DE4042275A1 - Controller for multiple drive-shafts - uses proportional-integral action with shared gain between reference circuit and additional drive-shaft circuits - Google Patents

Controller for multiple drive-shafts - uses proportional-integral action with shared gain between reference circuit and additional drive-shaft circuits

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DE4042275A1
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Joachim Ebermann
Jochen Keller
Siegfried Dr Ing Schleicher
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GERFEMA GES fur RATIONALISIER
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Abstract

A reference control circuit (11) is provided for the first driveshaft and a subsidiary circuit (11.1,11.2...) for each additional driveshaft. The gain of the reference circuit is derived from the multiplier (4) and the constant storage unit (10) and this is directed into each subsidiary circuit by an adder (20) and a multiplier (4.1). Integrators (16) in the subsidiary circuits supply an output to each adder (20). The action is by proportional control below a certain threshold, and integral control above this threshold. USE/ADVANTAGE - PI controller for multiple driveshafts, esp. for gantry cranes; rapid and smooth positioning.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageregelkreisanordnung für mehrere Antriebe, die mit einer von einem Sollwertgenerator erzeugten gemeinsamen Führungsgröße synchron betrieben werden. In den einzelnen Lageregelkreisen sind jeweils ein Soll/Istwert-Vergleichsglied und ein Produktbildner für die Kreisverstärkung vorgesehen und die Regelabweichung zweier Lageregelkreise ist über einen Differenzbildner und einen Bewerter dem Stellsignal eines dieser Lageregelkreise aufgeschaltet. Außerdem ist eine Schwellwert-Auswertung der Differenz der Regelabweichungen zur Führungsgrößenbeeinflussung vorgesehen. Ein spezifisches Anwendungsgebiet der Erfindung sind Antriebe von Maschinenbaugruppen, wie Portale an Werkzeugmaschinen, mit mehreren gleichlaufenden Einzelantrieben.The invention relates to a position control loop arrangement for several Drives generated by a setpoint generator common reference variable are operated synchronously. In the The individual position control loops are each a setpoint / actual value comparison element and a product generator for the loop reinforcement is provided and the control deviation is two position control loops the control signal via a difference generator and an evaluator one of these position control loops. Besides, one is Threshold value evaluation of the difference between the control deviations Influencing of command variables provided. A specific area of application the invention is drives of machine assemblies, like portals on machine tools, with several synchronized ones Individual drives.

Aus der Druckschrift DD 1 54 407 ist eine Schaltung zur Steuerung von Portalachsen an Werkzeugmaschinen bekannt. In dieser wird aus der Differenz der Regelabweichungen zweier Lageregelkreise ein bewertetes Signal zur Stellgröße eines der beiden Lageregelkreise hinzuaddiert und bei Überschreitung eines Grenzwertes dieser Differenz die Sollwertvorgabe für beide Lageregelkreise gestoppt, sowie nach Überschreitung eines zweiten Grenzwertes eine Abschaltung der Antriebe ausgelöst. Diese Anordnung wird höheren Ansprüchen nicht gerecht, da zum einen infolge der Anordnung des Bewerters der Differenz der Regelabweichungen diese Differenz nicht vollständig bzw. bei Führungsgrößenwechsel nicht dynamisch wirksam beseitigt und zum anderen bei Überschreiten eines Grenzwertes dieser Differenz die Sollwertvorgabe sprunghaft gestoppt wird, was eine ungleichförmige Verfahrbewegung der Achsen nach sich zieht.From the document DD 1 54 407 is a circuit for control known from portal axes on machine tools. In this is the difference between the control deviations of two position control loops an evaluated signal for the manipulated variable of one of the two Position control loops added and when a Limit of this difference is the setpoint for both Position control loops stopped, as well as after exceeding one second limit value triggers a shutdown of the drives. This arrangement does not meet higher demands because on the one hand due to the order of the evaluator of the difference of the control deviations this difference is not complete or not dynamically and effectively eliminated in the case of a change of reference variable and on the other hand if a limit value is exceeded Difference the setpoint specification is stopped abruptly what a non-uniform movement of the axes pulls.

Aus den Druckschriften EP 03 09 824 bzw. DE 37 32 632 ist es bekannt, mittels eines als PDT-Glied aufgebauten Ausgleichsreglers die Differenz der Istgeschwindigkeiten einer Leit- und einer Folgeachse zu einer Korrekturgröße für den der Folgeachsregelung unterlagerten Drehzahl- bzw. Stromregelkreis aufzubereiten. Alle Unsymmetrien zwischen Leit- und Folgeachse werden geschwindigkeitsbezogen ausgeglichen. Infolgedessen wird nachteiligerweise eine im Integrator des Ausgleichsreglers sich aufsummierende Fehlwegbilanz nicht zu Null abgebaut.From the publications EP 03 09 824 and DE 37 32 632 it is known, by means of a compensation controller constructed as a PDT element the difference of the actual speeds of a master and  a following axis to a correction variable for that of the following axis control prepare subordinate speed or current control loop. All asymmetries between the leading and following axes are eliminated balanced in terms of speed. As a result, becomes disadvantageous one accumulating in the integrator of the compensation controller Wrong path balance not reduced to zero.

Weiterhin ist aus der Druckschrift DD 1 59 913 eine Anordnung bekannt, bei welcher mit nur einem Antrieb ein Maschinenteil an zwei Meßstellen auf gleiche Position ausgerichtet wird. Diese Lösung basiert darauf, daß das bewegte Maschinenteil an der zuerst positionierten Meßstelle mechanisch verriegelt wird und demzufolge die weitere Einwirkung des Antriebes auf das Maschinenteil nur noch eine Positionsänderung an der zweiten Meßstelle bringt. Der Nachteil besteht darin, daß die Positionsgleichheit während der Bewegung des Maschinenteils nicht realisierbar ist und damit diese Bewegungsachse nicht als Vorschubachse zur Werkstückbearbeitung eingesetzt werden kann. Darüber hinaus erfordert der Positioniervorgang selbst durch seinen sequentiellen Ablauf in Verbindung mit den notwendigen Schalthandlungen einen unvertretbar hohen Zeitaufwand.Furthermore, an arrangement is known from the publication DD 1 59 913, where with only one drive a machine part on two Measuring points is aligned to the same position. This solution is based on the moving machine part being positioned first Measuring point is locked mechanically and consequently the further influence of the drive on the machine part only brings a change in position at the second measuring point. The The disadvantage is that the positional equality during the Movement of the machine part is not feasible and therefore this Movement axis not as feed axis for workpiece processing can be used. In addition, the positioning process requires even linked by its sequential flow with the necessary switching operations an unacceptable high expenditure of time.

Die Erfindung verfolgt den Zweck eine wegmäßig präzise Gleichlaufregelung für zwei oder mehrere Achsen herbeizuführen und auftretende Differenzen der Regelabweichung der Achsen demgemäß schnell und dynamisch wirksam abzubauen, wobei ein sprunghaftes Abschalten des Achsvorschubes bei Erreichen vorgegebener Schwellwerte der Regelabweichung vermieden wird.The invention pursues the purpose of a path-wise precise synchronization control for two or more axes and Differences in the control deviation of the axes accordingly degrading quickly and dynamically, with a abrupt switch-off of the axis feed when the specified ones are reached Threshold values of the control deviation is avoided.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Lageregelkreisanordnung für mehrere Antriebe, die mit einer von einem Sollwertgenerator vorgegebenen gemeinsamen Führungsgröße synchron betrieben werden, zu schaffen, welche die Schleppabstandsdifferenz so ausregeln soll, daß die Regelabweichung zu Null abgebaut wird und ohne daß bei Führungsgrößenwechsel im Stellsignalverlauf zeitweilige Regelabweichungen auftreten. Außerdem soll die Schleppabstandsdifferenz eine vorgegebene Schwelle nicht überschreiten, so daß keine Abschaltung des Vorschubes erforderlich wird.The object of the invention is a position control loop arrangement for multiple drives with one from a setpoint generator predetermined common reference variable operated synchronously are going to create which is the following error to regulate that the control deviation is reduced to zero and without a change in the command signal in the control signal curve Temporary deviations occur. In addition, the  The following error does not exceed a predetermined threshold, so that the feed must not be switched off becomes.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß für einen der lagegeregelten Antriebe ein Bezugslageregelkreis und für alle weiteren Antriebe Folgelageregelkreise vorgesehen sind und der Verstärkungsfaktor des Bezugslageregelkreises aus einem Konstantspeicher jeweils über ein Additionsglied auf den Produktbildner für die Kreisverstärkung des Folgelageregelkreises geschaltet ist. Der Ausgang eines ersten Differenzbildners zur Bildung der Schleppabstandsdifferenz zwischen jedem Folgelageregelkreis und Bezugslageregelkreis ist über einen ersten Vorzeichendecoder am ersten Eingang eines Äquivalenzgliedes angeschlossen, an dessen zweitem Eingang über einen zweiten Vorzeichendecoder der Ausgang eines an der Führungsgröße angeschlossenen Differenziergliedes liegt, wobei der Ausgang des Äquivalenzgliedes mit dem Steuereingang eines ersten Umschalters verbunden ist. Der Arbeitskontakt-Eingang des ersten Umschalters ist direkt und sein Ruhekontakt-Eingang ist über einen Inverter an einem Eingangssignal angeschlossen, wobei der Ausgang des ersten Umschalters mit einem Integrator verbunden ist. Der Integrator-Ausgang liegt am zweiten Eingang des vor dem Produktbildner für die Kreisverstärkung angeordneten Additionsgliedes. Der Ausgang des ersten Differenzbildners ist außerdem am Eingang eines unter Einbeziehung zweier Schwellwerte ein stetiges override-Signal erzeugenden Funktionsbildners angeschlossen, dessen Ausgang zur Führungsgrößenbeeinflussung auf einem im Sollwertgenerator vorgesehenen Produktbildner zurückgeführt ist.According to the invention this is achieved in that for one of the position-controlled drives a reference position control loop and for all additional drives follow position control loops are provided and the gain of the reference position control loop from a Constant memory each via an adder on the product generator for the loop reinforcement of the following position control loop is switched. The output of a first difference Formation of the following error between each following position control loop and reference position control loop is via a first sign decoder connected to the first input of an equivalence element, at its second input via a second sign decoder the output of one connected to the command variable Differentiator is, the output of the Equivalence element with the control input of a first switch connected is. The normally open contact of the first switch is direct and its normally closed contact input is via an inverter connected to an input signal, the output the first switch is connected to an integrator. The integrator output is at the second input of the before Product generator for the addition of the arranged circuit reinforcement. The output of the first difference generator is also at the input of one including two threshold values continuous override signal generating function generator connected, its output for influencing reference variables on a product generator provided in the setpoint generator is returned.

Weitere erfindungsgemäße Lösungsdetails entsprechen den Merkmalen der Unteransprüche.Further solution details according to the invention correspond to the features of subclaims.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.In the drawings is an embodiment of the invention shown.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für mehrere lagegeregelte Antriebe, Fig. 1 is a block diagram showing the circuit arrangement of the invention for a plurality of position-controlled drive,

Fig. 2 die interne Schaltung der Integrationsschaltung von Fig. 1, Fig. 2 shows the internal circuit of the integrated circuit of Fig. 1,

Fig. 3 die interne Schaltung des Funktionsbildners aus Fig. 1, Fig. 3 shows the internal circuit of the function generator of FIG. 1,

Fig. 4 ein Beispiel-Diagramm der von zwei Funktionsbildnern abgegebenen override-Signale und des daraus von der Auswerteschaltung von Fig. 1 erzeugten Gesamt-override- Signals. Fig. 4 is an example diagram of the output from two functional agents override signals and the generated therefrom by the evaluation circuit of Fig. 1 total override signal.

Ein Sollwertgenerator 1 (Fig. 1) erhält als Eingangsgröße eine Geschwindigkeitsinformation v und gibt in getasteter Arbeitsweise Wegsollwerte als Führungsgröße für die nachfolgende Anordnung zur Lageregelung mit einem Bezugslageregelkreis 11 und einem Folgelageregelkreis 11.1 ab. Im Soll/Istwert-Vergleichsglied 2; 2.1 wird die Differenz des Sollweges zum vom Meßsystem 7; 7.1 abgegebenen Istweg gebildet, im folgenden Schleppabstand genannt. Aus diesem wird über den Produktbildner 4; 4.1 die Stellgröße für den nachfolgenden Antrieb, bestehend aus Antriebssteller 5; 5.1, Antriebsmotor 6; 6.1 und Meßsystem 7; 7.1 gebildet. Der Antriebssteller 5, 5.1 kann interne Regelschleifen z. B. für Geschwindigkeit und Beschleunigung aufweisen. Weiterhin wird der Schleppabstand einem Speicher 8; 8.1 zugeführt und in diesen mittels nicht dargestellter Steuerelemente immer dann übernommen, wenn der bewegungsmäßige Stillstand im Lageregelkreis eingetreten ist. Der Speicher 8; 8.1 enthält demzufolge eine die Nullpunktverschiebung der Lagereglerkennlinie repräsentierende Weginformation So, die im wesentlichen aus Fehlereinflüssen der Analogbaugruppen des Antriebsstellers 5; 5.1 resultiert. Der Abgleich dieser Weginformation So zu Null ist mit bekannten Lösungen zur Driftkompensation möglich und kann parallel und unabhängig zur vorliegenden erfindungsgemäßen Lösung erfolgen. Vom Differenzbildner 9; 9.1 wird demzufolge aus der Wegdifferenz und der Weginformation So (Nullpunktverschiebung) der dynamische Schleppstand Sd gebildet.A setpoint generator 1 ( FIG. 1) receives speed information v as an input variable and, in a tactile manner, outputs setpoint values as a reference variable for the subsequent arrangement for position control with a reference position control loop 11 and a subsequent position control loop 11.1 . In the target / actual value comparator 2; 2.1 is the difference between the target path and the measuring system 7; 7.1 actual path given, hereinafter called the following error. For this, the product former 4; 4.1 the manipulated variable for the subsequent drive, consisting of drive actuator 5; 5.1 , drive motor 6; 6.1 and measuring system 7; 7.1 formed. The drive actuator 5, 5.1 can internal control loops z. B. for speed and acceleration. Furthermore, the following error is a memory 8; 8.1 supplied and adopted in this by means of control elements, not shown, whenever the movement has come to a standstill in the position control loop. The memory 8; 8.1 accordingly contains path information S o representing the zero point shift of the position controller characteristic curve, which essentially results from the influence of errors in the analog modules of the drive actuator 5; 5.1 results. The adjustment of this path information S o to zero is possible with known solutions for drift compensation and can be carried out in parallel and independently of the present inventive solution. From the difference 9; 9.1 the dynamic drag S d is therefore formed from the path difference and the path information S o (zero point shift).

Im Bezugslageregelkreis 11 wird dem Produktbildner 4 aus einem Konstantspeicher 10 der Verstärkungsfaktor für die Lageregelung zugeführt.In the reference position control loop 11 , the gain factor for the position control is fed to the product former 4 from a constant memory 10 .

Im Folgelageregelkreis 11.1 sind zur wegmäßig präzisen Gleichlaufregelung folgende Schaltungsmaßnahmen getroffen:The following circuit measures have been taken in the following position control loop 11.1 for precise, precise synchronous control:

Der erste Differenzbildner 12 ermittelt die Differenz des dynamischen Schleppabstands Sd des Folgelageregelkreises 11.1 bezogen auf den Bezugslageregelkreis 11. Diese Schleppabstandsdifferenz wird über den Produktbildner 13 mit dem aus einem Konstantspeicher 15 zugeführten Faktor bewertet über ein Addierglied 14 mit dem Schleppabstand des Folgelageregelkreises 11.1 addiert. Damit wird eine durch den Faktor aus dem Konstantspeicher 15 festgelegte Änderung des über den Produktbildner 4.1 erzeugten Stellsignals für den Antriebssteller 5.1 zur Ausregelung der Schleppabstandsdifferenz zwischen Bezugs- und Folgeachse erreicht. Diese Maßnahme wirkt schnell, kann aber die Schleppabstandsdifferenz aufgrund ihrer proportionalen Wirkungsweise nicht restlos beseitigen. Deshalb ist eine Integrationsschaltung 16 vorgesehen, deren Ausgang im Additionsglied 20 mit den aus dem Konstantspeicher 10 entnommenen Verstärkungsfaktor des Bezugslageregelkreises 11 addiert und als Verstärkungsfaktor des Folgelageregelkreises 11.1 dem Produktbildner 4.1 zugeführt wird.The first difference generator 12 determines the difference of the dynamic following distance S d of the following position control loop 11.1 with respect to the reference position control loop 11 . This lag difference is added via the product generator 13 with the factor supplied from a constant memory 15 and added via an adder 14 with the lag of the following position control loop 11.1 . Thus a predetermined constant by the factor from the memory 15 change in the generated about the product former 4.1 actuating signal for the drive actuator 5.1 is achieved needed to reach the following error of the difference between the reference and slave axis. This measure works quickly, but cannot completely eliminate the lag difference due to its proportional mode of action. Therefore, an integration circuit 16 is provided, the output added in the adder 20 with the constant extracted from the memory 10 gain factor of the reference position control circuit 11 and the product former is supplied as a 4.1 gain of the position control loop sequence 11.1.

Damit arbeitet der Folgelageregelkreis 11.1 zunächst numerisch mit der gleichen Verstärkung wie der Bezugslageregelkreis 11. Verstärkungsunterschiede der nichtnumerischen Baugruppen führen zu einer effektiv unterschiedlichen Lageregelkreisverstärkung zwischen Bezugs- und Folgeachse und damit zu einer bestimmten Schleppabstandsdifferenz.The following position control loop 11.1 thus initially works numerically with the same gain as the reference position control loop 11 . Gain differences of the non-numerical assemblies lead to an effectively different position control loop gain between the reference and following axis and thus to a certain lag difference.

Die Integrationsschaltung 16 (Fig. 2) bewirkt die Angleichung des effektiven Verstärkungsfaktors der Folgeachse an den der Bezugsachse, unabhängig davon, in welcher der Achsen die Ursache der Verstärkungsunterschiede liegen. Unter der Bedingung, daß von einem Differenzierglied 3 eine Führungsgrößenänderung ungleich "Null" signalisiert wird, gibt der Nullkomparator 25 ein Signal zum UND-Glied 27, dessen zweiter Eingang bei Überschreiten eines ersten Schwellwertes Sa der Schleppabstandsdifferenz vom Betragskomparator 26 ein Signal erhält. Bei gleichzeitigem Anstehen beider Signale wird mit einem Schalter 22 das Eingangssignal des Integrators 21 zugeschaltet, der seinen integrierten Wert ständig an das Additionsglied 20 abgibt und somit den als Verstärkungsfaktor auf den Produktbildner 4.1 wirkenden numerischen Wert verändert. Die Zeitkonstante der Integration ist vorzugsweise groß zu wählen, um diese Integration von dem sich ständig im Lageregelprozeß abspielenden Regelvorgängen zu entkoppeln. Im gewählten Beispiel wird dem Integrator 21 über einen Umschalter 23 das betragsmäßige Eingangssignal K direkt bzw. über einen Inverter 24 invertiert zugeführt.The integration circuit 16 ( FIG. 2) effects the adjustment of the effective amplification factor of the slave axis to that of the reference axis, irrespective of which axis is the cause of the amplification differences. Under the condition that a change in command variable other than "zero" is signaled by a differentiator 3, the zero comparator 25 sends a signal to the AND gate 27 , the second input of which is received by the magnitude comparator 26 when a first threshold value S a of the following error is exceeded. If both signals are present at the same time, the input signal of the integrator 21 is switched on with a switch 22, which continuously outputs its integrated value to the adder 20 and thus changes the numerical value acting as a gain factor on the product generator 4.1 . The time constant of the integration should preferably be chosen large in order to decouple this integration from the control processes that are constantly taking place in the position control process. In the selected example, the integrator 21 is supplied with the absolute value input signal K directly or inverted via an inverter 24 via a changeover switch 23 .

Die Umschaltung erfolgt durch ein Äquivalenzglied 29, dem von zwei Vorzeichendecodern 28, 30 die Vorzeichen der Schleppabstandsdifferenz und der über das Differenzierglied 3 ermittelten Führungsgrößenänderung aufgeschaltet werden. Bei gleichem Vorzeichen erfolgt die Zuführung des Eingangssignals K direkt, bei ungleichem Vorzeichen invertiert.The changeover takes place by means of an equivalence element 29 , to which the signs of the following error and the change in reference variable determined via the differentiating element 3 are applied by two sign decoders 28, 30 . If the sign is the same, the input signal K is fed directly; if the sign is not the same, it is inverted.

