der Beschleunigung B_mlx und des Ruckes R_max 7 ti 2 · S³™,//?² _mai.

Wenn der zu Beginn eines Startsignals STzurückzulegende Verfahrweg ASq größer ist als der zuvor erwähnte Mindestweg, so sprich! der Grenzwertmelder 16 an und setzt bei Vorliegen eihes Startsignals STeine bistabile Kippstufe 17 in den Zustand, in dem ihr Ausgangssignal SG ein L-Signal ist. Für den Fall, daß ein Verfahrweg ASq vorliegt, welcher kleiner ist als dieser Mindcsiweg, wird die bistabile Kippstufe 17 in den Zustand versetzt, in dem d?3 Signal SG ein Nullsignal ist und demzufolge der andere Ausgang der bistabilen Kippstufe ein L-Signal aufweist

Der Betrag der restwegproportionalen Größe AS bildet zusaminen mit der Größe K, welche sich aus einer konstanten Größe -Ko und einer von zwei fallweise mittels Schalterbetätigungssignalen D\ und D 2 zuschaltbaren konstanten Größen £1 und K 2 zusammensetzt das Eingangssignal 3 eines radizierenden Funktionsgenerators 18. Zwischen der Eingangsgröße e und der Ausgangsgröße V* des radizierenden Funktionsgenerators 18 besteht der parabolische Zusammenhang

e.

wobei für die neben dem Betrag des Restweges AS immer im Eingangssignal enthaltene konstante Größe

-Ko= —^g- AS_nJ_n

und für die fallweise noch hinzutrewnden konstanten Größen

und

1
12

gilt Mit der Ausgangsgröße V* des Funktionsgenerator 18 werden einerseits Grenzwerte für den geführten Geschwindigkeitssollwert Vf gebildet, von deren Erreichen im Verlaufe des Verfahrvorganges die Größe des jeweils vorzugebenden Ruckwertes Rf sowie das Zuschalten der konstanten Größen K1 und K 2 abhängt, andererseits kann er in der vorletzten Phase des Verfahrvorganges unmittelbar als Vorgabewert für den geführten Geschwindigkeitssollwert V> benutzt werden, um im Sinne einer Regelung einen gezielten Einlauf in die anzufahrende Position zu bewirken.

D?s Ausgangssignal V* des radizierenden Funktionsgenerators 18 wird zuammen mit dem in einem weiteren Betragsbildner 19 gebildeten Betrag des geführten Geschwindigkeitssollwertes V> einer Grenzwerischaltung 20 zugeführt, deren weitere Eingangsgrößen eine einer frei wählbaren Maximalgeschwindigkeit V_max und eine einer Minimalgeschwindigkeit V_m,„ entsprechende Größe sind, welche mit den dem Positionsantrieb angepaßten Maximalwerten für den Ruck und die Beschleunigungzu

Vm;/:= 1/2 ' (B~maxt Rmax)

bestimme ist. Von der Grenzwertschaltung 20 werden in Abhängigkeit von ihren konstanten Eingangsgrc3en V_max bzw. V_m,„ und ihren variablen Eingangsgrößen V* und Vf Grenzwertsignsie G 1 bis G 4 ausgegeben, welche ein von dem Signal SG angestoßenes Schrittschaltwerk 21 so weiter;halten, daß von ihm nacheinander die Schalterbetätigungssignale Di bis D 4 ausgegeben werden. Von den Signalen D1 bis D 3 ist jeweils immer nur eines wirksam, d. h. weist L-Signal auf ufid bewirkt so ein Schließen des bzw. der ihm zugeordneten Schalter, während das Betätigungssignal D 4 nach einer geringen Verzögerung^jeit stets gleichzeitig mit dem Betätigungssignal DI auftritt. Mit den Signalen Dl bis D 4 wird einerseits in Abhängigkeit vom jeweils noch zurückzulegenden Verfahrweg AS und dem erreichten

Wert des geführten Geschwindigkeitssollwertes Vf die Charakteristik des radizierenden Funktionsgenerators 18 verändert und andererseits auf den Eingang eines Proportionalverstärkers 22 ein der maximalen Beschleunigung entsprechender Wert B_m,_x entweder mit positivem oder negativem Wirkungssinn aufgeschaltet. Der Proportionalverstärker 22 weist eine sehr große Proportionalverstärkung auf. Sein Ausgangssignal flfisi für beide Polaritäten auf den maximalen, frei wählbaren Ruckwert R_max begrenzt und einem Integrator 23 mit der Integrierzeit

