DE3909042A1 - ELECTRIC ACTUATOR - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungs anordung mit einem elektromagnetisch arbeitenden Stellglied nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to an electrical circuit arrangement with an electromagnetic working Actuator according to the genus of the main claim.
Elektrische Stellantriebe können so dimensioniert werden, daß sie für den Dauerbetrieb geeignet sind. Sofern allerdings klemmende oder schwergängige Stell organe vorliegen, ist für einen Verstellvorgang kurz fristig eine höhere Wirkleistung notwendig, als für den Dauerbetrieb zulässig. Erfolgt ein Betrieb mit Nennspannung, so reicht die daraus resultierende Ver stellkraft bei klemmenden oder schwergängigen Stell organen zumeist nicht aus. Wenn die Versorungsspan nung nicht die Größe der Nennspannung aufweist, stellt sich bei Unterspannung ein Leistungsabfall und bei Überspannung eine Überbelastung ein. Ist der Stellantrieb für einen Kurzzeitbetrieb ausgelegt und darf demgemäß kurzzeitig überlastet werden, so lassen sich zwar relativ große Stellkräfte realisieren, je doch führt ein längerer Betrieb bzw. ein mehrmaliger Kurzzeitbetrieb in zeitlich kurz aufeinanderfolgenden Intervallen zu einer Überhitzung des beispielsweise als Stellmotor ausgebildeten Stellgliedes. Überdies lassen sich nicht alle in der Praxis vorkommenden Stellaufgaben im Kurzzeitbetrieb bewältigen. Insge samt wird deutlich, daß Probleme auftreten, wenn bei der Vorgabe einer bestimmten Dimensionierung die Ver sorgungsspannung von Fall zu Fall unterschiedliche Werte annehmen kann.Electrical actuators can be dimensioned in this way that they are suitable for continuous operation. However, if stuck or stiff position organs are available, is short for an adjustment process in the long run a higher active power is required than for continuous operation permitted. Is operated with Nominal voltage, the resulting ver force in case of jammed or stiff position mostly do not organize. If the supply chip voltage is not the size of the nominal voltage, there is a drop in performance in the event of undervoltage and overload in the event of overvoltage. Is the Actuator designed for short-term operation and may therefore be overloaded for a short time, so leave realize relatively large actuating forces, depending however, a longer operation or a repeated one Short-term operation in short consecutive times Intervals to overheat the for example designed as an actuator. Moreover not all can be found in practice Cope with positioning tasks in short-term operation. Total together it becomes clear that problems occur when the specification of a certain dimensioning Ver supply voltage varies from case to case Can assume values.
Die erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß hohe Leistungsdaten des Stellgliedes auch bei unterschiedlichen Versor gungsspannungen gewährleistet sind. Überhitzungen, die zu einer Zerstörung des Stellgliedes oder aber auch der Ansteuerschaltung (Endstufe) führen können, sind vermieden. Durch den Tastbetrieb der Versorgungsspannung lassen sich situationsent sprechend optimale Leistungsdaten und somit ent sprechende Kräfte am Stellglied erzielen, so daß zu meist auch klemmende oder schwergängige Stellorgane problemlos verstellt werden können, ohne daß es zu unzulässigen Betriebszuständen kommt. Bei unter schiedlichen Versorgungsspannungen bleiben diese Leistungsdaten erhalten, da der Stellglied-Tastgrad in Abhängigkeit von der Größe der Versorgungsspannung verändert wird. Unter Tastgrad versteht man das Ver hältnis von Impulsdauer zu Impulsperiodendauer. Der Tastgrad entspricht dem Kehrwert des ebenfalls aus der Impulstechnik bekannten Tastverhältnisses.The electrical circuit arrangement according to the invention with the characteristic features of the main claim has the advantage that high performance data of the actuator even with different suppliers voltage are guaranteed. Overheating, the destruction of the actuator or else can also lead to the control circuit (output stage), are avoided. By touching the Supply voltage can be situation-specific accordingly optimal performance data and thus ent achieve speaking forces on the actuator so that too usually also sticking or stiff actuators can be easily adjusted without it too impermissible operating states. At under they remain at different supply voltages Get performance data because of the actuator duty cycle depending on the size of the supply voltage is changed. Duty cycle is the Ver Ratio of pulse duration to pulse period. The Duty cycle corresponds to the reciprocal of the also the pulse duty factor known.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das Stellglied seine elektrischen Nennwerte bei einem Stellglied-Tastgrad von "1" (Dauerbetrieb) und einer Stellgliedspannung annimmt, die kleiner als die größtmöglich auftretende Versorgungsspannung ist. Bei entsprechenden, relativ kleinen Versorgungsspannungen wird dann mit einem Tastgrad von "1" gefahren, wodurch der Stellantrieb dennoch vorzugsweise zumindest seine Nennwerte er reicht. Bei größeren Versorgungsspannungen kommt es aufgrund der Verkleinerung des Tastgrades nicht zu einer Überlastung des Stellantriebes, jedoch dennoch zum Anliegen der entsprechenden situationsbedingten Leistungswerte, so daß gleichfalls entsprechend hohe Leistungsdaten vorliegen.It is preferably provided that the actuator is electrical ratings at an actuator duty cycle of "1" (continuous operation) and an actuator voltage assumes that is smaller than the largest possible Supply voltage is. With appropriate, relative small supply voltages are then with a Duty cycle of "1" driven, causing the actuator nevertheless preferably at least its nominal values enough. With larger supply voltages it happens not due to the reduction in the duty cycle an overload of the actuator, however to concern the corresponding situation-related Performance values, so that also correspondingly high Performance data available.
Insbesondere ist vorgesehen, daß das Stellglied ein Stellmotor, vorzugsweise ein Gleichstrommotor ist.In particular, it is provided that the actuator is a Actuator, preferably a DC motor.
Hohe Stellgenauigkeiten werden erzielt, wenn die An steuerschaltung und das Stellglied Bestandteile eines Regelkreises für die Stellgliedpositionierung sind.High positioning accuracy is achieved when the An control circuit and the actuator components of a Control loop for actuator positioning are.
Bei dem mit Regelkreis versehenen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß dieser eine erste Multiplika tionsstelle aufweist, der die aus Soll- und Istwert gebildete Regeldifferenzgröße und ein sich mit steigender Versorgungsspannung verkleinernder Ver sorungsspannungs-Tastgrad zugeführt sind und deren Ausgangssignal für die Bildung des Stellglied-Tast grades herangezogen ist. Mithin wird zum einen die Regeldifferenzgröße und zum anderen der von der Größe der Versorgungsspannung abhängige Versorgungsspan nungs-Tastgrad herangezogen, um den Stellglied-Tast grad zu bilden.In the embodiment provided with a control loop it is intended that this a first multiplication tion point, which consists of the setpoint and actual value formed control difference size and one with increasing supply voltage decreasing ver Supply voltage duty cycle are supplied and their Output signal for the formation of the actuator button degree is used. Thus, on the one hand, the Control difference size and on the other hand that of size supply voltage dependent on the supply voltage duty cycle used to control the actuator degree.
Wie bereits ausgeführt, kann die Regeldifferenzgröße Einfluß auf den Stellglied-Tastgrad haben. Vorzugs weise wird dabei so vorgegangen, daß sich mit größerer Regeldifferenzgröße auch der Stellglied- Tastgrad vergrößert. Ein besonders schnelles und auch kräftiges Reagieren des Stellgliedes ist die Folge.As already stated, the control difference size Have an influence on the actuator duty cycle. Preferential The procedure is so wise that with larger control difference also the actuator Duty cycle increased. A particularly fast and too the result is a vigorous reaction of the actuator.
Vorzugsweise wird die Regeldifferenzgröße über eine eine Vorzeichenfestlegung vornehmende Zweipunkt-Be grenzerschaltung der ersten Multiplikationsstelle zu geführt. Dabei liefert die Zweipunkt-Begrenzerschal tung für kleine positive oder negative Regeldif ferenzgrößen ein Ausgangssignal mit dem Wert "0". Für eine einen positiven oder negativen Schwellenwert überschreitende Regeldifferenzgröße liefert die Zwei punkt-Begrenzerschaltung ein Ausgangssignal mit dem Wert "+1" oder "-1". Diese Ausgestaltung führt dazu, daß relativ kleine Regeldifferenzgrößen keinen Ein fluß auf den Stellglied-Tastgrad haben, da an der ersten Multiplikationsstelle eine Multiplikation mit dem Wert "0" erfolgt, so daß das entstehende Aus gangssignal ebenfalls den Wert "0" annimmt. Sofern die Regeldifferenzgröße den positiven oder negativen Schwellenwert überschreitet, wird zu der ersten Mul tiplikationsstelle der vorzeichenentsprechende Wert "+1" oder "-1" geliefert, so daß eine vorzeichenent sprechende Multiplikation an der Multiplikations stelle vorgenommen wird. Mithin erhält der Versor gungsspannungs-Tastgrad ein der Reglerdifferenz ent sprechendes Vorzeichen. Diese Information liegt an dem Ausgang der ersten Multiplikationsstelle an.The control difference variable is preferably greater than one a sign-defining two-point Be limit switching to the first multiplication point guided. The two-point limiter scarf delivers for small positive or negative rule dif an output signal with the value "0". For a positive or negative threshold the difference is the excess of the control difference point limiter circuit an output signal with the Value "+1" or "-1". This configuration leads to that relatively small control differential sizes are not an flow on the actuator duty cycle, because at the a multiplication by the value "0", so that the resulting out gear signal also assumes the value "0". Provided the control difference size the positive or negative Exceeds the threshold, becomes the first mul the place of the sign "+1" or "-1", so that a sign speaking multiplication at the multiplication place is made. The supplier therefore receives supply voltage duty cycle according to the controller difference speaking sign. This information is available the output of the first multiplication point.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine den Stellglied-Tastgrad mit Vergrößerung des Betrages der Regeldifferenzgröße erhöhende Kennlinienschaltung vorgesehen. Unter "Betrag der Regeldifferenzgröße" ist der entsprechende vorzeichenunabhängige Wert zu verstehen. Mithin wird durch diese Ausgestaltung er reicht, daß die Amplitude der Regeldifferenzgröße Einfluß auf den Stellglied-Tastgrad nimmt, wobei die Vorzeichenbestimmung über die bereits beschriebene Zweipunkt-Begrenzerschaltung erfolgt.According to a further development of the invention Actuator duty cycle with increasing the amount of Characteristic circuit increasing the control difference size intended. Under "Amount of the control difference size" the corresponding sign-independent value is too understand. Therefore, he is through this configuration is sufficient that the amplitude of the control difference Influences the actuator duty cycle, the Sign determination via the one already described Two-point limiter circuit takes place.
Vorzugsweise ist dabei so vorgegangen, daß zwischen der ersten Multiplikationsstelle und dem Stellglied eine zweite Multiplikationsstelle liegt, der als Ein gangsgrößen die Ausgangsspannungen der ersten Multi plikationsstelle und der Kennlinienschaltung zuge führt werden und deren Ausgangssignal den Stellglied- Tastgrad darstellt. An dieser zweiten Multiplika tionsstelle wird somit der von der Größe der Versor gungsspannung abhängige Versorungsspannungs-Tastgrad mit dem Ausgangssignal der Kennlinienschaltung zusam mengeführt, wobei die Größe dieses Ausgangssignals vom Betrag der Regeldifferenzgröße abhängig ist.Preferably, the procedure is such that between the first multiplication point and the actuator there is a second multiplication point, the one the output voltages of the first Multi plication point and the characteristic curve are led and their output signal the actuator Represents duty cycle. On this second multiplication tion point is thus the size of the utility supply voltage-dependent duty cycle together with the output signal of the characteristic circuit led, the size of this output signal depends on the amount of the control difference.
Nach einer Weiterbildung kann die Schaltungsanordnung derart dimensioniert sein, daß bei relativ großen Stellglied-Tastgraden die Nennwerte des Stellgliedes überschritten werden. Dieses bedeutet, daß zwar sehr große Stellkräfte aufgebracht werden können, jedoch ein Dauerbetrieb aufgrund der sich einstellenden thermischen Probleme nicht möglich ist. Daher ist be vorzugt vorgesehen, daß die Verbindung zwischen der Kennlinienschaltung und der zweiten Multiplikations stelle durch eine Zeitsteuerung unterbrechbar ist. Dabei kann so vorgegangen sein, daß die Zeit bis zur Unterbrechung von der Regeldifferenzgröße abhängig ist. Eine große Regeldifferenzgröße führt zu einer entsprechend kurzen Zeit bis zum Unterbrechungszeit punkt, während eine kleinere Regeldifferenzgröße einen entsprechend längeren Betrieb des Stellgliedes mit einem großen Stellglied-Tastgrad erlaubt.After further training, the circuit arrangement be dimensioned such that with relatively large Actuator duty cycles the nominal values of the actuator be crossed, be exceeded, be passed. This means that very much large actuating forces can be applied, however a continuous operation due to the emerging thermal problems is not possible. Therefore be preferably provided that the connection between the Characteristic circuit and the second multiplication is interruptible by a time control. It can be done so that the time to Interruption dependent on the control difference size is. A large control difference size leads to a correspondingly short time until the interruption time point while a smaller control difference size a correspondingly longer operation of the actuator allowed with a large actuator duty cycle.
Da auch schnell aufeinanderfolgende Kurzzeiteinsätze des Stellgliedes aus thermischen Gründen bei großem Stellglied-Tastgraden vermieden werden müssen, ist - nach einer Weiterbildung der Erfindung - vorgesehen, daß die Zeitsteuerung die unterbrochene Verbindung erst nach Ablauf einer Abkühlzeit wieder herstellt. Diese Abkühlzeit kann von der Größe des Ausgangs signales der Kennlinienschaltung abhängig sein. Je größer das Ausgangssignal, umso länger ist die Ab kühlzeit.Also, since a rapid succession of short-time operations of the actuator for thermal reasons, for large actuator duty cycles must be avoided is - provided that the time control establishes the broken connection only after a cooling time again - by a further development of the invention. This cooling time can depend on the size of the output signal of the characteristic curve circuit. The larger the output signal, the longer the cooling time.
Schließlich ist bevorzugt vorgesehen, daß in der Ver bindung zwischen der Kennlinienschaltung und der zweiten Multiplikationsstelle eine Summierstelle zur Addition einer Konstanten liegt. Bei relativ kleinen Regeldifferenzgrößen gibt die Kennlinienschaltung am Ausgang den Wert "0" aus. Der zur zweiten Multiplika tionsstelle gelangt und zu einer Multiplikation mit dem Wert "0" führen würde. Um dieses zu verhindern, wird über die genannte Summierstelle ein konstanter Wert, vorzugsweise "1" angelegt und dementsprechend der zweiten Multiplikationsstelle zugeleitet. Sofern die Kennlinienschaltung am Ausgang einen von "0" ver schiedenen Wert liefert, wird diesem die Konstante hinzuaddiert und die Summe der zweiten Multiplika tionsstelle zugeleitet.Finally, it is preferably provided that in the Ver binding between the characteristic curve circuit and the second multiplication point a summing point Addition of a constant lies. With relatively small ones The characteristic curve shows the control difference values Output the value "0". The second multiplication tion point and a multiplication with would lead to the value "0". To prevent this becomes a constant over the said summing point Value, preferably "1" and accordingly forwarded to the second multiplication point. Provided the characteristic curve circuit at the output ver from "0" supplies different value, this becomes the constant added and the sum of the second multiplication tion point forwarded.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the figures explained in more detail. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer in einen Regel kreis eingebundenen Schaltungsanordnung, Fig. 1 is a block diagram of, in a control circuit integrated circuit arrangement
Fig. 2 ein Diagramm betreffend einen Versorungs spannungs-Tastgrad in Abhängigkeit von der Versor gungsspannung, Fig. 2 is a diagram supply voltage a verso approximate voltage duty cycle in dependence on the versor concerning
Fig. 3 ein Diagramm betreffend die Ausgangsspan nung einer Kennlinienschaltung in Abhängigkeit von dem Betrag der Regeldifferenzgröße und Fig. 3 is a diagram relating to the output voltage voltage of a characteristic circuit as a function of the amount of the control differential and
Fig. 4 ein Flußdiagramm, das eine der Kennlinien schaltung nachgeschaltete Zeitsteuerung erläutert. Fig. 4 is a flowchart explaining one of the characteristic circuit downstream timing control.
Die im folgenden beschriebene elektrische Schaltungs anordnung weist gemäß Fig. 1 ein Stellglied 1 auf, das als Gleichstrommotor 2 ausgebildet ist.The electrical circuit arrangement described below has an actuator 1 according to FIG. 1, which is designed as a DC motor 2 .
Die jeweilige Position des Stellgliedes 1 wird über eine nur schematisch dargestellte Übertragungsstrecke 3 auf die Schleiferstellung eines Potentiometers 4 übertragen. Der jeweils eingestellte Potentiometer wert gelangt über eine Leitung 5 mit negativem Vor zeichen als Istwert U ist zu einer Summierstelle 6 eines Regelkreises 7. Demgemäß ist das Stellglied 1 mit seiner zugehörigen, im nachfolgenden noch näher zu erläuternden Ansteuerschaltung Bestandteil des ge nannten Regelkreises 7, das heißt, die jeweils einzu nehmende Stellgliedposition wird - entsprechend der Vorgabe eines Sollwertes - ausgeregelt. Der Sollwert U soll wird - mit positivem Vorzeichen - ebenfalls der genannten Summierstelle 6 zugeleitet.The respective position of the actuator 1 is transmitted to the wiper position of a potentiometer 4 via a transmission path 3 , which is only shown schematically. The respectively set potentiometer value reaches a summing point 6 of a control circuit 7 via a line 5 with a negative sign as the actual value U ist . Accordingly, the actuator 1 with its associated, in the following in more detail be explained drive circuit part of the ge called control circuit 7, that is, each einzu participating actuator position is - according to the specification of a desired value - corrected. U to the target value is - also supplied the said summing 6 - with a positive sign.
Die an der Summierstelle 6 gebildete Regeldifferenz größe U D gelangt über eine Leitung 8 zu einer Zwei punkt-Begrenzerschaltung 9. Wie aus der Fig. 1 er sichtlich, besitzt diese eine Totzone, das heißt, kleine positive oder negative Regeldifferenzgrößen führen gemäß ihrer Kennlinie zu einem Ausgangsignal 10 mit dem Wert "0". Sofern die Regeldifferenzgröße U D einen bestimmten positiven oder negativen Schwel lenwert U S überschreitet, nimmt das Ausgangssignal vorzeichenentsprechend zur Regeldifferenzgröße U D den Wert "+1" bzw. "-1" an.The control difference size U D formed at the summing point 6 reaches a two-point limiter circuit 9 via a line 8 . As is evident from FIG. 1, it has a dead zone, that is to say that small positive or negative control difference variables lead to an output signal 10 with the value "0" according to its characteristic curve. Provided that the control difference value U D a certain positive or negative smoldering lenwert U S exceeds the output signal takes sign corresponding to the control difference value U D to the value "+1" or "-1".
Das Ausgangssignal 10 der Zweipunkt-Begrenzerschal tung 9 wird einer ersten Multiplikationsstelle 11 zu geleitet. Die Versorgungsspannung U V (Pfeil 12) des Stellantriebes wird einer Auswerteschaltung 13 zuge führt, die in Abhängigkeit von der Versorgungsspan nungsgröße einen Versorgungsspannungs-Tastgrad 14 bildet, welcher ebenfalls als Eingangssignal an der ersten Multiplikationsstelle 11 anliegt.The output signal 10 of the two-point limiter circuit 9 is fed to a first multiplication point 11 . The supply voltage U V (arrow 12 ) of the actuator is supplied to an evaluation circuit 13 which forms a supply voltage duty cycle 14 as a function of the supply voltage, which is also present as an input signal at the first multiplication point 11 .
Die Kennlinie der Auswerteschaltung 13 geht aus der Fig. 2 hervor. Auf der Ordinate ist der Versorgungs spannungs-Tastgrad aufgetragen, der dem Verhältnis von Impulsdauer t ein zu Impulsperiodendauer T ent spricht. Auf der Abszisse ist die Versorgungsspannung U V aufgetragen. Es ist ersichtlich, daß bei relativ kleinen Versorungsspannungen U V der Tastgrad 14 den Wert "1" annimmt, daß mit größerwerdenden Versor gungsspannungen U V der Tastgrad 14 linear abnimmt, um schließlich - bei relativ großen Versorungsspannungen U V - den Tastgrad-Wert 0,25 anzunehmen. Diese Kenn linie kann tabellarisch in einem Speicher niederge legt sein oder aber auch unter Zugrundelegung einer Gleichung berechnet werden.The characteristic curve of the evaluation circuit 13 is shown in FIG. 2. On the ordinate of the supply-voltage duty cycle is applied, the t the ratio of pulse duration to a speaking ent pulse period T. The supply voltage U V is plotted on the abscissa. It can be seen that with relatively small supply voltages U V, the duty cycle 14 assumes the value "1", that with increasing supply voltages U V, the duty cycle 14 decreases linearly, and finally - with relatively large supply voltages U V - the duty cycle value 0, 25 to assume. This characteristic curve can be stored in a table in a memory or can also be calculated on the basis of an equation.
Das Ausgangssignal 15 der ersten Multiplikations stelle 11 besteht somit aus dem Produkt des Ausgangs signals 10 (-1,0, +1) der Zweipunkt-Begrenzerschaltung 9 und dem von der Höhe der Versorgungsspannng U v ab hängigen Versorgungsspannungs-Tastgrad 14.The output signal 15 of the first multiplication point 11 thus consists of the product of the output signal 10 (-1.0, +1) of the two-point limiter circuit 9 and the supply voltage duty cycle 14 dependent on the level of the supply voltage U v .
Von der Leitung 8 zweigt eine Leitung 16 ab, die die Regeldifferenzgröße U D an eine Kennlinienschaltung 17 anlegt. Die ebenfalls wertemäßig abgespeicherte oder durch eine Funktion bestimmte Kennlinie der Kenn linienschaltung 17 ist in der Fig. 3 dargestellt. Auf der Ordinate ist die Ausgangsspannung U A aufge tragen, während sich die Abszisse auf den Betrag der Regeldifferenzgröße U D bezieht. Für kleine Regeldif ferenzgrößen U D ergibt sich eine Ausgangsspannung U A von "0". Bei dem Wert U D 1 nimmt die Ausgangsspannung den Wert "1" an und bei dem Wert U D 2 springt die Aus gangsspannung U A auf den Wert "2".A line 16 branches off the line 8 and applies the control difference variable U D to a characteristic circuit 17 . The characteristic of the characteristic line circuit 17 , also stored in terms of value or determined by a function, is shown in FIG. 3. The output voltage U A is plotted on the ordinate, while the abscissa relates to the amount of the control difference variable U D. For small control differential sizes U D , an output voltage U A of "0" results. At the value U D 1 , the output voltage assumes the value "1" and at the value U D 2 , the output voltage U A jumps to the value "2".
Die Ausgangsspannung U A der Kennlinienschaltung 17 wird über einen Unterbrecherkontakt S einer Zeit steuerung 18 mit positivem Vorzeichen auf eine Sum mierstelle 19 geleitet. Eine Konstante K wird - eben falls mit positivem Vorzeichen - zur Summierstelle 19 geleitet. Die Konstante K besitzt den Wert "1". Die in der Summierstelle 19 gebildete Summe wird über eine Leitung 20 als Eingangsgröße auf eine zweite Multiplikationsstelle 21 gegeben, der - ebenfalls als Eingangsgröße - auch das Ausgangssignal 15 der ersten Multiplikationsstelle 11 zugeleitet wird. Das Aus gangssignal 22 der zweiten Multiplikationsstelle 21 stellt ein Stellglied-Tastgrad 23 dar, mit dem die Versorungsspannung U V beaufschlagt wird. Diese Ver sorungsspannung U V liegt demgemäß am Stellglied 1 als Stellgliedspannung an.The output voltage U A of the characteristic circuit 17 is passed through an interrupter contact S of a time control 18 with a positive sign to a summing point 19 . A constant K is - even if with a positive sign - passed to the summing point 19 . The constant K has the value "1". The sum formed in the summing point 19 is passed via a line 20 as an input variable to a second multiplication point 21 , which - likewise as an input variable - also sends the output signal 15 to the first multiplication point 11 . The output signal 22 from the second multiplication point 21 represents an actuator duty cycle 23 with which the supply voltage U V is applied. This supply voltage U V is accordingly applied to the actuator 1 as the actuator voltage.
Die Dimensionierung ist nun so vorgenommen, daß bei normal hoher Versorgungsspannung U V das als Ausgangs signal 15 vorliegende Tastgradverhältnis bei großen Regeldifferenzgrößen zu einer zu großen Dauerverlust leistung im Hinblick auf die beschriebene Endstufe und/oder das Stellglied 1 führt. Demzufolge muß die Ansteuerzeit bei dem daraus resultierenden, relativ großen Tastgradverhältnis begrenzt werden. Hierfür ist die bereits genannte Zeitsteuerung 18 vorgesehen.The dimensioning is now carried out so that with a normally high supply voltage U V, the duty cycle ratio 15 as the output signal with large control difference sizes leads to excessive sustained power loss with regard to the described output stage and / or the actuator 1 . As a result, the drive time must be limited given the resulting relatively high duty cycle. The already mentioned time control 18 is provided for this.
Die Funktionsweise der Zeitsteuerung 18 geht aus dem Flußdiagramm der Fig. 4 hervor. Zunächst wird - nach dem Start - entsprechend den vorliegenden Verhältnis sen die Ausgangsspannung U A ermittelt. Sobald diese einen Wert größer 0 annimmt, erfolgt eine Auswahl, welche davon abhängt, ob der Wert größer als 1 oder kleiner als 1 ist. Ist die Ausgangsspannung U A kleiner als 1, jedoch größer als 0, so bleibt der Unterbrecherkontakt S für eine Zeit T 1 geschlossen. The mode of operation of the time control 18 can be seen from the flow chart of FIG. 4. First - after the start - the output voltage U A is determined in accordance with the present ratio. As soon as it takes on a value greater than 0, a selection is made which depends on whether the value is greater than 1 or less than 1. If the output voltage U A is less than 1, but greater than 0, the interrupter contact S remains closed for a time T 1 .
Ist die Ausgangsspannung U A größer als 1, so bleibt der Unterbrecherkontakt S für eine kürzere Zeit T 2 geschlossen. Nach Ablauf der entsprechenden Zeit T 1 oder T 2 öffnet der Unterbrecherkontakt S, so daß die Wertzuführung zur Summierstelle 19 unterbleibt. Es wird dann lediglich die Konstante K gleich 1 über tragen, daß heißt, das Ausgangsssignal 15 der ersten Multiplikationsstelle 11 wird über die zweite Multi plikationsstelle 21 unverändert als Stellglied-Tast grad 23 zum Stellglied 1 übertragen.If the output voltage U A is greater than 1, the interrupter contact S remains closed for a shorter time T 2 . After the corresponding time T 1 or T 2 , the interrupter contact S opens, so that the supply of value to the summing point 19 is omitted. It will then only carry the constant K equal to 1, that is, the output signal 15 of the first multiplication point 11 is transmitted via the second multiplication point 21 unchanged as an actuator keying degree 23 to the actuator 1 .
Hieraus wird deutlich, daß in der Zeit, während der der Unterbrecherkontakt S geschlossen ist, zu dem Wert U A die Konstante K addiert und die so gebildete Summe über die Leitung 20 zur zweiten Multiplika tionsstelle 21 geleitet wird. Da die Summe größer als 1 ist, erfolgt durch die Multiplikation an der zweiten Multiplikationsstelle 21 eine entsprechende Vergrößerung des Ausgangssignal 22, das heißt, in Ab hängigkeit von der Reglerdifferenzgröße U D erfolgt eine Vergrößerung des Stellglied-Tastgrades 23. Dieses vergrößerte Tastgradverhältnis steht jedoch aufgrund der Zeitsteuerung 18 nur begrenzt, nämlich entweder für die Zeit T 1 oder für die Zeit T 2 zur Verfügung.It is clear from this that during the time during which the interrupter contact S is closed, the constant K is added to the value U A and the sum thus formed is conducted via line 20 to the second multiplication point 21 . Since the sum is greater than 1, the multiplication at the second multiplication point 21 results in a corresponding increase in the output signal 22 , that is to say in dependence on the controller difference variable U D , the actuator duty cycle 23 is increased . However, this increased duty cycle ratio is only available to a limited extent due to the time control 18 , namely either for the time T 1 or for the time T 2 .
Um nach Ablauf der Zeit T 1 bzw. T 2 eine Abkühlphase zu ermöglichen, sieht die Zeitsteuerung 18 eine Er hohlungszeit TP 1 bzw. TP 2 (vergleiche Fig. 4) vor, bevor der Kennlinienschaltung 17 ein neuer Wert der Ausgangsspannung U A entnommen werden kann.In order to enable a cooling phase after the time T 1 or T 2 has elapsed, the time controller 18 provides a recovery time TP 1 or TP 2 (see FIG. 4) before the characteristic circuit 17 takes a new value of the output voltage U A can.
Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß ein wesent licher Gesichtspunkt der Erfindung darin besteht, das Stellglied mit einem Stellglied-Tastgrad anzusteuern, der sich mit steigender Versorgungsspannung ver kleinert. Dieses kann vorzugsweise im Verbund mit einem Regelkreis geschehen, wobei die Regeldifferenz größe U D hinsichtlich ihres Vorzeichens mittels der beschriebenen Zweipunkt-Begrenzerschaltung 9 ausge wertet wird. Nach einer zusätzlichen Variante wird die Regeldifferenzgröße U D ferner der Kennlinien schaltung 17 zugeführt, deren Ausgangsspannung U A an der Summierstelle 19 anliegt. Hier wird eine Kon stante hinzuaddiert. Der Ausgangswert U W (vergl. Fig. 1) liegt vorzugsweise im Bereich 1 U W 3. Dieser Ausgangswert U W wird dann mittels der zweiten Multiplikationsstelle 21 mit dem Versorgungsspan nungs-Tastgrad 14 multipliziert. Das Multiplikations ergebnis entspricht dem Stellglied-Tastgrad 23. Als mögliche weitere Maßnahme tritt dann noch die Zeit steuerung 14 hinzu, um die mit großem Stellglied- Tastgrad erfolgende Ansteuerzeit des Stellgliedes 1 in Abhängigkeit von der Regeldifferenzgröße U D zeit lich zu begrenzen.From the above it can be seen that a wesent Liche aspect of the invention is to control the actuator with an actuator duty cycle, which ver decreases with increasing supply voltage. This can preferably be done in conjunction with a control loop, the control difference size U D being evaluated with regard to its sign by means of the two-point limiter circuit 9 described. According to an additional variant, the control difference variable U D is also supplied to the characteristic circuit 17 , the output voltage U A of which is present at the summing point 19 . A constant is added here. The output value U W (cf. FIG. 1) is preferably in the range 1 U W 3. This output value U W is then multiplied by the supply voltage duty cycle 14 by means of the second multiplication point 21 . The multiplication result corresponds to the actuator duty cycle 23 . As a possible further measure, the time control 14 is then added in order to limit the activation time of the actuator 1 , which takes place with a large actuator duty cycle, as a function of the control difference variable U D.
Die vorgeschlagene Tastgradverhältnis-Ansteuerung hat den Vorteil, daß auch bei relativ kleinen Versor gungsspannungen U V die angestrebten Leistungsdaten erzielt werden und daß bei großen Versorgungsspan nungen keine Überlastungen eintreten. Die be schriebene Ansteuerschaltung ist kostengünstig auf baubar und es werden entsprechend vergrößerte Leistungsdaten am Stellglied 1 kurzzeitig im Falle entsprechend großer Regelabweichungen (Regeldif ferenzgröße) zur Verfügung gestellt.The proposed duty cycle control has the advantage that even with relatively small supply voltages U V the desired performance data can be achieved and that no overloads occur at large supply voltages. The drive circuit described is inexpensive to build and there are correspondingly enlarged performance data on actuator 1 for a short time in the case of correspondingly large control deviations (control difference size).
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