DE3800900C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/10—Other safety measures
- F04B49/103—Responsive to speed
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D13/00—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover
- G05D13/08—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover without auxiliary power
- G05D13/30—Governors characterised by fluid features in which the speed of a shaft is converted into fluid pressure
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur
Drehzahlregelung einer an eine Leitung mit eingeprägtem Druck angeschlossenen
hydrostatischen Maschine,
mit den im Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Erfolgt die Drehzahlregelung der Maschine auf elektrischem
Wege (DF 34 41 185 A1), so wird einem elektronischen Dreh
zahlregler der Drehzahlsollwert sowie der in einem Tacho
generator oder anderen Aufnehmer erzeugte Drehzahlistwert
der hydrostatischen Maschine zugeführt. An den Drehzahl
regler ist eine Schwenkwinkelverstellung angeschlossen.
Der Schwenkwinkel der als Motor zum Antrieb einer Last
arbeitenden hydrostatischen Maschine bestimmt das
Schluckvolumen. Solange der der Maschine zugeführte
Arbeitsdruck konstant ist, ist das Drehmoment des Motors
des Schwenkwinkels proportional. Die Verstellung kann mit
Hilfe eines Regelmagneten und hydraulischen Ventils mit
mechanischer Rückführung, oder auch mit einem Servoventil
und elektrischer Rückführung erfolgen.
Soll die Last beschleunigt werden, so wird im Drehzahl
regler abhängig von der Differenz zwischen dem Istwert
und dem Sollwert der Drehzahl ein Ausgangssignal (Stell
größe) erzeugt, das den Schwenkwinkel des Motors vergrö
ßert und damit das Motordrehmoment erhöht. Die Moment
differenz zwischen dem Lastmoment, den Motorverlusten
und dem Motordrehmoment steht als Beschleunigungsmoment
für den Antrieb zur Verfügung. Die Beschleunigung und
damit die Drehzahlerhöhung der Last ist von der Dreh
momentendifferenz und der zu beschleunigenden Masse ab
hängig, und zwar so, daß man bei einem maximalen Schwenk
winkel des Motors, der sich bei einer entsprechenden
Vorgabe des Drehzahlsollwerts einstellt und bei einem
kleinen Lastmoment und kleiner Masse die größte Beschleu
nigung des Antriebs erhält. In solchen Fällen erfolgt der
Drehzahlanstieg des Antriebes zu rasch. Da sich die Stell
zeit zum Verstellen des Schwenkwinkels des Motors nicht
beliebig verkürzen läßt, erreicht der Antrieb eine weit
über der gewünschten Drehzahl liegende Drehzahl, bis der
Schwenkwinkel des Motors zurückgenommen werden kann. Es
ergibt sich also ein starkes Überschwingen der Drehzahl
und eine lange Ausregelzeit, bis die gewünschte Drehzahl
erreicht ist.
Zur Verbesserung des Regelverhaltens der hydrostatischen
Maschine ist es bekannt (DE-PS 35 16 768) abhängig von
der Lage des Stellgliedes für die Verstelleinrichtung der
hydrostatischen Maschine ein Begrenzungssignal zu er
zeugen, das ein Begrenzungsglied ansteuert, das das
Ausgangssignal des Drehzahlreglers begrenzt. Das Be
grenzungssignal setzt sich aus einem vorbestimmten Fest
wert und einem Rampensignal zusammen, so daß sich die
Reglerausgangsgröße schnell innerhalb einer vorbestimmten
Bandweite ändern kann und sich eine entsprechend schnelle
Reaktion für die Drehzahlregelung ergibt. Das Begrenzungs
signal wird somit entsprechend den am Antrieb herrschen
den, sich ständig ändernden Lastverhältnissen nachge
führt. Die Ausregelzeit wird begrenzt und der Antrieb
wird lastabhängig so beschleunigt, daß unerwünschte Dreh
zahlschwankungen vermieden werden.
Es sind auch Drehzahlregelkreise bekannt, bei denen zusätz
liche Maßnahmen vorgesehen sind, um zu große Beschleuni
gungswerte zu vermeiden (DE-OS 15 76 085). Parallel zu einem
Drehzahlregelkreis ist zusätzlich ein Beschleunigungsregel
kreis vorgesehen, in denen jeweils ein Istwert/Sollwert Ver
gleich vorgenommen und die verstärkte Differenz als Stell
wert auf einen Kleinstwertbildner gegeben wird, der jeweils
den kleineren Stellwert auswählt und dem Stellorgan zuführt.
Dabei ist die Beschleunigungsregelung im gesamten Anfahr
zeitraum einer Turbine wirksam.
Bei einer anderen bekannten Drehzahlregelung (US-PS 34 54 752)
wird die verstärkte Differenz aus Drehzahlsollwert und Dreh
zahlistwert auf eine Summierstufe gegeben, in der der diffe
renzierte Drehzahlistwert, als 0 Beschleunigungssignal
ständig aufaddiert wird. Das Drehzahlregelsignal wird somit
gedämpft und ist im gesamten Drehzahlregelbereich wirksam,
um zu rasche Drehzahländerungen zu vermeiden.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei
einer Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung einer an eine
Leitung mit eingeprägtem Druck angeschlossenen hydrostati
schen Maschine eine zu hohe Drehzahlüberhöhung zu vermeiden.
Die genannte Aufgabe ist mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Es wurde bereits eingangs erläutert, daß bei an einem
Netz mit eingeprägtem Druck betriebenen, sogenannten
sekundärgeregelten Antrieben stets das Problem besteht,
daß die Stabilität der Regelung von der angetriebenen
Masse und dem jeweils zur Verfügung stehenden Drehmomenten
überschuß abhängig ist. Ist also die Masse klein und er
gibt sich hieraus mit dem von der Regelung eingestellten
Schwenkwinkel der Maschine ein hoher Drehmomentenüber
schuß, so kann die Beschleunigung der Maschine so groß
werden, daß die Geschwindigkeit der Verstellung nicht in
der Lage ist, ein Überschwingen zu vermeiden. Dadurch ent
steht Instabilität.
Wird nun der Drehmomentenüberschuß begrenzt, indem man
aus dem der Verstellung der Maschine proportionalen Ist
wert das Begrenzungssignal bildet, so läßt sich der
Drehzahlregelkreis stabilisieren. Dies betrifft also
das Verhalten des Antriebes, wenn der Sollwert für die
Drehzahl geändert wird. Nachteilig ist dabei, daß der
Antrieb auf äußere Störgrößen nicht schnell genug reagiert.
Dieses Problem ist erfindungsgemäß beseitigt, indem das
Begrenzungssignal für die Reduzierung des Schwenkwinkels
der Maschine abhängig von der Beschleunigung des Antriebes
gebildet wird. Die Beschleunigung wird entweder an der
Maschine bzw. am Antrieb unmittelbar gemessen oder wird
durch Differenzieren des Drehzahlistwertes gebildet. Der
Beschleunigungswert wird mit einem Sollwert für die Be
schleunigung verglichen. Wird der Sollwert überschritten,
so wird über das Begrenzungsglied das Ausgangssignal des
Drehzahlreglers begrenzt.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß eine zulässige
Beschleunigung nicht überschritten wird. Bei Störgrößen,
die belastend auf die Maschine wirken, steht das volle
Drehmoment zur Verfügung. In diesem Falle ist also die
Begrenzung abgeschaltet. Bei Störgrößen, die jedoch an
treibend wirken und damit eine Drehzahlerhöhung zur Folge
haben, wird das Drehmoment verringert. Der Regelkreis wird bei un
günstiger werdenden Massenverhältnissen stabilisiert und ein Durch
gehen des Antriebes wirksam verhindert.
Zusätzlich kann auch noch Einfluß auf die Proportional
verstärkung des Drehzahlreglers genommen werden. Wird
nämlich die maximal zulässige Beschleunigung überschritten,
so wird der Verstärkungsfaktor für die Proportionalver
stärkung verringert. Diese Maßnahme wirkt sich ebenfalls
stabilitätserhöhend aus.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend
anhand der Zeichnung näher erläutert, in der eine
Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung einer hydro
statischen Maschine schematisch dargestellt ist.
Eine über den Nullpunkt hinaus in beide Verstellbereiche
für Pumpen- und Motorbetrieb verschwenkbare hydrostati
sche Maschine 1 mit verstellbarem Volumen ist an eine
Druckleitung 2 mit eingeprägtem Druck angeschlossen und
mit einer Last 3 sowie einem Tachogenerator 4 gekuppelt,
der ein Istwertsignal der Drehzahl liefert. Der Schwenk
hebel 9 der Maschine wird durch den Kolben 5 des Stell
zylinders 6 verstellt. Dazu wird der Kolben 5 über das
Servoventil 7 mit Druckmittel beaufschlagt. Das Servo
ventil 7 wird über eine Treiberstufe 8, der ein Positions
reglerausgangssignal zugeführt wird, elektrisch betätigt.