'1 ⁼ Bma\l R ma*

zugeführt, dessen Ausgangssignal Bf auf den Eingang des Verstärkers 22 gegengekoppelt und gleichzeitig als geführter Korrektursollwert Bf auf den Stromregler 4 wirkt. Dieser geführte BeschleunigungssoÜwert Bf wird nacheinander mittels zwei weiterer Integratoren 24 und 25 mit den Integrierzeiten

und

T]= V_misl Bnux '3 ~ Jmax/ 'mat

zeitlich integriert, wobei S_m„ dem gesamten möglichen Verfahrweg des Positionsantriebes, z. B. im Falle einer Schachtförderanlage der Tiefe des Schachtes entspricht. Man erhält damit die geführten Sollwerte V>und Sf, die den entsprechenden Reglern 8 und 10 des Positionsantriebes PA zugeführt sind. Die Kombination des Verstärkers 22 und des Integrators 23 kann praktisch als ein Hochlaufregler für den Beschleunigungssollwert B_F betrachtet werden und gestattet, diesen Wert mit definierter Änderungsgeschwindigkeit dem jeweils vorliegenden gcschwiridigkcitsauMärigig ausgewählten Bcsch'cünigungssollwert B* anzupassen. Diese Methode der indirekten Ruckwertvorgabe erspart die sonst erforderliche Ermittlung der jeweiligen Zu- und Abschaltzeitpunkte für die maximalen Ruckwerte.

Im vorletzten Teil des Verfahrweges, in welchem der geführte Beschleunigungssollwert Bf des Positionsantriebes an sich einen konstanten, negativen Wert aufweisen sollte, ist das Schalterbetätigungssigna! Ü4 wirksam, und dem Verstärker 22 wird außer dem Ausgangssignal des Multiplizierers 15 noch ein Korrektursignal zugeführt, welches von einem Proportionalregler 26 aus der Differenz zwischen dem von dem radizierenden Funktionsgenerator 18 ausgegebenen Signal V und dem geführten Sollwertsignal V_F gebildet wird. Auf diese Weise lassen sich eventuelle Fehler bei der zeitlichen Integration des Ruckwertes Rf kompensieren und der Geschwindigkeitssollwert V> kann exakt entsprechend der zum Einlaufen in die vorgegebene Position erforderlichen Kurve geführt werden.

Für den Fall, daß der zu Beginn des Startkommandos ST vorliegende Verfahrweg JSo kleiner ist als der Mindeswert JSm_1n wird das Ausgangssignal SG der bistabilen Kippstufe 17 auf Null gesetzt. Es wird dann nicht das Schrittschaltwerk 21 angestoßen, sondern infolge der Invertierung des Signals SG am Eingang der UND-Gatter 27 und 28 werden diese Gatter zu einer Signalgabe vorbereitet, so daß die Eingangsgröße B* des Proportionalverstärkers 22 und damit die maßgeblichen Ruckwerte Rf von den Schalterbetätigungssignalen d 1 bzw. dl bestimmt werden. Auf das Startkommando STwird der zu diesem Zeitpunkt erforderliche Verfahrweg JSq von einem Speicher 29 übernommen und einem Proportionalverstärker 30 zugeführt, dessen Verstärkungsfaktor '/π beträgt. Eingangs- und Ausgangsgröße dieses Verstärkers 30 werden voneinander subtrahiert, laufend mit dem jeweils noch zurückzulegenden Restweg JS in Vergleich gesetzt und das Ergebnis zwei Grenzwerlmeldern 31 und 32 zugeführt, die als Ansprechgrenze den Wert Null aufweisen. Deren Ausgangssignale sind den Eingängen eines ODER-Gatters 33 zugeführt, wobei dessen Ausgangssignal unmittelbar auf den zweiten Eingang des UND-Gatters 27 und invertiert auf den zweiten Eingang des UND-Gatters 28 wirkt. Am Ausgang des UND-Gatters 27 entsteht somit dann das Schalterbetätigungssignal d\ (L-Signal), wenn der Betrag des Restweges JS größer als ¹V₁₂ oder kleiner als V|2 des mit dem Startkommando ST abgespeicherten Verfahrweges JSo ist, während am Ausgang des UND-Gatters 28 dann das Schalterbetätigungssignal c/2(L-Signai) auftritt, wenn sich der Resiweg JS zwischen diesen Werten bewegt. Auf diese Weise kann auch bei recht kleinen Verfahrwegen ein optimaler Einlauf in die Sollposition erreicht werden.

