DE3512276A1

DE3512276A1 - Mustererkennender, selbstanpassender regler

Info

Publication number: DE3512276A1
Application number: DE19853512276
Authority: DE
Inventors: Thomas W. Foxboro Mass. Kraus
Original assignee: Foxboro Co
Current assignee: Schneider Electric Systems USA Inc
Priority date: 1983-12-12
Filing date: 1985-04-03
Publication date: 1986-10-09
Also published as: FR2581216A1; US4602326A; CH675779A5; SE8501616L; AU582740B2; FR2581216B1; SE457389B; KR860008509A; CA1235212A; NL8500960A; SE8501616D0; KR920002832B1; AU4038685A

Description

Henkel, Feiler, Hänzel & Partner

.Patentanwälte O' ■·--- "ar _ Ρ« «r

The Foxboro Company Foxboro, Mass. 02035, USA

JHW.010/wa/hk

Mustererkennender, selbstanpassender Regler

Mustererkennender, selbstanpassender Regler

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf adaptive Regler zur Regelung eines Prozesses und betrifft insbesondere einen selbstanpassenden (self-tuning) Regler des Mustererkennungstyps, in welchem Regler-Betriebsparameter nach Bedarf automatisch in Abhängigkeit von

zwischen den Ist- und Sollzuständen des Prozesses auf-15

tretenden Differenzen geändert werden, so daß das Reglerverhalten der Prozeßdynamik praktisch angepaßt ist.

In einer typischen Regelschleife ist ein Regler an

einen Prozeß angekoppelt, und eine Prozeß-Regelgröße, 20

wie Temperatur, Strömung bzw. Durchsatz oder Pegel, wird gemessen und als ein Signal zum Regler rückgekoppelt, welcher dieses Signal mit einem als Sollwert oder -größe bezeichneten gewünschten Wert vergleicht.

Verschiedene Reglerelemente sprechen auf das Fehler-25

signal an, um ein Stellsignal zur Regelung des Prozesses zu erzeugen, derart, daßdie Prozeß-Regelgröße auf dem Sollwert gehalten wird. Ersichtlicherweise ist es vorteilhaft, das Regelverhalten im wesentlichen der Dynamik eines Prozesses anzupassen, so daß die gesamte Regelschleife in ihrem optimalen Zustand gehalten werden kann, insbesondere nach einer Störung des Prozesses oder einer plötzlichen Änderung des Sollwerts.

Ein mustererkennender, selbstanpassender Regler stellt automatisch die Regel-Betriebsparameter so ein, daß das

Reglerverhalten geändert wird, wie dies nötig ist, um die Regelschleife in ihrem optimalen Zustand zu halten.

f- Es ist zu beachten, daß die Mustererkennung eine an sich bekannte, für die manuelle Einstellung der Betriebsparameter eines Reglers angewandte Technik ist. Typischerweise wird in einer im eingeschwungenen Zustand arbeitenden Regleranlage eine Störabweichung erzeugt,

_ und das Antwort mu ster wird beobachtet. Eine Bedienungsperson vergleicht dieses Muster mit einem gewünschten oder Soll-Muster und ändert die Reglereinstellungen in der Weise, daß die beiden Muster praktisch übereinstimmen. Diese Abstimmung kann sich als zeitraubend und kostenaufwendig erweisen, wenn zahlreiche 15

Annäherungsversuche nötig sind, bevor die erforderliche Erfahrung und/oder Kenntnis des Prozesses für die Einstellung der Regler-Betriebsparameter erreicht ist.

Da zudem Reglereinstellungen für einen bestimmten Satz 20

und Bereich von Betriebsbedingungen gelten, erweist sich eine manuelle Nachanpassung als nötig, um Änderungen der Betriebsbedingungen zu kompensieren, die das Ergebnis von Erscheinungen wie Sollwert-Überprüfungen,

Prozeßlaststörungen oder Alterung, Verschleiß und Kor-Zo

rosion der Ausrüstung der Regleranlage, sein können.

Mit begrenztem Erfolg ist verschiedentlich versucht worden, einen adaptiven Regler zu schaffen, der die Notwendigkeit für die manuelle Abstimmung durch eine erfahrene Bedienungsperson beseitigt, eine solche Anpassung aber nachahmt.

Für zahlreiche Anwendungszwecke sind die das dynamische Verhalten der Regelschleife beschreibenden Gleichungen sehr komplex, so daß es sehr schwierig ist, analytisch zu bestimmen, welche Betriebsparameter zur Erzielung

des gewünschten idealen Musters benutzt werden sollen. Analytische Lösungen beruhen daher häufig auf vereinfachenden Annahmen, die den Bereich der Betriebsbe-5

dingungen oder die Zahl der Prozeßanwendungen einschränken, die ohne menschlichen Eingriff regelbar sind.

In der US-PS 3 798 426 ist ein mustererkennender adaptiver Regler beschrieben, der ohne den Eingriff einer Bedienungsperson anpaßbar ist. Wenn sich dabei der geregelte Prozeß von einer Beeinflussung, wie einer lokalen Störung oder einer Änderung im Sollwert, erholt, prüft der Regler gemäß dieser US-PS das anfängliche Erholungsverhalten der Prozeß-Regelgröße, und er berechnet verschiedene Auswertungszeitintervalle. Abweichungen der Regelgröße von ihrem Sollwert werden bevorzugt über jedes Auswertungsintervall integriert und kombiniert, um einen integrierten Fehler zu bilden. Auf

der Grundlage der Größe des integrierten Fehlers werden 20

die Betriebsparameter oder -einflußgrößen des Reglers nach Bedarf geändert, um bei der nächsten Störung des Prozesses eine optimale Regelwirkung zu gewährleisten.

Die Beziehung zwischen dem anfänglichen Erholungsverhal-25

ten und der Große des zugeordneten Auswertungsinvervalls

bleibt jedoch nicht immer unter allen Betriebsbedingungen konstant. Obgleich der Regler gemäß der genannten US-PS für die Regelung eines komplizierten nichtlinearen Prozesses geeignet ist, bestehen Beschrän-30

kungen bezüglich der Zahl der Fälle, die gehandhabt werden können, bevor eine Bedienungsperson für die Änderung der zur Bestimmung der Auswertungsintervalle herangezogenen Kriterien benötigt wird.

Es besteht somit ein Bedarf nach einem verbesserten

adaptiven Regler, der für einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen und/oder Anwendungen geeignet ist. c Dabei soll zudem der Einsatz einer Bedienungsperson speziell in den Fällen, in denen sie körperlichen Gefahren ausgesetzt ist, auf ein Mindestmaß herabgesetzt oder sogar ganz vermieden werden.

_n Die geschilderten Einschränkungen herkömmlicher Regelschleifen und Regler werden durch Schaffung eines verbesserten selbstanpassenden Reglers überwunden, der einen Detektor zur Messung von zumindest zwei Kenngrößen des Verhaltens der Prozeß-Regelgröße aufweist,

welches sich ergibt, wenn der Prozeß auf eine Störung 15

im Betriebszustand reagiert. Weiter vorgesehen ist auch ein Anpaßglied oder sog. Adapter, der an einen Ausgang des Detektors angeschlossen ist und auf die beiden Kenngrößen anspricht und zur bedarfsweisen Änderung eines Betriebsparameters des Reglers in der Weise dient, daß das Ansprechverhalten der Regelschleife einem vorgeschriebenen Leistungskriterium angepaßt ist, wenn der Prozeß später durch Störungen oder Änderungen beeinflußt wird.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Regler vom Proportional-Integrier-Differenzier- bzw. PID-Typ. Wenn der Regler in den Regelbetrieb versetzt wird, werden Spitzen des Fehlersignals, welche vorgegebene, auf ein Störsignalband bezogene Pegel überschreiten, erfaßt und zur Berechnung von Uberschwing- und Dämpfungs-Charakteristika des Ansprechverhaltens im geschlossenen Zustand der Regelschleife benutzt. Entsprechend den Differenzen zwischen den berechneten Größen und den Sollgrößen für Überschwing- und Dämpfungscharakteristik werden je nach Bedarf Änderungen

an den PID-Koeffizienten vorgenommen. Es werden auch Vorkehrungen für einen Voranpaßbetrieb (pre-adapt mode) c getroffen, in welchem der Regler das Ansprechen der offenen Regelschleife auswertet und die Anfangsgrößen der PID-Koeffizienten, eine auf die angenäherte Zeitspanne des Prozesses bezogene maximale Wartezeit sowie ein Störsignalband bestimmt.

Die Erfindung ist für die Regelung eines weiten Bereichs von Betriebsbedingungen und Anwendungsfällen ohne Eingriff einer Bedienungsperson geeignet. Zudem erfordert sie auch nicht die Anhäufung einer großen Wissensmenge bezüglich des speziellen, zu regelnden Prozesses. Da mit der Erfindung das Verhalten der Prozeß-Regelgröße ausgewertet wird, sooft der Prozeß auf einen Störzustand anspricht, erfolgt die Anpassung automatisch für die ungünstigen Auswirkungen von örtlichen Störungen

oder Alterung, Verschleiß und Korrosion der Regelan-ZU

lagenausrüstung. Weiterhin wird mit der Erfindung das Regelschleifenverhalten durch Messung der tatsächlichen Leistungskenndaten dieses Verhaltens für Vergleiche mit Sollgrößen für diese Kenngrößen ausgeweitet. Infolgedessen werden die vorher geschilderten Probleme bei 25

bisherigen Reglern, die analytische Lösungen für die das Regelschleifenverhalten beschreibenden komplexen Gleichungen zu finden suchen, vermieden.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der 30

Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A ein Blockschaltbild einer Regelschleife mit einem erfindungsgemäßen Regler,

Fig. 1B ein Blockschaltbild mit den elektronischen

Bauteilen einer bevorzugten Ausführungsform des ,- Adapters nach Fig. 1A,

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Verhaltens des in der Regelschleife nach Fig. 1A erzeugten Fehlersignals,

Fig. 3A und 3B bis Fig. 8A und 8B gemeinsam ein Flußdiagramm zur Erläuterung spezifischer Operationen der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Beziehuna

zwischen Amplitude und Zeit im Verhalten der beim erfindungsgemäßen Regler auftretenden Prozeß-Regelgröße,

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer beim erfindungsgemäßen

Regler vorgesehenen Störsignal- oder Rauschbandschaltung zur Bestimmung des Rausch- oder Störsignalpegels,

Fig. 11 eine graphische Konvergenzdarstellung von

Ver-suchsergebnissen für den Fall, daß der erfindungsgemäße Regler mit einem dominanten

Verzögerungsprozeß verbunden und der D-Koeffizient gleich Null ist,
30

Fig. 12 eine graphische Konvergenzdarstellung von Versuchsergebnissen für den Fall, daß der erfindungsgemäße Regler mit einem dominanten Verzögerungsprozeß verbunden ist und mit einem Satz von Bedingungen, die von denen nach Fig. 11 verschieden sind, betrieben wird,

Fig. 13 eine graphische Konvergenzdarstellung von Versuchsergebnissen für den Fall, daß der erfindugnsgemäße Regler mit einem Prozeß verbunden g ist, der von Totzeit beherrscht wird, und

Fig. 14 eine graphische Darstellung von Ergebnissen für den Fall, daß der erfindungsgemäße Regler mit einem sich ändernden Prozeß verbunden ist.

Fig. 1A ist ein Blockschaltbild einer Prozeß-Regelschleife 8, die eine selbstanpassende Regleranlage 10 gemäß der Erfindung umfaßt und auf einen Prozeß 12 angesetzt ist, der sich durch eine Prozeß-Regelgröße

14, wie beispielsweise, aber nicht notwendigerweise Ib

Temperatur, Druck, Pegel oder Konzentration, kennzeichnet. Ein zur Abnahme der Prozeß-Regelgröße 14 angeschlossener Meßfühler 16 erzeugt ein Meßsignal 18, das den Wert der Regelgröße 14 darstellt. Der Sensor 16 ist an einen Schalter 110 angeschlossen, der im dargestellten Fall mit einem Analog/Digital- oder A/D-Wandler verbunden ist. Ein dem A/D-Wandler 160 eingegebener Sollwert 22 stellt die gewünschte Größe für die Regelgröße 14 dar. Die selbstanpassende Regleranlage 10 erzeugt ein Stellsignal 20 in Abhängigkeit von dem in 25

einen Digitalwert umgewandelten Meßsignal 18 und vom Sollwert 22. Ein zur Einstellung der Größe einer vom Regler beeinflußten Veränderlichen 24 dienendes abschließendes Regelelement (Stellglied) 23, z.B. ein

Ventil, nimmt das am Ausgang eines herkömmlichen Digital/-30

Analog- oder D/A-Wandlers 162 gelieferte Stellsignal ab. Der Prozeß 12 spricht auf Änderungen in dieser Veränderlichen an, um Änderungen in der Prozeß-Regelgröße 14 so vorzunehmen, daß deren Größe der durch den Sollwert 22 dargestellten Größe praktisch gleich ist. 35

Es ist zu beachten, daß der Prozeß 12 auch auf eine Störgröße 26 anspricht. Wenn diese groß genug ist, um ρ- im Prozeß 12 nennenswerte Änderungen im Wert der Prozeß-Regelgröße 14 einzuführen, spricht die Regelschleife 8 entsprechend mit einer korrigierenden Wirkung zur Beseitigung des Einflusses der Störgröße 26 an.

_n Ein zur Abnahme des Meßsignals 18 und des Sollwerts 22 geschalteter Komparator 30 liefert ein Fehlersignal 32, welches die Differenz zwischen dem Wert der Regelgröße 14 und dem Sollwert darstellt. Ein noch näher zu erläuternder Adapter 34 ist mit dem Komparator 30 zur Abnahme des Fehlersignals 32 verbunden um daraufhin ein

Prozessorsignal 40 zu erzeugen, das anschließend einem Eingang eines herkömmlichen Proportional-Integrier-Differenzier- oder PID-Reglers 42 aufgeschaltet wird. Der zur Abnahme des Fehlersignals 32 auch an den Komparator 30 angeschlossene PID-Regler 42 erzeugt das (eine korrgierende Wirkung darstellende) Stellsignal 20, das einer aus drei Gliedern gebildeten Summe, nämlich aus dem Fehlersignal 32 plus einem Zeitintegral des Fehlersignals plus einer Zeitableitung des Fehlersignals,

proportional ist. Die relativen Beiträge eines jeden 25

dieser drei Glieder werden durch Konstanten bestimmt, die als Proportional-(P)-, Integral-(I)- bzw. Differential- (D ) -Koeffizienten bekannt sind. Der Regler 42 spricht auf das Prozessorsignal 40 an zwecks Einstel-

lung der Größen der PID-Koeffizienten. Der Adapter 34 30

enthält eine Eingangsklemme 44 zur Abnahme eines noch näher zu beschreibenden Beginnsignals 46, so daß ein einwandfreier Betrieb der Regelschleife 8 einsetzen kann, wenn die selbstanpassende Regleranlage 10 erstmals eingeschaltet wird.

Fig. 1B stellt ein Blockschaltbild mit den elektronischen Bauelementen des Adapters 34 dar. Das Meßsignal 18 und der Sollwert 22 liegen beide an den Eingängen des in herkömmlicher Weise aufgebauten Analog/Digital (A/D)-Umsetzers 160, welcher Digitalsignale erzeugt, die dem Meßsignal 18 und dem Sollwert 22 entsprechen. Diese Digitalsignale werden über einen Bus 402 über-

iQ tragen, welcher mit einem Intel 8051-Mikroprozessor 404, einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 406, einem elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM) 408 und dem Digital-Analog (D/A)-umsetzer verbunden ist. Es sei noch ausgeführt, daß der Adapter

jg 34 in einer gegenwärtigen Ausführungsform durch ein Computer-Softwareprogramm verkörpert wird, welches in dem EPROM 408 gespeichert ist und die Arbeitsweise entsprechender Hardware-Schaltungen emuliert (nachbildet). Der RAM 408 enthält den Datenspeicher und die Register,

2Q die der Mikroprozessor 404 benötigt, um die durch das Programm in dem EPROM 408 gesteuerten Operationen zu realisieren. Nachdem der Adapter 34 die von dem Meßsignal 18 und dem Sollwert 22 angeleiteten Informationen verarbeitet hat, wird das resultierende Prozessorsignal

2g 40 an den PID-Regler 42 gegeben.

Mit Bezug auf die. Fig. 1A, 1B und 2 stellt der Verlauf des Fehlersignals 32 über einer Zeitbasislinie das Antwortsignal bei geschlossenem Schleifenzustand der Regelschleife 8 auf eine Störbedingung dar, welche eine Differenz zwischen den Werten des Meßsignals 18 und des Sollwerts 22 verursacht. Typischerweise wird die Störbedingung entweder durch eine Belastungsschwankung (etwa eine Änderung in den umgebenden Betriebsbedin-

„P- gungen) , welche plötzlich .den Wert der Regelgröße 14 verändert, oder durch eine plötzliche Änderung des

Sollwerts 22 verursacht. Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung des Fehlersignals 32, das zur Veranschauc lichung durch eine Kurve 50 dargestellt wird. Die horizontale Achse der Zeichnung bezeichnet die Zeit T und die vertikale Achse die Größe M des Fehlersignals, welches die Differenz zwischen dem Wert der Prozeß-Regelgröße 14 und ihrem durch den Sollwert 22 gegebenen _1Ω gewünschten Wert darstellt. Wie zu ersehen ist, wird

die Kurve 50 durch drei Spitzen 52, 54 und 56 (auch als lokale Extremwerte bezeichnet) charakterisiert, welche entsprechende Spitzenamplituden E1, E2 und E3 aufweisen und entsprechend zu den Zeiten T1 , T2 und T3 auftreten. Im j. Laufe der Zeit reagiert die Regelschleife 8 auf die anfängliche Störbedingung, so daß die Größe M der Kurve 50 im wesentlichen gleich Null wird, entsprechend der Bedingung, bei der die Prozeß-Regelgröße 14 zu ihrem gewünschten Wert zurückgekehrt ist bzw. sich zu diesem Wert

_n hin geändert hat.
AU

Ersichtlicherweise kann die Regelantwort im geschlossenen Kreis der Regelschleife 8 (wie durch den Verlauf der Kurve 50 dargestellt) in Ausdrücken von Dämpfung, _ Überschwingen und Zeitperiode ausgedrückt werden, welehe Leistungsmaße darstellen, wie sie Regelungsingenieuren für die Beschreibung des Verhaltens einer Regelschleife wohlbekannt sind. Im einzelnen können die Dämpfung DMP, die Überschwingung OVR und die Zeitperiode T-. folgendermaßen definiert werden:

DMP = (E3-E2)/(E1-E2)
OVR = -E2/E1
T_Q = T3-T1.

Im Ergebnis kann die gewünschte Leistungsfähigkeit der

Regelschleife 8 in Ausdrücken von vorgeschriebenen Werten für Dämpfung, Überschwingung und Zeitperiode c festgelegt werden, welche ihrerseits zur Beschreibung

eines idealen Muster zur Verwendung für die Einstellung des selbstanpassenden Regelsystems benutzt werden können. Anders ausgedrückt, wenn die Kurve 50 mit dem idealen Muster übereinstimmt, sind die Regelvorgaben, ._ welche die Kurve erzeugt haben, optimal. Bei der Erfindung enthält das ideale Muster vorzugsweise drei Spitzen, welche so liegen, daß die zweite Spitze in der Mitte des Zeitintervalls zwischen dem Auftreten der ersten und der dritten Spitze liegt.

Es sei noch erläutert, daß das spezielle Muster der Kurve 50 die Situation darstellt, bei der der Sollwert 22 plötzlich im Wert angehoben wurde, so daß die positive Fehlerspitze (Störgrößenspitze) 52 erzeugt wird. Wenn der Sollwert 22 plötzlich im Wert vermindert worden wäre, hätte die erste Spitze des Fehlersignals 18 eine negative Amplitude. Ein ideales Muster könnte jedoch auch dann unter Verwendung derselben, oben erwähnten Werte für Dämpfung, Überschwingen und Zeitperiode gegeben werden, abgesehen davon, daß das ideale 25

Muster in dem letzteren Falle das Spiegelbild des idealen Musters für die Kurve 50 darstellte.

Die Fig. 3A und 3B bis 8A und 8B zeigen ein Flußdiagramm, welches die logischen Operationen des Adapters 34 beschreibt. Das Flußdiagramm kann von Fachleuten verwendet werden, um das Computer-Softwareprogramm zu erstellen, welches zur Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Wenn das Regelsystem erstemals eingeschaltet wird, wie dies durch den START-Block 60 in Fig. 3A gezeigt ist, realisiert der Adapter 34

die im Block 62 beschriebene Funktion ABLAUF BEGINN.

ρ- Die Arbeitsweise des selbstanpassenden Regelsystems wird nun im Hinblick auf die Kurve 50 von Fig. 2 und die Flußdiagramme beschrieben. Bevor das Regelsystem die Regelung des Prozesses 12 übernimmt, müssen zunächst mindestens fünf anfängliche Eingaben an dem Eingang

_ (siehe Fig. 1A) eingegeben werden. Diese fünf Eingaben sind: drei Anfangsvorgaben für die jeweiligen PID-Koeffizienten des PID-Reglers 42, eine Vorgabe für die maximale Wartezeit W , welche auf den angenäherten

max

Zeitmaßstab des Prozesses bezogen ist, und eine Vorgabe

für ein Rauschband NB. Das Rauschband NB bei der Dario

stellung in Fig. 2 ist vorzugsweise gleich der Hälfte des Wertes zwischen den Amplitudenspitzen des im Fehlersignal 32 erwarteten Rauschens. Die gewünschten Werte für die DMP- und OVR-Arbeitswerte können ebenfalls durch den Benutzer eingegeben werden. Wenn jedoch diese Werte nicht eingegeben werden, verwendet das Regelsystem die Werte 0,3 und 0,5 für die Ausdrücke DMP (Benutzer) bzw. OVR (Benutzer). Nach Abschluß der Funktion ABLAUFBEGINN überträgt der Adapter 34 die Anfangswerte der PID-Koeffizienten als Teil des Prozessorsignals 40, welches den PID-Regler 42 veranlaßt, diese Anfangswerte als PID-Koeffizienten zu setzen.

Allgemein kann die Arbeitsweise des selbstanpassenden

Reglersystem 10 in neun Zuständen beschrieben werden. 30

Der erste Zustand ist der RUHEBETRIEB des Blocks 63, welcher mit dem Zustand einhergeht, bei dem die Größe M der Kurve 50 zwischen jeweils einem oberen und einem unteren Pegel liegt, welche vorzugsweise etwa durch die Zeitlinie mittig durchsetzt werden. Der obere und der untere Pegel haben jeweils eine Größe, die vorzugsweise

viermal so groß sind wie das Rauschband NB. Es sein noch einmal erwähnt, daß das Rauschband NB einen der κ Anfangseingabewerte darstellt, welche dem Adapter 34

über den Eingang 44 eingegeben werden. Wenn das selbstanpassende Reglersystem 10 sich in dem ersten Zustand befindet, arbeitet es mit den PID-Koeffizienten, die in dem PID-Regler 42 gesetzt sind, und führt die im Block -₀ 64 der Fig. 3A beschriebenen Funktionen aus. Solange wie der Wert des Fehlersignals 32 zwischen dem oberen und dem unteren Pegel bleibt (entsprechend der in Fig. dargestellten Situation, bei der die Kurve 50 sich links von dem Zeitpunkt T befindet), werden keine

, _ Entscheidungen hinsichtlich von Änderungen in den PID-Ib

Koeffizienten getroffen.

Wenn die Größe M der Kurve 50 erstmals den oberen Pegel (gleich 4NB) überschreitet, wechselt das Regelungssystem in seinen zweiten Zustand, welcher durch den LOKALISIERE SPITZE 1-Betrieb von Block 65 gegeben ist, wobei der Adapter 34 nachfolgend die Größe M mit einer als PK1 bezeichneten Größe vergleicht, welche in einem ersten Spitzenspeicherregister gespeichert ist, das in

dem RAM 406 (Fig. 1B) sich befindet. Wenn in der Schlei-25

fe 66 der Fig. 3B die Größe M den gespeicherten Wert PK1 übersteigt, dann wird der gespeicherte Wert so verändert, daß er der Größe M gleich ist, und der Adapter 34 führt danach eine neue Messung des Fehlersignals 32 durch. Wenn also die Größe M im Wert steigt, steigt auch die Größe bzw. der Wert PK1 (welcher anfangs gleich Null ist) entsprechend an, bis er gleich der Amplituden^spitze E1 wird. Wenn die Größe M der Kurve 50 nicht mehr weiter den gespeicherten Wert übersteigt und zu fallen beginnt, werden keine Wertberichtigungen mehr dem Register zugeführt, und der Adapter 34 tritt

in den dritten Zustand ein.

,- Der dritte Zustand beginnt beim Block 67 und ist als

PRÜFE-Spitze 1-BETRIEB bekannt oder bezeichnet. Bei der vorliegenden Darstellung steigt die Kurve 50 bis zu einer Amplitudenspitze E1 an, welche positiv ist. Entsprechend wird das Vorzeichen von PK1 auf +1 gesetzt. . .-. Wenn die erste Spitze des Fehlersignals 32 negativ wäre, würde der Wert des Vorzeichens -1 betragen. Das Vorzeichen wird in einem späteren Abschnitt des Regelungssystem verwendet. Wenn die Größe der Kurve 50 auf einen Pegel von 95 % von E1 fällt, hat ein Zeitgeber

, _ (in dem Mikroprozessor 404 gemäß Fig. 1B) einen Wert T it) a

(welcher in dem RAM 406 von Fig. 1B gespeichert wird), und er wird auf Null zurückgesetzt. Der Zeitgeber ist ein Taktzähler zur Messung des Zeitablaufs bei jeder Messung der Größe M. Die Rücksetzung (Initialisierung) des Zeitgebers dann, wenn M vorzugsweise auf 95 % von PK1 gefallen ist, hilft dazu, den Verstümmelungseffekt zu minimalisieren, den die Totzeit und das Rauschen der Regelschleife auf den aktuellen Zeitablauf und die Form der ersten Spitze haben. Anders ausgedrückt, wenn die erste Spitze keinen genau definierten lokalen Extremwert hat, so ist der Adapter so eingerichtet, daß er auf einen spezifischeren Ereignispunkt, bei dem M 95 % von PK1 ist, reagiert. Wenn die Kurve 50 danach unter 60 % von E1 entsprechend dem rautenförmigen Block 200

fällt, wird die Zeit T60 (gemessen) dieses Ereignisses 30

ebenfalls für den späteren Gebrauch gespeichert, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind.

Wenn der Wert T des Zeitgebers den Quotienten von T-/4 (die Periode T» geteilt durch 4) übersteigt oder die Größe der Kurve 50 weniger als E1/2 (die erste Ampli-

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tudenspitze geteilt durch 2), wird, dann wird die erste Spitze 52 als geprüft markiert und das Regelsystem _ wechselt in seinen vierten Zustand, welcher nachfolgend diskutiert wird. Es sei nochmals erwähnt, daß die zweite Spitze im Idealfall zum Zeitpunkt von T_n/2 nach dem Auftreten der ersten Spitze erwartet wird. Der Beginn der Suche nach der zweiten Spitze nach einem Zeitablauf von T_o/4 erlaubt die Ermittlung dieser Spitze selbst dann, wenn die gegenwärtige Periode der Einschwing-Antwort um einen Faktor 2 abwiche. Ferner, ein Beginn der Suche nach der zweiten Spitze unter der alternativen Bedingung, daß die Größe der Kurve 50

gleich E1/2 ist, erlaubt auch noch eine Feststellung 15

der zweiten Spitze 54 dann, wenn sie früher als nach einem Zeitablauf von T~/4 auftreten sollte. Diese Anordnung kompensiert die Situation, bei der die Frequenz der aktuellen Antwort eines geschlossenen Regelkreises viel höher ist als sie auf der Grundlage der anfangs berechneten Zeitperiode T„ erwartet würde. Die anderen Rautenblöcke 68 und 69 von Fig. 3B werden später erläutert .

In dem vierten Zustand, welcher bei Block 70 von Fig. 4A 25

beginnt und als LOKALISIERE-SPITZE 2-BETRIEB bezeichnet ist, arbeitet der Adapter 34, um das Auftreten eines lokalen Minimums durch Vergleich der Größe M der Kurve 50 mit einem in einem zweiten Spitzenspeicherregister

(welches in dem RAM 406 von Fig. 1B sich befindet) ge-30

speicherten Wert PK2 festzustellen. Wenn die Größe M kleiner ist als der gespeicherte Wert, wird der Wert PK2 in dem Speicherregister mit der Größe M aktualisiert (gleichgesetzt), und der Adapter 34 mißt die nächste Größe des Fehlersignals 32. Dieser Vorgang, der als Schleife 71 von Fig. 4A dargestellt ist, dauert

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solange an, wie die Kurve 50 im Wert fällt. Die Schleife 71 enthält einen Rautenblock 72, welche in einem späteren Abschnitt der Beschreibung erläutert wird. Wenn die Größe der Kurve 50 erstmals ihren lokalen Minimumwert E2 erreicht, wird der Wert PK2 gleich E2 gesetzt, und der Zeitpunkt der Spitze 54, wie er durch den Wert T des Zeitgebers gegeben ist, wird in einem zweiten Spitzen-Zeitregister (welches sich in dem RAM 406 von Fig. 1B befindet) als Größe T , _. gespeichert. Danach,

ci\\ Z )

wenn die nächste Messung der Größe M nach der Spitze vorgenommen wurde, wechselt der Adapter 34 in seinen fünften Zustand.

Der fünfte Zustand beginnt bei Block 73 von Fig. 4A und ist als PRÜFE-SPITZE 2-BETRIEB bezeichnet. Entsprechend den Blöcken 74 und 75 von Fig. 4B wird, wenn die Zeit seit der Lokalisierung der zweiten Spitze 54 eine Spanne gleich T_Q/4 übersteigt oder wenn die Größe der Kurve geringer wird als E1/4, die zweite Spitze 54 als geprüft markiert, und das Regelungssystem wechselt in seinen sechsten Zustand.

Der sechste Zustand beginnt mit Block 76 von Fig. 5A 25

und ist als LOKALISIERE-SPITZE 3-BETRIEB bezeichnet, wobei der Adapter 34 nach einem lokalen Maximum sucht, indem er die Größe M der Kurve 50 mit einem Wert PK3 vergleicht, der in einem dritten Spitzenspeicherregi-

ster (welcher sich in dem RAM 406 von Fig. 1B befindet) 30

gespeichert ist. Wenn die Größe M den gespeicherten Wert übersteigt, wird der Wert PK3 gleich dieser Größe gesetzt, und der Adapter 34 mißt den nächsten Wert der Kurve 50. Dieser in der Schleife 77 gezeigte Vorgang

dauert solange an, wie die Kurve 50 im Wert ansteigt. 35

Wenn die Kurve 50 ihren lokalen Maximalwert E3 erreicht.

dann wird der Wert PK3 gleich E3 gesetzt, und der Zeitpunkt der Spitze 56, wie er durch den Wert T des Zeitgebers gegeben ist, wird in einem dritten Spitzenregister (welches sich in dem RAM 406 von Fig. 1B befindet) als Größe T_oWO» gesoeichert. Danach wechselt der Adapter 34 in seinen siebten Zustand. Ein Rautenblock 78 in der Schleife 77 wird später noch im einzelnen erläutert.

Der siebente Zustand beginnt mit Block 79 und ist als PRÜFE-SPITZE 3-BETRIEB bezeichnet. Wenn entsprechend der Darstellung in Fig. 5B die Zeit seit der Lokalisierung der Spitze 56 eine Spanne gleich T_n/4 über-υ

schreitet oder wenn die Größe der Kurve 50 kleiner wird als E1/4, dann wird die dritte Spitze 56 als geprüft markiert. Wenn einmal die dritte Spitze geprüft ist, wechselt der Adapter 34 in seinen achten Zustand, welcher mit Block 80 von Fig. 5B beginnt und als ZEIT-AKTUALISIERUNGS-BETRIEB bezeichnet ist. Bei der vorliegenden Darstellung nach Tig. 6A werden alle drei Spitzen 52, 54 und 56 als ausgeprägt angenommen, da El größer als 4NB, E3 größer als NB und E2 kleiner als -NB

ist. Entsprechend führt der Adapter 34 die Operationen 25

von Block 81 aus und setzt die Werte der Variablen ^TSPITZE (2)' ^TSPITZE (3)' ^{Und die Peciode T} ₀ ^unter Verwendung der Größen ^T _pw₂) ^{und T}pk(3) ^fest· ^Danacn werden zwei Zwischenzeiten T und T entsprechend

Block 22 von Fig. 6B berechnet, wobei sich die Schreib-30

weise T = Maximum (x, y) auf die logische Operation bezieht, bei der die Größen χ und y in den Klammern miteinander verglichen werden und die Größe mit dem höchsten Wert dann gleich T gesetzt wird und wobei die Schreibweise T_MTNJ = Minimum (x, y, z) sich auf die logische Operation bezieht, bei welcher die mininale

Größe der Werte χ, γ und ζ gleich T gesetzt wird.

p. Nach der Berechnung der zwei Zwischenzeiten tritt der Adapter 34 in einen neunten Zustand ein, der als ADAPTIONSBETRIEB von Block 83 entsprechend der Darstellung in Fig. 7 bezeichnet ist. Auf der Grundlage der gemessenen Spitzenamplituden E1, E2 und E3 berechnet der

_n Adapter die vorher definierten Dämpfungs- und überschwingungs-Betriebswerte, welche als DMP (gemessen) bzw. OVR (gemessen) gekennzeichnet sind. Allgemein werden im ADAPTIONSBETRIEB drei Schritte zur Bestimmung der neuen PID-Koeffizienten ausgeführt. Diese Schritte ^Sind:

1. Die Ziegler-Nichols-Verhältnisse (die zu bestimmen sind) werden auf der Grundlage des Musters des Fehlersignals 32 eingestellt;

2. Die PID-Koeffizienten werden auf der Grundlage

der eingestellten Periode und der eingestellten Ziegler-Nichols-Verhältnisse verändert und

3. die PID-Koeffizienten werden auch auf der 25

Grundlage gewünschter Zwangsbedingungen für die

Dämpfungs- und Überschwingungsausdrücke verändert .

Zur weiteren Erläuterung sein noch ausgeführt, daß der 30

Adapter 34 eine Berechnung des (Muster-)Formfehlers SERR durchführt, wobei gilt

SERR = der kleinste Wert zwischen A oder B₁

wobei
35

A = DMP (Benutzer) - DMP (gemessen)

B = OVR (Benutzer) - OVR (gemessen) oder DMP (Benutzer) und OVR (Benutzer) während der ANLAUF-c BEGINN-OPERATION von Block 62 festgelegt wurden.

Bei der Erfindung werden die Werte von DMP (Benutzer) und OVR (Benutzer) gewöhnlich von Hand durch die Bedienungsperson (d.h. den Benutzer) festgelegt. Diese Werte _η sind so Teil des Beginnsignals 46. Wenn die Bedienungsperson entscheidet, die Werte von DMP (Benutzer) und OVR (Benutzer) nicht festzulegen, ist der Adapter 34 so ausgelegt, daß 0,3 für DMP (Benutzer) und 0,5 für OVR (Benutzer) verwendet werden. Gemäß Fig. 8A wird zunächst

ein Formeinstellungsfaktor FAC auf der Grundlage der Io

folgenden Beziehungen berechnet:

Wenn SERR C 0, FAC = FAC1 = 1,0 + K (SERR-G) SERR; und wenn SERR > 0, FAC = FAC2 = 1,0 /{j,O+K (SERR-0,3)SERRJ

Mit bezug auf Fig. 7 sei noch erklärt, daß der Wert von K entweder 2,0 ist oder den Wert

K = (K. + 6,0)/2,0 besitzt, 1- ι

wobei der Index i im Bereich von 1 bis zur Zahl η aufeinanderfolgender Zyklen des Fehlersignals 32 (wobei die Kurve 50 ein Zyklus ist) liegt, wobei die Betriebsmeßwerte durch die folgenden Ungleichungen beschrieben werden:

DMP (Benutzer) £-0,15 ( 1 )

DMP (Benutzer) - DMP (gemessen) > 0 und wobei(2) DMP (gemessen.) der Dämpfungsausdruck ist, ¹

welcher auf der Basis der speziellen, i zugeordneten Antwort berechnet ist. Wenn weiterhin die Kurve 50 nicht durch die zwei Ungleichungen (1) und (2) beschrieben war, dann ist K =2,0. Wenn jedoch die Kurve 50 die erste Kurve war, die durch die zwei Ungleichungen (1) und (2) beschrieben wurde, dann gilt i = 1 und K₁ = (Κ« + 6,0)/2,0. Da K_Q als gleich 2,0 beschrieben ist, gilt

K₁ = (2,0 + 6,0)/2,0 = 4,0.

Wenn die nächste Kurve nach der Kurve 50 ebenfalls durch die zwei Ungleichungen beschrieben ist, dann gilt

i = 2 und

K₂ = (K₁ + 6,0)/2,0 = (4,0 + 6,0)/2,0 = 5,0.

Die in Block 84 benutzte Schreibweise bezeichnet die oben beschriebene Anordnung, wobei

Der Wert der Konstante G ist entweder 0,2 oder 0,6, basiered auf einer Beziehung, die in einem späteren Abschnitt noch beschrieben wird, wobei die Größen in der Raute 210 definiert sind.

Nach der Besimmung des Wertes von FAC berechnet der 3Ό

Adapter 34 nunmehr einen neuen Proportionalkoeffizienten P in folgender Weise:

P = P(IST) χ FAC,

wobei P(IST) der gegenwärtige Proportionalkoeffizient

(welcher in dem PID-Regler 42 benutzt wird) ist, welcher in der Kurve 50 zur Auswirkung kommt.

Mit bezug auf Fig. 8A sei nochmals erwähnt, daß die

drei Spitzen der Kurve 50 alle als ausgeprägte Spitzen angenommen werden, so daß der Adapter 34 den Block verläßt und zum nächsten Rautenblock 85 übergeht. Es sei _ noch darauf hingewiesen, daß Rati und Ratd Verhältnisse sind, welche Regelungsingenieuren als die ZieglerNichols-Verhältnisse bekannt sind. Die Verhältnisse sind als I/Periode und D/Periode definiert. Es ist auch beim Stand der Technik bekannt, daß die Regelungseinstellung

auf der Basis der Ziegler-Nichols-Verhältnisse durch-15

geführt werden kann, wobei diese feste Werte wie 0,5 und 0,12 für den Integralkoeffizienten I bzw. den Differenzierkoeffizienten D des Reglers besitzen. Derartige Regelungskriterien haben jedoch nur eine beschränkte Anwendungsmöglichkeit, da die Zeitperiode des Fehlersignals 32 durch die aktuelle Festlegung der I- und D-Koeffizienten beeinflußt wird. Bei der Erfindung wird die gemessene Zeitperiode T„ der Kurve 50 entsprechend Änderungen bei den I- und D-Koeffizienten

eingestellt und ist nicht zwangsläufig auf gleich 25

fixierte Werte festgelegt.

Zur weiteren Erläuterung des obigen und in Verbindung mit Fig. 8A wird ausgeführt, daß der Adapter 34 eine

Logik zur Durchführung der folgenden Bestimmungen be-30

sitzt:

Wenn DMP (gemessen) - OVR (gemessen) > 0,2 und I (IST) v_ 1 , 1 χ Rati (IST) χ T_Q,

dann gilt
35

Rati = 85 % χ Rati(lST) und

Ratd = 85 % χ Ratd(lST).
p. Wenn jedoch entsprechend Fig. 8B das folgende eintritt:

Wenn DMP(gemessen) - OVR(gemessen) ·< 0, dann gilt: Rati = 1,2 χ Rati(IST)
Ratd = 1,2 χ Ratd(lST).

Der Adapter geht im Verlauf zum Block 88 über, wo die neuen Werte für Rati und Ratd benutzt werden, um neue Werte für die I- und D-Koeffizienten folgendermaßen zu berechnen:

^{1 = T}MAX ^{X Rati}' ^und

D = T_MXM x Ratd.
MIN

Sind einmal die neuen Werte für den Proportionalkoeffizienten P, den Integralkoeffizienten I und den Ableitungskoeffizienten D berechnet, überträgt der Adapter 34 diese Werte an den PID-Regler 42 als das Prozessorsignal 40, so daß für den Regler neue Vorgaben gemacht werden. Danach werden bestimmte Variable entsprechend

Block 89 neu definiert, und der Adapter 34 kehrt zu ei}

seinem ersten Zustand zurück und wartet auf einen weiteren Zyklus des Fehlersignals, der durch eine neue, durch den Prozessor 12 hervorgerufene Störbedingung verursacht wird. Ersichtlicherweise beginnt ein neuer

Zyklus nur, wenn der Absolutwert der Größe M des Feh-3Q

lersignals 32 den Wert 4NB überschreitet. Die dynamischen Kennwerte des Reglersystems 10 sind nun so verändert, daß seine Antwort auf die neue Störbedingung verbessert ist. Auf der Grundlage der obigen Diskussion

_o_ sind die im Block 210 von Fig. 7 erwähnten Variablen bekannt, so 3q

daß der Wert der Konstanten G dann entsprechend den

in Block 210 beschriebenen Bedingungen berechnet werden kann.

In Verbindung mit dem Zustand drei (Block 6 7 von Fig.

3B) wurde der Zweck des Rautenblocks 68 noch nicht erklärt. Wenn die Kurve 50 von Fig. 2 eine Rauschspitze 53 aufwiese, würde der Adapter 34 diese Spitze 53 als _n lokales Maximum erkennen. Entsprechend würde der Wert von PK1 gleich der Amplitude der Spitze 53 gesetzt, und die wirkliche Spitze 52 ginge verloren. Um dieses unerwünschte Ergebnis zu vermeiden, enthält der Adapter 34 den Rautenblock 68, so daß Rauschspitzen, die vor

der wahren ersten Spitze der Kurve 50 auftreten, prak-15

tisch ignoriert werden. Zur weiteren Erläuterung sei noch ausgeführt, daß der Adapter zum Zustand 2 zurückkehrt, wenn die Größe M wesentlich größer als PK1 ist.

Der Zustand 3 enthält außerdem einen Rautenblock 69. Es 20

sei noch einmal in Erinnerung gerufen, daß W„ „ zu Beginn während des Ablaufbeginn-Abschnitts des Adapterbetriebs festgelegt wurde. Der Wert W ist auf das

MnX

geschätzte maximale Zeitmaß für den Prozeß 12 bezogen.

Wenn jedoch der Regler 42 auf eine sehr träge Arbeits-25

weise eingestellt ist, kann es vorkommen, daß Regelschleife 8 eine übermäßige Zeit für die Antwort auf eine Störbedingung braucht. Anders ausgedrückt, die Zeitperiode T_n ist im Vergleich zu W _v verhältnismäßig

U MAX

lang. In einem solchen Fall enthält der Adapter 34 eine 30

Vorkehrung, um den Regler 32 neu einzustellen, wenn eine träge Arbeitsweise auftritt. Wenn dabei die Zeit seit dem ersten Eintreten des Adapters 34 in den Zustand 2 den Wert W überschreitet, dann tritt der Adapter

in den Zustand 8 ein und fährt fort, indem er die 35

Operationen ausführt, die in dem Rautenblock 90 von

Fig. 6A beschrieben sind. Aus dieser Fig. ist zu ersehen, daß die Werte verschiedener Variabler dann auf der p. Basis der Kenngröße von T_g0 (gemessen), wenn diese vorliegt, und auf der Basis von früheren Daten, die von den Daten einer früheren Antwort abgeleitet sind, berechnet werden. Bei der Darstellung hinsichtlich der Kurve 50 gab es keine frühere Entwicklung, da die Kurve 50 die erste Antwort war, die nach dem ersten Einschalten des Regelungssystems 10 auftrat. Entsprechend sind die Anfangswerte für die früheren Daten diejenigen Werte, welche sich ergeben, wenn der ABLAUF-BEGINN-Block abgeschlossen ist. Nachdem der Adapter den

Block 89 von Fig. 8B vollständig ausgeführt hat, defi-15

nieren die mit "(IST)" versehenen Variablen in dem

Rautenblock 90 Werte, welche zu den oben erwähnten früheren Datenwerten werden und die anfangs festgelegten Werte ersetzen. Entsprechend den Fig. 3A und 3B und der Diskussion hinsichtlich des Rautenblocks 69 tritt der 20

Adapter in den Zustand 8 über den Eingang 8C ein. Wie im Rautenblock 91 von Fig. 8A beschrieben ist, werden, wenn nur PK1 als ausgeprägt anzusehen ist, neue Werte für die I- und D-Koeffizienten entsprechend Block 92

berechnet. Wenn jedoch die Größe M des Fehlersignals 25

nur langsam von der ersten Spitze abfällt, entsprechend der Situation "NEIN", wobei die Absolutwerte von PK2 und PK3 jeweils größer als NB sind, werden die neuen I- und D-Koeffizienten auf der Basis des Blocks 88 von Fig. 8B

berechnet, welcher die Zwischenzeiten T,.._v und T.._._T QQ MAX MIN

ebenso wie die eingestellten Ziegler-Nichols-Verhältrjisse einschließt.

Der Zustand 4 enthält einen Rautenblock 72 gemäß Darstellung in Fig. 4A. Diese Anordnung ist für die Situation vorgenommen, bei der die zweite Spitze nicht auf-

tritt, bevor die Zeit T (entsprechend dem Auftreten von 95 % von PK1 ) den Wert W..._v überschritten hat. In einem

MAX

c solchen Fall tritt der Adapter 34 in den Zustand 8 über den Eingang 8C ein und fährt in der oben diskutierten Weise fort. Diese Anordnung kompensiert den vorher erwähnten Fall, bei dem der Regler träge ist.

_in Wenn sich der Adapter im Zustand 5 befindet, ist in seiner Operation ein Rautenblock 93 gemäß Fig. 4B eingeschlossen. Wenn die Kurve 50 von Fig. 2 eine Rauschspitze 55 aufwiese, würde der Adapter die Spitze 55 als lokales Minimum erkennen und die wirkliche zweite

Spitze 54 nicht feststellen. Die Verwendung des Rauten-15

blocks 93 vermeidet diese unerwünschte Situation, da der Adapter 34 die Rauschspitze 55 in einer ähnlichen Weise, wie vorher in Zusammenhang mit dem Rautenblock 68 beschrieben, ignoriert.

Wenn sich der Adapter im Zustand 6 gemäß Fig. 5A befindet, schließt seine Operation den Rautenblock 78 ein. Wenn während des im Rautenblock 78 definierten Zeitintervalls keine dritte Spitze gefunden wurde, dann

geht der Adapter in den Zustand 8 über den Eingang 8B 25

über. Danach führt der Adapter seine logische Operation weiter fort, beginnend mit dem Rautenblock 94 von Fig. 6A.

Ein Rautenblock 95 gemäß Fig. 5B ist in die Arbeitsweise des Adapters eingeschlossen, wenn dieser sich im Zustand 7 befindet. Wenn die Kurve 50 von Fig. 2 eine Rauschspitze 57 aufwiese, würde der Adapter diese Spitze 57 als lokales Maximum erkennen und die dritte

tatsächliche Spitze 56 nicht feststellen. Der Rauten-35

block 95 ist im Ablauf vorgesehen, um diese unerwünschte

Situation zu vermeiden, da nunmehr der Adapter die Rauschspitze 57 ignoriert, und zwar in einer Weise, die r- der im Zusammenhang mit dem Rautenblock 68 beschrie-

benen ähnlich ist.

Aus der gesamten obigen Beschreibung ergibt sich, daß die Erfindung mit Informationen arbeitet, welche auf drei Kenngrößen des Verlaufs der Prozeß-Regelgröße beruhen, wenn die Regelschleife auf eine Störbedingung antwortet. Die drei Kenngrößen sind vorzugsweise Amplitudeninformationen, die auf der Existenz dreier ausgeprägter Spitzen beruhen. Es sind jedoch auch Vorkehrungen getroffen, um diese Kenngrößen zu bestimmen, Ip

wenn lediglich zwei Spitzen festgestellt werden oder wenn lediglich eine Spitze festgestellt wird. Drei Kenngrößen sind erforderlich, um die Dämpfungs-Zwangsbedingungen zu berechnen. Wenn jedoch der Regler 42 lediglich auf der Basis einer Überschwing-Zwangsbedingung betrieben wird, werden lediglich zwei Kenngrößen benötigt, um die Überschwing-Arbeitsweise der Regelschleife 8 zu messen. Wenn lediglich eine Spitze existiert, erzeugt der erfindungsgemäße Regler die

zweite und die dritte Kenngröße auf der Basis der Werte 25

des Fehlersignals zu dem Zeitpunkt, an dem die Suche abgebrochen wurde.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung

ist auch noch eine Vorkehrung für einen Voranpaßbetrieb 30

getroffen, wobei verschiedene Prozeßkenngrößen automatisch festgestellt werden, so daß die anfänglichen Einstellungen der P-, I- und D-Koeffizienten, die maximale Wartezeit und die Größe des Rauschbandes NB

bestimmt werden können. Der Voranpaß-Betrieb ver-35

meidet deshalb die Notwendigkeit, daß eine Bedienperson

manuell die Anfangseinstellung eingibt. Bei dem Voranpaßbetrieb ist das Regelungssystem in einem speziellen

manuellen Zustand, wobei die Regelschleife aufgeschnit-5

ten ist, so daß der Sollwert nicht mehr durch den PID-Regler 42 benutzt wird. Bei der Darstellung in Fig. 1A wird das Reglersystem in den manuellen Betrieb übergeführt, indem der Schalter 110 betätigt wird, so daß er den Meßfühler 16 von dem Komparator 30 abtrennt und den Meßfühler an einem herkömmlichen Analog-Digital (A/D)-Umsetzer anschließt, welcher mit einem Vor-Adapter 112 gekoppelt ist. Der Vor-Adapterbetrieb erfordert, daß der Prozeß sich in einem ersten eingeschwungenen Zustand befindet. Der Vor-Adapter 112 überträgt ein Signal an den Regler 42, welches sich dahingehend auswirkt, daß die Prozeß-Regelgröße 14 auf einen neuen Wert verändert (gestört) wird, welcher vorzugsweise mindestens um 3 % von dem Wert des vorhergehenden eingeschwungenen Zu-

standes unterscheidet. Wenn der Prozeß 12 seinen neuen 20

eingeschwungenen Zustand erreicht oder sich die Prozeß-Regelgröße 14 um 10 % ändert, dann wird der Prozeß auf den Wert seines anfänglichen eingeschwungenen Zustandes zurückgeführt.

Fig. 9 zeigt eine graphische Darstellung des Wertes der Prozeß-Regelgröße 14 über der Zeit (in Minuten). Eine Kurve 114 stellt die Antwort des Prozesses 12 dar für den Fall, daß die Prozeß-Regelgröße 14 von dem Wert N

eines eingeschwungenen Zustandes auf einen neuen Pegel, 30

der 10 % größer als N ist, emporgedrückt wird. Es ist klar, daß die Kurve 114 lediglich ein Beispiel für eine Antwort ist, und lediglich zur Erklärung der Arbeitsweise des Regelungssystems 10 dient, wenn dieses sich

im Voranpaß-Betrieb befindet.
35

Y-

Zu einem Zeitpunkt, der mit T_ß bezeichnet ist, wird der Prozeß 12 angestoßen, und der Vor-Adapter 112

erzeugt die resultierende Kurve 114. Der Vor-Adapter Q

registriert die Zeitpunkte vorgegebener Punkte 120, 122, 124 und 126, zu denen die entsprechenden Größen jeweils N+1%N, N+2%N, Ν+35έΝ und N+4%N betragen. Außerdem bestimmt der Vor-Adapter einen Knickpunkt 116 der Kurve 114 vorzugsweise mit einer Technik, die noch be-■ schrieben wird und nachfolgend als Sehnenmethode bezeichnet ist.

Entsprechend der weiteren Erläuterung wird ein Punkt T^ auf der Horizontalachse, welche eine untere Zeit-Basislinie darstellt, ausgewählt, bei dem der Prozeß 12 sich in dem ersten eingeschwungenem Zustand befindet. Jedesmal, wenn der Vor-Adapter 112 eine Messung der Prozeß-Regelgröße durchführt, bestimmt der Vor-Adapter auch die Neigung einer Linie, welche den Punkt T^ und den Punkt auf der Kurve 114, der der Messung entspricht, verbindet. Wenn beispielsweise die gegenwärtige bzw. aktuelle Meßzeit T ist und die entsprechende Meßgröße der Prozeß-Regelgröße N ist, wird ein Punkt 118 bestimmt. Die Neigung der Linie, die als Sehne 130 bezeichnet wird und die die Punkte T,- und 118 verbindet, ist leicht zu berechnen, da die entsprechenden Koordinaten (Zeit und Größe) bekannt sind. Ersichtlicherweise erreicht die Neigung der entsprechenden Sehne dann eine

Maximalwert, wenn der Punkt 118 einen oberen Knickpunkt 30

116 erreicht. Die Genauigkeit, mit der die oben beschriebene Sehnenmethode den oberen Knickpunkt der Kurve 114 bestimmt, hängt von der aktuellen Stelle des Punktes T_ ab. Bei einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung wurde der Punkt T,- bei 15 Sekunden vor dem ^f

13 '.: '.'■'■':■ -

Zeitpunkt Tg festgelegt.

Wenn der Vor-Adapter einmal den oberen Knickpunkt 116 bestimmt hat, findet er die Linie mit der maximalen Neigung aus den vier Linien heraus, welche von dem Knickpunkt 116 bzw. von den Punkten 120, 122, 124 und 126 ausgehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Linie 132 die Linie mit der maximalen Neigung. Der Schnittpunkt 136 der Linie 132 mit der unteren Zeit-Basislinie wird dazu benutzt, um die Totzeit T-.

' dt

des Prozesses 12 festzulegen. Es ist bekannt, daß die Linie 132 proportional einem Kennwert ist, welcher den

Regelungsingenieuren als Prozeß-Ansprechempfindlichkeit 15

bekannt ist. Bei der Erfindung wird die Prozeß-Ansprechempfindlichkeit SEN durch Multiplizieren der Neigung (bezeichnet als NEIGUNG) der Linie 32 mit der prozentualen Änderung im Stellsignal 20 (Fig. 1A), welche sich bei der Prozeß-Regelgröße ergab, während diese von dem ersten unteren eingeschwungenen Zustand in den neuen eingeschwungenen Zustand emporgedrückt wurde, berechnet. Auf der Grundlage der obigen Kenngrößen der Kurve 114 werden die anfänglichen PID-Koeffizienten und W

MAX durch den Vor-Adapter 112 folgendermaßen berechnet:

P(IST) = 120 X T_dt/SEN

I (IST) = 1 ,5 χ T-.
' dt

D(IST) = l(IST)/6

W.,._w = 5,0 χ T-.
MAX ' dt

Die obigen Werte werden nicht nur dem Regler 42 übermittelt, sondern auch dem Adapter 34, so daß die Operation von Block 62 in Fig. 3A bedarfsweise durchgeführt

werden kann.
35

Nach einer Zeit T kehrt der Prozeß 12 zu seinem ersten unteren eingeschwungenen Zustand zurück. Der Voradapter 112 beobachtet den Wert der Prozeß-Regelgröße 14 über drei Minuten, um das Spitze-Spitze-Rauschband zu bestimmen, welches gleich 2NB ist.

Fig. 10 zeigt in einem Blockschaltbild die Rauschbandschaltung, welche bei der Erfindung zur Bestimmung des Rauschbandes 2NB verwendet wird. Der Prozeß 12 ist auf seinen anfänglichen, niedrigen eingeschwungenen Zustand zurückgeführt worden. Die Meßgröße 18 (in Fig. 1A dargestellt) wird dem Eingang eines Hochpaßfilters 114

angelegt, welches eine bekannte Einrichtung zur Unter-15

drückung von niederfrequenten Anteilen in der Meßgröße

18, dargestellt durch die Kurve 141.ist. Die Frequenz im Kennlinienknick dieses Filters ist variabel und wird vorzugsweise so eingestellt, daß sie dreimal T, beträgt. Ein Ausgangssignal 142, welches aus Kurve 143 20

dargestellt ist, wird an einen Absolutwertintegrator 144 angelegt, welcher das Ausgangssignal 142 über eine Periode von vorzugsweise gleich drei Minuten integriert und ein Signal 145, dargestellt als Kurve 146, erzeugt.

Eine herkömmliche Mittelwertschaltung 148 empfängt das

Signal 145 und bestimmt einen Mittelwert daraus durch Multiplizieren des Signals 145 mit vier und durch Dividieren dieses Signals mit der Integratorperiode von drei Minuten, welche durch den Integrator 144 benutzt

wurde. Die Größe des resultierenden Signals 150. welches 30

durch die Mittelwertschaltung 148 erzeugt wurde, ist

das Spitze-Spitze-Rauschband 2NB des Prozesses 12. Es sei noch ausgeführt, daß der Faktor 4, der in der Mittelwertschaltung verwendet wurde, auf einer näherungsweisen Bewertung des Ergebnisses beruht, mit der An-35

nähme, daß das Signal 141 sinusförmig ist. Das resul-

tierende Signal 150 wird dem Adapter 34 für die bedarfsweise Verwendung zugeführt.

Der Vor-Adapter 112 enthält auch eine Logik zur Berechnung eines neuen Eingangswertes für den D(IST)-Koeffizienten bei Bedarf, auf der Basis der Größe des Rauschbandes 2NB. Dabei führt die Logik folgende Operationen aus:

Berechne eine Größe Z = (3,0-2ΝΒ)/2,5; wenn Z >, 1, dann setze D(IST)=1(IST)/6 (in anderen Worten, der Anfangswert ist unverändert

gegenüber dem vorher berechneten); 15

wenn ZCO, dann setze D(IST)=O, und wenn 0 C Z <£ 1 , dann setze D(IST)=I(IST) ν 6χΖ.

Wenn der Voranpaß-Betrieb abgeschlossen ist, kehrt das Regelungssystem 10 in seinen RUHEBETRIEB zurück.

Der Vor-Adapter 112 ist vorzugsweise als Computer-Softwareprogramm realisiert, welches aus den oben beschriebenen Funktionen und Betriebsweisen (in Verbindung mit

den Fig. 9 und 10) durch einen Fachmann erarbeitet 25

werden kann. Im Hinblick auf Fig. 1B wird das Programm, welches den Voradapter verkörpert, in dem EPROM gespeichert, welcher durch den Mikroprozessor 404 benutzt wird. Die verschiedenen Daten und Informationen,

welche durch den Vor-Adapter 112 empfangen, erzeugt und 30

produziert werden, werden in dem RAM 406 gespeichert.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß selbst dann, wenn der Adapter 34 auf die Antwort des geschlossenen Kreises

der Regelschleife 8 reagiert, die Antwort des aufge-35

schnittenen Kreises ebenfalls verwendbar ist, da der

Vor^Adapter 112 auch ein selbstanpassender Regler ist. In Fig. 11 sind 16 Konvergenz-Graphiken dargestellt, c für Situationen, bei welchen der Prozeß durch eine Verzögerung dominiert wird und der D-Koeffizient auf Null gesetzt ist, so daß der Regler vom P-I-Typ ist. Jedes X (oder Kreuz) einer jeden Graphik bezeichnet den Anfangswert für den P- bzw. I-Koeffizienten des Reglers. Es sei noch darauf hingewiesen, daß jeder Abschnitt einer Kurve einen Anpaßentwicklungszyklus des Reglers darstellt. Entsprechend stellen die Knickpunkte einer jeden Kurve jeweils eine Situation dar, in der neue Werte für die Koeffizienten in den Regler eingegeben wurden. Wie zu ersehen ist, konvergieren alle 16 Kurven ο

auf die gleichen Endwerte für die P- und I-Koeffizienten zu, obwohl deren Anfangswerte in einem weiten Bereich gestreut waren. In Fig. 11 ist außerdem noch eine Kurve 300 dargestellt (welche ohne horizontalen und

vertikalen Maßstab gezeigt ist), welche das Muster für 2Q

die Entwicklung des Fehlersignals darstellt, wenn der Regler mit denjenigen Endwerten für die P- und I-Koeffizienten eingestellt wird, welche rechts von der Konvergenz-Darstellung aufgelistet sind./Bei der Darstellung von Fig. 12 ist der Regler vom PID-Typ, und der Prozeß

ist durch Verzögerung dominiert. Es sein darauf hingewiesen, daß die Zwangsbedingungen für die Dämpfung Dmp und die Überschwingung Ovr für diesen Fall nicht dieselben sind wie die im Fall der Darstellung von

_ Fig. 11. Wie zu ersehen ist, konvergieren alle 16 ο U

Kurvendarstellungen hin zu den gleichen Endwerten für die P- und I-Koeffizienten. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß Fig. 12 eine zweidimensionale Darstellung beinhaltet und daß die Konvergenz des D-Koeffi- __ zienten nicht gezeigt ist. Eine Kurve 302 stellt das Muster für das Fehlersignal dar, welches sich ergibt,

wenn der Regler mit den Endwerten der PID-Koeffizienten eingestellt wird.

Bei der Darstellung von Fig. 13 ist der Regler vom PID-Typ, und der Prozeß ist durch eine Totzeit beherrscht. In diesem Fall gibt es 14 Kurven, welche alle auf eine Endeinstellung der Werte für PID-Koeffizienten konvergieren. Eine Kurve 304 stellt das Muster für den Ver-

lauf des Fehlersignals dar, wenn der Regler mit diesen Endwerten, welche rechts von der graphischen Darstellung gezeigt sind, eingestellt wird.

Der im Fall der Fig. 14 benutzte Regler ist vom PID-Typ.

In diesem Fall werden die Kenngrößen des Prozesses variiert, und eine Kurve 306 stellt die Werte für die P- und I-Koeffizienten (der D-Koeffizient ist nicht gezeigt) dar, welche berechnet und danach durch den Regler benutzt wurden. Es sei darauf hingewiesen, daß

die Endwerte der Koeffizienten nicht berechnet wurden, weil die Prozeß-Kenngrößen sich änderten, bevor der Regler diese endgültigen Werte finden konnte. Als Test für die Wiederholbarkeits-Charakteristik des Reglers wurden die Prozeßkenngrößen auf ihre anfänglichen Werte

in einer solchen Weise zurückgeführt, welche umgekehrt zu derjenigen war, welche zur Erhöhung der Prozeßkenngrößen verwendet wurde. Wie zu ersehen ist, ist der Rückführabschnitt der Kurve 306 im wesentlichen so wie der Vorwärtsabschnitt. Eine Kurve 308 stellt das Muster

des Fehlersignalverhaltens für den Fall dar, daß der Regler mit den Anfangswerten für die PID-Koeffizienten eingestellt wird. Diese Anfangswerte sind rechts von der Graphik aufgelistet.

Die Erfindung ist zwar in Verbindung mit einem bevor-

zugten Ausführungsbeispiel beschrieben worden, es ist jedoch klar, daß Verbesserungen und Modifikationen

innerhalb der Lehre der Erfindung durch den Fachmann 5

vorgenommen werden können. Beispielsweise können andere Kriterien als Dämpfung und Überschwingung für die Ermittlung des Idealmusters verwendet werden. Außerdem muß der Regler auch nicht vom PID-Typ sein, da andere Regler wie Smith-Zielrechner oder Dahlin-Regler gebräuchlich sind. Außerdem können auch andere in Handel erhältliche Computer wie der HP 9845 oder der DEC VAX 11/780 anstelle des Mikroprozessors 404, des RAM und des EPROM 408 verwendet werden.

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

ί1./Selbstanpassender Regler vom Mustererkennungstyp zur Verwendung in einem Regelsystem, wobei der Regler durch mindestens einen Betriebsparameter gekennzeichnet und in dem Regelsystem mit einem Prozeß zur Regelung des Wertes einer Prozeß-Regelgröße verbunden ist, gekennzeichnet durch 15

eine Detektoreinrichtung (16), welche auf das Verhalten der Prozeß-Regelgröße (14) in der geschlossenen Regelschleife anspricht, um eine erste und

eine zweite Kenngröße dieses Verhaltens zu messen, *"

:

wobei die erste Kenngröße die Spitzenamplitude eines lokalen Extremwertes des Verhaltens in der geschlos- *»■ senen Regelschleife ist und wobei die zweite Kenngröße die Amplitude des Verhaltens der geschlossenen

Regelschleife an einem hinter diesem lokalen Extrem-25

wert liegenden Punkt ist, und

eine mit der Detektoreinrichtung verbundene Einstelleinrichtung, welche auf die erste und die zweite Kenngröße antwortet und entsprechend die ..

Betriebsparameter in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Beziehung ändert, so daß das Verhalten des Reglers im wesentlichen an das des Prozesses angepaßt ist.
2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beziehung ein Leistungskriterium mit einem bestimmten Wert einschließt und daß der Regler folgende Einrichtungen enthält:

eine Einrichtung zum Kombinieren der ersten und der zweiten Kenngröße, um einen Meßwert des Leistungskriteriums zu erzeugen, und

eine Einrichtung zur Ermittlung der Differenz zwischen den gewünschten und den gemessenen Werten des Leistungskriteriums, wobei die Einstelleinrichtung

auf die Differenz anspricht, um die Betriebspara-15

meter zu ändern.
3. Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (Fühlereinrichtung) eine

dritte Kenngröße des Verhaltens der Prozeß-Regel-20

größe bei geschlossener Regelschleife mißt, daß die vorgegebene Beziehung außerdem ein zweites Leistungskriterium einschließt, welches einen gewünschten Wert aufweist, wobei die Kombinationseinrichtung die erste, die zweite und die dritte Kenngröße kombi-

niert, um einen Meßwert des zweiten Leistungskriteriums zu erzeugen, daß die differenzbildende Einrichtung außerdem die Differenz zwischen den gewünschten und gemessenen Werten des zweiten Leistungskriteriums bildet und daß der Regler außerdem eine

mit der Einstelleinrichtung verbundene Logikeinrichtung aufweist, um zwischen der Differenz beim ersten Leistungskriterium und der Differenz beim zweiten Leistungskriterium auszuwählen, so daß die

Einstelleinrichtung auf diese Auswahl für die Ä'nde-35

rung der Betriebsparameter anspricht.
4. Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungskriterium ein Überschwingverhältnis

c ist, welches proportional zu der ersten und der zweiten Kenngröße ist.
5. Regler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlereinrichtung eine dritte Charakteristik des Verhaltens der Prozeß-Regelgröße bei geschlossener Schleife mißt, das die vorgegebene Beziehung außerdem ein zweites Leistungskriterium mit einem gewünschten Wert umfaßt, daß die Kombinationseinrichtung außerdem die erste, zweite und dritte Kenngröße

kombiniert, um einen Meßwert des zweiten Leistungs-15

kriteriums zu erzeugen, daß die differenzbildende Einrichtung außerdem die Differenz zwischen den gewünschten und gemessenen Werten des zweiten Leistungskriteriums ermittelt und daß der Regler außerdem

eine mit der Einstelleinrichtung verbundene Logik-20

einrichtung aufweist, um zwischen der Differenz des

ersten Leistungskriteriums und der Differenz des zweiten Leistungskriteriums auszuwählen, so daß die Einstelleinrichtung auf die Auswahl für die Veränderung der Betriebsparameter anspricht. 25
6. Regler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Leistungskriterium ein Dämpfungsverhältnis, welches proportional zu der ersten, der zweiten und der dritten Kenngröße ist, darstellt.
7. Regler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsparameter einen Proportional (P)-Koeffizienten und einen Integral (I)-Koeffizienten umfassen, wobei der Regler außerdem eine Einrichtung zur Messung von Zeitintervallen zwischen der ersten

und der zweiten Kenngröße bzw. zwischen der ersten und der dritten Kenngröße sowie eine auf die Zeit-P-intervalle ansprechende Einrichtung zur Bestimmung der Periode (T-), welche der Zeitperiode des Verhaltens bei geschlossener Regelschleife entspricht, aufweist und daß der Regler den P-Koeffizienten auf der Grundlage der durch die Logikeinrichtung getroffenen Auswahl ändert und daß er den I-Koeffizienten auf der Grundlage eines Anpaßverhältnisses und der gemessenen Periode (T_Q) verändert.
8. Regler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

die Werte der ersten und zweiten Anpassungsverhält-15

nisse entsprechend vorgegebenen Beziehungen veränderbar sind, welche basierend auf den Werten der Periode (T₀), den gemessenen Dämpfungs- und Überschwing-Verhältnissen, und dem I-Koeffizienten veränderbar sind, welche in dem Regler, der das ermittelte Verhalten bei geschlossener Regelschleife erzeugt hat, vorhanden sind.
9. Regler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsparameter außerdem einen Differenzier (D)-Koeffizienten enthält, welcher einen Wert aufweist, der auf der Basis eines zweiten Anpaßverhältnisses und der Periode (T_Q) verändert wird.
10. Regler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Q

die Werte des ersten und des zweiten Anpaßverhältnisses entsprechend einer vorgegebenen Beziehung veränderbar sind, welche auf den Werten der Periode (T„), den gemessenen Dämpfungs- und Überschwing-

Verhältnissen, und den I-Koeffizienten beruhen. 35

welche in dem Regler vorhanden sind, der das

ermittelte Verhalten bei geschlossener Regelschleife produziert hat.
11. Regler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

das erste und das zweite Anpaßverhältnis jeweils Ziegler-Nichols-Verhältnisse sind.
12. Regler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Änderungen im P-Koeffizienten auch auf vorgegebene Beziehungen bezogen sind, welche auf den gemessenen und gewünschten Werten des Dämpfungsverhältnisses und auf Informationen von einem früheren Zyklus des

Verhaltens der geschlossenen Regelschleife beruhen. 15
13. Regler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Änderungen in dem P-Koeffizienten auch auf vorgegebenen Beziehungen beruhen, welche das erste und das zweite Anpaß-Verhältnis, die Periode (T-) und die Werte der I- und D-Koeffizienten einschließen, welche in dem Regler vorliegen, welcher das ermittelte Verhalten bei geschlossener Regelschleife erzeugt hat.
14. Regler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß

die erste, zweite und dritte Kenngröße nur gemessen werden, wenn der Absolutwert der ersten Kenngröße größer ist als ein vorgegebener Rauschpegel.
15. Regler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Einrichtung zur Messung des Zeitpunktes der ersten Kenngröße sowie eine Einrichtung zur Verschiebung des Zeitpunktes um ein auf einer nachfolgenden Zeit

beruhendes Intervall, wenn der Absolutwert der Am-35

plitude des Verhaltens bei geschlossener Schleife

auf einen vorgeschreibenen Pegel fällt, vorgesehen sind.
16. Regler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß

der vorgeschriebene Pegel gleich 95 % der gemessenen Amplitude der ersten Kenngröße ist.
17. Regler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene Periode (T_) weiterhin auf der Grundlage von Beziehungen eingestellt wird, welche die gemessenen Amplituden der ersten, der zweiten und der dritten Kenngröße, die Zeitintervalle zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Kenngröße,

eine vierte Kenngröße basierend auf dem Intervall zwischen dem Zeitpunkt der ersten Kenngröße und einer Zeit, bei der der Absolutwert des Verhaltens bei geschlossener Schleife auf einen zweiten vorgeschriebenen Pegel fällt, und die Zeitintervalle

zwischen den Zeitpunkten einer früheren ersten, zweiten und dritten Kenngröße eines früheren Zyklus des Verhaltens der geschlossenen Regelschleife umfaßt.
18. Regler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite vorgeschriebene Pegel gleich 60 % der gemessenen Amplitude der ersten Kenngröße ist.
19. Regler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß

^ov die erste, zweite und dritte Kenngröße drei lokale

Extremwerte sind und daß die Absolutwerte der Amplituden der Extremwerte größer als zugehörige Pegel sind, welche auf einem vorgegebenen Rauschpegel beruhen.
35

3612276
20. Regler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, zweite und dritte Kenngröße jeweils drei lokale Extremwerte sind und daß die Absolutwerte der Amplituden lediglich der ersten zwei Extremwerte größer als zugehörige Pegel sind, welche jeweils auf einem vorgegebenen Rauschpegel beruhen.
21. Regler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, zweite und dritte Kenngröße drei lokale Extremwerte sind und daß die vierte Kenngröße kleiner ist als die vierte Kenngröße eines vorher ermittelten Zyklus des Verhaltens der geschlossenen Schleife.
22. Regler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß

lediglich die erste und zweite Kenngröße jeweils zwei lokale Extremwerte des Verhaltens der geschlossenen Schleife sind und daß die Absolutwerte der

Amplituden der Extremwerte größer sind als entspre-20

chende Pegel, die auf einem vorgegebenen Rauschpegel beruhen,
23. Regler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß

nur die erste Kenngröße ein lokaler Extremwert des 25

Verhaltens der geschlossenen Schleife ist und daß die vierte Kenngröße kleiner als die vierte Kenngröße eines vorher ermittelten Zyklus des Verhaltens der geschlossenen Schleife ist.
24. Regler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß

die zweite und dritte Kenngröße jeweils zu einer Zeit auftreten, welche einem vorgegebenen maximalen Zeitintervall von dem Zeitpunkt der ersten Kenngröße

entspricht, und daß die vierte Kenngröße größer als 35

Null und kleiner als die vierte Kenngröße eines

vorher ermittelten Zyklus des Verhaltens der geschlossenen Regelschleife ist.
25. Regler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß

die erste und die zweite Kenngröße jeweils lokale Extremwerte des Verhaltens der geschlossenen Schleife sind, daß die dritte Kenngröße nach einem vorgegebenen maximalen Intervall vom Zeitpunkt des Auftretens der ersten Kenngröße auftritt und daß die vierte Kenngröße größer als Null ist.
26. Regler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Suchlauf für die zweite Kenngröße nach einem ersten vorgegebenen Suchintervall vom Zeitpunkt des Auftretens der ersten Kenngröße beginnt und daß ein Suchlauf für die dritte Kenngröße nach einem zweiten vorgegebenen Suchintervall vom Zeitpunkt des Auftretens der ersten Kenngröße beginnt.
27. Regler nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das erste vorgegebene Suchintervall auf der Periode (Tq), geteilt durch 4, und daß das zweite vorgegebene Suchintervall auf der Periode (T_Q) geteilt durch 4 sowie auf dem Zeitpunkt des Auftretens der zweiten Kenngröße beruhen.
28. Regler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Suchlauf für die zweite Kenngröße nach dem Auftreten der ersten Kenngröße und nach einer Zeit beginnt, bei der der Absolutwert der Amplitude des Verhaltens der geschlossenen Schleife auf einen vorgeschriebenen Suchpegel gefallen ist.
29. Regler nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeschriebene Suchpegel gleich 50 % der Ampli-

_ tude der ersten Kenngröße ist.
b
30. Regler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühlereinrichtung eine Einrichtung zur Identifizierung von Spitzen kurzer Dauer in der ersten, zweiten und dritten Kenngröße als Rauschspitzen sowie eine mit der Rauschidentifizierungseinrichtung gekoppelte Einrichtung zur Unterdrückung der Rauschspitzen vor dem Zeitpunkt des Auftretens der ersten, zweiten und dritten Kenngröße aufweist.
31. Regler nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß

eine auf das Verhalten der Prozeß-Regelgröße ansprechende Einrichtung zur Bestimmung eines Anfangswertes für die Betriebsparameter vorgesehen ist.
32. Regler nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß

eine auf einen eingeschwungenen Zustand der Prozeß-Regelgröße ansprechende Einrichtung zur Messung des Rauschpegels vorgesehen ist.
33. Mustererkennender, selbstanpassender Regler, welcher

durch einen Betriebsparameter gekennzeichnet ist und welcher mit einem Prozeß zur Regelung des Wertes einer Prozeß-Regelgröße verbunden ist, wobei der Prozeß auf ein durch den Regler erzeugtes Stellsignal reagiert, gekennzeichnet durch

eine Neigungsdetektoreinrichtung, welche auf das Verhalten der Prozeß-Regelgröße bei offener Schleife

reagiert, wenn das Stellsignal praktisch zu einem 35

Zeitpunkt T von einem Pegel auf einen anderen Pegel

angehoben wird, so daß die Prozeß-Regelgröße entsprechend sich von einen eingeschwungenen Zustand ._ mit einer ersten Zeitbasislinie in einen neuen eingeschwungenen Zustand mit einer zweiten Zeitbasislinie verändert, wobei die Neigungsdetektoreinrichtung umfaßt:

eine Einrichtung zur Bestimmung der Neigung von Linien, welche sich von einem Punkt (T_f) welcher auf der ersten Zeitbasislinie zu aufeinanderfolgenden Punkten auf der Verhaltenskurve für die offene Schleife erstrecken, wenn sich die Prozeß-Regelgröße

von dem einen in den anderen eingeschwungenen Zu-15

stand verändert,

eine Einrichtung zur Auswahl einer Linie mit einem Maximalwert der Neigung aus den genannten Linien,

eine Einrichtung zur Identifizierung eines Punktes auf der Verhaltenskurve der offenen Schleife, durch welche die Linie mit maximaler Neigung geht, als Knickpunkt,

eine Einrichtung zur Auswahl eines Anstiegspunktes der Verhaltenslinie für die offene Schleife, wobei der Anstiegspunkt früher als der obere Knickpunkt auftritt,

eine Einrichtung zur Messung des Absolutwertes der Neigung einer prozeßkennzeichnenden Linie, welche sich durch den oberen Knickpunkt und den Anstiegspunkt erstreckt,

eine Einrichtung zur Messung des Schnittpunktes der

prozeßkennzeichnenden Linie mit der ersten Zeitbasislinie,

eine Einrichtung zur Messung der Zeitdifferenz zwischen dem Schnittpunkt der Zeit (T) und zur Erzeugung eines ersten Signals als Wert für eine Prozeß-Totzeitkenngröße (Τ,, ) des Prozesses,

eine auf die Neigung der prozeßkennzeichnenden Linie ansprechende Einrichtung zur Erzeugung eines zweiten Signals als Wert für eine Prozeß-Ansprechempfindlichkeits-Kenngröße (SEN) und

eine Einstelleinrichtung, welche so verknüpft ist, das sie den Ausgangswert der Neigungsdetektoreinrichtung empfängt, um auf das erste und das zweite Signal zu reagieren und den Betriebsparameter des Reglers entsprechend einem vorgegebenen Verhältnis zu verändern.
34. Regler nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Auswahl des Anstiegspunktes einen ersten und einen zweiten Punkt auf der Verlaufslinie des offenen Regelkreises 25

vergleicht, daß die den Prozeß kennzeichnende Linie aus einer ersten und einer zweiten Linie ausgewählt wird, welche sich entsprechend durch den Knickpunkt und den ersten und den zweiten Punkt erstrecken, und

daß die Meßfühlereinrichtung weiterhin eine Ein-30

richtung zur Auswahl der Linie mit dem maximalen Absolutwert der Neigung zwischen der ersten und der zweiten Linie aufweist, wobei die Linie mit maximaler Neigung als prozeßkennzeichnende Linie festgelegt

wird.
35
35. Regler nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsparameter einen Proportional (P)-, einen Integral (I)- und einen Differenzier (D)-Koeffizienten aufweist und daß die vorgegebenen Beziehungen folgende Bedingungen umfassen:

P ist gleich 120 mal T_dt geteilt durch SEN, IQ

I ist gleich 1,5 mal T, D ist gleich I geteilt durch 6 und die Periode T_Q ist gleich 5 mal T_d
36. Regler nach Anspruch 35, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zur Bestimmung einer Geräuschpegelkenngröße des Verlaufs der Prozeß-Regelgröße bei offener Schleife und

eine mit der Geräuschpegelbestimmungseinrichtung

gekoppelte Einrichtung zur Änderung des D-Koeffizienten auf der Grundlage einer vorgegebenen Beziehung, welche proportional der Geräuschpegelkenngröße ist.
37. Regler nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet,

daß die Geräuschpegelbestimmungseinrichtung umfaßt:

eine Hochpaßfiltereinrichtung zur Unterdrückung vorgegebener Hochfrequenzanteile aus der Verlaufs-

linie bei offener Schleife,

eine Integriereinrichtung, welche so verbunden ist, daß sie das Äusgangssignal der Filtereinrichtung empfängt, um dieses Ausgangssignal über

ein vorgegebenes Zeitintervall zu integrieren, und

eine mittelwertbildende Einrichtung, welche auf das Ausgangssignal der Integriereinrichtung anspricht,

um ein Rauschbandsignal mit einem Wert 2NB zu erzeu-5

gen, welches der Spitze-Spitze-Rauschbandkenngröße des Verlaufs bei offener Schleife entspricht und welches auf einem vorgegebenen Mittelwert des Ausgangssignals der Integriereinrichtung beruht.
38. Regler nach Anspruch 3 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Beziehung auf einer Größe Z beruht, wobei

Z=(3,0-2NB)/2,5 und wobei gilt: wenn 0<£ Z < 1 , D=I/6xZ, und wenn Z^O, D=O.