Das Reglerausgangssignal wird gebildet aus dem Ausgangs
signal des Drehzahlregelkreises, das auf einer Leitung 15
ansteht, und dem Positionsistwert, der von einem Weg
aufnehmer 16 gemessen wird. In einem Differenzverstärker
24 werden die beiden Werte verglichen und der Regelkreis
versucht, beide Werte in Übereinstimmung zu bringen.
Das Drehzahlreglerausgangssignal verstellt den Schwenk
winkel der Maschine so, daß über das Schluck- bzw.
Fördervolumen der Maschine 1 bei einem bestimmten von
der Last 3 abverlangten Drehmoment eine gewünschte Dreh
zahl erreicht wird. Die Drehrichtung der Maschine 1 wird
von dem Drehzahlsollwert vorgegeben. Beim Beschleunigen
und Antrieb der Last 3 arbeitet die Maschine 1 als Motor.
Zum Bremsen oder bei Antrieb von seiten der Last schwenkt
sie über den Nullpunkt in den anderen Verstellbereich
und kann als von der Last 3 her angetriebene Pumpe ar
beiten, welche Arbeitsmittel in die Druckleitung 2 för
dert.
Der in der Zeichnung dargestellte Drehzahlregler besteht
aus einem Differenzverstärker 10, dem der Drehzahlistwert
des Tachogenerators 4 sowie ein willkürlich gewählter
Sollwert für die Drehzahl zugeführt werden, einem Ver
stärker 11, einem Multiplizierglied 12, einer Integrier
stufe 13 und einem Summierglied 14. In dem Summierglied
14 wird der proportionale Anteil der Ausgangsgröße des
Verstärkers 11 und der integrierende Anteil des Integrier
gliedes 13 addiert und damit das auf der Leitung 15 an
stehende Ausgangssignal des Drehzahlreglers gebildet.
Der Verstärker 11 liefert ein der Drehzahldifferenz zwi
schen Istwert und Sollwert des Differenzverstärkers 10
proportionales Signal und die Integrierstufe 13 integriert
die Drehzahldifferenz, so daß sich ein schräg ansteigen
des Signal ergibt.
In dem Multiplizierglied 12 kann die Größe des propor
tionalen Anteils verändert werden. Die Signalformen in
dem Drehzahlregler sind in der Zeichnung schematisch,
Ausgang über der Zeit, dargestellt.
Das Begrenzungssignal wird in einem Differenzverstärker 19
gebildet. Dem Differenzverstärker 19 wird ein Beschleu
nigungsollwert zugeführt, der an einem Potentiometer 20
einstellbar ist und einem nicht zu überschreitenden Soll
wert entspricht. Ferner erhält der Differenzverstärker 19
ein Signal für die tatsächliche Beschleunigung. Hierzu
ist in dem Ausführungsbeispiel ein Differenzierglied 18
vorgesehen, das an den Tachogenerator 4 angeschlossen ist
und somit ein dem Drehzahlistwert entsprechendes Be
schleunigungssignal bildet. Der Ausgang des Differenz
verstärkers 19 ist mit einem Begrenzungsglied 22 ver
bunden, das an den Ausgang der Integrierstufe 13, also
an den integrierenden Teil des Drehzahlreglers angeschlos
sen ist, sowie mit einem weiteren Begrenzungsglied 23
verbunden, das an den Ausgang des Summiergliedes 14 und
damit des Drehzahlreglers angeschlossen ist. Die Be
grenzungsglieder 22 und 23 sind bipolar und begrenzen
somit die Amplitude des Ausgangssignals der Integrier
stufe 13 und des Summiergliedes 14 in beiden Verstell
bereichen des Ausgangssignals des Drehzahlreglers. Mit
den Begrenzungsgliedern 22 und 23 werden somit die Aus
gangssignale des Integriergliedes 13 und des Summier
gliedes 14 nachgeführt, mit anderen Worten, das Aus
gangssignal kann nicht größer werden als der jeweils vom
Begrenzungsglied vorgegebene Wert.