Fig. 2 zeigt beispielhaft nähere Einzelheiten zum Aufbau der Grenzwertschaltung 20 und des Schrittschaltwerkes 21. Die Grenzwertschaltung besteht im wesentlichen aus vier Grenzwertmeldern 34 bis 37, welche als Ansprechwert den Wert Null aufweisen und bei negation Eingangssignalen L-Signale G 1 bis G4 abgeben. Eingangsseitig sind die vier Grenzwertmelder 34 bis 37 mit den Ausgängen von vier Mischgliedern 38 bis 41 verbunden, derien eingangsseitig konstante, den Größen V_m„ und Vmm proportionale Spannungen, das Ausgangssignal V* des radizierenden Funktionsgenerators 18 und der mittels eines Betragsbildners 19 gebildete Betrag des Ausgangssignals V_F des Integrators 24 mit der angegebenen Polarität zugeführt sind. Ein Verstärker 42 dient dabei zur Vervierfachung der der Größe V_mi„ proportionalen Gleichspannung.

Das Schrittschaltwerk 21 besteht aus drei bistabilen Kippstufen 43 bis 45 und einem Verzögerungsglied 46.

Es dient zur Erzeugung der Signale D 1 bis DA, welche jeweils in dem Falle, daß sie L-Signale sind, die ihnen zugeordneten, in F i g. 1 dargestellten Schalter schließen, im anderen Falle öffnen. Das von der bistabilen Kippstufe 17 gelieferte Signal SG setzt die bistabile Kippstufe 43. Ihr Ausgangssignal D1 weist demzufolge L-Signal auf. Dieses bereitet das entsprechende Setzen der bistabilen Kippstufe 44 vor, welches dann erfolgt, wenn der Ausgang eines eingangsseitig von den Grenzwertsignalen G 1 und G2 beaufschlagten ODER-Gatters 47 ein L-Signal führt Das Ausgangssignai D 2 der bistabilen Kippstufe 44 setzt einerseits die bistabile Kippstufe 43 zurück und bereitet das Setzen der bistabilen Kippstufe 45 vor, welches dann erfolgt, wenn das Grenzwertsignal G 3 ein L-Signal ist Rückgesetzt wird die bistabile Kippstufe 45 vom Grenzwertsignal G 4. Das Schalterbetätigungssignal Z? 4 folgt dem Ausgangssignal D 3 der bistabilen Kippstufe 45 mit einer geringen Verzögerung 7Ό. Das Ausgangssignal D 3 setzt wiederum die bistabile Kippstufe 44 zurück, wodurch deren Ausgangssignal D 2 zu Null wird. Das Schrittschaltwerk 21 gibt also auf das Signal SG hin nacheinander sich einander ablösende Schalterbetätigungssignale D1 bis DZ aus, wobei der Zeitpunkt der jeweiligen Ausgabe vom Erreichen definierter Grenzwerte des geführter Geschwindigkeitssollwertes Vf bestimmt wird. So wird das Betätigungssignal D 2, welches das Betätigungssignal D1 der bistabilen Kippstufe 43 ablöst, dann ausgegeben, wenn

I Vr\ > V_n,,,- V_mm oder \ V_h\ > V-A ■ V_mm

ist; das das Betätigungssignal D 2 ablösende Ausgangssignal D 3 der bistabilen Kippstufe 45 erscheint dann, wenn

\V,.i> V'-V„_m

ist, und schließlich wird im letzten Teil des Verfahrweges die bistabile Kippstufe 45 rückgesetzt, wenn der Betrag des geführten Geschwindigkeitssollwertes V> kleiner geworden ist als V_m,„.

Die Fig. 3A und 3B zeigen eine Funktionsübersicht zu dem in den Fig. I und Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Links neben einzelnen Funktionsblöcken sind die Bezugszeichen der entsprechenden funktionsgleichen Bauteile der Fig. 1 bzw. Fig. 2 wiedergegeben. Ebenso sind die Bezeichnungen der physikalischen Großen aus den Fig. i bzw. Fig. 2 übernommen worden. Cn bzw. Ci^ entsprechen den Verstärkungsfaktoren der Verstärker 22 bzw. 26. In rechteckförmigen Funktionsblöcken ist der Zustand der betreffenden Größen angegeben, welcher sich als Folge der Zustände ergibt, welche durch die jeweils vorgeordneten Funktionsbiöcke beschrieben sind, wobei die durch verstärkte Seitenlinien hervorgehobenen Funktionsblöcke Zustände repräsentieren, welche sich durch Verknüpfung mehrerer Größen ergeben, während die durch die übrigen Rechtecke dargestellten Zustände sich aus einfachen Schalthandlungen (Schaltsignale D 1 bis D 4, d 1, c/2) ergeben und nur durch diese bestimmt sind. Die rautenförmigen Funktionsblöcke — in den F i g. 1 bzw. F i g. 2 jeweils beispielhaft durch die Kombination eines Mischgliedes und eines Grenzwertmelders verwirklicht — repräsentieren eine Weichenfunktion im Ablauf des Verfahrens, indem dieses bei Erfüllung der in diesem Funktionsblock angegebenen Bedingung gemäß dem mit »j« bezeichneten Weg verläuft, während im anderen Fall der mit »n« bezeichnete Weg eingeschlagen wird.

