DE3152816T1 - Verfahren zur steuerung eines technologischen prozesses und einrichtung zu seiner durchfuehrung - Google Patents
Verfahren zur steuerung eines technologischen prozesses und einrichtung zu seiner durchfuehrungInfo
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Description
VERFAHREN ZUR STEUERUNG EINES TECHNOLOGISCHEN PROZESSES UND AUTOTiATISCHE STEUERUNGSEINRICHTUNG ZU SEINER DURCHFÜHRUNG
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Einrichtungen,
die bei der Durchführung eines technologischen Prozesses zum Einsatz kommen, insbesondere auf
Verfahren zur Steuerung eines technologischen Prozesses und automatische Steuerungseinrichtungen zu seiner
Durchführung. '
Die Erfindung kann in automatischen Regelungssystemen der Ausgangsparameter von technologischen
Prozessen verwendet werden, die unter sich ändernden Verhältnissen ablaufen. Am erfolgreichsten kann die
Erfindung in automatischen Regelungssystemen der technologischen Prozesse in den Industriezweigen chemische
Industrie, Zellstoff- und Papierindustrie, Lebensmittelindustrie, Erdölindustrie und Metallurgie verwendet werden.
Bisheriger Stand der Technik
Sine der Aufgaben, die bei der Steuerung technologischer
Prozesse gel'ost wird, besteht in der Aufrechterhaltung
des Ausgangsparameters des Prozesses auf dem vorgegebenen Niveau, was üblicherweise mittels eines
automatischen Reglers durchgeführt wird. Die Parameter des automatischen Reglers werden derart gewählt, dass
die höchste Güte der Steuerung gewährleistet wird. Während der Arbeit des Reglers findet aber eine Änderung
der Bedingungen,unter welchen der zu regelnde Prozess vor sich geht, und der Kennwerte des zu regelnden
Prozesses statt. Infolgedessen werden die erst- :.i
malig gewählten Parameter des Reglers unter dem Gesichtspunkt einer Gewährleistung der höchsten Güte der
Steuerung nicht mehr optimal sein. Beispielsweise wirkt sich während der automatischen Regelung der Temperatur
in einem chemischen Reaktor die Änderung der chemischen
Zusammensetzung bzw. der !.!enge der zu^eführten Kompo-
nenten auf die Ablaufgeschwindigkeit der chemischen Reaktion und die anderen Kennwerte des zu regelnden
Prozesses aus, was eine Neueinstellung des Reglers erforderlich macht, um die höchste Güte der Steuerung
zu gewährleisten. '■
Dem erfindungsgemässen Verfahren am nächsten ist
das bekannte Verfahren zur Steuerung eines technologisehen Prozesses, durch Aufrechterhaltung des Prozessausgangsparameters
auf einem vorgegebenem Niveau mittels eines automatischen Reglers, das die T-Tessung des
Gütekennwerts der Steuerung und eine derartige Änderung der Parameter des Reglers umfasst, dass die Erzielung
einer höchsten Güte der Steuerung gewährleistet wird (siehe, beispielsweise, das Buch "Automatisierung der
Produktion und industrielle Elektronik", 3and 3, Redaktion von A.T. Berg und V.A. Trapeznikov, Verlag "Sovetskaya
entziklopedija", Moskau, 1962, Seite 297). Nach diesem Verfahren wird zur Erzielung einer optimalen
Güte der Steuerung eine Änderung desjenigen Parameters des Reglers vorgenommen, der den Gütekennwert
der Steuerung derart beeinflusst, dass die Abhängigkeit des Gütekennwerts der Steuerung von diesem Parameter
extrem 1st. Die Änderung des Reglerparameters wird in der Richtung vorgenommen, die eine Änderung
des Gütekennwerts der Steuerung in der Richtung herbeiführt, die der Verbesserung der Güte der Steuerung
entspricht, und so lange fortgesetzt, bis ein Extremwert (Optimalwert) des Gütekennwerts erzielt ist, der der
optimalen Güte der Steuerung entspricht. Falls die Änderung des Reglerparameters eine Verschlechterung
der Güte der Steuerung herbeiführt, wird die Richtung der -Änderung des Reglerparameters auf die entgegengesetzte
Richtung geändert. Eine derartige Änderung des Reglerparameters gestattet es, eine höhere Güte der
Steuerung des technologischen Prozesses zu gewährlei sten, welcher unter sich ändernden Verhältnissen abläuft,
315281S
damit die Genauigkeit der Regelung des Ausgangsparameters
zu steigern.
Eine Änderung des Reglerpararaeters mindestens in
einer Richtung führt üblicherweise zu einer Abnahme der
Stabilitätsreserve des automatischen Regelungssystems.
Aus diesem Grunde muss die Änderung des Reglerparameters derart vorgenommen werden, dass sie nicht zur Instabilität
des Systems führt. arbeitet
Das bekannte Verfahren / mittels einer bekannten automatischen Steuerungseinrichtung mit einem automatischen
Regler zur Aufrechterhaltung des Ausgangsparameters des technologischen Prozesses auf dem vorgegebenen
Niveau, einer Einrichtung zur Erzeugung eines Signals, das dem Gütekennwert der Steuerung entspricht,
einer Schaltung zur Erzeugung eines Steuersignals, das von der Änderung des dem Gütekennwert entsprechenden
Signals abhängig ist, und einer Steuereinrichtung für den Reglerparameter, die an den Ausgang der Schaltung
zur Erzeugung des Steuersignals angeschlossen ist (siehe, beispielsweise die vorstehend angeführte Note,
Seite 296, 3ild 6). Diese automatische Steuerungseinrichtung ist am nächsten der erfindungsgemässen Einrichtung.
Die Zeit, die zur Einstellung derjenigen Grosse des Reglerparameters, welche die optimale Güte der
Steuerung gewährleistet, erforderlich ist, ist desto grosser, je grosser die Abweichung des Gütekennwerts
der Steuerung von dem optimalen Wert und je grosser die Trägheit und die Totzeit des zu regelnden Objekts sind.
3G1- Somit geht bei einer grossen Abweichung des Gütekennwerts
der Steuerung von dem optimalen Wert in Regelsystemen von Objekten, die eine grosse Trägheit
bzw. Totzeit (beispielsweise mehrere Minuten) aufweisen, die Einstellung des optimalen Werts des Reglerparameters
äusserst langsam vor, was eine wesentliche Herabsetzung der Genauigkeit bei der Regelung eines technologischen
Prozesses herbeiführt, welcher unter sich ändernden Ver-
ψ
-χ-
hältnissen abläuft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines technologischen Prozesses
, mittels eines automatischen Reglers und eine automatische Steuerungseinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
zu schaffen, welche eine beschleunigte Einstellung eines »optimalen Werts des Reglerparameters bei
einer Änderung der Kennwerte des zu regelnden Prozesses in den Fällen gewährleisten, wenn das zu regelnde
Objekt eine erhebliche Trägheit bzw. eine grosse Totzeit
aufweist, und somit die Genauigkeit der Regelung zu steigern.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren zur Steuerung eines technologischen Prozesses durch
Aufrechterhalten des Ausgangsparameters des technologischen Prozesses auf einem vorgegebenem Niveau mittels
eines automatischen Reglers, umfassend eine Messung des Gütekennwerts der Steuerung und eine allmähliche
Änderung desjenigen Parameters des automatischen Reglers,
dessen Änderung in der einem Richtung eine Abnahme der Stabilitätsreserve des automatischen Regelungssystems
herbeiführt und der den zu messenden Gütekennwert der Steuerung derart beeinflusst, dass die Ab-
hängigkeit des Gütekennwerts der Steuerung von diesem Parameter extrem ist, wobei die Änderung des Reglerparameters
derart erfolgt, dass bei einer Änderung des Gütekennv/erts der Steuerung in einer der Verbesserung
der Güte der Steuerung entsprechenden Richtung die Anderungsrichtung des Parameters nicht geändert wird und
bei einer Änderung des Gütekennwerts der Steuerung in
einer der Verschlechterung der Güte der Steuerung entsprechenden Richtung die Axiderungsrichtung des Parameters
auf die entgegengesetzte geändert wird, erfindungagemäss
dadurch gelöst, dass bei einer Anierungsrichtung
VV'ΓΙ V 315281g
I"'
des Gütekennwerts der Steuerung in einer der Verschlechterung
der Güte der Steuerung entsprechenden Richtung der Wert des Gütekennwerts eingespeichert und der
Reglerparameter mit Berücksichtigung der Abweichung des Gütekennwerts der Steuerung vom eingespeicherten
Wert derart geändert wird, dass,falls die Abweichung — des Gütekennwerts der Steuerung von dem eingespeicherten
Wert einen festgelegten Wert überschreitet und die Änderung des Reglerparameters in Richtung der Abnahme
der Stabilitätsreserve des automatischen Regelungssystems erfolgt und die Änderung des Gütekennwerts der
Steuerung in einer der Verbesserung der Güte der Steuerung
entsprechenden Richtung verläuft, wenn der Reglerparameter den festgelegten Wert erreicht hat,
welcher dem stabilen Zustand des automatischen Regelungssystems entspricht, dieser Parameter sprungartig
wird,
bis auf einen Wert verändert/ welcher einem instabilen
bis auf einen Wert verändert/ welcher einem instabilen
Zustand des automatischen Regelungssystems entspricht, hiernach nach einem Zeitabschnitt, der kleiner ist als
2C der zur Umkippen des automatischen Regelungssystems aus
dem stabilen Zustand in den instabilen erforderliche,
dieser Parameter sprungartig bis auf einen Wert wird, ■ °
verändert / welcher einer grösseren Stabilitätsreserve des
automatischen Regelungssystems entspricht als der ange-
2r) führte vorgegebene Wert des Parameters, wonach der Reglerparameter in Richtung einer Abnahme der Stabilitätsreserve des automatischen Regelungssystems so lange allmählich
verändert wird, bis dieser Parameter den angeführten vorgegebenen Wert erreicht bzw. sich die Ande-
3C run^srichtung des Gütekennwerts der Steuerung geändert
hat, und, wenn die Anderungsrichtung des Gütekennwerts
der Steuerung sich in einer der Verschlechterung der Güte der Steuerung entsprechenden Richtung ändert, nachdem
eine Abweichung des Gütekennwerte der Steuerung von dem gespeicherten Wert stattgefunden hat, die den angeführten vorgegebenen Wert überschreitet, der neue
■ θ
Wert des Gütekennwerts eingespeichert und die weitere Änderung
des Begierparameters und die Speicherung des Werts des Gütekennwerts der Steuerung mit Berücksichtigung der Abweichung des Gütekennwerts
der Steuerung von dem neuen eingespeicherten Wert,wie
vorstehend beschrieben,durchgeführt.