Der Multiplikationsfaktor des Multipliziergliedes 12 im
proportionalen Regelzweig des Drehzahlreglers wird außer
dem abhängig von dem im Differenzverstärker 19 gebildeten
Begrenzungssignal verändert. Hierzu ist ein Maximalwert
bildner 25 vorgesehen, dessen Ausgangssignal auf das
Multiplizierglied 12 zur Einstellung des Faktors gegeben
wird. Das im Differenzverstärker 19 gebildete Begren
zungssignal gelangt über ein weiteres Verstärkungsglied
21 an den einen Eingang des Maximalwertbildners 25, an
dessen anderen Eingang ein an einem Potentiometer 26
eingestelltes Signal für eine maximal zulässige Beschleu
nigung eingestellt ist. Der Maximalwertbildner 25 läßt
jeweils das höhere an seinen Eingängen anstehende Signal
durch. Wird der Maximalwert für die Beschleunigung über
schritten, so wird vom Maximalwertbildner das Begren
zungssignal durchgeschaltet, das eine Verringerung des
Multiplikationsfaktors des Multipliziergliedes 12 bewirkt.
Claims (6)
1. Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung einer an
eine Leitung mit eingeprägtem Druck angeschlossenen hydro
statischen Maschine, mit einem Stellglied zur Verstellung
der hydrostatischen Maschine zur Einstellung einer Drehzahl,
mit einem Drehzahlregler, dem von einem mit der Maschine ge
kuppelten Geber der Drehzahlistwert und ein willkürlich ein
stellbarer Drehzahlsollwert zugeführt werden und der ein Re
gelsignal zur Ansteuerung eines Ventils zum Betätigen des
Stellgliedes erzeugt und mit einem Begrenzungsglied am Aus
gang des Drehzahlreglers zur Drehzahlbegrenzung der
Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Beschleunigung
der Maschine proportionales Signal gebildet wird und beim
Überschreiten eines vorbestimmten maximalen Beschleunigungs
sollwertes (20) ein Begrenzungssignal gebildet wird, das das
Begrenzungsglied (23) ansteuert, das das Ausgangssignal des
Drehzahlreglers begrenzt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Begrenzungssignal in einem Differenz
verstärker (19) gebildet wird, dem ein der Beschleunigung
der Maschine proportionales Signal und der Beschleunigungs
sollwert zugeführt werden, und daß der Differenzverstärker
(19) mit einem an den Ausgang eines Integriergliedes (13) des
Drehzahlreglers angeschlossenen Begrenzungsglied (22) und
einem an den Ausgang eines Summiergliedes (14) für den pro
portionalen und integralen Teil des Drehzahlreglers ange
schlossenen Begrenzungsglied (23) verbunden ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung der Maschine
unmittelbar gemessen oder durch Differenzieren des Dreh
zahlistwertes gebildet wird.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2
oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsglieder
(22, 23) Amplitudenbegrenzer sind.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß an einen den proportionalen
Anteil des Drehzahlreglers bildenden Verstärker (11) ein
Multiplizierglied (12) angeschlossen ist, von dem abhängig
von dem Begrenzungssignal der proportionale Anteil veränder
bar ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Begrenzungssignal über einen Summierer
(25) oder Maximalwertbildner an das Multiplizierglied (12)
angeschlossen ist, wobei bei einer Vergrößerung der Be
schleunigung ein größeres Signal an das Multiplizierglied
gegeben wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883800900 DE3800900A1 (de) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | Schaltungsanordnung zur drehzahlregelung einer hydrostatischen maschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883800900 DE3800900A1 (de) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | Schaltungsanordnung zur drehzahlregelung einer hydrostatischen maschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3800900A1 DE3800900A1 (de) | 1989-07-27 |
DE3800900C2 true DE3800900C2 (de) | 1991-06-20 |
Family
ID=6345279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883800900 Granted DE3800900A1 (de) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | Schaltungsanordnung zur drehzahlregelung einer hydrostatischen maschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3800900A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19818721A1 (de) * | 1998-04-27 | 1999-10-28 | Mannesmann Rexroth Ag | Hydrostatische Maschine |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3454752A (en) * | 1966-03-30 | 1969-07-08 | Us Navy | Automatic speed controller for propeller shafts |
DE3441185A1 (de) * | 1984-11-10 | 1986-05-22 | Mannesmann Rexroth GmbH, 8770 Lohr | Antriebssystem |
DE3516768C2 (de) * | 1985-05-09 | 1987-05-14 | Mannesmann Rexroth GmbH, 8770 Lohr | Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung einer hydrostatischen Maschine |
-
1988
- 1988-01-14 DE DE19883800900 patent/DE3800900A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3800900A1 (de) | 1989-07-27 |
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