Wenn der zu Beginn des Startkommandos STzurück-•zulegende Verfahrweg ASo kleiner ist als der durch den Wert der Maximalbeschleunigung und den Wert des Maximalrucks bestimmte Mindestweg AS_min, nimmt der Verfahrensablauf den im rechten oberen Teil der F i g. 3A dargestellten Weg, indem entsprechend der Größe des jeweils noch zurückzulegenden Verfahrweges AS eines der Schalterbetätigungssignale d 1 bzw. d 2 aktiviert wird und somit als Ausgangsgröße für die Ruckwertvorgabe ein der maximalen Beschleunigung + B„_ax entsprechender bzw. ein der maximalen Verzögerung — ßmji entsprechender Beschleunigungssollwert B* zur Wirkung kommt, wobei vom geführten Beschleunigungssollwert Bf diese Maximalwerte nicht erreicht werden. Ist dagegen der zu Beginn des Startkommandos ST zurückzulegende Verfahrweg /ISo größer als der erwähnte Mindestweg ASmin, dann wird entsprechend dem linken oberen Teil der Fig.3A der Weg eingeschlagen, bei welchem durch aufeinanderfolgendes Aktivieren der Schalterbetätigungssignale DX bis DA unterschiedliche Beschleunigungssollwerte B* und diesen jeweils zugeordnete, in den Funktionsweichen 38 und 39 verarbeitete Grenzwerte für den geführten Geschwindigkeitssollwert Vjr festgelegt werden. Diese Grenzwerte enthalten konstante Komponenten (V_n^_x bzw. V_min) und geir.äiJ der Beziehung

restwegabhängige Komponenten, wobei der Parameter K fallweise durch die Schalterbetätigun;:ssignale D 1 bis D4 verändert wird. Ausgehen'! vom jeweils vorgeschriebenen Beschleunigungssollwert S* erfolgt die Berechnung des geführten Ruckwcrtes Ri mit anschließender dreifacher zeitlicher Integration desselben, so daß die geführten Sollwerte Bi, VV und 5/ erhalten und auf den Positionsantrieb PA zur Einwirkung gebracht werden können.

Für Verfahrwege ASo, welche größer sind als der Mindestweg AS_m;_n, wird also — beginnend mit dem Zustand DI = I, D2=D3=D4=0 der Schalterbetätigungssignale und demgemäß mit B*=B_ma> sowie K = Ki-K(* — die ganze Funktionskette von oben nach unten durchlaufen und dies so lange wiederholt, bis entweder die eine oder die andere Bedingung der mit 38 und 39 bezeichneten Vergleichsfunktion nicht mehr erfüllt sind, das heißt, der geführte Geschwindigkeitssollwert V>entweder den Grenzwert

gi— Vnui, — V_mj„

oder den Grenzwert
£2= V-4· V_min

überschritten hat. Dann erfolgt eine Zustandsänderung der Signale Dl und D 2 in (D 1 = 0 und D 2 = 1), womit dann B*= 0,K=K2—KQ\s\ und als Grenzwertabfrage

aktiviert wird. Wiederum wird die Funktionskette so lange durchlaufen, bis der geführte Geschwindigkeitssollwert V/r den Grenzwert g 3 überschritten hat, woraufhin die Zustände D2 = 0 und D3 = D4=1 mit den

hergestellt werden, bis sich schließlich der Zustand
Dl=D2=D3=D4=0

ergibt, mit welchem das Positionsziel erreicht wird.

F i g. 4 zeigt den sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergebenden Verlauf des geführten Geschwindigkeitssollwertes V> in Abhängigkeit von dem jweils vorliegenden Restweg AS anhand dreier mit a, b und c bezeichneten Fahrkurven. Die Fahrkurve c gilt für den Fall, daß der zu Beginn des Startkommandos vorliegende Verfahrweg JSoc kleiner ist als der Mindestweg, während bei den Fahrkurven a und b angenommen wurde, daß dieser ursprüngliche Verfahrweg größer ist als der genannte Mindestweg. Der Unterschied zwischen dem Ablauf gemäß Fahrkurve a und Fahrkurve b besteht darin, daß bei der Fahrkurve b der ursprüngliche Verfahrweg so klein ist, daß im Verlauf des Verfahrvorganges die an sich zulässige Maximaigeschwindigkeit V_ro„ nicht mehr erreicht wird. Im Diagramm der F i g. 4 sind weiterhin die Grenzwertkurven EP, sowie g 1 bis g4 dargestellt und an den einzelnen Streckenzügen der Fahrkurven a bis c jeweils mit Dl bis D 4 bzw. d\, dl vermerkt, daß für diese Bereiche die entsprechenden Schaltsignale jeweils den Wert 1 (und die übrigen den Wert Null) aufweisen. Hat eines der Schaltsignale Dl bis D 4 den Wert 1, so entspricht das im Schaltbild der F i g. 1 einem geschlossenen Zustand des diesem Schalterbetätigungssignal zugeordneten Schalters.