Ein solches Verfahren gestattet es, durch eine Vergrösserung
der Xnderungsbereiche des Reglerparameters in Richtung einer Abnahme
der Stabilitätsreserve des automatischen Regelungssystemes
die Einwirkung des Reglers auf das zu regelende Objekt im Falle einer großen Abweichung des Gütekennwerts der Steuerung von dem
optimalen Wert in einer Richtung, bei der der Reglerparameter
in Richtung der Abnahme der Stabilitätsreserve des automatischen Regelungssystems zu verändern ist, zu verstärken, und somit eine
schnellere Einstellung des optimalen Werts des Reglerparameters bei einer jeweiligen Änderung der Kennwerte des zu regelnden Prozesses
zu gewährleisten, vienn das zu regelnde Objekt eine wesentliche
Trägheit bzw. eine grosso Totzeit aufweist. Infolgedessen wächst die von dem Regler gewährleistete Genauigkeit der Regelung.
Ss ist zweckmässig.als zu messenden Gütekennwert der Steuerung
eine Dispersion der Abweichung des Ausgangsparaaieters des technologischen
Prozesses von dem vorgegebenen Niveau zu wählen und als angeführten variablen Parameter des automatischen Reglers den
Verstärkungsfaktor des Reglers zu verwenden.
Diese Aufgabe wird auch ausgehend von einer automatischen Steuerungseinrichtung mit einem automatischen Regler zur Aufrechterhaltung
des Ausgangsparameters des technologischen Prozesses auf einem vorgegebenen Niveau, einer Einrichtung zur Erzeugung
eines dem Gütekennwert der Steuerung entsprechenden Signals, einer Schaltung zur Erzeugung eines Steuersignals, das von der
Änderung des dem Gütekennwert der Steuerung entsprechenden Signals
abhängt ,und mit einer Steuereinrichtung für—den-Reglerparameter,
die am Ausgang der Schaltung zur Erzeugung einea Steuersignals liegt, erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass sie einen
steuerbaren Speicher, dessen Informationseingang mit dem Ausgang der Einrieb-
yi I' l-y'OS. 3 1 5281 β
'/id
-χ-
tung zur Erzeugung eines dem Gütekennwert der Steuerung entsprechenden Signals in Verbindung steht, eine
Schaltung zur Erzeugung eines der Anderungsrichtung des GUtekennwerts der Steuerung entsprechenden Signals,
deren Eingang mit dem Ausgang der Einrichtung zur Erzeugung
des dem Gütekennwert 4er Steuerung entsprechenden
Signals in Verbindung steht und deren Ausgang am . Eingang der Schaltung zur Erzeugung des Steuersignals
liegt, um das Signal am Ausgang der Schaltung zur Erzeugung des Steuersignals nach der Änderung der Anderungsrichtung
des Gütekennwerte der Steuerung in Richtung einer Verschlechterung der Güte der Steuerung zu
verändern, eine Vergleichsschaltung, deren einer Eingang mit dem Ausgang des steuerbaren Speichers in Verbindung
steht und deren anderer Eingang mit dem Ausgang der Einrichtung zur Erzeugung eines dem Gütekennwert
der Steuerung entsprechenden Signals gekoppelt ist, und eine Steuerschaltung, deren Eingänge am Ausgang
der Schaltung zur Erzeugung des der Anderungsrichtung des Gütekennwerts der Steuerung entsprechenden
Signals liegen, sowie am Ausgang der Vergleichsschaltung zur Erzeugung eines binären Signals, das den
ersten V/ert annimmt, wenn der Absolutwert der Differenz zwischen dem laufenden Wert des GUtekennwerts der Steue-
2r) rung und seinem im Speicher gespeicherten Wert grosser
ist als der vorgegebene Wert, und zur Erzeugung eines binären Signals, das den zweiten V/ert nach der Änderung
der Anderungsrichtung des Gütekennwerts der Steuerung in der der Verschlechterung der Güte der Steuerung entsprechenden
Richtung annimmt, falls der Absolutwert der j
Differenz zwischen dem laufenden Wert des Gütekennwerts der Steuerung und seinem im Speicher gespeicherten
Viert kleiner ist als der angeführte vorgegebene Wert^und deren Ausgang mit dem Steuereingang des steuerbaren
Speichers in Verbindung steht, um das Speichern im steuerbaren Speicher desjenigen Werts des Gütekenn-
werts der Steuerung zu gewährleisten, der unmittelbar
vor dem, dass das Signal am Ausgang der Steuerschaltung den zweiten Y/ert annimmt, wirksam war, enthält, wobei
die Steuereinrichtung des Reglerparameters an den Ausgangjier
Steuerschaltung angeschlossen ist, um eine scharfe Änderung des Parameters des automatischen Reglers
beim Erreichen des vorgegebenen Werts zu schaffen, wenn das Signal am Ausgang der Steuerschaltung den ersten
Wert annimmt, bis auf einen Grenzwert, der ausserhalb des Anderungsbereichs dieses Parameters während
des Zeitabschnitts, wenn das Signal am Ausgang der Steuerschaltung den zweiten V/ert annimmt, liegt, und
die automatische Steuerungseinrichtung zusätzlich Mittel-zur Einstellung der Steuereinrichtung des Reglerparameters
in eine Stellung enthält, die einem anderen vorgegebenen Y/ert dieses Parameters entspricht,
und zwar nach einem vorgegebenen Zeitabschnitt, nachdem der Parameter den angegebenen Grenzwert erreicht hat.
Die Steuerschaltung kann einen D-Trigger, an dessen Informationseingang ein logisches Signal mit einem
konstanten Wert gelangt, dessen Ausgang den Ausgang der Steuerschaltung bildet und der einen asynchronen Ein- ^
Stelleingang aufweist, welcher mit dem Ausgang der Vergleichsschaltung
verbunden ist, sowie ein UND-Glied, dessen einer Eingang über eine Verzögerungsschaltung
dessen mit dem Ausgang des D-Triggers verbunden ist,/anderer
Eingang mit dem Ausgang der Schaltung zur Erzeugung des Signals, das der Anderungsrichtung des Gütekennwerts
der Steuerung entspricht, in Verbindung steht und dessen Ausgang mit dem Takteingang des D-Triggers verbunden
ist, enthalten.
Die Schaltung zur Erzeugung des Steuersignals kann einen Trigger, dessen Ausgang den Ausgang der
Schaltung zur Erzeugung des Steuersignals darstellt, einen Impulsgenerator und einen Impulszähler, dessen
ZShleingang mit dem Impulsgeneratorausgang verbunden
31528Ü
dessen
ist,/Einstelleingang den Eingang der Schaltung zur Erzeugung des Steuersignals bildet und dessen Ausgang am Zähleingang des Triggers liegt, enthalten.
ist,/Einstelleingang den Eingang der Schaltung zur Erzeugung des Steuersignals bildet und dessen Ausgang am Zähleingang des Triggers liegt, enthalten.
Die Steuereinrichtung des Begierparameters kann einen vielstelligen umkehrbaren Zähler, an dessen Informationsstelleneingänge
die vorgegebene Kombination der logischen Signale gelangt, ein UND-Glied, dessen
einer Eingang über ein NICHT-Glied mit xieia Stellenausgang des vielstelligen umkehrbaren Zählers, der seiner höch-,
_ ' dessen
sten Stelle entspricht:, verbunden ist,/andere Eingänge mit dem nichtinvertierenden Ausgang des Triggers und
mit dem Ausgang des Impulsgenerators der Schaltung zur Erzeugung des Steuersignals verbunden sind und dessen
Ausgang mit dem Vorwärtszähleingang des vielstelligen umkehrbaren Zählers in Verbindung -steht, ein anderes
UND-Glied, dessen Eingänge mit dem Ausgang einer Schaltung^verbunden
sind^ die darauf anspricht, dass der Inhalt
des vielstelligen umkehrbaren Zählers nicht gleich Null ist,sowie mit dem inversen Triggerausgang und mit dem
Ausgang des Impulsgenerators der Schaltung zur Erzeugung des Steuersignals/und dessen Ausgang mit dem Rückwärtszähl-
eingang des vielstelligen umkehrbaren Zählers verbunden ist, ein drittes UND-Glied, dessen Eingänge mit dem ^
Stellenausgang des vielstelligen umkehrbaren Zählers, der seiner höchsten Stelle entspricht, und mit dem Ausgang
der Steuerschaltung verbunden sind, sowie eine Stelleinheit zum Einstellen der Werte der Reglerparameter, die eine
Reihe von Steuereingängen aufweist, von denen der eine mit dem Ausgang des dritten UND-Glieds und die anderen entsprechend
mit den Stellenausgängen des vielstelligen umkehrbaren Zählers, die seinen niedrigeren Stellen
entsprechen, verbunden sind, enthalten, wobei die Mittel zum Einstellen der Parametersteuereinrichtung
als eine Verzögerungsschaltung ausgebildet sind, welche zwischen dem Ausgang des dritten UND-Glieds und dem
- itf -
Steuereingang des vielstelligen umkehrbaren Zählers
liegt.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise naher erläutert. Es zeigt
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Pig. 1 eine Kennlinie, welche die Änderung des Gütekennwerts der Steuerung in Abhängigkeit vom Reglerparameter
bei der Durchführung des erfindungsgemfissen
Verfahrens zur Steuerung eines technologischen Prozesses kennzeichnet;
Fig. 2 Kennlinien, welche die zeitliche Änderung
des Reglerparameters gemäss dem erfindunssgemässen
Steuerun^sverfahren erläutern;
Fig. 3 das Blockschaltbild des erfindungsgemäss
' ausgeführten automatischen Regelungssystems, einschliesslich der automatischen Steuereinrichtung;
Fig. 4 den Aufbau der Steuerschaltung, die in der erfindungsgemässen automatischen Steuerungseinrich-■
tung verwendet wird;
Fig. 5 den Aufbau der Schaltung zur Erzeugung eines Steuersignals, welche in der erfindungsgemässen automatischen Steuerungseinrichtung verwendet wird/ und
Fig. 5 den Aufbau der Schaltung zur Erzeugung eines Steuersignals, welche in der erfindungsgemässen automatischen Steuerungseinrichtung verwendet wird/ und
Fig. 6 die Schaltung der automatischen Steuerungaeinrichtung, in welcher die Ausführung der Steuereinrichtung
des Reglerparameters ausführlicher dargestellt ist.
Entsprechend Fig. 1 weist der Gütekennwert Q der Steuerung, beispielsweise die Dispersion der Abweichung
des Ausgangsparameters vom vorgegebenen Kiveau ein Miniraum Qn^n* welches der höchsten Güte der Steuerung
entspricht, bei dem Wert ?OD4. des Reglerparameters P,
beispielsweise des Verstärkungsfaktors des Reglers, auf. Die Abweichung des Parameters P von dem Wert
315281S
in beliebiger Richtung führt zu einer Vergrößerung
des Gütekennwerts Q, d.ii. zu einer Verschlechterung
der Güte der Steuerung. Eine Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Parameters P führt zu einer Abnahme bzw.
Zunahme der Stabilitätsreserve des automatischen Regelungssystems,
welches unstabil wird, falls der Parameter P den wert P überschreitet.
Während des RegeIvorgangs wird der Parameter P
des Reglers in derjenigen Richtung geändert, die eine Verkleinerung des Gütekennwerts Q herbeiführt, d.h.
die Güte der Steuerung verbessert. Falle die Änderung
des Parameters P eine Vergrösserung des Gütekennwerts Q
hervorruft, d.h. eine Verschlechterung der Güte der Steuerung bedingt, wird die Anderun^srichtung des Parameter3
P auf die entgegengesetzte geändert. Infolge der Änderung des Parameters P verkleinert sich der Gütekennwert
Q bis auf den T'inünalwert Q1n^nJ wonach sich bei
der weiteren Änderung des Parameters P in der gleichen Richtung der Kennwert Q zu vergrbsseren beginnt. Y/enn
sich die Anderunsarichtung des Kennwerts Q in Richtung
seiner Ver^rbaaeruns ändert, wird die Anderungsrichtung
des Parameters P auf die entgegengesetzte verändert und der Wert des Kennwerts Q eingespeichert. Der eingespeicherte
Wert des Gütekennwerts Q wird in diesem Falle seinem T'inimalwert Q-^n nahe sein, der der optimalen
Güte der Steuerung entspricht.
Falls sich der Wert Ρ__+ des Reglerparameters,
der den T.'inimalwert Q -des Gütekennwerts der Steuerung
entspricht, nicht ändert, wird der Reglerparameter gegenüber seinem Optimalwert P . Schwingungen vollführen,
deren Amplitude durch die Trägheit und die Totzeit des Regelobjekts bestimmt wird. Die Änderung des
Reglerparameters entspricht in diesem Falle der in Fig. 2 gezeigten Kennlinie I.
Infolge einer Änderung der Parameter des zu regelnden
Objekts kann sich der dem Minimalwert Qjn^n des Güte-
kennwerts Q und der optimalen Güte der Steuerung entsprechende
Wert P01J+ des Reglerparameters ändern, so
dass der Gütekennwert von dem eingespeicherten Wert abweicht. Falls die angeführte Abweichung des Gütekennwerts
verhältnismässig gering ist, d.h. einen vorgegebenen Wert AQ nicht überschreitet (Fig. 1), wird die
Änderung des Reglerparameters allmählich im 3ereich von einem gewissen T.Tinimalwert P1 (Fig. 2) bis zu dem
Wert P2, der kleiner ist als der Wert P8, durchgeführt,
d.h. innerhalb der Grenzen,die dem stabilen Zustand des automatischen Regelungssystems entsprechen.
Falls die Verkleinerung des Gütekennwerts bei der Verkleinerung des Reglerparameters stattfindet, und die
allmähliche Verkleinerung dieses Parameters bis auf den Wert P^ infolge der Trägheit des zu regelnden
Objekts nicht zu einer Verkleinerung des Gütekennwerts bis auf den Wert Q-Jn führt, bleibt der Parameterwert
gleich P-, so lange, bis sich der Gütekennwert der
' Steuerung erneut zu vergrössern beginnt, wonach man den
Reglerparameter allmählich zu vergrössern beginnt, bis sich die Anderungsrichtung des Gütekennwerts der Steuerung
erneut ändert usw., bis der Reglerparameter in der TTähe des neuen optimalen Werts PQ_+ einpendelt. Die
Änderung des Reglerparameters entspricht in diesem Falle
2 r) der Kennlinie 2a in Fig. 2. Falls die Verkleinerung des
Gütekennwerts der Steuerung während der Vergrösserung
des Reglerparameters stattfindet und die allmähliche Vergrösserung dieses Parameters bis auf den Wert P2
nicht zu einer Verkleinerung des Gütekennwerts der Steuerung bis auf den Wert 'Qn^n führt, bleibt der Wert
des Parameters gleich P2 so lange, bis der Gütekennwert
der Steuerung erneut zu wachsen beginnt, wonach man den Reglerparameter allmählich zu verkleinern beginnt,
bis sich die Anderungarichtung des Gütekennwerte
der Steuerung erneut ändert usw., bis der Reglerparameter in der ITShe des neuen Optimalwerts einpendelt. Die
Änderung des Reglerparameters entspricht in diesem Falle der Kennlinie 2b in Fig. 2.
Wenn die Abweichung des Gütekennwerte der Steuerung vom. eingespeicherten Wert verhaltnisaässig
gross wird, d.h. den Wert δ. Q überschreitet, beispielsweise
infolge einer verhältnismäßig schnellen Änderung
der Kennwerte des zu regelnden Prozesses, und falls die Verkleinerung des Gütekennwerts der Steuerung während
der Verkleinerung des Reglerparaineters stattfindet, wird die Änderung dieses Parameters auf die gleiche
Art und Weise bewerkstelligt, wie bei einer verhältnismässig geringen Abweichung des Gütekennwerts der
Steuerung vom eingespeicherten Wert, beispielsweise entsprechend der Kennlinie 2a in Fig. 2. Falls die Abweichung
des Gütekennwerts vom eingespeicherten Wert überschreitet/^ Q^und die Verkleinerung des Gütekennv.erts
der Steuerung während der Vergrösserung des Reglerparameters stattfindet, wird dieser Parameter,
wenn er den Wert P2 erreicht hat, sprungartig bis
auf den Wert P- vergrössert, welcher bedeutend über
dem Wert P_ liegt, d.h. dem instabilen Zustand des automatischen Regelungssystems entspricht, wonach nach
einem Zeitabschnitt, der kleiner ist als der zum Umkippen des Systems aus dem stabilen Zustand in den
instabilen Zustand erforderlich^ der Reglerparameter
sprungartig bis auf den Wert P- verkleinert wird,
v.elcher unter dem Wert P2 liegt. Hiernach beginnt
man erneut mit der allmählichenVergrösserung des Reglerparameters,
und nachdem der Parameter den Wert P2 erreicht hat, wird er erheut sprungartig bis auf den
Viert P- vergrössert und dann sprungartig bis auf den
Wert P. verkleinert. Sine solche Änderung des Parameters
hält so lange an, bis sich die Anderungsricatung
des Gütekennwerts der Steuerung in Richtung der Vergrosserung
des Kennwerts ändert, wonach auch eine Änderung der Anderungsrichtung des Reglerparameters erfolgt. In
-χ-
diesem Falle entspricht die Änderung des Reglerparametere
der Kennlinie 3 in Pig, 2„ Wenn nach der Abweichung des Gütekennwerts der Steuerung vom eingespeicherten
Wert um einen Betrag, der grosser ist als aQ, eine Änderung der Anderungsrichtung des Gütekennwerts
in Richtung seiner lYergrösserung erfolgt, wird
der neue Wert des Gütekennwerts der Steuerung eingespeichert, der den neuen Kinimalwert darstellt, welcher
der optimalen Güte der Steuerung entspricht.
Im folgenden wird die Änderung des Reglerparameters mit Berücksichtigung der Abweichung des Gütekennwerts
der Steuerung vom neuen eingespeicherten Wert durchgeführt, Palis diese Abweichung kleiner ist
als ^ Q , wird die Änderung des Reglerparameters innerhalb
von Grenzen durchgeführt, die dem stabilen Zustand des automatischen Regelungssystems entsprechen, beispielsweise
entsprechend der Kennlinie 2a bzw. 2b in Fig. 2. Falls diese Abweichung grosser ist als Δ Q und
di-e Verkleinerung des Gütekennwerts der Steuerung während der Vergrösserung des Regierparameters stattfindet,
wird, nachdem dieser Parameter den Viert P0 erreicht
hat, die Änderung dieses Parameters gernäss der Kennlinie
3 durchgeführt, wobei nach einer Abv^eichung de3
GUtekennwerts der Steuerung vom eingespeicherten Wert um einen grösseren Betrag als λ Q der jeweilige Minimalwert
des Gütekennwerts der Steuerung, der der optimalen Güte der Steuerung entspricht, eingespeichert wird, und
die weitere Änderung des Reglerparameters und das Einspeichern
des Werts des Gütekennwerts der Steuerung mit Berücksichtigung der Abweichung des Gütekennwerts
der Steuerung von diesem eingespeicherten Wert erfolgt.
Eine scharfe Vergrösserung des Reglerparameters
bis auf einen dem instabilen Zustand des automatischen Regelungssystems entsprechenden Wert gewährleistet eine
stärkere Einwirkung des Reglers auf das zu regelnde Objekt im Falle einer grossen Abweichung des Gütekenn-
Ii"
werte der Steuerung von dem Optimalwert, bei der der Reglerparameter in Richtung der Verminderung der Stabilitatsreserve
des automatischen Regelungssystems geändert werden muss. Dies vergrössert die Geschwindigkeit,
mit der sich der Reglerparameter in der der Verbesserung der Güte der Steuerung entsprechenden Richtung ändert,
was eine schnellere Einstellung des optimalen Werts des Reglerparameters bei Änderung der Kennwerte des zu
regelnden Prozesses in dem Falle gewährleistet, wenn das zu regelnde Objekt eine bedeutende Trägheit bzw.
eine grosse Totzeit aufweist. Infolgedessen wird die durch den Regler gewährleistete Genauigkeit der Regelung
erhöht.
Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild des automatischen Regelungssystems, welches die automatische Steuereinrichtung
umfasst, die gemäss dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemässen Verfahren funktioniert.
Entsprechend Fig. 3 enthält das automatische Regelungssystem eine automatische Steuereinrichtung, die
einen automatischen Regler 4 und ein zu regelndes Objekt 5 umfassti Dem Eingang des Reglers 4 wird der
Wert des Ausgangsparameters des zu regelnden technologischen
Prozesses zugeführt, der am Ausgang des zu regelnden Objekts 5 gemessen ist, auf welches der Regler 4
einwirkt. Die automatische Steuereinrichtung enthält auch eine Einrichtung 6 zur Erzeugung des der Güte der
Steuerung entsprechenden Signals, deren Eingang der Wert des Ausgangsparameters des zu regelnden technologischen
Prozesses zugeführt wird und die ein dem Gütekennwert der Steuerung proportionales elektrisches Signal erzeugt,
eine Schaltung 7 zur Erzeugung des. der Anderungsrichtung
des Gütekennwerts der Steuerung entsprechenden Signals, einen steuerbaren Speicher 8, eine Vergleichsschaltung
9/eine Schaltung 10 zur Erzeugung des Steuersignals, eine Steuerschaltung 11, eine Steuereinrich-
ή""
tung 12 des Parameters dee Reglers 4 und Mittel 13 zum
Einstellen der Steuereinrichtung 12 des Parameters in die gewünschte Stellung. Der Eingang der Schaltung 7
zur Erzeugung des der Anderungsrichtung des Gütekennwerts der Steuerung entsprechenden Signals, der Informationseingang
des steuerbaren Speichers 8 und einer der Eingänge der Vergleichsschaltung 9 sind mit dem
Ausgang der Einrichtung 6 zur Erzeugung des der Güte der Steuerung entsprechenden Signals verbunden. Der andere
. Eingang der Vergleichsschaltung 9 ist mit dem Ausgang des Speichers 8 verbunden^und der Ausgang steht mit
einem Ausgang 14 der Steuerschaltung 11 in Verbindung,,
Der Eingang der Schaltung 10 zur Erzeugung des Steuersignals und der andere Eingang 15 der Steuerschaltung
sind mit dem Ausgang der Schaltung 7 zur Urzeugung des der Anderungsrichtung des Gütekennwerte der Steuerung
entsprechenden Signals verbunden. Der Ausgang der Schaltung 10 zur Erzeugung des Steuersignals und der
Ausgang der Steuerschaltung 11 sind mit den Eingängen
der Einrichtung 12 zur Steuerung de3 Parameters verbunden.
Der Steuereingang des Speichers 8 steht mit
dem Ausgang der Steuerschaltung 11 in Verbindung.
Der automatische Regler 4 enthält ein Vergleichsglied 16, dessen einem Eingang der Y/ert des Ausgangs-
parameters des zu regelnden technologischen Prozesses zugeführt v/ird und an dessen zweitem Eingang der vorgegebene
Wert des besagten Parameters liegt, eine Schaltung 17 zur Erzeugung des Steuersignals, deren einer
Eingang mit dem Ausgang des Vergleichsglieds 16 gekoppelt ist, und deren zweiter Eingang am Ausgang der
Steuereinrichtung 12 des Reglerparameters liegt, und eine Stelleinrichtung 10, deren Eingang mit dem Ausgang
der Schaltung 17 zur Erzeugung des Steuersignals gekoppelt ist und deren Ausgang den Ausgang des Reglers
darstellt.
Das zu regelnde Objekt 5 kann beispielsweise einen
chemischen Reaktor darstellen, in welchem eine vorgegebene Temperatur mittels der Änderung der Durchsatzmengen
der dem Reaktor zugeführten Komponenten aufrechterhalten wird. ,
Die Einrichtung 6 2^ Erzeugung des der Güte der
. .Steuerung entsprechenden Signals erzeugt ein der Dispersion
der Abweichung des Ausgangsparameters des technologischen Prozesses Vom vorgegebenen Niveau proportionales
elektrisches Signal. "
Die Schaltung 7 zur Erzeugung des der Anderungsrichtung
des Gütekennwerts der Steuerung entsprechenden Signals enthält eine Vergleichsschaltung 19, deren Ausgang
den Ausgang der Schaltung 7 bildet, und eine Verzögerungsschaltung
20, deren Ausgang mit einem der Eingänge der Vergleichsschaltung 19 gekoppelt ist. Der
andere Eingang der Vergleichsschaltung 19 und der Eingang der Verz'ogerungsschaltung 20 sind miteinander gekoppelt
und bilden den Eingang der Schaltung 7.
Der steuerbare Speicher 8 gewährleistet eine laufende Speicherung des seinem Informationseingang
zugeführten Signals, Wenn seinem Steuereingang ein binäres Signal mit einem bestimmten Wert zugeführt wird,
und eine Aussetzung der weiteren Speicherung, wenn seinem
2r) Steuereingang ein binäres Signal mit einem anderen Wert
zugeführt wird, so dass nach dem Aussetzen der Speicherung im Speicher 8 derjenige Wert des Eingangssignals
gespeichert bleibt, der im Augenblick der Änderung des
Signals am Steuereingang wirksam war. Der steuerbare
„!Speicher 8 kann als ein Integrator bzw. Register ausgeführt
werden.
Die Vergleichsschaltung 9 enthält einen Adder 21,
dessen Eingänge mit den Ausgängen der Einrichtung 6 zur Erzeugung des der Güte der Steuerung entsprechenden
Signals und mit dem Speicher 8 gekoppelt sind, und
to"
-yr-
einen Schwellwertschalter 22, dessen Eingang mit dem Ausgang des Adders 21 gekoppelt ist und dessen Ausgang
den Ausgang der Vergleichsschaltung 9 bildet.
Die Schaltung 10 zur Erzeugung des Steuersignals stellt eine Logikschaltung dar, welche eine Änderung des
Ausgangssignals nach einer Änderung des Logiksignals in einer im voraos" festgelegten Richtung am Ausgang der
Schaltung 7 gewährleistet.
Die Steuerschaltung 11 stellt eine Logikschaltung dar, welche die Erzeugung eines binären Signals gewährleistet,
das einen vorgegebenen Wert aufweist, wenn das binäre Signal an ihrem Eingang 14 einen gewissen Wert
aufweist, und die Änderung des Werts des erzeugten binären
Signals auf den entgegengesetzten nach der Anderung des binären Signals an ihrem Eingang 15, wenn das
binäre Signal an ihrem Eingang 1? einen anderen Wert aufweist.
Die Steuereinrichtung 12 des Reglerparameters gewährleistet
die Änderung des Parameters des Reglers 4 in der Richtung, welche durch den Wert des binären Signals
festgelegt wird, das vom Ausgang der Schaltung 10 zur Erzeugung des Steuersignals ankommt. Die Anderungsbereiche
des Parameters des Reglers 4 werden durch den Wert des Signals am Ausgang der Steuerschaltung 11
2r) festgelegt. Das Mittel 13 zum Einstellen der Steuereinrichtung
12 des Parameters gewährleistet die Einstellung der Einrichtung 12 in die dem eingestellten
Wert des Parameters des Reglers 4 entsprechende Stellung nach einem vorgegebenen Zeitabschnitt, nachdem
der Parameter den vorgegebenen Grenzwert erreicht hat.
In Fig. 4 ist die mögliche Ausführung form der
Schaltung 10 zur Erzeugung des Steuersignals gezeigt. Entsprechend Pig. 4 enthält die Schaltung 10 zur Erzeugung
des Steuersignals einen Trigger 23, dessen Ausgang den Ausgang der Schaltung 10 zur Erzeugung des
Steuersignals darstellt, ©inen Impulsgenerator 24 und
-,Steinen Impulszähler 25, welcher einen Zfihleingang 26 und
einen Stelleingang 27 aufweist. Der ZShleingang 26 des Zählers 25 ist mit dem Aufgang des Impulsgenerators 24
und der Ausgang mit dem Zähleingang T des Triggers 23 ' gekoppelt. Der Stelleingang 27 des Zählers 25.bildet
den Eingang der Schaltung10 zur Erzeugung des Steuersignals.
. * ■
In Fig. 5 ist eine inögliche Ausführungsform der
Steuerschaltung 11 dargestellt. Entsprechend Pig. 5 enthält die Steuerschaltung Il einen D-Trigger 28, dessen
Informationseinsang D das Signal logische Null zugeführt wird, ein inrD-Glied 29, dessen einer Eingang den Eingang
15 der Steuerschaltung 11 bildet und dessen Ausgang mit dem Takteingang C des Triggers 28 gekoppelt ist,/eine
Verz'ogerungsschaltung 30, welche zwischen den Ausgang des
Triggers 20 und den anderen Eingang des UND-Glieds 29 geschaltet ist. Der Trigger 28 weist einen asynchronen
Stelleingang S auf, welcher den Eingang 14 der Steuerschaltung 11 bildet. Der Ausgang des Triggers 28 bildet
den Ausgang der Steuerschaltung 11.
In Fig. 6 ist eine Schaltung der automatischen
Steuereinrichtung dargestellt, bei der die Änderung des
Reglerparameters bei einer jeweiligen Änderung des Gütekennwerts
der Steuerung durch Zuführung von Impulsen dem
2r> Iiingang der Steuereinrichtung 12 des Parameters durchgeführt
wird. Entsprechend Fig. 6 enthält die Schaltung zur Erzeugung des Steuersignals des Reglers 4 (Fig. 3)
einen Verstärker 31 (Fig. 6), welcher einen Eingangswiderstand 32 und einen Rückkopplungskreis 33 aufweist.
Die Steuereinrichtung 12 desj Parameters enthält einen
vielsteiligen umkehrbaren "Zähler 34» welcher einen Informationaeingang
35 für die höchste Stelle, Informötionseingänge 36 für die übrigen (niedrigeren) Stellen, einen
Vorwärtszähleingang 37, einen Rückwärtszähleingang 38,
einen Eingang 39 zur Steuerung des Schreibens in den
Zähler 34 der Informationen von den Informationseingängen
35"·36, einen Ausgang■-40 der höchsten Stelle und Ausgänge
41 der übrigen (niedrigeren) Stellen aufweist. Den Informationseingängen 35-36 des Zählers 34 wird
eine unveränderliche Kombination der logischen Signale (Kode) zugeführt, welche ein1 er bestimmten im voraus gewählten
Zahl entspricht. Der Vorwärtszähleingang 37 des : Zählers 34 ist ~m±t dem Ausgang eines ÜKD-Glieds 42 gekoppelt,
dessen.einer Eingang über ein NICHT-Glied 43 mit
dem Ausgang 40 der höchsten Stelle des Zählers 34 gekoppelt ist und dessen andere Ausgänge mit dem nichtinvertierenden
Ausgang des Triggers 23 und dem Ausgang des Impulsgenerators 24 der Schaltung 10 zur Erzeugung des
Steuersignals verbunden sind. Der Rückwärtssähleingang 38 des Wählers 34 ist mit dem Ausgang eines UIID-Glieds
44 verbunden, dessen Auscanse mit dem inversen
Ausgang des Triggers 23, mit dem Ausging des Impulsgenerators 24 und mit dem Ausgang der Schaltung verbunden
sind, welche darauf anspricht, dass der Inhalt des Zählers 34 nicht gleich Null ist, und ein ODER-Glied 45 darstellt,
dessen Eingänge mit den Ausgängen 40-41 des Zählers 34 gekoppelt sind.
Die Steuereinrichtung 12 des Parameters enthält auch eine Einheit 46 zum Einstellen der Grosse des Parameters
des Reglers 4. Die Einheit 46 enthält eine Reihe
2r) von parallelen Kreisen, welche parallel zum ISingnngawiderstand
32 des Verstärkers 31 geschaltet sind und deren Sahl gleich der Zahl der Stellen des 3ähler3 34
ist, wobei jeder der genannten parallelen Kreise einen Widerstand 47 und einen steuerbaren elektronischen
3Ö Schalter 48 umfasst, die in Reihe geschaltet sind. Der
Steuereingang des elektronischen Schalters eines der Stromkreise ist mit dem Ausgang des UIJD-Glieds 49 gekoppelt,
dessen einer Eingang mit dem Ausgang der Steuerschaltung 11 in Verbindung steht und dessen anderer
Eingang mit dem Ausgang 40 der höchsten Stelle des
Wählers 34 gekoppelt ist. Die Steuereingänge der elektronischen
Schalter der anderen Stromkreiae sind entsprechend mit den Ausgängen 41 der niedrigeren Stellen
des Zahlers 34 gekoppelt.
Die Kittel 13 zum Einstellen der Steuereinrichtung 12 in die vorgegebene Stellung ist als eine Verzogerungsschaltung
ausgebildet, deren Eingang am Ausgang des UliD-Glieds 49 liegt und deren Ausgang mit dem-Steuereingang
39.des Zählers 34 gekoppelt ist.
Die automatische Steuerungseinrichtung funktioniert,
vrie folgt. ··'...
Der Y/ert des zu regelnden Ausgangsparameters des technologischen Prozesses gelangt vom Ausgang des zu
regelnden Objekts 5 (Pig. 3) zum Eingang des Vergleichsglieds
16 des Reglers 4. Die Differenz zwischen der tatsächlichen
Grosse des zu regelnden Ausgangsparameters und seinem vorgegebenen Wert wird der Schaltung 17 zur
Erzeugung des Steuersignals zugeführt, welche gemäss der
Steuerungsaufgabe das an die Stelleinrichtung 18 gelangte Steuersignal erzeugt, welches die Einwirkung auf
das zu regelnde Objekt 5 ausübt j die eine Verminderung
der Abweichung des Ausgangsparameters des technologischen Prozesses vom vorgegebenen Wert verursacht.
Der Y/ert des zu regelnden Aus/jangsparameters des
technologischen Prozesses wird auch der Einrichtung 6 zur Erzeugung des der Güte der Steuerung entsprechenden
Signals, die ein Signal erzeugt, das der Dispersion der Abweichung des genannten Ausgangsparameters vom vorgegebenen
Wert proportional ist, und dem entsprechenden Singang der Vergleichsschaltung 19, dem Eingang der Verzögerungsschaltung
20, dem Hingang des Speichers 8 und einem der Eingänge des Adders 21 zugeführt. Dem anderen Eingang
der Vergleichsschaltung 19 wird das Signal vom Ausgang
der Verzogerungsschaltung 20 zugeführt, das demjenigen
»Vert der Dispersion der Abweichung des Ausgangsparanieters
entspricht, welcher früher wirksam war. Somit wird der
Wert des binären Signals am Ausgang der Vergleichsschaltung
19 und der Schaltung 7 durch das Vorzeichen der Differenz zwischen dem laufenden Wert der Dispersion
und dem vorhergehenden Wert dieser Dispersion bestimmt,
d.h. durch die Andelrungsrichtung der Dispersion.
Das Signal am Ausgang des Schwellwertschalters 22. und der Vergleichsschaltung 9 wird durch den Absolutwert
der Differenz zwischen dem laufenden Wert der Dispersion und demjenigen Wert dieser Dispersion bestimmt,
welcher dem Signal am Speicherausgang 8 entspricht. Das binäre Signal am Ausgang der Vergleichsschaltung 9 weist
den einen Wert auf, wenn der Absolutwert der genannten Differenz kleiner ist als ein im voraus festgelegter
Wert , welcher durch die Ansprechschwelle des Schwellwertschalters
22 festgelegt wird, und einen anderen Wert, wenn der Absolutwert der genannten Differenz den
genannten vorgegebenen Wert überschreitet. Bei einem entsprechenden Wert des binären Signals am Steuereingang
des Speichers 8 gelangt zum Adder 21 vom Ausgang des Speichers 8 ein Signal, welches dem laufenden Wert
der Dispersion entspricht. Im Falle des anderen Werts des binären Signals am Steuereingang des Speichers 8
gelangt zum Adder 21 von dem Ausgang des Speichers 8 ein Signal, das demjenigen Wert der Dispersion entspricht,
welcher unmittelbar vor dem Zeitaugenblick der letzten Änderung des Signals an seinem Steuereingang
wirksam war.
Das binäre Signal, das der Richtung entspricht, in welcher die Änderung der Dispersion verläuft, gelangt
an den Eingang der Schaltung 10 zur Srzeugung des Steuersignals. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführung
der Schaltung 10 muss das der logischen liull entsprechende
Signal, das vom Ausgang der Schaltung 7 (Fig. 3) dem Bingang der Schaltung 10 zugeführt wird, einer Vergrösserung
der Dispersion entsprechen, und da3 Signal logi-
sehe Eins muss der Abnahme der Dispersion entsprechen.
Wenn also die Dispersion abnimmt, liegt am Einstelleingang 27 des Zählers 25 (Fig. 4) das Signal logische
Eins, wodurch der Inhalt des Zählers 25 gleich KuIl
bleibt, an den Trigger 23 gelangt das Signal iogische Null, und der Triggerzustand und folglich der Wert des
binären Signals am Ausgang der Schaltung 10 bleiben unverändert. Wenn die Anderungsrichtung der Dispersion in
Richtung der Zunahme der Dispersion wechselt, gelangt
IC an den Sinstelleingang 27 des Zählers 25 das Signal Iogische
NullfUnd der Inhalt des Zählers 25 beginnt entsprechend
den an seinen Zähleingang ankommenden Impulsen vom Generator 24 zu wachsen. Palis während eines gewissen
Seitabschnitts, der von der Frequenz des Generators 24 und der Kapazität des Zählers 25 bestimmt wird, die
Anderungorichtunc der Dispersion nicht erneut in Richtung
der Verkleinerung der Dispersion wechselt, wird am Ausgang des Zählers 25 ©in Impuls gebildet, der den
Zählein,^ang T des Triggers 23 zugeführt wird und eine
Änderung des Sustands des Triggers 23 und des Werts des binären Signals am Ausgang der Schaltung 10 verursacht.
Falls die Änderung der Dispersion in Richtung ihrer Vergrbsserung eine kürzere Zeit anhält als der
genannte Zeitabschnitt, erfolgt die nullstellung des Zählers eher, als die im Zähler gespeicherte Zahl so weit
zunimmt, dass sie die Erzeugung eines Impulses am Zähleraus;jang
verursacht, und der Zustand des Triggers 23 bleibt unverändert.
Falls also das vom Ausgang der Schaltung 10 zur Erzeugung des Steuersignals der Steuereinrichtung 12
des Parameters des Reglers 4 (Fig. 3) zugeführte Signal eine Änderung dieses Parameters in derjenigen Richtung
herbeiführt, bei der die Dispersion der Abweichung des Ausgangsparameters des zu regelnden technologischen Prozesses
vcm vorgegebenen ϊ/ert abnimmt, bleibt das Signal
am Ausgang der Schaltung 10 unverändert, so dass der
Parameter des Reglers 4 seine Änderung in der vorigen
Richtung fortsetzt und eine weitere Abnahme der Dispersion herbeiführt. Falls das vom Ausgang der Schaltung
zur Steuereinrichtung 12 kommende Signal eine Änderung des Parameters des Reglers in derjenigen Richtung verursacht,
bei der die Dispersion zunimmt» ändert sich der · Wert des von der Schaltung 10 erzeugten Signals nach
Ablauf des festgelegten Zeitabschnitts auf den entgegengesetzten, wodurch eine Änderung des Parameters des
Reglers 4 in der entgegengesetzten Richtung herbeigeführt wird, welche eine Abnahme der Dispersion verursacht.
Somit gewährleistet die in Pig. 4 gezeigte Schaltung 10 zur Erzeugung des Steuersignals, dass der
Steuereinrichtung 12 des Parameters (Fig. 3) ein Signal zugeführt wird, welches die Steuereinrichtung 12 derart
beeinflusst, dass die Dispersion auf einem ?'inimalwert
gehalten wird.
Die Änderung der Grosse der Dispersion in Richtung
der Zunahme während eines kleinen Zeitabschnitts, die durch zufällige Störeinwirkungen verursacht werden
kann, führt keine Änderung der Anderungsrichtung des
Reglerparameters herbei, da die Zeit zur Formierung eines Impulses am Ausgang des Zählers 25 (Fig. 4) nicht
ausreicht. Falls die Änderung der Richtung, in der sich der Reglerparameter ändert und die infolge der Zunahme
der Dispersion erfolgte, während des vorgegebenen Zeitabschnitts keine Änderung der Dispersion in Richtung
ihrer Abnahme herbeiführt, wechselt die Anderungsrichtung des Reglerparameters erneut auf die entgegengesetzte,
was durch eine Nullstellung des Zählers 25 infolge seines Überlaufs und durch die nachfolgende Zunahme der im Zähler eingespeicherten Zahl bis zu einer Grosse verursacht
wird, die das Formieren des Impulses am Zählerausgang gewährleistet. Auf diese Weise wird die Unterbrechung
der Änderung des Parameters des Reglers 4 (Fig. 3) in der falschen Richtung gewährleistet, falls diese Ande-
rung infolge zufälliger Störeinwirkungen zustande komnt,
beispielsweise infolge einer langanhaltenden Einwirkung
von Störungen.
Die Signale vom Ausgang der Schaltung 7 zur Er-' zeugung des der Anderungsrichtung des Gütekennwerts der
Steuerung entsprechenden Signals, und vom Ausgang der
Vergleichsschaltung 9 kommen .zu den Eingängen 14 und 15
der Steuerschaltung 11. Bei der in Pig. 5 gezeigten Äusführungsforn
der Steuerschaltung 11 und falls die Signa-Ie
logische Sins und logische Hull am Ausgang der Schaltung 7 (Pig. 3) der Abnahme bzw; der Zunahme der Grosse
der Dispersion entsprechen, muss die Vergleichsschaltung derartig ausgeführt sein, dass bei einer Abweichung des
laufenden Werts der Dispersion von ihrem im Speicher 8 eingespeicherten Wert um einen 3etrag, der kleiner ist
als der durch die Ansprechschwelle des Schwellwertschalters 22 festgelegte wert, das Signal am Ausgang der
Vergleichsschaltung 9 eine logische Hull darstellt und bei
einer Abweichung des laufenden Werts der Dispersion von dom im Speicher 8 eingespeicherten Vi'ert un einen Betrag,
der den festgelegten wert überschreitet, das Signal am
Ausgang der Vergleichsschaltung 9 eine logische Eins darstellt. Das Eintreffen des Sinais logische Eins am
Steuereingang des Speichers 8 muss in diesem Falle die
2r) kontinuierliche Speicherung des laufenden V/erts der Dispersion
gewährleisten, und das Eintreffen des Signals logische
Hull am Steuereingang des Speichers 8 muss die
Speicherung desjenigen Werts der Dispersion gewährlei Sten,
der unmittelbar vor dem Eintreffen des Signals lögisehe
liull wirksam war. Ilierbqd funktioniert die in Fig.
Gezeigte Steuerschaltung 11; wie folgt.
"ienn die Differenz zwischen dem laufenden Wert der
Dispersion der Abweichung des Ausgangsparameters des technologischen Prozesses vom vorgegebenen Wert und dem
im Speicher 8 (Fig. 3) eingespeicherten Wert unter dem
vorgegebenen Wert liegt und der Trigger 23 sich in dem-
Z9
jenigen Zustand befindet, bei welchem das logische Signal am Ausgang der Steuerschaltung 11 eine logische Null
darstellt, bleibt das im Speicher 8 (Pig. 3) eingespeicherte Signal unverändert. Das Eintreffen des Signals
· logische Hull vom Ausgang der Steuerschaltung 11 an der
: Steuereinrichtung 12 des Reglerparameters gewährleistet
die Änderung dieses Parameters unter Einwirkung des von der Schaltung 10 erzeugten Signals innerhalb der Grenzen,
die dem stabilen Zustand des automatischen Regelungssystems
entsprechen, das aus den Regler 4 und dem Objekt 5 besteht, d.h. entsprechend den Kennlinien 1, 2a bzw. 2b
in Pig. 2. Die !.!ittel 13 (Fig. 3) zur Einstellung funktionieren
in diesem Falle nicht. Die Änderung des Signals am Eingang 15 der Steuerschaltung 11, d.h. die Anderungsrichtung
der Dispersion, wirkt sich in diesem F.^lle auf den Zustand des Triggers 28 (Fig. 5) und auf das Signal
am Ausgang der Steuerschaltung 11 nicht aus.
Wenn die Differenz zwischen dem laufenden Wert der Dispersion und ihrem im Speicher 8 (Fig. 3) eingespeicherten
Wert einen vorgegebenen Wert Überschreitet, gelangt an den Sinstelleingang S des Triggers 28 (Fig. 5)
das Signal logische Sins, wodurch sich der Zustand des Triggers 28 ändert und am Ausgang der Steuerschaltung
das Signal logische Eins erzeugt wird, das nach einem Zeitabschnitt, dessen Grosse durch die Kennwerte der Verzögerungsschaltung
30 bestimmt wird, einem der Eingänge des UIID-Glieds 29 zugeführt wird. Das Eintreffen des
Signals logische Eins vom Ausgang der Steuerschaltung an der Steuereinrichtung 12 des Parameters (Fig. 3)
führt zu einer Zunahme des Maximalwerts, welchen der ; Parameter des Reglers 4 im Laufe seiner Änderung erreichen
kann, und zu einer derartigen Änderung des Betriebszustands der Steuereinrichtung 12 des Parameters,
dass das ErreichelnCHurch den Paramete^des festgelegten
Yi'ertsjeine scharfe Änderung dieses Parameters bis zu
dem instabilen Zustand des Regelungssystems entsprechenden
riö
-Urzustand herbeiführt. Die Rückstellung des Systems in
den stabilen Zustand wird mittels der Einstellmittel 13 durchgeführt, welche nach einem Zeitabschnitt, der
kleiner ist als der zum Umkippen des Systems in den unstabilen Zustand erforderliche, nachdem der Parameter
seinen Grenzwert erreicht hat, die Einstellung der Einrichtung 12 in diejenige Stellung gewahrleisten, bei der
der Parameter des Reglers 4 den dem stabilen Zustand des Systems entsprechenden Vifert aufweist. Anders gesagt gestattet
es das Eintreffen desSignals logische Eins an der Steuereinrichtung 12 des Parameters vom Ausgang der
Steuerschaltung 11 dem automatischen Steuerungssystem/ 5emä3S der Kennlinie 3 in Fig. 2 zu funktionieren. Hierbei bedingt das Eintreffen des Signals logische Eins vom
Ausgang der Steuerschaltung 11 (Pig. 3) am Steuereingang
des Speichers 8 das Umkippen dieses Speichers in den Zustand
der kontinuierlichen Speicherung des laufenden Werts der Dispersion, wodurch am Ausgang der Vergleichsschaltung
9 das Signal logische Null erzeugt wird, das an den Einstelleingang S des Triggers 28 (Pig. 5) gelangt.
Während der Änderung der Dispersion in Richtung ihres T'inimalwerts unter Einwirkung des von der Schaltung
10 (Fig. 3) erzeugten Signals wird dem Eingang 15 der Steuerschaltung 11 das Signal logische Eins zugeführt.
Aber der Zustand des Triggers 28 (Pig. 5) und das Signal am Ausgang der Steuerschaltung 11 bleiben
hierbei unverändert, da das an den Informationseingang D des Triggers 28 gelangte Signal im Trigger 28 nur nach
3C dem Eintreffen der Rückflanke des Impulses an seinem
Takteingang C eingespeichert wird, d.h. im Augenblick
des Abschlusses des Signals logische Eins, das an den Eingang 15 gelangt. An dem Zeitpunkt, wenn die Dispersion
den üinimalv/ert. erreicht, gelangt schon vom Auscang
der Verzögerungsschaltung 30 zum UND-Glied 29 das
Signal logische Eins, was zum Aufbau des Signals logische
Eins am Takteingang C des Triggers 28 führt. Im Augenblick,
wenn die Dispersion den Minimalwert erreicht und sich zu vergrössern beginnt, infolgedessen^eintrifft^am
Eingang 15 der Steuerschaltung 11 das Signal logische
Hull/, ändert sich der Zustand des Triggers 28, da von
ihm das am-Informationseingang D eintreffende Signal
logische iiull .gespeichert wird, und am Ausgang der
Steuerschaltung 11 wird das Si^pnal logische KuIl auf gebaut,
was eine Unterbrechung der Änderung des Signals am
Ausgang des Speichers 8 (Fig. 3) herbeiführt, in dem somit ein dem T.Tinimalwert der Dispersion naher Viert dieser
Dispersion eingespeichert wird. Das Formieren des Signals
logische Null am Ausgang der Steuerschaltung 11
führt auch zu einer Änderung des 3etriebszustands der
Steuereinrichtung 12 des Parameters, indem der Anderungsbereich des Parameters des Reglers 4 auf die Werte
eingeengt wird, die dem stabilen Zustand des automatischen Regelungssystems entsprechen. Die nachfolgende
Änderung des Signals am Ausgang der Steuerschaltung 11 findet nur dann statt, wenn die Abweichung des laufenden
Werts der Dispersion von ihrem '.!inimalvert, die im
Speicher 8 eingespeichert ist, den featgelegten Wert
überschreitet. Hiernach, nachdem die Dispersion ihren
!!inimalwert erreicht hat, wird dieser Wert erneut eingespeichert.
'Wenn im Augenblick der Änderung des Zu3tands des
Triggers 28 (Fig. 5), die durch das Eintreffen an seinem Einctelleingang S<fles Signals . logischeEinsehedingt ist,
die Dispersion sich in Richtung der Vergr'osserun^ ändert,
3C bleibt der Zustand des Triggers 28 nach Abschluss des
Signals logische Eins am Eingang 14 ebenfalls unverändert,
da der UIID-Schaltung 29 vom .Eingang 15 da3 Signal
logische Hull zugeführt wird. Nach der Änderung der
Richtung, in v/elcher dio Änderung der Dispersion verläuft,
beispielsweise infolge einer Verstärkung der Hinwirkung des Reglers 4 (Fig. 3) auf das zu regelnde
Objekt 5, bleibt der Zustand des Triggers 28 (Fig. 5)
ebenfalls so lange unverändert, bis die Dispersion den T'inimalwert erreicht hat und erneut sich zu vergrossera
beginnt.
Somit gev/ährleistet die-in Pig. 5 gezeigte Steuerschaltung 11 das Speichern des Tünimalwerts der Dispersion im Speicher 8 (Fig. 3) und die Änderung des Betriebszustands
der Steuereinrichtung 12 des Parameters bei Abweichungen der Dispersion vom eingespeicherten
Wert, falls diese Abweichungen den festgelegten Wert überschreiten, mit einem nachfolgenden Einspeichern des
"inimalvverts der Dispersion.
2s kann geschehen, dass der Parameter des Reglers
4 den dem Yinimalwert der Dispersion entsprechenden Optimalwert überschreitet. Dies bedeutet, dass infolge
der Änderung der Kennwerte dec zu regelnden Prozesses dieser Parameter sich so schnell verkleinert,
dass trotz der nachfolgenden Vergröaoerung des Parametern
des Reglers 4 der Vi'ert der Dispersion abnimmt
und vom im Speicher 8 eingespeicherten Wert um einen
3etra& abweicht , der grosser ist als der vorgegebene,
wodurch die Erzeugung des Signals logische Eins am Ausgang
der Steuerschaltung 11 und eine Verstärkung der Einwirkung des Reglers 4 auf das zu regelnde Objekt 5 verursacht
wird. In einen solchen Falle führt die nachfolgende Änderung der Anderun^srichtung der Dispersion trotzdem,
dass dem Bin^an/j 15 der Steuerschaltung 11 das
Signal logische Bins zugeführt wird, dessen Aufbau
durch die Abnahme der Oispersion bedingt wird, nicht zu
einer Änderung des Zustande de3 Triggers 28 (Fig. 5,) und
zürn Binspeichern eines ihrem "'inimalwert nicht ent'spre-
- chenden V.'erts im Speicher 8 (Fig. 3). Dies wird dank dem Vorhandensein einer Verzögerungsschaltung 30 (Fig. 5)
erzielt, die das 3intreffen des Signals logische Eins
vom Aus.^ang des Triggers 28 am UliD-Glied 28 um einen
Zeitabschnitt verzögert, der gross genug ist, damit
..-...;;■ Os.'. 31528I6
33
die Anderungsrichtung der Dispersion in Richtung Zunahme
wechselt. Infolgedessen führt die durch die schnelle Änderung der Kennwerte des Prozesses bedingte
Abnahme der Dispersion nicht zum Eintreffen des Signals
logische Eins vom UliD-Glied 29 am Takteingang C des
Triggers 28 unmittelbar nach dem Eintreffen des Sinais
logische Eins am Eingang 14 der Steuerschaltung 11.
3ei der in Pig. 6 gezeigten Ausführungsform der automatischen Steuerungseinrichtung und im Falle, dass
- die Signale logische liull und logische Eins am Ausgang
der Steuerschaltung 11 gemäss dem vorstehend Beschriebenen mit Bezugnahme auf Fig. 5 erzeugt werden, erfolgt
die Änderung des Parameters und zwar des Verstärkungsfaktors
des Reglers 4 (Fig. 3),wie folgt.
Falls der Trigger 23 (Fi-. Γ,) der Schaltung 10
zur Erzeugung des Steucrsitpial3 sich in demjenigen Zustand
befindet, bei welchem an seinem nicht invertierenden
Ausgang dio Signal logische Eins und an invertierenden
Ausgang das Signal logische I\ull erzeugt wird und in der
Stufe des Zählers 3-4, welche der höchsten Stelle entspricht,
das Signal logische l.'ull gespeichert ist, führt das Eintreffen eines Impulses vom Generator 24 am UKj-Glied
42 zum Aufbau eines Impulses am Vorv/ärtßzählein-3ang
37 des Zählers 34, wodurch die im Wähler 34 Gc~
speicherte Zahl um eine ICins sunim-it.
Die Änderung des Inhalts des Zählers 34 führt zu einer Änderung der ivombinntion der Logiksi/^nale. an seinen
Ausgängen und zum Ungehalten der elektronischen
Schalter 48, deren Steuereinc'än^e mit denjenigen Stellenausgängen
des Zählers 34 gekoppelt sind, an welchen sich die logischen Signale geändert haben. Die V/iderstandswerte
der Widerstände 47 sind derart gewählt, dass die Abnahme der im Zähler 34 gespeicherten Zahl un Eins
eine Vergrbsserung^om einen bestimmten festgelegten 3etrag^des
Gesamtwiderstandes des Ausgangestromkrei3os
des Verstärkers 31/verursacht, welcher aus dem Wider-
stand 32 und aus denjenigen Widerständen 47 besteht,
die an ihn über die geschlossenen Schalter geschaltet sind, und die Zunahme der im Zähler 34 gespeicherten
Zahl eine Abnahme des Widerstands des Eingangsstromkreises des Verstärkers 31 verursacht, wobei bei federn
Umschaltspiel der elektronischen Schalter, die durch die Signale von den Ausgängen 41 der niedrigeren Stellen
des Zählers 34 angesteuert werden, der Widerstand des Sin^jangsstromkreises des Verstärkers 31 sich um
IC einen verhältnisraässig geringen Betrag ändert und beim
Umschalten des elektronischen Schalters, welcher durch das Signal von dem Ausgang des UIID-Glieds 49 angesteuert
wird, der Widerstand des Eingangsstromkreises des Verstärkers 31 sich um einen verhältnismässig grossen
1«5 Betrag ändert. Infolgedessen führt die Zunahme des Inhalts
des Zählers 34 zu einer Vergrösserung des Verstärkungsfaktors
des Reglers 4 (Fig. 3), und die Abnahme des Inhalts des Zählers 34 (Pig. 6) bedingt eine
Verkleinerung des Verstärkungsfaktors des Reglers 4
2C (Fig. 3).
Wenn also der Trigger 23 (Fig. 6) sich in dem Zustand
befindet, bei welchem sich an seinem nichtinvertierenden
Ausgang das Signal logische Eins aufbaut, und der Zähler 34 sich in dem*Zustand befindet, bei dem an
seinen Ausgang 40 der höchsten Stelle sich das Signal
logische Hull aufbaut, erfolgt mit der Formierung der Impulse am Ausgang des Generators 24 eine allmähliche
Vergrös3erung des Verstärkungsfaktors des Reglers. Eine
solche allmähliche Vergrösserung des Verstärkungsfak-
3c tors des Reglers wird so lange anhalten, bis sich der
Zustand des Triggers 23 geändert hat bzw. bis die Zunahme
der im Zähler 34 gespeicherten Zahl den Aufbau des Signals logische Eins am Ausgang 40 der höchsten
Stelle des Zählers 34 verursacht, wodurch dem UIiD-Glied
42 das Signal logische Null zugeführt wird und die Versrösserung des Verstärkungsfaktors des Reglers aus-
- yzr- '
setzt.
Palls das Signal am Ausgang der Steuerschaltung eine logische Null darstellt, wird der Aufbau des Signals
logische Bins am Ausgang 40 keinerlei Änderungen des
Verstärkungsfaktors des Reglers verursachen, da in diesem Falle am Ausgang des Glieds 49 das Signal logische
Null liegt. Palis aber das Signal am Ausgang der Steuerschaltung
11 eine logische Eins darstellt, fuhrt der Aufbau des Signals logische Eins am Ausgang 40 zur Erzeugung
des Signals logische Sins am Ausgang des UND-Glieds 49 und zu einer scharfen Vergrösserung des Verstärkungsfaktors
des Reglers. I.:ach einem festgelegten Zeitabschnitt, dessen Grosse durch die Parameter der
Verzögerungsschaltung 13 festgelegt wird, kommt das Signal logische Eins vom UIID-Glied 49 zum Steuerein-
^ang 3) des Zählers 34, infolgedessen wird im letzteren
eine Zahl eingespeichert, die der Kombination der an seinen InformationsstelleneingSngeft 35-36 liegenden logischen
Signalen entspricht. Das Einspeichern der genannten Zahl im Zähler 34 führt zu einem entsprechenden
Umschalten der elektronischen Schalter 48 und zu einer
scharfen Abnahme des Verstärkungsfaktors des Reglers bis
auf einen vorgegebenen Wert, welcher durch die Kombination der Signale an den Eingängen 35-36 bestimmt wird.
Hiernach, falls sich der Zustand des Triggers 23 nicht
geändert hat, beginnt der Inhalt des Zählers 34 erneut zuzunehmen, und der Verstärkungsfaktor des Reglers beginnt
sich allmählich so weit zu vergrössern, bis eine Änderung des Zustande des Triggers 23 erfolgt bzw. am
Ausgang 40 des Zählers 34 sich das Signal logische Sins aufbaut.
Im Falle der Änderung des Zustande des Triggers"23
und des AufbauS des Signals logische I.'ull an seinem nichtinvertierenden
Ausgang und des Signals logische Eins an seinem invertierenden Ausgang kommen vmehr/keine Impulse
zum Vorwärtszähleingang 37 des Zählers 34, weil dem
UND-Glied 42 das Signal logische Null vom nichtinvertierenden
Ausgang des Triggers 23 zugeführt wird. In diesem Falle gelangt das Signal logische Sins vom invertierenden
Ausgang des Triggers 23 an das UliD-Glied 44. Falls der
Inhalt des Sählers 34 nicht gleich liull ist/wird dem
UND-Glied 44 vom Ausgang des ODER-Glieds 45 das Signal
logische Eins zugeführt. In diesem Falle führt das Eintreffen der Impulse vom Generator 24 am UITD-Glied 44
zum Aufbau der Impulse am Rückwärtszfihleingang 30 des
Zählers 34, was wiederum eine Abnahme der im Zähler 34 eingespeicherten Zahl herbeiführt, und somit eine allmähliche
Verkleinerung des ,erstärkungsfaktors des Reglers.
Eine solche Verkleinerung des Verstärkungsfaktors des Reglers hält 30 lange an, bis eine Änderung des 3u-'
stands des Triggers 23 erfolgt bzw. der Inhalt des Zählers 34 gleich TTuIl wird. Im letzten Fnlle gelangen
keine I-ipulse/an den Rückwärtszähleingang 33 des Zählers
34,da an das Ui:D-Glied 44 das Signal logische liull ,
vom ODER-Glied 4^ gelangt und der Verstärkungsfaktor des
Reglers auf dem minimalen Niveau verbleibt, das dem of- '
fenen Zustand sämtlicher elektronischer Schalter 48 entspricht
und durch den 'widerstandswert des Widerstands bestimmt wird.
Falls also das.Logiksignal am Ausgang der Steuer-
2r> schaltung 11 den einen V/ert aufweist, gewährleistet die
(-e:näss Fig. 6 ausgeführte automatische Steuerungseinrichtung
eine allmähliche Änderung des Verstärkungsfaktors des Reglers 4 (Fig. 3) innerhalb festgelegter Grenzen
und in Abhängigkeit vom Si-nal am Ausgang der Schal- ;
tun^ IC zur Erzeugung des Steuersignals, d.h. entsprechend
Kennlinie 1, 2a bzw. 2b in Fig:'2. Falls das Logiksignal
am Ausging üer Steuerschaltung 11 den anderen Y/ert aufweist, gewährleistet die in Fig. 6 gezeigte automatische
Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit vom Signal am Aussang
der Schaltung 10 zur Erzeugung des Steuersignals eine allmähliche Abnahme des Verstärkungsfaktors des
Reglers 4 (Pig. 3) bis auf einen vorgegebenen Wert bzw.
eine allmähliche und anschliessend eine scharfe Vergröaserung
des Verstärkungsfaktors des Reglers mit einer
nachfolgenden scharfen Verkleinerung dieses Verstärkungsfaktors na'ch einem vorgegebenen Zeitabschnitt, d.h. entsprechend
Kennlinie 2a bzw. 3 in Fig. 2.
Zur Gewährleistung einer präziserep Einstellung , ist es zweckmässig, die Frequenz der vom Generator 24
(Fig. 6) formierten Impulse derart zu andern, dass bei einer-verhSltnismSssig geringen Abweichung der Dispersion
von ihrem Extremwert die Impulsfrequenz kleiner 13t als bei einer verhältnismässig ^rossen Abweichung.
Zu diesem Zweck kann der Ausgang der Steuerschaltung mit dem Frequenzsteuereingang des Generators 24 gekoppelt
werden.
Die Erfindung kann in automatischen Regelungssystemen verwendet werden·, die zum Aufrechterhalten der
Ausgangsparameter eines technologischen Prozesses auf
einem vorgegebenen liiveau bei die Kennwerte des zu regelnden Prozesses beeinflussenden Änderungen der
äusseren Verhältnisse bestimmt sind, beispielsweise in Systemen zur automatischen Konstanthaltung der
Feuchtigkeit und der Masse der Papierbahn in Papiermaschinen, zur Regelung der Feuchtigkeit-, des pH-V/erts
bzw. eines anderen Kennwerts eines Produktes, das infolge
der T.Tischung der Ausgangskomponenten gewonnen v/ird, zur Temperaturregelung in einem chemischen Reaktor
bzw. in einer Trockenanlage, zur Regelung der WaIzgutdicke u. dgl.m. Besonders zweckmässig'ist die Anwendung
der Erfindung für automatische Regelungssysteme für solche Prozesse, wo eine dosierte Eingabe von Ausgangsstoffen
und Energie erfolgt, wie beispielsweise in Anlagen zur Erzeugung von Hefe, in Rektifikationsanlagen,
in Anlagen zur Aufbereitung von Mischungen für
die Bauindustrie, in Anlagen zum Entwässern der Rückstände bei der Abwasserreinigung u.dgl.m.
Als zu optimierender Parameter des Reglers können der Verstärkungsfaktor des Reglers, seine Zeitkonstante
bzw. andere Kennwerte verwendet werden, die sich derart
auf die Güte der Steuerung auswirken, dass die Abhängigkeit des Gütekennwerts der Steuerung vom Reglerparameter
extrem ist.
