DE3016933A1 - Digitaler servoachsen-simulator - Google Patents

Digitaler servoachsen-simulator

Info

Publication number
DE3016933A1
DE3016933A1 DE19803016933 DE3016933A DE3016933A1 DE 3016933 A1 DE3016933 A1 DE 3016933A1 DE 19803016933 DE19803016933 DE 19803016933 DE 3016933 A DE3016933 A DE 3016933A DE 3016933 A1 DE3016933 A1 DE 3016933A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
digital servo
simulator according
servo axis
servo
digital
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19803016933
Other languages
English (en)
Inventor
Hermann Dipl.-Math. 6940 Weinheim Drösel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DROESEL HERMANN DIPL MATH
Original Assignee
DROESEL HERMANN DIPL MATH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DROESEL HERMANN DIPL MATH filed Critical DROESEL HERMANN DIPL MATH
Priority to DE19803016933 priority Critical patent/DE3016933A1/de
Publication of DE3016933A1 publication Critical patent/DE3016933A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B17/00Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02Systems involving the use of models or simulators of said systems electric
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/33Director till display
    • G05B2219/33131Synthesize programmable axis, to simulate a non existing, virtual axis
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/42Servomotor, servo controller kind till VSS
    • G05B2219/42163Simulator

Description

  • Digitaler Servoachsen-Simulator
  • Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät, welches nach Eingabe von Parametern unter dem Einfluß elektrischer Steuersignale das dynamische Verhalten von Servoachsen simuliert und dabei laufend elektrische Signale abgibt, welche die jeweilige Position und Geschwindigkeit der simulierten Bewegung beschreiben. Die dynamischen Charakteristika simulierter Servoachsen wie zum Beispiel Trägheit, Anfangsposition, Anfangsgeschwindigkeit sollen dem Simulator als Parameter eingegeben werden können.
  • Die Parametereingabe und die Signalverarbeitung im Simulator sollen vorzugsweise jedoch nicht ausschließlich mit digitaler Technik erfolgen.
  • Der digitale Servoachsen-Simulator soll einmal dazu verwendet werden, um Servoachsen-Steuerungen auf einfache Weise und unter leicht variierbaren Bedingungen zu erproben, zum anderen soll er im Parallelbetrieb mit realen Servoachsen eingesetzt werden, um das Verhalten der realen Servoachsen zu überwachen und deren Betriebssicherheit damit zu erhöhen.
  • Simulationsapparate für Servoachsen sind bekannt. Meist bestehen sie aus Servomotor und Drehimpulsgenerator. In der Regel kann ihr charakteristisches dynamisches Verhalten jedoch nicht variiert werden und weicht außerdem vom dynamischen Verhalten der zu simulierenden Servoachsen ab.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Servoachsen-Simulato: anzugeben, dem die dynamischen Charakteristika der zu simulierenden Servoachsen in weiten Bereichen variierbar als Parameter auf einfache Weise eingegeben werden können, der dann unter dem Einfluß elektrischer Steuersignåle das dynamische Verhalten von Servoachsen simuliert und dabei laufend elektrische Signale abgibt, welche für die simulierte Bewegung die jeweilige Position, die jeweilige Geschwindigkeit und die jeweilige Beschleunigung anzeigen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Servoachsen-Simulator gelöst, der als elektronisches Gerät aufgebaut ist, über einen Geräteteil verfügt, mit dessen Hilfe die Simulationsparameter eingegeben und überprüft werden können, der über elektrische Signaleingänge zur Eingabe zeitlich variabler Steuersignale verfügt und der elektrische Signalausgänge besitzt, über welche laufend Signale abgegeben werden, die für die simulierte Servoachsen-Bewegung die jeweilige Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung beschreiben.
  • Der digitale Servoachsen-Simulator besitzt einen Schreiblesespeicher zur Aufnahme der Simulationsparameter, die über eine Tastatur oder über gestufte Drehschalter oder über stufenlose Drehschalter eingegeben werden. Die gespeicherten Simulationsparameter werden vermittels einer alfanumerischen oder numerischen Anzeige des Simulators sichtbar gemacht. Das Kernstück des Simulators bildet ein Rechner mit Prozessor, Festwertspeicher, Arbeitsspeicher, Arithmetikbaugruppe, Taktgenerator. Dem Simulator wird von außen ein analoges oder digitales zeitlich veränderliches Signal u(t) zugeführt, im Falle eines digitalen Signale wird dieses von Gültigkeitsimpulsen begleitet. Für die meist digitale interne Arbeitsweise des Simulators wird ein analoges Eingangssignal über einen Analogdigitalwandler digitalisiert. Der Rechner des Servoaclisen-Simulators berechnet mithilfe der gespeicherten Simulationsparameter die Größen Position y(t), Geschwindigkeit y'(t), Beschleunigung y " (t) mittels der Differentialgleichung my " + kyf = u oder mittels einer anderen Differentialgleichung und gibt die laufend errechneten Werte für y, y', y " als digitale oder analoge Signale ständig über seine Signalausgänge aus dem Simulator heraus. Bei digitaler Signalausgabe werden Gültigkeitsimpulse mitausgegeben, für analoge Signalausgaben werden bei digitaler interner Verarbeitung Signalwandlungen über Digitalanalogwandler vorgenommen. Balls- die Ausgabegrößen y, y', y " Grenzwerte erreichen oder überschreiten oder unterschreiten, werden Ausnahme signale erzeugt und über dafür vorgesehene Ausgangsleitungen ausgegeben. Die Grenzwerte in diesem Sinne gehören zu den variierbaren Simulationsparametern.
  • Für den elektrischen Betrieb wird dem Simulator Gleichspannung oder Wechselspannung zugeführt, imletzteren Falle besitzt er ein eingebautes Netzgerät.
  • Der digitale Servoachsen-Simulator wird sich dadurch als vorteilhaft erweisen, daß er ein recht einfach zu handhabendes elektronisches Gerät darstellt, dessen Simulationsparameter in einem weiten Spielraum variiert werden können und welches somit zur Simulation verschiedenartiger Servoachsen mit elektrischen oder hydraulischen Antrieben verwendet werden kann. Dia Ausgangssignale des Simulators gleichen den Meßwertsignalen realer Achsen oder lassen sich diesen mit einfachen elektronischen Mitteln angleichen. Der Servoachsen-Simulator wird seine hauptsächlichen Einsatzgebiete bei der Erprobung oder bei der Uberprüfung von Servoachsen-Steuerungen und im Parallelbetrieb mit realen Servoachsen finden.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • FIG.1 zeigt die wesentlichen Bestandteile eines digitalen Servoachsen-Simulators.
  • Wir sehen in Fig.1 eine lOstellige alfanumerische Anzeige, eine 16teilig Tastatur, einen Prozessorblock (Prozessor), der auch die Adreßdekodierung des Simulators beinhaltet, einen Schreiblesespeicher (RAM) zur Aufnahme der über die Tastatur eingegebenen Simulationsparameter und als Arbeitsspeicher des Simulators, einen Festwertspeicher (ROM), der die Ablaufsteuerung des Simulators enthält darunter auch Programmelemente zur Anzeige der gespeicherten Simulationsparameter, einen Arithmetikblock (Arithmetik) zur Erhöhung der Operationsgeschwindigkeit des Simulator-Rechners, einen Taktgenerator (Taktgen.) zur Erzeugung der für den Simulationsbetrieb erforderlichen Hilfsfrequenzen und ein Netzteil (betet.) zur Erzeugung der Betriebsspannungen, die in der Regel im Bereich von +15 Volt bis -15 Volt Gleichspannung liegen werden. Die verschiedenen Blöcke sind über einen Leitungsstrang (BUS) miteinander verbunden. Der Leitungsstrang (BUS) besteht aus Potentialleitungen, Adreßleitungen, Datenleitungen, Steuersignalleitungen. Im Simulationsbetrieb steht ein analoges zeitabhängiges Steuersignal analog am Simulator an oder es steht ein digitales zeitabhängiges Steuersignal als zeitabhängige binär verschlüsselte Zahl, die von Gültigkeitsimpulsen begleitet wird, am Simulatoreingang an.
  • Im Falle des analogen Eingangssignals wird es sich um einen Spannungswert handeln, der in der Regel zwischen +15 Volt und -15 Volt liegt. Dieser Spannungswert wird in den Analogdigitalwandler DAD eingeleitet und digitalisiert. In beiden Fällen (analog und udig) wird ein digitales Eingangssignal synchronisiert an den Simulationsreohner weitergegeben. Der Simulationsrechner arbeitet in kurzen Zeitintervallen, deren Dauer in der Größenordnung von 10 Mikrosekunden bis 10 Millisekunden liegen wird, und führt in jedem Zeitintervall folgende Rechenoperationen aus: Berechnung von y " aus my'' + ky' = u oder aus einer anderen Differentialgleichung, Berechnung des nächsten Wertes von A y aus dem vorhergehenden Wert und aus y ", Berechnung des nächsten Wertes von y aus dem vorhergehenden Wert und aus y'.
  • Im wesentlichen werden bei dieser rekursiven Vorgehensweise Differentialquotienten durch Differenzenquotienten ersetzt.
  • Formeln für dieses Verfahren finden sich in den Lehrbüchern der numerischen Mathematik.
  • Damit sind die Ausgangsgrößen y, y', ylt gewonnen und werden als zeitabhängige binär verschlüsselte Zahlen zusammen mit Gültigkeitsimpulsen über die AusgUnge-RO, R1, R2 des Simulators ausgegeben. Außerdem können sie über die Digitalanalogwandler DAO, DAl, DA2 zur Ausgabe in Analogsignale umgewandelt werden.
  • Es wird sich dann um Spannungswerte aus dem Bereich +10 Volt bis -10 Volt handeln. Sofern die Ausgangsgrößen y, y', y " gewisse als Simulationsparameter gespeicherte Grenzwerte erreichen, werden Ausnahmesignale erzeugt und über RS auf den Ausgangsleitungen si ausgegeben. Digitale Eingangssignale (an RU) und digitale Ausgangssignale des Simulators werden in der Regel den Strom-Spannungsbedingungen der TTL-Bausteine genügen. Die Ausführung' des Servoachsen-Simulators wird in moderner Leiterkartentechnik unter Verwendung integrierter Bauelemente wie Mikroprozessoren, EPROM-Speicher erfolgen.
  • Leerseite