Am Beispiel der in F i g. 4 mit a bezeichneten Fahr-

kurve läßt sich in Übereinstimmung mit dem Ablaufplan gemäß den F i g. 3A, 3B im einzelnen verfolgen, daß zu Beginn des Verfahrvorganges das Schalterbetätigungssignal D1 den Wert 1 aufweist und das jeweilige Erreichen der Grenzkurven gi,g3 und g4 durch den geführten Geschwindigkeitssollwert VV sin Zustandswechsel bei den SchsOierbetätigungssignalen hervorruft, indem das bisher aktive Schalterbetätigungssignal den Wert Null und ein anderes den Wert 1 annimmt. Durch die jeweils aktivierten Schalterbetätigungssignale Dl bis D4 wird jeweils ein neuer Beschleunigungssollwert B* und ein zugeordneter Parameter der radizierenden Funktion ausgewählt Die Zeitpunkte der Zustandsänderungen der Schalterbetätigungssignale D\ bis D 4 sind bei der Fahrkurve a mit 11 bis 13 bezeichnet.

An und für sich würde es für die sich im Anschluß an den Zeitpunkt 12 ergebende Verzögerungsphase genügen, ais Beschieunigungssoliweri S'uci'i Wert der maximalen Verzögerung — B_mlx durch Aktivieren des Schalterbetätigungssignale D 3 vorzugeben, um den Antrieb der mit EP bezeichneten Einlaufparabel folgen zu lassen. Um jedoch in diesem besonders kritischen Abschnitt des Verfahrweges vorher aufgelaufene Fehler, Störinformationen oder ähnliches zu eliminieren, wird jedoch zusätzlich zu dem Schalterbetätigungssignal D 3 auch noch das Schalterbetätigungssignal D 4 aktiviert, so daß (vergleiche Fig. 1) als zusätzlicher Beschleunigungssollwert B* die verstärkte Abweichung zwischen dem durch die Einlaufparabel EP gegebenen und dem ermittelten Wert des geführten Geschwindigkeitssollwertes V> wirksam wird, wie im einzelnen auch der Fig. 3A bzw. F i g. 1 zu entnehmen ist

In den F i g. 5 und 6 sind schließlich die in F i g. 4 mit a, b und c bezeichneten Fahrkurven, sowie die zugehörigen Werte des geführten Ruckwertes Rf, des geführten BeschleunigungssQÜwertes Bf und des geführten Wegsoliwertes S/rdargestellL Die mit f 0 bis f 3 bezeichneten Zeitpunkte entsprechen jeweils den gleichbezeichneten Zeitpunkten der Fig.4. In dem den zeitlichen Verlauf des geführten Beschleunigungssollwertes Bf darstellenden Zeitdiagramms si.id die Zeitbereiche dargestellt, in welchen jeweils die einzelnen Schalterbetätigungssigna-Ie D1 bis D 4 aktiv sind, das heißt, beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 ein Schließen des ihnen zugeordneten Schalters bewirken.

Die Werte der Beträge der maximalen Beschleunigung B_m,x und der maximalen Verzögerung — B_m,_x brauchen nicht unbedingt, wie beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1, gleich groß sein, sie können auch unterschiedlich groß gewählt werden.

Auch ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht an die Verwendung analoger Bausteine gebunden, es kann genausogut in hybrider Technik oder mittels eines Mikroprozessors oder eines sonstigen, entsprechend dem Ablaufplan gemäß F i g. 3A und 3B betriebenen Digitalrechner realisiert werden.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur ruck-, beschleunigungs- und geschwindigkeitsbegrenzten Wegregelung eines Positionsantriebes mit unterlagerter Geschwindigkeitsregelung, wobei unter mehrfacher zeitlicher Integration eines Ruckwertes eine Führung des Geschwindigkeitssollwertes des Positionsantriebes erfolgt, gekennzeichnet durch folgende Schritte: