DE4038212C1 - PID regulator based on microprocessor - has P-, I- and D-elements in parallel channels with switch unit in I-channel - Google Patents
PID regulator based on microprocessor - has P-, I- and D-elements in parallel channels with switch unit in I-channelInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen PID-Regler mit einem P-Glied, einem I-Glied und einem D-Glied in parallel geschalteten Kanälen zur Erzeugung des P-, I- und D-Anteils des Stellsignals gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a PID controller with a P-link, an I-link and a D-link in parallel switched channels to generate the P, I and D portion of the Control signal according to the preamble of claim 1.
Ein derartiger Regler ist aus der DD-PS 1 32 609 bekannt. Das Zeitverhalten des bekannten Reglers wird durch Parallelschaltung eines P-Gliedes, eines I-Gliedes und eines D-Gliedes erzeugt, die mit der Regeldifferenz beaufschlagt sind. Ein Summierverstärker verknüpft die Ausgangssignale der drei Glieder zu dem Stellsignal. In dem zur Erzeugung des I-Anteils dienenden Kanal ist ein erster Schalter angeordnet, der bei Betätigung die Regeldifferenz von dem Eingang des I-Gliedes abtrennt. Durch diese Maßnahme wird der Integrationsvorgang angehalten. Der Sollwert ist einem differenzierenden Verstärker zugeführt. Das Eingangssignal des P-Gliedes ist zusätzlich einer betragsbildenden Baugruppe zugeführt. Der Ausgang der betragsbildenden Baugruppe ist über einen zweiten Schalter mit dem Steuereingang eines Komparators verbunden. Dem Referenzeingang des Komparators ist das Ausgangssignal eines Maximalwertspeichers zugeführt. Der Ausgang des Komparators ist über eine Entkopplungsdiode mit dem Steuereingang des dem Eingang des I-Gliedes vorgeschalteten ersten Schalters und mit dem Steuereingang des zweiten Schalters verbunden. Zusätzlich ist der Ausgang des Komparators mit dem Rücksetzeingang des Maximalwertspeichers verbunden. In der Ruhelage des Komparators ist sein Steuereingang vom Ausgang der betragsbildenden Baugruppe abgetrennt, der erste Schalter ist geschlossen, der Integrator ist eingeschaltet und der Maximalwertspeicher ist auf Null gesetzt. Wenn das Ausgangssignal des differenzierenden Verstärkers einen vorgegebenen Wert überschreitet, schließt es den ersten und den zweiten Schalter. Durch die Entkopplungsdiode zwischen dem Ausgang des Komparators und dem Steuereingang des zweiten Schalters wird nach dem Abklingen der Ausgangsspannung des differenzierenden Verstärkers eine Selbsthaltung des Komparators erreicht. Der Eingang des Maximalwertspeichers ist über eine vorgeschaltete Begrenzungseinrichtung mit der Regeldifferenz beaufschlagt. Der Maximalwertspeicher liefert bei einer schnellen Änderung des Sollwertes durch die sein Rücksetzeingang freigegeben wird, die Referenzspannung für den Komparator. Diese Schaltung setzt voraus, daß der Zusammenhang zwischen Sollwert und Stellsignal im stationären Zustand mindestens näherungsweise bekannt ist.Such a controller is known from DD-PS 1 32 609. The The behavior of the known controller is determined by Parallel connection of a P-element, an I-element and one D-element generated, which is applied with the control difference are. A summing amplifier links the output signals of the three elements to the control signal. In the to generate the I-serving channel, a first switch is arranged, which, when actuated, the control difference from the input of the I-member separates. This measure will Integration process stopped. The setpoint is one differentiating amplifier supplied. The input signal of the P-element is also an amount-forming assembly fed. The output of the amount-forming module is over a second switch with the control input of a comparator connected. That is the reference input of the comparator Output signal of a maximum value memory supplied. The The output of the comparator is connected to the via a decoupling diode Control input of the upstream of the input of the I element first switch and with the control input of the second Switch connected. In addition is the output of the comparator connected to the reset input of the maximum value memory. In the comparator is in the rest position of its control input from the output separated from the amount-forming assembly, the first switch is closed, the integrator is switched on and the Maximum value memory is set to zero. If that Output signal of the differentiating amplifier exceeds the specified value, it closes the first and the second switch. Through the decoupling diode between the Output of the comparator and the control input of the second Switch will switch after the output voltage of the differentiating amplifier a self-retention of the Comparator reached. The input of the maximum value memory is via an upstream limiting device with the Control difference applied. The maximum value memory delivers when the setpoint changes quickly Reset input is released, the reference voltage for the Comparator. This circuit assumes that the relationship between setpoint and control signal in steady state is known at least approximately.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen PID-Regler der eingangs genannten Art zu schaffen, der für den gesamten Bereich des Sollwertes ein gutes Anfahrverhalten erreicht und dabei möglichst unabhängig von den Parametern des Reglers oder von Änderungen der Strecke ist.The invention has for its object a PID controller to create the kind mentioned above, for the whole Range of the setpoint achieves good starting behavior and as independent of the parameters of the controller as possible or of changes in the route.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Da die als Hilfssignal dienende Differenz zwischen dem Ausgangssignal des P-Gliedes und dem Ausgangssignal des D-Gliedes von der Änderungsgeschwindigkeit des Regelsignals abhängig ist, wird das I-Glied bei einer langsamen Änderung des Regelsignals früher freigegeben als bei einer schnellen Änderung des Regelsignals. Bei Regelstrecken mit Ausgleich wird die Änderungsgeschwindigkeit des Regelsignals um so kleiner, je größer das Regelsignal selbst wird. Das I-Glied wird daher beim Anfahren um so früher freigegeben, je höher der Sollwert liegt, auf den angefahren werden soll. Damit wird für den gesamten Sollwertbereich ein gutes Anfahrverhalten erreicht. Durch die geschwindigkeitsabhängige Freigabe des I-Gliedes ist das Anfahrverhalten in einem weiten Bereich unabhängig von den Parametern des PID-Reglers oder von Änderungen der Regelstrecke. Bei Anwendungen, in denen der D-Anteil des Zeitverhaltens des PID-Reglers nicht erwünscht ist, ist es möglich, das Stellsignal nur durch Addition des Ausgangssignals des P-Gliedes und des Ausgangssignals des I-Gliedes zu bilden. Man erhält dann einen Regler mit PI-Verhalten mit gegenüber bekannten PI-Reglern verbessertem Anfahrverhalten und Parameterabhängigkeit. Der erfindungsgemäße PID-Regler ist insbesondere für in Mikroprozessortechnik aufgebaute Regler geeignet, da die Schaltung in Software einfach realisiert werden kann. Zusätzlich zu den sowieso erforderlichen Funktionen (wie z. B. die Bildung des P-, D-, I-Signals) kommen nur schnell und einfach auszuführende Vergleiche mit nachfolgender Umschaltung (IF. . . THEN. . . ELSE. . .), Multiplikation mit -1 (Vorzeichenumkehr) und Addition vor.This object is achieved by the in the characteristics of Features specified claim 1 solved. As the auxiliary signal serving difference between the output signal of the P-element and the output signal of the D-link from the Rate of change of the control signal is dependent the I-element when the control signal changes slowly released earlier than if the Control signal. For controlled systems with compensation, the The rate of change of the control signal is smaller, depending larger the control signal itself. The I-link is therefore at Approach released earlier, the higher the setpoint is, to be approached. This will be for the whole Setpoint range achieved good starting behavior. Through the speed-dependent release of the I-link is that Starting behavior in a wide range regardless of the PID controller parameters or changes to the Controlled system. For applications in which the D portion of the Timing of the PID controller is not desired, it is possible, the control signal only by adding the output signal of the P-element and the output signal of the I-element. You then get a controller with PI behavior opposite known PI controllers improved starting behavior and Dependency on parameters. The PID controller according to the invention is especially for controllers built in microprocessor technology suitable because the circuit is easily implemented in software can be. In addition to those required anyway Functions (such as the formation of the P, D, I signal) come only quick and easy to make comparisons with subsequent switchover (IF... THEN... ELSE...), Multiplication by -1 (sign reversal) and addition before.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des PID-Reglers nach Anspruch 1 sind in den Ansprüchen 2 bis 3 gekennzeichnet. Durch die Merkmale des Anspruchs 2 wird verhindert, daß das Ausgangssignal des I-Gliedes eines Maximalwert überschreitet oder einen Minimalwert unterschreitet. Durch die Merkmale des Anspruchs 3 kann das Stellsignal von außen langsam geführt werden, wie dies z. B. bei Auswahlregelungen (override control) erforderlich ist.Advantageous embodiments of the PID controller according to claim 1 are characterized in claims 2 to 3. Through the Features of claim 2 is prevented that Output signal of the I-element exceeds a maximum value or falls below a minimum value. Due to the characteristics of the Claim 3, the control signal from the outside slowly performed be like this B. for selection regulations (override control) is required.
Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzelheiten anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtThe invention will be described in more detail below based on those shown in the drawings Embodiments explained in more detail. It shows
Fig. 1 das Blockschaltbild eines PID-Reglers gemäß der Erfindung, Fig. 1 is a block diagram of a PID controller according to the invention,
Fig. 2 das Blockschaltbild des in der Fig. 1 dargestellten PID-Reglers mit einer zusätzlichen Begrenzung des Ausgangssignals des I-Gliedes und Fig. 2 shows the block diagram of the PID controller shown in Fig. 1 with an additional limitation of the output signal of the I-element and
Fig. 3 das Blockschaltbild des in der Fig. 2 dargestellten PID-Reglers mit einer zusätzlichen Begrenzung des Stellsignals. Fig. 3 shows the block diagram of the PID controller shown in Fig. 2 with an additional limitation of the control signal.
Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The same components are provided with the same reference numerals.
Die Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines PID-Reglers gemäß der Erfindung. Ein Summationsglied 1 bildet aus dem Sollwert w und dem Regelsignal x die Regeldifferenz e nach der Beziehung e=w-x. Die Regeldifferenz e ist einem P-Glied 2, einem D-Glied 3 mit Zeitverzögerung erster Ordnung und - über eine Schalteinrichtung in Form eines Umschalters 4 - einem I-Glied 5 als Eingangssignal zugeführt. Ein weiteres Summationsglied 6 bildet aus dem Ausgangssignal p des P-Gliedes 2, dem Ausgangssignal d des D-Gliedes 3 und dem Ausgangssignal i des I-Gliedes 5 das Stellsignal y nach der Beziehung y=p+d+i. Befindet sich der Umschalter 4 in der in der Fig. 1 dargestellten, unteren Stellung, verhält sich der bis hierher beschriebene PID-Regler wie ein üblicher PID-Regler mit parallel geschalteten Kanälen zur Erzeugung des PID-Verhaltens. Fig. 1 shows the block diagram of a PID controller in accordance with the invention. A summation element 1 forms the control difference e from the setpoint w and the control signal x according to the relationship e = wx. The control difference e is fed to a P-element 2 , a D-element 3 with a first-order time delay and - via a switching device in the form of a switch 4 - to an I-element 5 as an input signal. Another summation element 6 forms the control signal y from the output signal p of the P element 2 , the output signal d of the D element 3 and the output signal i of the I element 5 according to the relationship y = p + d + i. If the changeover switch 4 is in the lower position shown in FIG. 1, the PID controller described so far behaves like a conventional PID controller with channels connected in parallel to generate the PID behavior.
Ein weiteres Summationsglied 7 bildet aus dem Ausgangssignal p des P-Gliedes 2 und dem Ausgangssignal d des D-Gliedes 3 ein Hilfssignal h₁ nach der Beziehung h₁=p-d. Dieses Hilfssignal ist einer ersten Vergleichseinrichtung 8 zugeführt. Die Vergleichseinrichtung 8 enthält zwei Komparatoren 9 und 10 sowie ein ODER-Gatter 11. Ist der Betrag des Hilfssignals h₁ kleiner als ein erster als Umschaltkriterium dienender vorgebbarer Wert A, befindet sich der Umschalter 4 in der unteren Stellung. Ist dagegen der Betrag des Hilfssignals h₁ größer als der erste vorgebbare Wert A, befindet sich der Umschalter 4 in der oberen Stellung. Der Komparator 9 ist bei großen positiven Regeldifferenzen wirksam, während der Komparator 10 bei großen negativen Regeldifferenzen wirksam ist. Another summation element 7 forms from the output signal p of the P element 2 and the output signal d of the D element 3, an auxiliary signal h 1 according to the relationship h 1 = pd. This auxiliary signal is fed to a first comparison device 8 . The comparison device 8 contains two comparators 9 and 10 and an OR gate 11 . If the amount of the auxiliary signal h 1 is less than a first value A serving as a switching criterion, the switch 4 is in the lower position. If, on the other hand, the amount of the auxiliary signal h 1 is greater than the first predeterminable value A, the changeover switch 4 is in the upper position. The comparator 9 is effective when there are large positive control differences, while the comparator 10 is effective when there are large negative control differences.
Bei einer großen positiven Regeldifferenz e, wie z. B. beim Anfahren, ist das Hilfssignal h₁ größer als der vorgebbare Wert A. Der Komparator 9 spricht an, und schaltet über das ODER-Gatter 11 den Umschalter 4 in die obere Stellung. In dieser Stellung des Umschalters 4 gelangt das Ausgangssignal -e eines invertierenden Gliedes 12, dessen Eingang die Regeldifferenz e zugeführt ist, auf den Eingang des I-Gliedes 5. Bei positiver Regeldifferenz e am Eingang des invertierenden Gliedes 12 läuft daher das Ausgangssignal i des I-Gliedes 5, das den I-Anteil des Stellsignals y bildet, an den unteren Anschlag. Dieses Vorgehen ist zulässig, da auch bei großen Regeldifferenzen das Ausgangssignal p des P-Gliedes 2 zur Erzeugung des maximalen Stellsignals Ymax allein ausreicht. Durch die Annäherung des Regelsignals x an den Sollwert w verringern sich die Regeldifferenz e, das Ausgangssignal p des P-Gliedes 2 und das Hilfssignal h₁. Hat sich das Regelsignal x so weit an den Sollwert w angenähert, daß das Hilfssignal h₁ den ersten vorgebbaren Wert A unterschreitet, schaltet die Vergleichseinrichtung 8 den Umschalter 4 wieder in die untere Stellung, in der die Regeldifferenz e mit dem für den Regelbetrieb richtigen Vorzeichen dem Eingang des I-Gliedes 5 zugeführt ist. Das Ausgangssignal i des I-Gliedes 5 beginnt erst dann hochzulaufen, wenn das Regelsignal x den Sollwert w fast erreicht hat.With a large positive control difference e, such as. B. when starting, the auxiliary signal h₁ is greater than the predeterminable value A. The comparator 9 responds and switches the OR switch 11 via the OR gate 4 in the upper position. In this position of the changeover switch 4 , the output signal -e of an inverting element 12 , the input of which is supplied with the control difference e, reaches the input of the I-element 5 . With a positive control difference e at the input of the inverting element 12 , the output signal i of the I element 5 , which forms the I component of the actuating signal y, therefore runs to the lower stop. This procedure is permissible since even with large control differences, the output signal p of the P element 2 is sufficient to generate the maximum control signal Y max . Due to the approximation of the control signal x to the desired value w, the control difference e, the output signal p of the P-element 2 and the auxiliary signal h 1 decrease. Has the control signal x so close to the setpoint w that the auxiliary signal h₁ falls below the first predetermined value A, the comparator 8 switches the switch 4 back to the lower position in which the control difference e with the correct sign for control operation Input of the I-link 5 is supplied. The output signal i of the I element 5 only starts to run up when the control signal x has almost reached the desired value w.
Bei einer großen negativen Regeldifferenz e, wie z. B. beim Abfahren, ist das Hilfssignal h₁ negativ und sein Betrag größer als der vorgebbare Wert A. Der Komparator 10 spricht an und schaltet über das ODER-Gatter 11 den Umschalter 4 in die obere Stellung. In dieser Stellung des Umschalters 4 wird die Regeldifferenz e dem invertierenden Glied 12 zugeführt. Damit gelangt die invertierte Regeldifferenz -e auf den Eingang des I-Gliedes 5. Bei negativer Regeldifferenz e am Eingang des invertierenden Gliedes 12 läuft daher das Ausgangssignal i des I-Gliedes 5, das den I-Anteil des Stellsignals y bildet, an den oberen Anschlag. Durch die Annäherung des Regelsignals x an den Sollwert w verringern sich die Regeldifferenz e, das Ausgangssignal p des P-Gliedes 2 und der Betrag des Hilfssignals h₁. Hat sich die Regelgröße x so weit an den Sollwert angenähert, daß der Betrag des Hilfssignals h₁ den vorgebbaren Wert A unterschreitet, schaltet die Vergleichseinrichtung 8 den Umschalter 4 wieder in die untere Stellung, in der die Regeldifferenz e mit dem für den Regelbetrieb richtigen Vorzeichen dem Eingang des I-Gliedes 5 zugeführt ist. Das Ausgangssignal i des I-Gliedes 5 beginnt erst dann herunterzulaufen, wenn das Regelsignal x den Sollwert w fast erreicht hat.With a large negative control difference e, such as. B. when scanning is, the auxiliary signal h₁ negative and its magnitude is greater than the predetermined value A. The comparator 10 responds and turns through the OR gate 11 to the changeover switch 4 to the upper position. In this position of the switch 4 , the control difference e is fed to the inverting element 12 . The inverted control difference -e thus reaches the input of the I element 5 . With a negative control difference e at the input of the inverting element 12 , the output signal i of the I element 5 , which forms the I component of the control signal y, therefore runs to the upper stop. Due to the approximation of the control signal x to the desired value w, the control difference e, the output signal p of the P element 2 and the amount of the auxiliary signal h 1 decrease. Has the controlled variable x so close to the target value that the amount of the auxiliary signal h₁ falls below the predeterminable value A, the comparison device 8 switches the changeover switch 4 back to the lower position in which the control difference e with the correct sign for control operation Input of the I-link 5 is supplied. The output signal i of the I-element 5 only begins to run down when the control signal x has almost reached the desired value w.
Für ein überschwingfreies Anfahren sind die Parameter des PID- Reglers entsprechend der sogenannten Führungsoptimierung einzustellen. Damit ist die Nachstellzeit des I-Gliedes 5 so gewählt, daß das Ausgangssignal i den für den stationären Zustand erforderlichen Wert erst dann erreicht, wenn das Regelsignal x gleich dem Sollwert w ist. Eine Einstellung der Parameter des PID-Reglers entsprechend der sogenannten Störungsoptimierung liefert ein gutes Anfahrverhalten, das jedoch nicht überschwingfrei ist. Für den ersten vorgebbaren Wert A werden in vorteilhafter Weise Werte zwischen 100% und 150% gewählt. Das Stellsignal y liegt innerhalb der Grenzen 0% und 100%.The parameters of the PID controller must be set in accordance with the so-called guide optimization for a start-up without overshoot. The reset time of the I-element 5 is selected so that the output signal i only reaches the value required for the steady state when the control signal x is equal to the setpoint w. Setting the parameters of the PID controller in accordance with the so-called fault optimization provides good start-up behavior, which, however, is not overshoot-free. Values between 100% and 150% are advantageously selected for the first predeterminable value A. The control signal y is within the limits 0% and 100%.
Die Fig. 2 zeigt zusätzlich zu dem in der Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild eine weitere Vergleichseinrichtung 13 und eine weitere Schalteinrichtung in Form eines weiteren Umschalters 14. Die zusätzlichen Schaltungsteile dienen zur Begrenzung des Ausgangssignals i des I-Gliedes 5. Sie sind wirksam, wenn der Betrag des Hilfssignals h₁ größer als der vorgebbare Wert A ist. Die Vergleichseinrichtung 13 enthält zwei Komparatoren 15 und 16 sowie ein weiteres ODER-Gatter 17. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 17 steuert den Umschalter 14. Ist das Ausgangssignal i des I-Gliedes 5 kleiner als ein zweiter vorgebbarer Wert Ymax und gleichzeitigt größer als ein dritter vorgebbarer Wert Ymin, so befindet sich der Umschalter 14 in der in der Fig. 2 dargestellten, unteren Stellung. In dieser Stellung arbeitet der Regler wie oben anhand der Fig. 1 beschrieben. Übersteigt jedoch, während der Betrag des Hilfssignals h₁ größer als der erste vorgebbare Wert A ist, das Ausgangssignal i des I-Gliedes 5 den zweiten vorgebbaren Wert Ymax, spricht der Komparator 15 an und schaltet den Umschalter 14 in die obere Stellung. In dieser Stellung ist dem Eingang des I-Gliedes 5 die Regeldifferenz e vorzeichenrichtig zugeführt. Die Integrationsrichtung kehrt sich um. Sobald das Ausgangssignal i des I-Gliedes 5 den zweiten vorgebbaren Wert Ymax unterschritten hat, schaltet die Vergleichseinrichtung 13 den Umschalter 14 wieder in die untere Stellung zurück. Unterschreitet das Ausgangssignal i des I-Gliedes 5, während der Betrag des Hilfssignals h₁ größer als der erste vorgebbare Wert A ist, den dritten vorgebbaren Wert Ymin, spricht der Komparator 16 an und schaltet den Umschalter 14 in die obere Stellung. In dieser Stellung ist dem Eingang des I-Gliedes 5 die Regeldifferenz e vorzeichenrichtig zugeführt. Die Integrationsrichtung kehrt sich um. Sobald das Ausgangssignal i des I-Gliedes 5 den dritten vorgebbaren Wert Ymin überschritten hat, schaltet die Vergleichseinrichtung 13 den Umschalter 14 wieder in die untere Stellung zurück. Die in der Fig. 2 dargestellte Ergänzung des in der Fig. 1 dargestellten PID-Reglers verhindert, daß das Ausgangssignal i des I-Gliedes 5 im Anschlagbetrieb beliebig große positive oder negative Werte annehmen kann. Im Anschlagbetrieb pendelt das Ausgangssignal i des I-Gliedes 5 in Abhängigkeit von dem Vorzeichen der Regeldifferenz e entweder um den zweiten vorgebbaren Wert Ymax oder um den dritten vorgebbaren Wert Ymin. Bei den Werten Ymax und Ymin handelt es sich um den oberen bzw. den unteren Wert des Bereiches, innerhalb dessen sich das Stellsignal y bewegen kann. FIG. 2 shows, in addition to the block diagram shown in FIG. 1, a further comparison device 13 and a further switching device in the form of a further changeover switch 14 . The additional circuit parts serve to limit the output signal i of the I element 5 . They are effective when the amount of the auxiliary signal h 1 is greater than the predeterminable value A. The comparison device 13 contains two comparators 15 and 16 and a further OR gate 17 . The output signal of the OR gate 17 controls the changeover switch 14 . If the output signal i of the I element 5 is less than a second predeterminable value Y max and at the same time greater than a third predeterminable value Y min , the changeover switch 14 is in the lower position shown in FIG. 2. In this position, the controller operates as described above with reference to FIG. 1. Exceeds, however, while the amount of the auxiliary signal h₁ is greater than the first predetermined value A, the output signal i of the I-element 5, the second predetermined value Y max , the comparator 15 responds and switches the switch 14 to the upper position. In this position, the control difference e is supplied with the correct sign to the input of the I element 5 . The direction of integration is reversed. As soon as the output signal i of the I element 5 has fallen below the second predeterminable value Y max , the comparison device 13 switches the changeover switch 14 back into the lower position. If the output signal i of the I element 5 falls below, while the amount of the auxiliary signal h 1 is greater than the first predeterminable value A, the third predeterminable value Y min , the comparator 16 responds and switches the changeover switch 14 into the upper position. In this position, the control difference e is supplied with the correct sign to the input of the I element 5 . The direction of integration is reversed. As soon as the output signal i of the I element 5 has exceeded the third predeterminable value Y min , the comparison device 13 switches the changeover switch 14 back into the lower position. The addition of the PID controller shown in FIG. 1 shown in FIG. 2 prevents the output signal i of the I-element 5 from being able to assume arbitrarily large positive or negative values in stop operation. In the stop mode, the output signal i of the I element 5 oscillates depending on the sign of the control difference e either by the second predeterminable value Y max or by the third predeterminable value Y min . The values Y max and Y min are the upper and the lower value of the range within which the control signal y can move.
Die Fig. 3 zeigt zusätzlich zu dem in der Fig. 2 dargestellten Blockschaltbild eine weitere Vergleichseinrichtung 18, zwei weitere Schalteinrichtungen in Form von zwei Umschaltern 19 und 20 sowie zwei weitere Summationsglieder 21 und 22. Die zusätzlichen Schaltungsteile dienen zur Nachführung und Begrenzung des Stellsignals y. Sie sind wirksam, wenn der Betrag des Hilfssignals h₁ kleiner als der erste vorgebbare Wert A ist. Das Summationsglied 21 bildet aus dem zweiten vorgebbaren Wert Ymax und dem Stellsignal y ein zweites Hilfssignal h₂ nach der Beziehung h₂=Ymax-y. Das Summationsglied 22 bildet in entsprechender Weise aus dem driten vorgebbaren Wert Ymin und dem Stellsignal y ein drittes Hilfssignal h₃ nach der Beziehung h₃=Ymin-y. Die Vergleichseinrichtung 18 enthält zwei Komparatoren 23 und 24. Das Ausgangssignal des Komparators 23 steuert den Umschalter 19 und das Ausgangssignal des Komparators 24 steuert den Umschalter 20. Ist das Stellsignal y kleiner als der zweite vorgebbare Wert Ymax und gleichzeitig größer als der dritte vorgebbare Wert Ymin, so befinden sich die Umschalter 19 und 20 in der in der Fig. 3 dargestellten, unteren Stellung. In dieser Stellung arbeitet der Regler wie oben anhand der Fig. 2 beschrieben. Übersteigt jedoch, während der Betrag des Hilfssignals h₁ kleiner als der erste vorgebbare Wert A ist, das Stellsignal y den zweiten vorgebbaren Wert Ymax, spricht der Komparator 23 an und schaltet den Umschalter 19 in die obere Stellung. In dieser Stellung ist dem Eingang des I-Gliedes 5 anstelle der Regeldifferenz e das zweite Hilfssignal h₂ über die Umschalter 19 und 4 zugeführt. Dieses Eingangssignal führt so lange zu einer Verringerung des Ausgangssignals i des I-Gliedes 5 und damit auch zu einer Verringerung des Stellsignals y bis das Stellsignal y den zweiten vorgebbaren Wert Ymax wieder unterschreitet. Sobald das Stellsignal y den zweiten vorgebbaren Wert Ymax unterschritten hat, schaltet der Komparator 23 den Umschalter 19 wieder in die untere Stellung zurück. Unterschreitet dagegen, während der Betrag des Hilfssignals h₁ kleiner als der erste vorgebbare Wert A ist, das Stellsignal y den dritten vorgebbaren Wert Ymin, spricht der Komparator 24 an und schaltet den Umschalter 20 in die obere Stellung. In dieser Stellung ist dem Eingang des I-Gliedes 5 anstelle der Regeldifferenz e das dritte Hilfssignal h₃ über die Umschalter 20, 19 und 4 zugeführt. Dieses Eingangssignal führt so lange zu einer Erhöhung des Ausgangssignals i des I-Gliedes 5 und damit auch zu einer Erhöhung des Stellsignals y bis das Stellsignal y den dritten vorgebbaren Wert Ymin wieder überschreitet. Sobald das Stellsignal y den dritten vorgebbaren Wert Ymin überschritten hat, schaltet der Komparator 24 den Umschalter 20 wieder in die untere Stellung zurück. Das Ausgangssignal i des I-Gliedes 5 kann somit bei Vorgabe der Werte Ymax und Ymin von außen langsam geführt werden, wie es bei Auswahlregelungen (override control) erforderlich ist. Die Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals i des I-Gliedes 5 erfolgt dabei in Abhängigkeit von dem Produkt aus dem Proportionalbereich Xp und der Nachstellzeit Tn des Reglers.In addition to the block diagram shown in FIG. 2, FIG. 3 shows a further comparison device 18 , two further switching devices in the form of two change-over switches 19 and 20 and two further summation elements 21 and 22 . The additional circuit parts are used to track and limit the control signal y. They are effective when the amount of the auxiliary signal h 1 is less than the first predeterminable value A. The summation element 21 forms from the second predeterminable value Y max and the control signal y a second auxiliary signal h₂ according to the relationship h₂ = Y max -y. The summation element 22 forms in a corresponding manner from the third predeterminable value Y min and the control signal y a third auxiliary signal h₃ according to the relationship h₃ = Y min -y. The comparison device 18 contains two comparators 23 and 24 . The output signal of the comparator 23 controls the changeover switch 19 and the output signal of the comparator 24 controls the changeover switch 20 . If the control signal y is smaller than the second predeterminable value Y max and at the same time larger than the third predeterminable value Y min , the changeover switches 19 and 20 are in the lower position shown in FIG. 3. In this position, the controller works as described above with reference to FIG. 2. However, while the amount of the auxiliary signal h 1 is smaller than the first predeterminable value A, the control signal y exceeds the second predeterminable value Y max , the comparator 23 responds and switches the changeover switch 19 to the upper position. In this position, the input of the I element 5 is supplied with the second auxiliary signal h 2 via the switches 19 and 4 instead of the control difference e. This input signal leads to a reduction in the output signal i of the I element 5 and thus also to a reduction in the actuating signal y until the actuating signal y again falls below the second predeterminable value Y max . As soon as the control signal y has fallen below the second predeterminable value Y max , the comparator 23 switches the changeover switch 19 back into the lower position. On the other hand, if the amount of the auxiliary signal h 1 is less than the first predeterminable value A, the control signal y falls below the third predeterminable value Y min , the comparator 24 responds and switches the changeover switch 20 to the upper position. In this position, the input of the I element 5 is supplied with the third auxiliary signal h 3 via the changeover switches 20, 19 and 4 instead of the control difference e. This input signal leads to an increase in the output signal i of the I element 5 and thus also to an increase in the actuating signal y until the actuating signal y again exceeds the third predeterminable value Y min . As soon as the control signal y has exceeded the third predeterminable value Y min , the comparator 24 switches the changeover switch 20 back into the lower position. The output signal i of the I element 5 can thus be carried out slowly from the outside when the values Y max and Y min are specified, as is required in the case of selection controls (override control). The rate of change of the output signal i of the I-element 5 takes place as a function of the product of the proportional range X p and the reset time T n of the controller.
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