DE611580C

DE611580C - Regleranlage

Info

Publication number: DE611580C
Application number: DES108160D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Eduard Fischel
Original assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Current assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Priority date: 1933-02-04
Filing date: 1933-02-04
Publication date: 1935-04-04

Description

8-MEI 1935

AUSGEGEBEN AM
4. APRIL 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47g ²1 GRUPPE 6 oi

Regleranlage

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Februar 1933 ab

In Regleranlagen wird durch die Rückstellung der Regeleinrichtung durch das eingcstellte"Regelglied bekanntlich erreicht, daß die Schwingungen um den Sollwert allmählieh abklingen. Dabei ist die Dämpfung der Schwingung um so größer, je größer der Ungleichförmigkeitsgrad der gesamten Regelvorrichtung gewählt wird. Es ist also notwendig, auf ein annähernd aperiodisches JEinschwingen auf die Sollgröße zu verzichten, wenn die Sollgröße sehr genau konstant gehalten werden soll. Es ist bekannt, neben der Größe der Störung noch weitere Steuergrößen für die Einstellung des zu regelnden Organs oder eines dieses Organ einstellenden ililnnotors zu verwenden, um die Dämpfung der Schwingungen mehr oder minder stark zu vergrößern. Insbesondere ist auch vorgeschlagen worden, die Störgröße nicht allein in ihrem zeitlichen Wert, sondern noch zusätzlich hinsichtlich ihrer zeitlichen Änderung zu ermitteln und auch diese Änderungen für die Steuerung des einzustellenden Organs zu verwenden. So ist es bei selbsttätigen Kurs-Steuerungen für Fahrzeuge beispielsweise bekannt, neben einer Meßeinrichtung für die Größe der Kursabweichungen noch eine Meßeinrichtung, ζ. Β. einen federgcfesselten Kreisel, für die Winkelgeschwindigkeit der Kursabweichungen zu verwenden und die Ausschläge beider Meßeinrichtungen auf die Steuerung zur Einwirkung zu bringen. Die zeitliche Ableitung der Störgröße der zu regelnden Größe wird hier also unabhängig von der Hauptfunktion durch ein gesondertes Gerät bestimmt. Nicht immer ist es möglich, oft auch unnötig, diesen komplizierteren Weg zu beschreiten, sondern es ist einfacher und besser, aus der Grundfunktion die nach der ?-eit abgeleiteten Funktionen zu bilden, zumal wenn die Grundfuriktion ermittelt werden kann.

Bei der Regelvorrichtung· gemäß der Erfindung werden ebenfalls außer der Störgröße (Grundfunktion) der zu regelnden Größe noch die Geschwindigkeit und gegebenenfalls höhere zeitliche Ableitungen der Abweichungen für die Einstellung des zu regelnden Orgaus verwendet. Dabei werden jedoch die Differentialquotienten" der Abweichungen vom Sollwert nicht unabhängig von diesen Abweichungen, sondern unmittelbar und streng genau aus der Hauptfunktion bestimmt. Zur Bildung der zeitlichen Ableitungen der ITauptfunktion sind erfindungsgemäß Differeniiationsvorrichtungen vorgesehen, die entsprechend den Abweichungen des Istwertes V(Mi dem Sollwert der zu regelnden Größe beeinflußt worden. Letztere kann eine Wegoder Winkelfunktion oder auch eine beliebige andere Größe, z. B. eine konstant zu haltende Spannung. Stromstärke, Druck o. dgl. sein.

*) Von dein Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Eduard Visclwl in Bcdin-Charloitcnburg.

Es kann auch die zu regelnde Größe bereits die erste zeitliche Ableitung einer anderen Größe sein, wie dies z. B. bei der Geschwindigkeitsstabilisierung von Luftfahrzeugen der Fall ist. Dort ist die Geschwindigkeit des Luftfahrzeuges die durch die auf die Steuerflächen einwirkende Regelvorrichtung konstant zu haltende Größe. In diesem Falle wirken also erfindungsgemäß die Geschwindigkeit als Grundfunktion und als erste Ableitung die Beschleunigung des Luftfahrzeuges auf dessen selbsttätige Steuereinrichtung ein.

Die Erfindung ist nachstehend an in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Fig. ι zeigt eine von einem- Fahrtwindgeschwindigkeitsmesser beeinflußte ' Höhensteuerung für Luftfahrzeuge und Fig. 2 eine Einrichtung zur Drehzahlregelung für Kraftmaschinen: in beiden Fällen ist die Regelvorrichtung hydraulisch ausgeführt. In Fig. 3 ist eine elektrische Einrichtung zur Bildung des Differentialquotienten einer Spannung oder Stromstärke gezeigt. In der Einrichtung zur Geschwindigkeitsstabilisierung von Flugzeugen gemäß Fig. 1 geben die Ausschläge der Membran 1 eines Differentialmanometers die Abweichungen von der innezuhaltenden Fluggeschwindigkeit an. Der Raum vor der Membran ist zu diescm Zweck an ein auf dem Flugzeug im freien Fahrtwind angeordnetes Pitot- oder Venturirohr angeschlossen. Durch eine gegen die -Membran anliegende und einseitig an der in der Führung 3 gleitenden Mutter 4 befestigte Feder wird die Membran vorgespannt, indem die Spindel 4' vermittels der biegsamen Welle 5 .von dem Knopf 6 aus gedreht wird. Die Vorspannung der Meinbrau ist der innezuhaltenden Fluggeschwindigkeit angepaßt, j die an der Skala 7 zur Anzeige gelangt. j

Die Ausschläge der Membran 1 werden ! durch den bei 8 drehbar gelagerten Doppel- J hebel 9 auf die Vorsteuernadel 10 eines vor- · gesteuerten Ventils übertragen. In dem λ'en- j ti !gehäuse 11 bewegt sich unter dem Einfluß ! von Drucköl, das durch die Leitung 12 zu- ; strömt, der Steucrkolben 13. Wird die \^ror- ι steuernadel 10 nach oben gezogen, so wird der ; Strömungswiderstand im Kanal 14 verringert. Dadurch wird in der Kammer 15 der Druck sinken. Da die Kolbenfläche /·\ größer ist als die Kolbennäche /₂, wird der Kolben 13 sich unter dem Differenzdruck der beiden ; Flächen nach oben bewegen und der Vorsteuernadel so lange folgen, bis diese den · Durchströnikanal 14 so stark abdrosselt, dal.! wieder Druckgleichheit herrscht. Die Stel- . lung des Kolben.·; 13 wird durch die Kolbon- ! tio stange 10 auf das Steuergestänge 17, 18 über- : tragen, so daß die auf diese Weise auf den :

^! Steuerschieber 24 übertragene Bewegung den ^: Ausschlägen der .Membran I entspricht. Die ^: Kolbenstange 16 ist mit einem Ülkatarakt i<) verbunden, dessen Dämpfung einstellbar ist. . Bekanntlich ist die Däiupfungsintensilät eines solchen Kataraktes etwa proportional der Geschwindigkeit, mit der in diesem Falle die Verstellung des Kolbens 20 des ülkatarakts - erfolgt. Proportional dieser Dämpfungs-

intensität ist auch die Druckänderung in der . Kammer 15 und damit auch der Druck, wel-

■ eher in der Kammer 21 des kleinen Kolben- ^; Schiebers 22 herrscht. Da der Kolben dieses

; Schiebers sich entgegen der Kraft einer für gewöhnlich den Kolben 22 in seiner Mittellage haltenden Feder 23 verstellt, ist seine

' Bewegung genau proportional der Geschwindigkeit der Ausschläge der Membran r.

' Diese Bewegung wird ebenfalls auf das So Steuergestänge 17, 18 übertragen, so daß sich

■ der Steuerschieber 24 unter dem Einfluß der : Geschwindigkeit und der Beschleunigung des ', Flugzeuges verstellt. Der Kolben des rite

■ Steuerfläche 26 einstellenden Motors 25 folgt ;' der Bewegung seines Steuerschiebers 24 und

' stellt dabei den Kolben des Steuerschiebers über den Differentialhebel 18 zurück.

Zur Erhöhung der Regelgenauigkeit kanu noch eine zweite Vorsteuerung eingeführt

: werden, indem beispielsweise der Kolben des Steuerschiebers 24, ähnlich wie der Kolben 13, als Vorsteuerkolben ausgebildet wird, in welchem sich dann die als Vorsteuernadel ausgeführte Kolbenstange 24' bewegt.

In Fig. 2 ist ein Teil einer hydraulischen Regelung fiuv Kraftmaschinen dargestellt. Hierbei ist der Hebel 9, der wiederum die Vorsteuernadel 10 einstellt, an die Muffet = eines Zentrifugalreglers 28 mit Gewichtsbe- !astung angeschlossen, der auf eine konstant zu haltende Drehzahl eingestellt wird. JHe Ausbildung der Teile 10 bis 25 ist dieselbe wie in Fig. 1. In diesem Falle verstellt der Motor 19 die Triebmittelzufuhr zu der Kraftmaschine entsprechend der Größe und der Geschwindigkeit der Abweichungen von der am Regler eingestellten Drehzahl.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungs-I.eispieleu könnte statt des Ülkataraktes 19, 20 no auch eine beliebige andere Bremsvorrichtung wirgesehen sein, deren Bremskraft, mit der Yersteilgeschwindigkeit proportional ist. Die Bremsung könnte z. B. in sehr einfacher Weise durch eine verstellbare ürosselvorrich- n₅

uuig in dem unteren Zweig der Zufuißleitiuig 12 für das Drucköl erreicht werden. Bei den beschriebenen Ausfülirungs-

beispieien dient zur Verstellung der Steuer-

■ 11 gaiie Drucköl. Statt dessen kann auch Druckluft oder irgendein anderes flüssiges · oder gasförmiges Medium genommen werden.

Der Erfindungsgedanke ist auch bei irgendwelchen anderen Ausführungsformen anwendbar, von denen in Fig. 3 beispielsweise eine elektrische veranschaulicht ist.
In diesem Falle soll die an den Klemmen 30 vorhandene Spannung oder Stromstärke konstant gehalten werden, welche über einen Übertrager 31 oder einen Emgangswiderstand in bekannter Weise auf das Gitter eines Elektronen- oder Steuerrohres 32 gegeben wird. Dadurch wird der Anodenstrom dieses K oh res einen bestimmten Wert annehmen. Dieser Strom-wird durch eine erste Spule 33 eines Drehspulinstrumentes oder Drehmagneten 34 geleitet, und gleichzeitig wird durch Veränderung des An'odenstromes über in.den Anodenkreis des Rohres 32 gelegte veränderliche Kopplung 35 eine Spannung auf das Gitter eines zweiten Rohres 36 gegeben. Der Anodenstrom dieses zweiteti Rohres durchfließt eine zweite Spule 33' des Drehmagneten 34, dessen Anker sich demnach proportional den Schwankungen der an den Klemmen 30 liegenden" Spannung sowie der Änderungsgeschwindigkeit dieser Schwankungen dreht. Diese Yerstellbewegung des Ankers kann dann in bekannter Weise zur Regelung der Antriebsmaschine oder der Erregung des Xetzgeuerators verwendet werden.

Es ist ersichtlich, daß man sowohl bei dem zuletzt beschriebenen Beispiel wie auch bei dem vorhergehenden durch Hinzufügung von weiteren Differentiationseinrichtungeii mehrere zeitliche Ableitungen der gemessenen Abweichungen von dem einzuregelnden Sollwert -bilden, wenn es notwendig oder wünschenswert erscheint, neben der ersten noch weitere zeitliche Ableitungen der Hauptfunktion in die Regeleinrichtung einzuführen.

Claims

Patentansprüche:

i. Vorzugsweise für die Lagen- oder Geschwindigkeitsstabilisierung von Luttfahrzeugen bestimmte Regleranlage, in welcher außer den Schwankungen der Störgröße noch deren zeitliche Ableitungen, z. B. die Änderungsgeschwindigkeit dieser Schwankungen, die Einstellung des zu regelnden Organs oder eines dieses Organ einstellenden Hilfsmotors - beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Regelgrößen durch unmittelbar entsprechend der Grundfunktion beeinflußte Differentiationsvorrichiungeii gebildet werden.
2. Anlage nach Anspruch 1, bei der das einzustellende Glied bzw. das Regelorgan eines zu dessen Einstellung vorgesehenen Hilfsmotors mit der Meßeinrichtung für die Abweichungen des Sollwertes einstellbar verbunden ist, dadurch gekennzeich-

- net,, daß in dieser Einstellverbindung eine Einrichtung zur Ermittlung einer der \*erstellgeschwindigkeit proportionalen Kraft vorgesehen ist, welche eine weitere Verstellvorrichtung für das einzustellende Organ bzw. für das Regelorgan eines zur Einstellung dieses Organs dienenden Hilfsmotors betätigt.
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben einer in bekannter Weise in die Einstell verbindung eingeschalteten hydraulischen oder pneumatischen \"orsteuerung mit einer Bremsvorrichtung, z. B. mit einem ülkatarakt, dessen Bremsmoment proportional der Verstellgeschwindigkeit ist, gekuppelt ist und daß das zur Einstellung des Yorsteuerkolbens dienende Druckmittel gleichzeitig zur Einstellung eines entgegen der Kraft einer Feder verschiebbaren Kraftkolbens dient, dessen Bewegung ebenfalls auf das einzustellende Organ einwirkt.
4. Anlage nach Anspruch 1, 2 oder 3 zur Geschwindigkeitssteuerung von Luftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert und dessen Abweichungen durch ein vom Fahrtwinddruck belastbares Manometer, z. B. Membranmanonieter, ermittelt werden, an welchem der der gewünschten Fahrtgeschwindigkeit entsprechende Gegendruck einstellbar, insbesondere gemäß einer am Führersitz angeordneten Skala ferneinstellbar ist.
5. Anlage nach Anspruch 1, bei der der einzuregelnde Sollwert eine Spannung, Stromstärke o. dgl. ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Istspannung zur Steuerung des Gitters einer ersten Steuerröhre dient, deren veränderlicher Auodenstrom einerseits das Gitter einer zweiten Stetterröhre steuert und ferner zusammen mit dem Anodenstrom der zweiten Steuerröhre zur Einstellung des zu steuernden Gliedes, beispielsweise mittels eines von beiden Strömen beeinflußten elektrischen Drehmagneten, dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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