Aus der Schleppabstandsdifferenz wird in einem Funktionsbildner 17 (Fig. 3) ein override-Signal F zur Vorschubreduzierung gebildet, das zu dem im Sollwertgenerator 1 angeordneten Produktbildner 19 gelangt und eine entsprechende Beeinflussung der Geschwindigkeit bewirkt. Dies geschieht derart, daß bei Überschreitung einer vorgegebenen ersten Schwelle der Schleppabstandsdifferenz durch ein erzeugtes override-Signal F eine stetige Vorschubreduzierung einsetzt, die genau an einer zweiten Schwelle der Schleppabstandsdifferenz eine Vorschubreduzierung auf den Wert Null erreicht.From the lag difference, an override signal F for feed reduction is formed in a function generator 17 ( FIG. 3), which reaches the product generator 19 arranged in the setpoint generator 1 and has a corresponding influence on the speed. This is done in such a way that when a predetermined first threshold of the following error is exceeded by a generated override signal F, a steady feed reduction starts, which achieves a feed reduction to the value zero exactly at a second threshold of the following difference.

Durch diese Maßnahmen werden Schäden an den mechanischen Antriebselementen bis hin zu den Führungen der bewegten Maschinenteile verhindert. These measures will damage the mechanical Drive elements up to the guides of the moving machine parts prevented.  

Der Funktionsbildner 17 (Fig. 3) enthält die schaltungstechnischen Mittel für die Erzeugung des override-Signals F. Der Eingang E (Fig. 3) wird von jeweils einem Komparator 31 bzw. 33 mit dem vorgegebenen dritten Schwellwert S₁ bzw. zweiten Schwellwert S₂ zum Ansteuern eines zweiten Umschalters 35 bzw. dritten Umschalters 34 herangezogen. Damit wird der Ausgang F bei einem am Eingang E anstehenden Signal kleiner als der Schwellwert S₁ vom Umschalter 34 auf den Wert "Eins" gesetzt (S1.1; S1.2, Fig. 4). Ebenso wird der Ausgang F bei Überschreiten des Schwellwertes S₂ über den Komparator 31 von dem Umschalter 35 auf den Wert "Null" gesetzt (S2.1; S2.2, Fig. 4). Im Falle eines nicht überschrittenen Schwellwertes S₂ setzt oberhalb des Schwellwertes S₁ eine im Beispiel lineare Reduzierung des Wertes "Eins" ein, die so gerichtet ist, daß genau bei Erreichen des Schwellwertes S₂ der Wert "Null" erreicht, und oberhalb der Schwelle S₂, wie beschrieben, außerdem auf den Wert "Null" geschaltet wird.The function generator 17 ( Fig. 3) contains the circuitry means for generating the override signal F. The input E ( Fig. 3) is in each case by a comparator 31 or 33 with the predetermined third threshold S₁ or second threshold S₂ for Activation of a second switch 35 or third switch 34 is used. Thus, the output F is set to a value "one" at a signal pending at the input E smaller than the threshold value S 1 from the changeover switch 34 (S 1.1 ; S 1.2 , FIG. 4). Likewise, the output F is set to "zero" by the changeover switch 35 via the comparator 31 via the comparator 31 (S 2.1 ; S 2.2 , FIG. 4). In the case of a threshold value S₂ not exceeded, a linear reduction of the value “one” in the example is used above the threshold value S₁, which is directed so that the value reaches “zero” exactly when the threshold value S₂ is reached, and above the threshold S₂, such as described, is also switched to the value "zero".

Dazu wird der Eingang E über einen Betragsbildner 32 an einen dritten Differenzbildner 37 vom Schwellwert S₂ subtrahiert und dem Dividenden-Eingang eines Dividiergliedes 38 zugeführt. Die vom Differenzbildner 36 ermittelte Differenz der zweiten und dritten Schwellwerte S₂; S₁ liegt als Divisoreingang am Dividierglied 38. Der Ausgang des Dividiergliedes 3 entspricht dann zum Beispiel dem in Fig. 4 gezeichneten Verlauf des override- Signals F₁ vom eingezeichneten Schwellwert S1.1 bis S2.1. In dieser Weise können mehrere Folgeachslageregelkreise 11.2 bis 11.n für die Verarbeitung der override-Signale F₁ bis Fn über eine Auswahlschaltung 18 zugeschaltet werden. Die Auswahlschaltung 18 ermittelt aus den parallel anstehenden override- Signalen F₁ . . . Fn der einzelnen Folgelageregelkreise 11.1 . . . 11.n den Minimalwert und leitet diesen an den Produktbildner 19 weiter. Der effektive Verlauf des override-Signals F für den Produktbildner 19 ist am Beispiel zweier Folgelageregelkreise mit unterschiedlichen Schwellwerten in Fig. 4 deutlich gemacht. Die Schwellwerte S1.1 und S2.1 sind die des Folgelageregelkreises 11.1, die Schwellwerte S1.2 und S2.2 gehören zum Folgelageregelkreis 11.2. Ebenso sind die override-Signale F₁ bzw. F₂ den Folgelageregelkreisen 11.1 bzw. 11.2 zuzuordnen. Die weitere Verkopplung der Folgelageregelkreise 11.1 . . . 11.n zum Bezugslageregelkreis 11 erfolgt parallel zum ersten Folgelageregelkreis 11.1 und ist aus Fig. 1 ersichtlich.For this purpose, the input E is subtracted from the threshold value S₂ via a magnitude generator 32 to a third difference generator 37 and fed to the dividend input of a divider 38 . The difference between the second and third threshold values S₂ determined by the difference generator 36 ; S₁ is the divider input on the divider 38 . The output of the dividing element 3 then corresponds, for example, to the curve of the override signal F 1 drawn in FIG. 4 from the drawn-in threshold value S 1.1 to S 2.1 . In this way, several slave axis position control loops can .n 11.2 to 11 for processing the override signals F₁ to F n via a selection circuit 18 is switched to. The selection circuit 18 determines F₁ from the parallel override signals. . . F n of the individual following position control loops 11.1 . . . 11 .n the minimum value and forwards this to the product former 19 . The effective course of the override signal F for the product former 19 is made clear in FIG. 4 using the example of two subsequent position control loops with different threshold values. The threshold values S 1.1 and S 2.1 are those of the following position control loop 11.1 , the threshold values S 1.2 and S 2.2 belong to the following position control loop 11.2 . Likewise, the override signals F₁ and F₂ are assigned to the following position control loops 11.1 and 11.2 . The further coupling of the following position control loops 11.1 . . . 11 .n to the reference position control loop 11 takes place parallel to the first subsequent position control loop 11.1 and can be seen from FIG. 1.

Zusammengefaßt erfolgt eine qualitativ hochwertige Gleichlaufregelung mehrerer Achsen. Dies geschieht, wie beschrieben, in mehreren Wirkungzweigen, die bei unterschiedlichen Schwellen der Schleppabstandsdifferenz aktiviert werden. Die einzelnen Wirkungszweige werden dabei an folgenden Schwellen aktiviert:In summary, there is a high-quality synchronization control multiple axes. As described, this is done in several Branches of action that occur at different thresholds of Following error can be activated. The individual branches of action are activated at the following thresholds:

unterhalb des ersten Schwellwertes Sa:
P-Regelungbelow the first threshold S a :
P control

oberhalb des ersten Schwellwertes Sa:
zusätzlich integrale Beeinflussung des Verstärkungsfaktors im Folgelageregelkreisabove the first threshold value S a :
additionally an integral influence on the gain factor in the following position control loop

oberhalb des dritten Schwellwertes S₁:
stetige Reduzierung des Vorschubs zwischen den Schwellwerten S₁ und S₂above the third threshold S₁:
constant reduction of the feed between the threshold values S₁ and S₂

oberhalb des zweiten Schwellwertes S₂:
Vorschubwert "Null"above the second threshold S₂:
Feed value "zero"

Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference numerals used

 1 Sollwertgenerator
 2 Soll/Istwert-Vergleichsglied
 2.1
 3 Differenzierglied
 4 Produktbildner
 4.1
 5 Antriebssteller
 5.1
 6 Antriebsmotor
 6.1 
 7 Meßsystem
 7.1
 8 Speicher
 8.1 
 9.1
 9 Differenzbildner
10 Konstantspeicher
11 Bezugslageregelkreis
11.1 Folgelageregelkreis
11.2 Folgelageregelkreis
12 erster Differenzbildner
13 Produktbildner
14 Addierglied
15 Konstantspeicher
16 Integrationsschaltung
17 Funktionsbildner
18 Auswahlschaltung
19 Produktbildner
20 Additionsglied
21 Integrator
22 Schalter
23 erster Umschalter
24 Inverter
25 Nullkomparator
26 Betragskomparator
27 UND-Glied
28 Vorzeichendecoder
29 Äquivalenzglied
30 Vorzeichendecoder
31 Komparator
32 Betragsbildner
33 Betragskomparator
34 dritter Umschalter
35 zweiter Umschalter
36 zweiter Differenzbildner
37 dritter Differenzbildner
38 Dividierglied
A erster Eingang der Integrationsschaltung 16
B zweiter Eingang der Integrationsschaltung 16
E Eingang des Funktionsbildners 17
F override-Signal
K Eingangssignal
S₁ dritter Schwellwert
S₂ zweiter Schwellwert
Sa erster Schwellwert
So Weginformation
Sd dynamischer Schleppabstand
v Geschwindigkeitsinformation 1 setpoint generator
2 Setpoint / actual value comparison element
2.1
3 differentiator
4 product creators
4.1
5 drive actuators
5.1
6 drive motor
6.1
7 measuring system
7.1
8 memories
8.1
9.1
9 difference formers
10 constant memories
11 reference position control loop
11.1 Follow position control loop
11.2 Follow position control loop
12 first difference
13 product creators
14 adder
15 constant memory
16 integration circuit
17 function builder
18 selection circuit
19 product creators
20 adder
21 integrator
22 switches
23 first switch
24 inverters
25 zero comparator
26 amount comparator
27 AND gate
28 sign decoder
29 Equivalence element
30 sign decoders
31 comparator
32 fundraisers
33 amount comparator
34 third switch
35 second switch
36 second difference
37 third difference
38 divider
A first input of the integration circuit 16
B second input of the integration circuit 16
E Input of the function generator 17
F override signal
K input signal
S₁ third threshold
S₂ second threshold
S a first threshold
S o route information
S d dynamic following error
v Speed information

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung mehrerer lagegeregelter Antriebe, die mit einer von einem Sollwertgenerator erzeugten gemeinsamen Führungsgröße synchron betrieben werden, wobei die einzelnen Lageregelkreise jeweils ein Soll/Istwert-Vergleichsglied und einen Produktbildner für die Kreisverstärkung aufweisen, die Regelabweichung zweier Lageregelkreise über einen Vergleicher und einen Bewerter dem Stellsignal eines dieser Lageregelkreise aufgeschaltet ist, sowie eine Schwellwert- Auswertung der Differenz der Regelabweichungen zur Führungsgrößenbeeinflussung vorgesehen ist, insbesondere zum Antrieb einer Maschinenbaugruppe mit mehreren gleichlaufenden Einzelantrieben, wie Portale an Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß für einen der lagegeregelten Antriebe ein Bezugslageregelkreis (11) und für einen bzw. mehrere weitere Antriebe jeweils gleiche Folgelageregelkreise (11.1; 11.2) vorgesehen sind und der Verstärkungsfaktor des Bezugslageregelkreises (11) aus einem Konstantspeicher (10) jeweils über ein Additionsglied (20) auf den Produktbildner (4.1) für die Kreisverstärkung des Folgelageregelkreises (11.1) geschaltet ist, der Ausgang des Soll/Istwert-Vergleichsgliedes (2) des Bezugslageregelkreises (11) jeweils auf den Subtrahendeneingang des dem Vergleicher entsprechenden ersten Differenzbildners (12) im Folgelageregelkreis (11.1; 11.2) geführt ist, dessen Minuendeneingang am Ausgang des Soll/Istwert-Vergleichsgliedes (21) des Folgelageregelkreises (11.1) liegt und dessen Ausgang auf einen ersten Eingang (A) einer Integrationsschaltung (16) geführt ist, der über einen ersten Vorzeichendecoder (28) am ersten Eingang eines Äquivalenzgliedes (29) angeschlossen ist, an dessen zweitem Eingang über einen zweiten Vorzeichendecoder (30) der Ausgang eines über einen zweiten Eingang (B) der Integrationsschaltung (16) an der Führungsgröße angeschlossenen Differenziergliedes (3) liegt, wobei der Ausgang des Äquivalenzgliedes (29) mit dem Steuereingang eines ersten Umschalters (23) verbunden ist, dessen Arbeitskontakt-Eingang direkt und dessen Ruhekontakt- Eingang über einen Inverter (24) an einem Eingangssignal (K) und dessen Ausgang an einem Integrator (21) angeschlossen ist, dessen Ausgang als Ausgang der Integrationsschaltung (16) am zweiten Eingang des Additionsgliedes (20) liegt und der Ausgang des ersten Differenzbildners (12) am Eingang (E) eines unter Einbeziehung eines zweiten und dritten Schwellwertes (S₂; S₁) ein stetiges override-Signal (F) erzeugenden Funktionsbildners (17) angeschlossen ist, dessen Ausgang zur Führungsgrößenbeeinflussung auf einen am Geschwindigkeitseingang des Sollwertgenerators (1) angeordneten Produktbildner (19) zurückgeführt ist.1.Circuit arrangement of several position-controlled drives which are operated synchronously with a common reference variable generated by a setpoint generator, the individual position control loops each having a setpoint / actual value comparison element and a product generator for the loop gain, the control deviation of two position control loops via a comparator and an evaluator Control signal of one of these position control loops is applied, and a threshold value evaluation of the difference of the control deviations is provided for influencing the reference variable, in particular for driving a machine assembly with several synchronous single drives, such as portals on machine tools, characterized in that a reference position control loop ( 11 ) for one of the position-controlled drives. and the same following position control loops ( 11.1; 11.2 ) are provided for one or more additional drives and the gain factor of the reference position control loop ( 11 ) from a constant t memory ( 10 ) is connected via an addition element ( 20 ) to the product generator ( 4.1 ) for the circuit amplification of the subsequent position control loop ( 11.1 ), the output of the setpoint / actual value comparison element ( 2 ) of the reference position control loop ( 11 ) each to the subtrahend end of the Comparator of the corresponding first difference generator ( 12 ) in the following position control loop ( 11.1; 11.2 ), the minute end input of which is at the output of the setpoint / actual value comparator ( 21 ) of the subsequent position control loop ( 11.1 ) and the output of which is routed to a first input (A) of an integration circuit ( 16 ), which is connected via a first sign decoder ( 28 ) is connected to the first input of an equivalence element ( 29 ), at the second input of which via a second sign decoder ( 30 ) is the output of a differentiating element ( 3 ) connected to the reference variable via a second input (B) of the integration circuit ( 16 ), the output of the equivalence element ( 29 ) is connected to the control input of a first switch ( 23 ), the normally open contact input of which is directly connected and the normally closed contact input of which is connected via an inverter ( 24 ) to an input signal (K) and the output of which is connected to an integrator ( 21 ) whose output is the output of the integration circuit ( 16 ) at the second input of the adder ( 20 ) and the output of the first difference former ( 12 ) at the input (E) including a second and third threshold value (S₂; S₁) a continuous override signal (F) generating function generator ( 17 ) is connected, the output for influencing the reference variable is fed back to a product generator ( 19 ) arranged at the speed input of the setpoint generator ( 1 ). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Umschalter (23) und dem Integrator (21) ein Schalter (22) angeordnet ist, vor dessen Steuereingang ein UND-Glied (27) liegt, auf dessen ersten Eingang über einen Nullkomparator (25) der Ausgang des Differenziergliedes (3) geschaltet ist und dessen zweiter Eingang über einen mit einem ersten Schwellwert (Sa) beaufschlagten Betragskomparator (26) am ersten Eingang (A) der Integrationsschaltung (16) angeschlossen ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that between the changeover switch ( 23 ) and the integrator ( 21 ) a switch ( 22 ) is arranged, before its control input is an AND gate ( 27 ), on its first input via a zero comparator ( 25 ) the output of the differentiating element ( 3 ) is connected and its second input is connected to the first input (A) of the integration circuit ( 16 ) via a magnitude comparator ( 26 ) with a first threshold value (S a ). 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal (K) vom Ausgang des Konstantspeichers (10) für den Verstärkungsfaktor des Bezugslageregelkreises (11) bereitgestellt ist.3. Circuit arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the input signal (K) from the output of the constant memory ( 10 ) for the gain of the reference position control loop ( 11 ) is provided. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Differenzbildners (12) ein Produktbildner (13) angeschlossen ist, dessen Ausgang auf ein dem Eingang des Produktbildners (4.1) vorgeschaltetes Addierglied (14) geschaltet ist und am zweiten Eingang des Produktbildners (13) ein Konstantspeicher (15) angeschlossen ist.4. A circuit arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that a product former ( 13 ) is connected to the output of the difference former ( 12 ), the output of which is connected to an adder ( 14 ) connected upstream of the input of the product former ( 4.1 ) and at the second input a constant memory ( 15 ) is connected to the product former ( 13 ). 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Funktionsbildner (17) ein zweiter Schwellwert (S₂) auf den Minuenden-Eingang eines zweiten Differenzbildners (36) geschaltet ist, an dessen Subtrahenden-Eingang ein dritter Schwellwert (S₁) liegt, der außerdem am Minuenden-Eingang eines dritten Differenzbildners (37) liegt, dessen Subtrahenden- Eingang über einen Betragsbildner (32) der vom ersten Differenzbildner (12) aufgeschaltete Eingang (E) des Funktionsbildners (17) ist, wobei der Eingang (E) über einen zweiten mit dem zweiten Schwellwert (S₂) beaufschlagten Betragskomparator (31) am Steuereingang eines zweiten Umschalters (35) angeschlossen ist und über einen dritten mit dem dritten Schwellwert (S₁) beaufschlagten Betragskomparator (33) am Steuereingang eines dritten Umschalters (34) angeschlossen ist und ein Dividierglied (38) vorgesehen ist, dessen Divisor-Eingang am Ausgang des zweiten Differenzbildners (36) und dessen Dividenden-Eingang am Ausgang des dritten Differenzbildners (37) liegt und der Ausgang des Dividiergliedes (38) am Arbeitskontakt-Eingang des dritten Umschalters (34) liegt, dessen Ruhekontakt-Eingang mit dem Betrag "Eins" beschaltet ist und dessen Ausgang am Ruhekontakt- Eingang des zweiten Umschalters (35) angeschlossen ist, dessen Arbeitskontakt-Eingang mit dem Betrag "Null" beschaltet ist und dessen Ausgang das override-Signal (F) ist.5. Circuit arrangement according to claim 1 to 4, characterized in that in the function generator ( 17 ) a second threshold value (S₂) is connected to the minuend input of a second difference generator ( 36 ), at the subtrahend input of which there is a third threshold value (S₁) , which is also located at the minuend input of a third difference generator ( 37 ), the subtrahend input of which via an amount generator ( 32 ) is the input (E) of the function generator ( 17 ) connected by the first difference generator ( 12 ), the input (E) via a second with the second threshold (S₂) applied amount comparator ( 31 ) is connected to the control input of a second switch ( 35 ) and via a third with the third threshold (S₁) applied amount comparator ( 33 ) connected to the control input of a third switch ( 34 ) is and a divider ( 38 ) is provided, the divisor input at the output of the second difference former ( 36 ) and d eat dividend input at the output of the third difference ( 37 ) and the output of the divider ( 38 ) is at the normally open contact input of the third switch ( 34 ), the normally closed input of which is connected to the amount "one" and the output of which is at the normally closed contact - Input of the second switch ( 35 ) is connected, the normally open contact is connected to the amount "zero" and the output is the override signal (F). 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Folgelageregelkreisen (11.1; 11.2 . . .) in die Rückführung zum Sollwertgenerator (1) eine den Minimalwert aller override-Signale (F₁; F₂ . . . Fn) ermittelnde Auswahlschaltung (18) geschaltet ist.6. Circuit arrangement according to claim 1 to 5, characterized in that in several subsequent position control loops ( 11.1; 11.2 ...) In the feedback to the setpoint generator ( 1 ) one of the minimum value of all override signals (F₁; F₂... F n ) determining Selection circuit ( 18 ) is switched.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10036721A1 (en) * 2000-07-27 2002-02-14 Siemens Ag Method for calibrating a linked drive, e.g. for a gantry crane drive, where it has to be ensured that the two drives on the two crane support and guide rails move with the same speed from a common starting point
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