Claims (6)
1.) Verfahrenem* Steuerung eines technologischen
Prozesses durch Aufrechterhalten des Ausgangsparameters des technologischen Prozesses*auf einem vorgegebenen
Niveau mittels eines automatischen Reglers, umfassend eine" Messung des Gütekennwerte der Steuerung und eine
allmähliche Änderung desjenigen Parameters des automatischen Reglers, dessen Änderung in einer jeweiligen
Richtung eine Abnahme der Stabilitätsreserve des automatischen Regelungssystems herbeiführt und der den zu
messenden Kennwert der Steuerung derart beeinflusst, dass die Abhängigkeit des Gütekennwerts der Steuerung
von diesem Parameter extrem ist, wobei die Änderung des Reglerpararaeters derart erfolgt, dass bei einer
Änderung des Gütekennwerts der Steuerung in einer der
Verbesserung der Güte der Steuerung entsprechenden Richtung die Anderungsrichtung des Parameters nicht
geändert wird^ und bei einer Änderung des Gütekennwerts
der Steuerung in einer der Verschlechterung der Güte der Steuerung entsprechenden Richtung^ die Anderun/^srichtung
des Parameters auf die entgegengesetzte geändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei
einer Anderungsrichtung des Gütekennwerte der Steuerung in einer der Verschlechterung der Güte der Steuerung
entsprechenden Richtung der Gütekennwert der Steuerung eingespeichert und der Parameter des Reglers (4) mit
Berücksichtigung der Abweichung des GUtekennwerts der Steuerung vom eingespeicherten Wert derart geändert wird,
dassjfalls die Abweichung des Gütekennwerts der Steuerung
von dem eingespeicherten 7/ert pineflfestgelegten '.Vert
überschreitet und die Änderung, des Parameters des Reglers
(4) in Richtung der Abnahme der Stabilitätsreserve des automatischen Regelungssystems erfolgt und die Änderung
des Gütekennwerts der Steuerung in einer der Ver-^
besserung der Güte der Steuerung entsprechenden Richtung verläuft, wenn der Parameter des Reglers (4) den
festgelegten Wert erreicht hat, welcher dem stabilen
Zustand des automatischen Regelungssystems entspricht,
dieser Parameter sprungartig bis auf einen Wert verwirf
ändert/, welcher einem instabilen Zustand des automatisehen
Regelungssystems entspricht, hiernach nach einem Zeitabschnitt, der kleiner ist als der zum Umkippen .
des automatischen Regelungssystems aus dem stabilen Zustand in den instabilen erforderliche,(jwirdjdieser
Parameter sprungartig biB auf einen Wert verändert^ welcher, einer grBsseren Stabilitätsreserve des automatischen Regelungssystems entspricht als der angeführte
vorgegebene Wert des Parameters, wonach der Parameter des Reglers (4) allmählich in Richtung einer Verringerung
der Stabilitätsreserve des automatischen Regelungssystems
so lange verändert wird, bis dieser Parameter erneut den angeführten vorgegebenen Wert erreicht bzw.
sich die Anderungsrichtung des Gütekennwerts der Steuerung geändert hat, und wenn die Anderungsrichtung
des Gütekennwerte der Steuerung sich in einer der Verschlechterung
der Güte der Steuerung entsprechenden Richtung ändert, nachdem eine Abweichung des Gütekennwerte
der Steuerung vom gespeicherten Wert stattgefunden hat, die den angeführten vorgegebenen Wert überschreitet,
der neue Wert des Gütekennwerts einge-.
speichert und die weitere Änderung des Parameters des
Reglers (4) und die Einspeicherung des Werts des Gütekennwerts der Steuerung mit Berücksichtigung der
Abweichung des Gütekennwerts der Steuerung vom neuen
eingespeicherten wert,wie vorstehend angeführt ( durchgeführt
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der »u messende
Gütekennwert der Steuerung die Dispersion der Abweichung des Ausgangsparameters des technologischen Prozesses
vom vorgegebenen Niveau darstellt und der angeführte zu messende Parameter des Reglers (4) den Verstärkungs—
Vi
faktor des Reglers (4) darstellt.
3. Automatische Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem
automatischen Regler, zur Aufrechterhaltung des Ausgangsparameters
des technologischen Prozesses auf einem vorgegebenen Niveau, einer Einrichtung zur Erzeugung
eines dem Gütekennwert der Steuerung entsprechenden Signals, einer Schaltung zur Erzeugung eines
Steuersignals, das von der Änderung des dem Gütekennwert
der Steuerung entsprechenden Signals abhängt, und mit einer Steuereinrichtung des Reglerparameters, die
am Ausgang der Schaltung aur Erzeu^ng des Steuersignals
liegt, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen steuerbaren Speicher (8),deB3en Informationseingang
mit dem Ausgang der Einrichtung (6) zur Erzeugung eines dem Gütekennwert der Steuerung entsprechenden
Signals in Verbindung steht, eine Schaltung (7) zur Erzeugung eines der Anderungsrichtung des GUte-N
kennwerts der Steuerung entsprechenden Signals, deren Eingang mit dem Ausgang der Einrichtunc (6) zur Erzeu-3un£
des dem Gütekennwert der Steuerung entsprechenden Signals in Verbindung steht und deren Ausgang am Eingang,
der Schaltung (10) zur Erzeugung des Steuersignals liegt, um das Signal am Ausgang der Schaltung (10) zur
Erzeugung des Steuersignals nach der Änderung der Ander.ungsrichtung des Gütekennwerte der Steuerung in
Richtung einer Verschlechterung der Güte der Steuerung zu verändern, eine Vergleichsschaltung (9)» deren einer
Eingang mit dem Ausgang des steuerbaren Speichers (8) in Verbindung steht und deren anderer Eingang mit dem
V: Ausgang der Einrichtung (6) zur Erzeugung eines dem
Gütekennwert der Steuerung entsprechenden Signals gekoppelt ist, und eine Steuerschaltung (11), deren Eingänge
am Ausgang der Schaltung (7) zur Erzeugung des der Anderungsrichtung des Gütekennwerte der Steuerung
entsprechenden Signals liegen, sowie am Ausgang der
Vergleichsschaltung (9) zur Erzeugung eines binären Signals, das den einen Wert annimmt, wenn der Absolutwert
der Differenz zwischen dem laufenden Wert des Gütekennwerts der Steuerung und seinem im steuerbaren
Speicher (8) gespeicherten Wert grosser ist als der
vorgegebenen Wert, und zur Erzeugung eines binaren
. , Signals, das den zweiten Wert nach der Änderung der
Anderungsrichttmg des Gütekennwerts tier Steuerung in der
der Verschlechterung der Güte der Steuerung entsprechenden Richtung annimmt, falls der Absolutwert der Differenz
zwischen dem laufenden Wert des Gütekennwerts der
Steuerung und seinem im steuerbaren Speicher (8) eingespeicherten Wert kleiner ist als der angeführte vorgegebene
Wert/und deren Ausgang mit dem Steuereingang des steuerbaren Speichers.(8) in Verbindung steht, um das
Einspeichern im steuerbaren Speicher (8) desjenigen Werts des Gütekennwerts zu gewährleisten, der unmittelbar
vor dem, dass das Signal am Ausgang der Steuerschaltung (11) den zweiten Wert annimmt, wirksam war,
enthält, wobei die Steuereinrichtung (12) des Parameters des Reglers (4) an den Ausgang der Steuerschaltung (11)
geschaltet ist, um eine scharfe Änderung des Parameters des automatischen Reglers (4) beim Erreichen des vorgegebenen
Werts zu schaffen, wenn das Signal am Ausgang der
?.r) Steuerschaltung (11) den ersten Wert hat, bis auf einen
Grenzwert, der ausserhalb des Anderungsbereichs dieses Parameters während des Zeitabschnitts, wenn das Signal
am Ausgang der Steuerschaltung (11) den zweiten Wert hat, liegt, und die automatische Steuerungseinrichtung
, zusatzlichejj'ittel (13) zur Einstellung der Steuereinrichtung
(12) des Reglerparameters in eine Stellung enthält, die einem anderen vorgegebenen Wert dieses Parameters
entspricht, und zwar nach einem vorgegebenen Zeitabschnitt, nachdem der Parameter den angegebenen Grenzwert
erreicht hat.
4« Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch
gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung
(11) einen D-Trigger (28) enthält, an dessen Informationseingang (D) ein logisches Signal mit einem konstanten
Wert gelangt, dessen Ausgang den Ausgang der Steuerschaltung (11) bildet und der einen asynchronen
Einstelleingang (S) aufweist, welcher mit dem Ausgang der Vergleichsschaltung (9) verbunden ist, sowie ein
UND-Glied (29), dessen einer Eingang über eine Verzögerungsschaltung
(30) mit dem Ausgang des D-Triggers
dessen
(28) verbunden ist,/anderer Eingang mit dem Ausgang der Schaltung (7) zur Erzeugung des Signals, das der Anderungsrichtung des Gütekennwerts der Steuerung entspricht, in Verbindung steht und dessen Ausgang mit dem Takteingang (C) des D-Trigsjera (28) verbunden ist.
(28) verbunden ist,/anderer Eingang mit dem Ausgang der Schaltung (7) zur Erzeugung des Signals, das der Anderungsrichtung des Gütekennwerts der Steuerung entspricht, in Verbindung steht und dessen Ausgang mit dem Takteingang (C) des D-Trigsjera (28) verbunden ist.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (10) zur Erzeugung des Steuersignals einen
ν Trigger (23), dessen Ausgang den Ausgang der Schaltung
(10) zur Erzeugung des Steuersignals darstellt, sowie einen Impulsgenerator (24) und einen Impulszähler (25),
dessen Zähleingang (26) mit dem Ausgang des Impulsc;enera^
tors (24) verbunden ist,/iFfnstelleingang (27) den Eingang
der Schaltung (10) zur Erzeugung des Steuersignals bildet und dessen Ausgang am Zähleingans (T) des Triggers
(23) liegt, enthält.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennz e ichne t, dass die Steuereinrichtung
(12) des Parameters des Reglers (4) einen vielstelligen umkehrbaren Zähler (34), an dessen Informationsstelleneingänge
(35:, 36) die vorgegebene Kombination der logischen
Signale gelangt, ein ULTD-Glied (42), dessen
einer Eingang über ein KICHT-Glied (43) mit dem Stelleneingang
(40) des vielstellisen umkehrbaren Zählers (34), der seiner höchsten Stelle entspricht, verbunden ist, dessen
andere Eingänge mit dem nichtinvertierenden Ausgang des
Triggers (23) und mit dem Ausgang des Impulsgenerators
(24) der Schaltung (10) zur Erzeugung des Steuersignals gekoppelt sind lind dessen Ausgang mit dem Vorwärt
s zähle ingang (37) des vielstelligen umkehrbaren Zahlers (34) in Verbindung steht, ein anderes UND-Glied
(44), dessen Eingänge mit dem Ausgang einer Schaltung (45)^gekoppelt sindjf die darauf anspricht,
dass der Inhalt des vielstelligen umkehrbaren Zählers (34) nicht gleich-Null ist, sowie mit dem inversen
Ausgang des Triggers (23) und mit dem Ausgang des Impulsgenerators (24) der Schaltung (10) zur Erzeugung
des Steuersignals]und dessen Ausgang mit dem Rückwfirtszähleingang
(38) des vielstelligen umkehrbaren Zählers
1*3 (34) zusanrnensekoppelt ist, ein drittes UND-Glied (49),
dessen EingSnge mit dem Stellenausgang (40) des vielstelligen umkehrbaren Zählen (34), der seiner höchsten
Stelle entspricht, und mit dem Auscang der Steuerschaltung (11) gekoppelt sind, sowie eine Stellein-
heit (46) zum Einstellen der Grosse des Parameters des
Reclers, die eine Reihe von Steuereingängen aufweist, von denen der eine mit dem Ausgang des dritten
UND-Glieds (49) gekoppelt ist und die anderen entsprechend mit den Stellenausgängen (41) des vielstel-■25
ligen umkehrbaren Zählers (34), die seinen niedrigeren
Stellen entsprechen, gekoppelt sind, enthält, wobei die Mittel (13) zum Einstellen der Steuereinrichtung
(12) des Parameters als eine Verzögerungsschaltung
ausgebildet sind, welche zwischen dem Ausgang des dritten UliD-Glieds (4^) und dem Steuereingang (39) des
vielstelligen umkehrbaren Zählers (34) liegt.
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