Claims (8)

  1. PÄTENTA#SPR#CHE Digitaler Servoachsen-Simulator dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß er als digital arbeitendes elektronisches Gerät ausgebildet ist, dem über eine Tastatur oder über Drehschalter Parameter eingegeben werden können und das dann unter dem Einfluß zeitabhängiger elektrischer Steuersignale und unter Heranziehung der eingegebenen Parameter das dynamische Verhalten von Servoachsen rechnerisch simuliert und dabei laufend elektrische Signale abgibt, welche die Zeitveränderliche Position der simulierten Bewegung beschreiben.
  2. 2. Digitaler Servoachsen-Simulator nach Anspruch 1 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß er laufend elektrische Signale abgibt, welche die zeitveränderliche Geschwindigkeit der simulierten Bewegung beschreiben.
  3. 3. Digitaler Servoachsen-Simulator nach Anspruch 2 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß er laufend elektrische Signale abgibt, welche die zeitveränderliche Beschleunigung der simulierten Bewegung beschreiben.
  4. 4. Digitaler Servoachsen-Simulator nach Anspruch 3 dadurch G e k e n n z e ii c h n e t, daß er elektrische Signale zur Kennzeichnung von Ausnahmesituationen dann abgibt, wenn die Position oder die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung der simulierten Bewegung Grenzwerte erreichen oder überschreiten oder unterschreiten, welche als Simulationsparameter im Simulator gespeichert sind.
  5. 5. Digitaler Servoachsen-Simulator nach Anspruch 4 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß er eine alfanumerische oder eine numerische Anzeige besitzt, mit der die jeweils gespeicherten Simulationsparameter sichtbar gemacht werden können.
  6. 6. Digitaler Servoachsen-Simulator nach Anspruch 5 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß er einen Mikrocomputer mit oder ohne einer zusätzlichen Arithmetikbaugruppe enthält.
  7. 7. Digitaler Servoachsen-Simulator nach Anspruch 6 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß er elektrische Eingangsleitungen zur Eingabe der Simulationsparameter als verschlüsselte Binärzahlen besitzt.
  8. 8. Digitaler Servoachsen-Simulator nach Anspruch 5 dadurch g e k e n n z e i c. h n e t, daß er die für den Simulationsvorgang notwendigen laufenden Rechenoperationen mithilfe von analog arbeitenden Bausteinen ausführt.
DE19803016933 1980-05-02 1980-05-02 Digitaler servoachsen-simulator Withdrawn DE3016933A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19803016933 DE3016933A1 (de) 1980-05-02 1980-05-02 Digitaler servoachsen-simulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19803016933 DE3016933A1 (de) 1980-05-02 1980-05-02 Digitaler servoachsen-simulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3016933A1 true DE3016933A1 (de) 1981-11-05

Family

ID=6101512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19803016933 Withdrawn DE3016933A1 (de) 1980-05-02 1980-05-02 Digitaler servoachsen-simulator

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3016933A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1513642B2 (de) * 1966-12-16 1970-01-08 Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München Regeleinrichtung für elektrische Bahnantriebe mit unterschiedlichen Anhängelasten
EP0003070A1 (de) * 1977-12-23 1979-07-25 International Business Machines Corporation Zeitoptimale digitale Steuerung zum Positionieren unter Verwendung eines Modells der Vorrichtung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1513642B2 (de) * 1966-12-16 1970-01-08 Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München Regeleinrichtung für elektrische Bahnantriebe mit unterschiedlichen Anhängelasten
EP0003070A1 (de) * 1977-12-23 1979-07-25 International Business Machines Corporation Zeitoptimale digitale Steuerung zum Positionieren unter Verwendung eines Modells der Vorrichtung

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DD-Z: Elektrie, 31, 1977, H. 2, S. 86-88 *
DE-Z: BBC-Nachr., 1980, H. 1, S. 9-18 *
DE-Z: Deutsche Eisenbahntechnik, 19, 1971, 4, S. 165-169 *
GB-Z: Automatica, Vol. 11, 1975, S. 119-127 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3632569C2 (de)
EP0049216B1 (de) Rechenwerkeinheit mit einer parallelen bidirektionalen Schiebeeinrichtung
DE2946502A1 (de) Verfahren und schaltungsanordnung zur digitalen auswertung von analogsignalen grosser amplitudendynamik
DE2723707A1 (de) Taktgeberschaltung
DE2256135B2 (de) Verfahren und Anordnung zum Prüfen von monolithisch integrierten Halbleiterschaltungen
DE19546805A1 (de) Impulsbreitenmodulationsschaltung
DE2828919A1 (de) Polyphone syntheseschaltung fuer periodische signale und damit ausgestattetes elektronisches musikinstrument
DE3016933A1 (de) Digitaler servoachsen-simulator
DE19857462A1 (de) Verfahren zur Prüfung von Einzelkomponenten eines Kraftfahrzeuges
DE2064838A1 (de) Meßautomat
DE3633461A1 (de) Taktsignalgebervorrichtung
EP2191338B1 (de) System zur erstellung eines simulationsprogramms
DE2826570C2 (de)
DE4314127C2 (de) System zur Simulation eines realen, elektrischen Verbrauchers und Handgerät als Systemkomponente
DE19803032A1 (de) Verfahren zur computergestützten Optimierung von Prüfspezifikationen und Minimierung von Prüfsoftware
EP0433315A1 (de) Schaltungsanordnung zur addition oder subtraktion von im bcd-code oder dual-code codierten operanden
DE3417816A1 (de) Programmierbares schaltnetz
DE2607304C3 (de) Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Analogsignalen mit veränderbarer Folgefrequenz
DE3144040C2 (de)
DE2029582A1 (de) Gerat zur elektronischen Erzeugung von veränderbaren musikalischen Klangen
EP0191452A1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Überwachung der Summe bzw. Differenz zweier Grössen durch Vergleich mit einer dritten Grösse in binärer Darstellung
DE3914233C1 (en) Computer program protection device - has generator data output connected with consisting testing stage
DE3231925C2 (de) Vorrichtung zur Erzeugung von Hall für analoge Tonsignale und Verfahren zu deren Betrieb
DE102021110380A1 (de) Echtzeit-Simulation des Betriebs eines spezifischen elektrischen Motors
DE3503875C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee