DE68922590T2 - Verfahren und Vorrichtung zum gleichzeitigen Steuern von zwei oder mehreren abhängigen Variablen. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und Verfahren für die gleichzeitige Regelung von zwei oder mehr abhängigen bzw. zusammenhängenden Variablen, wie zum Beispiel der Geschwindigkeit und des Druckes eines Hydraulikzylinders, der in einem Regelungssystem verwendet wird. Solch ein Regelungssystem ist zum Beispiel in dem US-Patent mit Nummer 4,325,896 offenbart.
• Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Regeln eines Systems geschaffen, das einen ersten Satz von mindestens zwei zusammenhängenden Variablen, welche eine erste nichtregelbare Beziehung aufweisen, die sich aus System-Charakteristiken ergibt, und einen zweiten Satz von Variablen besitzt von denen mindestens zwei mit Variablen des ersten Satzes zusammenhängen, wobei der zweite Satz von Variablen eine zweite regelbare Beziehung aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt, daß die zweite Beziehung gespeichert wird, die Zustände der ersten und zweiten Sätze von Variablen überwacht werden, der überwachte zweite Satz von Variablen mit der zweiten Beziehung verglichen wird und eine oder mehrere Charakteristiken des Systems eingestellt werden, um das System in einen Zustand zu drängen bzw. zu zwingen, welcher der zweiten Beziehung entspricht.
• Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Regler für ein System geschaffen, das einen ersten Satz von mindestens zwei Variablen, wobei die Variablen zusammenhängen und eine erste nichtregelbare Beziehung aufweisen, die sich aus System-Charakteristiken ergibt, und einen zweiten Satz von Variablen besitzt, von denen mindestens zwei mit Variablen des ersten Satzes zusammenhängen, wobei der zweite Satz von Variablen eine zweite regelbare Beziehung aufweist, wobei der Regler enthält Mittel, um zu speichern oder einen Zugriff auf eine Vielzahl erwünschter Zustände des Systems gemäß der zweiten Beziehung zu haben, Mittel, um die Zustände der ersten und zweiten Sätze von Variablen zu überwachen, Mittel, um den überwachten zweiten Satz von Variablen mit der zweiten Beziehung zu vergleichen, und Mittel, um eine oder mehrere Charakteristiken des Systems einzustellen, um das System in einen Zustand zu zwingen, welcher der zweiten Beziehung entspricht.
• Das Mittel zum Speichern der zweiten Beziehung kann derart aufgebaut sein, um diese Beziehung in der Form einer Gleichung, von Ablesetabellen, einer Karte Oberfläche, Kurve oder Linie zu speichern, wobei die zweite Beziehung unter Verwendung von nominellen oder typischen Werten der Variablen gespeichert wird, oder als ein Prozentsatz maximaler zulässiger Werte. Das Mittel zum Einstellen von einer oder mehreren der Variablen kann auf die Zustände anderer Systemvariablen oder auf externe Signale ansprechen, sei es, daß sie durch den Benutzer erzeugt werden oder von einem anderen Systemregler stammen. Der Pegel jeder überwachten Variable und/oder die zweite Beziehung können/kann vor oder nach dem Vergleich zwischen den überwachten Variablen und der zweiten Beziehung skaliert werden, wobei die Größe der Skalierungen durch den Pegel des externen Signals (der externen Signale) oder den Pegel (die Pegel) einer oder mehrerer anderer Systemvariablen geregelt wird, wobei die Neu-Skalierung in linearer oder nichtlinearer Form geschaffen bzw. ausgeführt wird einschließlich dem Addieren konstanter oder variabler Abweichungen bzw. Kompensationen oder der Substitution einer alternativen zweiten Beziehung.
• Eine oder mehrere der Variablen mag oder mögen infolge physikalischer, praktischer oder kostenmäßiger Beschränkungen nicht direkt überwacht werden oder weil zum Beispiel die Variable ein Funktions- bzw. Leistungsindex ist, der durch eine einzelne Messung an dem System nicht erhalten werden kann. In diesem Fall kann die Variable, die für einen Vergleich mit der zweiten Beziehung efforderlich ist, aus anderen Systemvariablen, die überwacht werden können, berechnet oder abgeschätzt werden.
• Das Grundmerkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß jeder Pegel oder jede Größe für jede der Variablen zugelassen wird, vorausgesetzt, daß die Kombination von Pegeln, worauf im folgenden auch als "der Zustand" des Systems verwiesen wird, der gespeicherten zweiten Beziehung entspricht. Der Regelungsvorgang, der in jedem Fall ausgeführt wird, ist das Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem Zustand des Systems und der zweiten Beziehung und der Berechnung der Richtung und des Umfangs eines Regelungsvorgangs, der notwendig ist, um das System auf irgendeinen Zustand zu zu zwingen, welcher der zweiten Beziehung entspricht.
• Das zu regelnde System wird normalerweise weniger Regelungsmittel aufweisen, um das System auf den gewünschten Zustand zu zu zwingen, der durch die zweite Beziehung definiert wird, als Variablen existieren, die in der zweiten Beziehung enthalten sind, was bedeutet, daß die zweite Beziehung aus mindestens zwei zusammenhängenden Variablen bestehen muß, aber tatsächlich jede Zahl von zusammenhängenden oder unabhängigen Variablen einschließen kann, die besser verwendet werden, um die gewünschten Zustände des Systems zu beschreiben. Das System muß mindestens ein Systemregelungsmittel einschließen, das den Betriebspegel von mindestens zwei der zusammenhängenden Variablen abändert bzw. modifiziert.
• Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um die Funktion bzw. Effizienz eines Systems oder einer Maschine auf verschiedenen Wegen zu verbessern, welche zum Beispiel ein Begrenzen von Leistungsanforderungen oder Leistungsverlusten, ein Regeln einer Spannung, Belastung, Wärmeerzeugung, von Flüssen oder zum Maximieren einer Leistungsfähigkeit bzw. Effizienz einschließen. Alternativ kann die zweite Beziehung vollständig oder teilweise auf einer empirischen Grundlage definiert sein, um das Verfahren oder die Vorgänge, die geregelt werden, anzupassen. Es wird richtig erkannt werden, daß solch eine Regelung normalerweise von Vorteil sein wird, wenn Verbesserungen, wie zum Beispiel die oben aufgeführten, durch einen einfacheren Regler nicht bestmöglich erreicht werden, der nur den Pegel von einer Variable zu einer bestimmten Zeit regeln wird. Während solch ein einfacher Regler in der Lage sein kann, auf einen alternativen bzw. anderen Regelungsmodus umzuschalten, um eine andere Variable zu regeln, kann er nicht unerwünschte Kombinationen der Variablen verhindern. Ein Regler gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Verwendung einer geeigneten zweiten Beziehung solch unerwünschte Systemzustände verhindern und kann zusätzlich das dynamische Verhalten des Systems weiter verbessern, indem die zweite Beziehung als Antwort auf verschiedene Messungen geändert oder eingestellt wird, einschließlich der Rate einer Änderung von einer oder mehreren der Variablen. Ein Regler gemäß der vorliegenden Erfindung kann in Kombination mit einem dynamischen Kompensationsmittel, um eine Systemstabilität oder ein dynamisches Ansprechen zu verbessern und ebenfalls in Kombination mit einem Mittel verwendet werden, um irgendeine Variable oder die Eingangs/Ausgangs-Charakteristiken des Systems zu linearisieren oder zu modifizieren.
• Die vorliegende Erfindung kann in einer Anzahl verschiedener Systeme Anwendung finden, aber eine Anwendung ist die eines Fluidkraftsystems, um zum Beispiel einen Druck und Strom bei einem gewissen Punkt in dem System zu regeln. Eine gleichzeitige Regelung dieser beiden Variablen oder irgendwelcher anderer zwei oder mehr Variablen kann aus vielfältigen Gründen vorteilhaft sein, zum Beispiel um die Qualität eines Teils oder einer Komponente zu verbessern, die durch Spritzguß oder Hämmern bzw. Schmieden erzeugt wird, oder der Regler kann verwendet werden, um Leistungs- bzw. Kraft- oder Lastanforderungen auf eine Kraft- bzw. Antriebsmaschine oder eine andere Komponente in dem System zu begrenzen.
• Ein Gerät und Verfahren für die gleichzeitige Regelung von zwei oder mehreren zusammenhängenden Variablen gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun ausführlicher beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden in welchen:
• die Figuren 1 bis 3 Darstellungen sind, die beim Erklären der Erfindung nützlich sind,
• Figur 4 eine allgemeine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung ist, und
• Figur 5 ein ausführlicheres Blockdiagramm einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung ist.
• Figur 1 ist eine Darstellung einer Variable A gegenüber einer Variable B, und die durchgezogene Linie 1 veranschaulicht eine erste Beziehung zwischen diesen beiden Variablen. Diese erste Beziehung ergibt sich aus Charakteristiken der Anlage oder des Systems, die oder das geregelt wird, und die Beziehung kann durch die Regelungsmittel der Anlage oder des Systems nicht geregelt oder geändert werden. Zusätzlich kann sich die erste Beziehung infolge von Variationen in anderen Charakteristiken der Anlage oder des Systems zum Beispiel zu der durch die gestrichelten Linien 2 und 3 angegebenen ändern. Die zweite Beziehung wird durch die strichpunktierte Linie 4 veranschaulicht, und zum Zwecke einer Veranschaulichung sind die dargestellten ersten und zweiten Beziehungen willkürlich und können andere Formen aufweisen. Zusätzlich müssen die Variablen A und B keine direkten Meßergebnisse von einem System, das geregelt wird, sein, sondern können skaliert, eingestellt oder aus einer oder einer Vielzahl von Eingaben berechnet werden. Das System oder die Anlage, das oder die geregelt werden soll, ist derart aufgebaut, daß Einstellungen an den System- oder Anlagenregelungsmitteln bewirken werden, daß sich sowohl die Variable A als auch die Variable B im Verhältnis zueinander wie durch die erste Beziehung dargestellt ändern.
• Weiter auf Figur 1 der Zeichnungen bezugnehmend erfolgt der Betrieb bzw. die Funktion des Reglers gemäß der vorliegenden Erfindung derart, daß, nachdem eine Messung an dem System oder der Anlage zum Zeitpunkt 1 vorgenommen und der Schnittpunkt der Variablen A und B gefunden ist, der Regler das Signal an die System- oder Anlagenregelungsmittel einstellen wird und die Größe und Richtung dieser Einstellung derart sein wird, um den Schnittpunkt der beiden Variablen, dargestellt als MA&sub1; und MB&sub1;, annähernd in die durch den Pfeil G dargestellte Richtung auf die die zweite Beziehung beschreibende Linie zu zu zwingen, ohne irgendeinen Zielpunkt auszuwählen, sondern lieber irgendeinen Punkt, bei dem die Variablen A und B mit der zweiten Beziehung zusammenfallen, als einen annehmbaren Betriebspunkt an dem System zu akzeptieren, der in Figur 1 als Punkt K dargestellt ist. In einigen Anwendungen kann es aus welchem Grund auch immer unmöglich sein, einen Betriebspunkt exakt auf der Linie 4 zu erreichen, die in der zweiten Beziehung beschrieben wird, wobei es genügt, daß die Aktion bzw. Funktion des Reglers den Schnittpunkt der beiden Variablen A und B auf die zweite Beziehung zu drängt bzw. zwingt.
• Entsprechend wird, falls zu einem anderen Zeitpunkt 2 der Schnittpunkt der beiden Variablen A und B oberhalb der Linie 4 liegt, die in der zweiten Beziehung wie in Figur 1 veranschaulicht beschrieben wird, der Regler das Signal an die System- oder Anlagenregelungsmittel derart einstellen, um den als MA&sub2; und MB&sub2; dargestellten Schnittpunkt annähernd in die durch den Pfeil H dargestellte Richtung zu bewegen. Die tatsächliche Bewegungsrichtung des Schnittpunktes hängt von dem Übergangs- und stabilen Zustand des System- oder Anlagenverhaltens ab und kann von dem durch die erste Beziehung 1 beschriebenen Weg unter Übergangsbedingungen abweichen. Das Übergangsverhalten der Anlage oder des Systems kann vorschreiben, daß zusätzliche Kompensationsmittel verwendet werden, um einen stabilen Betrieb zu erreichen. Diese Kompensation kann auf eine Vielzahl verschiedener Wege erreicht werden, einschließlich zeitabhängiger Filter, die auf Systemmessungen angewandt werden, oder des System- oder Anlagenregelungssignals oder von Einstellungen an der zweiten Beziehung, beruhend auf dem Übergangsverhalten des Systems oder der Anlage.
• Sich nun den Figuren 2 und 3 zuwendend veranschaulichen diese Modifikationen an der Beziehung von zwei Variablen D und C durch eine dritte Variable E, welche ein Eingangssignal, eine Anlagen- oder Systemvariable oder eine Kombination von diesen sein kann. Eine Modifikation kann im Verhältnis zu der dritten Variable E in einer Richtung, wie in Figur 3 dargestellt ist, erreicht werden, oder die Größe der dritten Variable kann eine Änderung in der Form der zweiten Beziehung, wie in Figur 3 dargestellt ist, bewirken. Alternativ können Stufenänderungen an der zweiten Beziehung verwendet werden. Diese und andere Mittel einer Einstellung können isoliert oder in Kombination als Antwort auf irgendeine zusätzliche Variable oder zusätzliche Variablen oder die Rate einer Änderung von irgendeiner der ursprünglichen Variablen oder die Anwendung oder Größe externer Signale verwendet werden.
• Sich nun Figur 4 zuwendend veranschaulicht diese eine allgemeine Regelungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Anlage, ein System oder eine Maschine (auf die im folgenden als "die Anlage" aus Gründen der Bequemlichkeit verwiesen wird), zum Beispiel bei 5 angegeben, ist mit einem Regler 6 verbunden, der einen Zugriff auf die regelbare zweite Beziehung, die bei 7 angegeben ist, hat, wobei alternative bzw. andere zweite Beziehungen bei 8 und 9 angegeben sind. Es werden mindestens Messungen von zwei Zustandsvariablen der Anlage vorgenommen, wobei Sensoren 13 und 14 verwendet werden, und über Leitungen 11 und 12 an den Regler 6 angelegt, wobei mindestens zwei der gemessenen Variablen gegenseitig abhängig oder eng zusammenhängend sind, wobei der Regler dann diese beiden zusammenhängenden Messungen verwendet, um mindestens zwei Schlüsselvariablen zu erzeugen, die mit der zweiten Beziehung 7 verglichen werden, um mindestens ein Anlagenregelungssignal zu erzeugen, um den Zustand der Anlage einzustellen. Die Anlage 5 kann mit zusätzlichen Sensoren, wie zum Beispiel bei 15 angegeben ist, ausgestattet sein, um ein oder mehrere Rückkopplungssignale für den Regler 6 über eine Leitung 52 zu erzeugen, und welche, wie die optionalen bzw. Zusatzeingaben 53 und 54, verwendet werden können, um die zweite Beziehung einzustellen, die Schlüsselvariablen A und B zu skalieren oder zu modifizieren oder Anlagenregelungssignale in jeder gewünschten Weise zu modifizieren. Alternativ kann irgendein weiteres Eingangs- und/oder Rückkopplungssignal verwendet werden, um andere Schlüsselvariablen für einen Vergleich mit einer zweiten Beziehung zu erzeugen, welche die Beziehung zwischen mehr als zwei Schlüsselvariablen beschreibt. Das grundlegende Anlagenregelungssignal, welches durch den Regler 6 erzeugt wird, wird auf eine Leitung 16 an ein Regelungsmittel 17 gegeben, und andere Ausgaben können auf Leitung 20 vorgesehen bzw. geliefert werden.
• Figur 5 der Zeichnungen zeigt ausführlicher eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche als die Anlage, das System oder die Maschine, die zu regeln sind, eine hydraulische Betätigungsvorrichtung 18 einschließt, die einen Zylinder 19 und einen Kolben 21 in herkömmlicher Weise enthält. Solch eine Betätigungsvorrichtung kann ein Teil zum Beispiel einer Spritzgußmaschine sein und verwendet werden, um ein synthetisches Kunststoffmaterial in eine Gießform bzw. Form einzuspritzen, wobei die Parameter dieser Einspritzung für die Qualität des erzeugten Artikels bzw. Gegenstandes kritisch sind. In dieser Ausführungsform sind die beiden Variablen des ersten Satzes von Variablen die Geschwindigkeit der Betätigungsvorrichtung 18 und der Druck in dem Zylinder-Hubraum bzw. -volumen 22. Der Fluß eines Hydraulikfluids zu der Betätigungsvorrichtung 18 wird durch ein Proportional-Regelungsventil 23 geregelt, das wiederum mit einem Druckfluid von einer Pumpe 24 versorgt wird, welche mit einem Druckentlastungsventil 25 ausgestattet ist. Wie durch eine gestrichelte Linie 26 angegeben ist, kann die Hydraulikschaltung eingerichtet sein, um ein Druckfluid dem ringförmigen Hubvolumen 27 des Zylinders 19 zuzuführen, um, wenn erforderlich, bei den Zurückziehen des Kolbens 21 zu helfen bzw. zu unterstützen.
• Der Regler gemäß der vorliegenden Erfindung ist allgemein bei 28 angegeben und enthält einen Drucksensor 29, der mit dem Zylinder 22 der Betätigungsvorrichtung 18 verbunden ist, und einen Geschwindigkeitssensor 31, der direkt oder indirekt mit dem Kolben 21 der Betätigungsvorrichtung verbunden ist. Der Geschwindigkeitssensor 31 erzeugt ein Signal, welches der tatsächlichen Geschwindigkeit der Betätigungsvorrichtung 18 proportional ist, und dieses Signal wird an einen variablen Dämpfungsmodul 32 angelegt, in welchem das Signal der tatsächlichen Geschwindigkeit durch ein Signal einer maximalen Geschwindigkeit, das auf Leitung 33 geliefert wird, dividiert wird, wobei die Ausgabe des Dämpfungsmoduls ein Signal einer skalierten tatsächlichen Geschwindigkeit ist, das eine tatsächliche Geschwindigkeit als einen Prozentsatz einer maximalen Geschwindigkeit beschreibt, und dies ist eine Variable des zweiten Satzes von Variablen, von welchen die andere ein Druck ist. Somit hängen die beiden Variablen des zweiten Satzes mit dem ersten Satz zusammen. Das Signal der maximalen Geschwindigkeit, das auf der Leitung 33 geliefert wird, kann fest oder variabel sein und kann empirisch erzeugt werden und/oder teilweise von anderen Systemvariablen abhängen, wie zum Beispiel der Position der Betätigungsvorrichtung 18, der Temperatur des Systems oder des Materials, das verarbeitet wird, oder von einer direkten Benutzereingabe. Das Signal einer skalierten Geschwindigkeit wird auf eine Leitung 34 an ein Mittel 35 angelegt, das die gewünschte Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und dem Druck der Betätigungsvorrichtung 18 speichert, wobei diese Beziehung mittels einer Konturgleichung oder einer Ablesetabelle vorliegt. Diese gespeicherten Daten in dem Mittel 35 können, falls gewünscht, skaliert werden, um eine Vielzahl von maximalen Drucken oder maximalen Geschwindigkeiten zuzulassen, die durch an den Regler angelegte, externe Signale definiert sind.
• Das Signal der skalierten tatsächlichen Geschwindigkeit auf Leitung 34 wird verwendet, um auf die Daten in dem Mittel 35 zuzugreifen, um ein Signal eines skalierten gewünschten Druckes auf einer Ausgangsleitung 36 zu liefern, das aus der Druck/Geschwindigkeits-Konturgleichung oder Ablesetabelle, die darin gespeichert ist, abgeleitet wird. Das Signal eines skalierten Konturdruckes auf Leitung 36 drückt einen Druck als einen Prozentsatz des Signals eines maximalen Druckes aus, das auf Leitung 37 angelegt wird, wobei diese beiden Variablen zusammen in einem Modul 38 für eine variable Zunahme multipliziert wird, um ein Ausgangssignal auf Leitung 39 zu liefern, das dem gewünschten Druck proportional ist. Das Signal des gewünschten Druckes auf Leitung 39 wird in einem Komparator 41 mit dem Signal des tatsächlichen Druckes auf Leitung 42 verglichen, das durch den Drucksensor 29 geliefert wird. Die Differenz zwischen diesen beiden Signalen wird an zwei Regelungsmittel 43 und 44 angelegt. Falls das Druckdifferenzsignal einen negativen Wert aufweist, gibt dies an, daß der tatsächliche Druck zu groß ist, und das Regelungsmittel 43 wird ein Signal erzeugen und es an eine Regelungsschaltung 45 für eine Ventilposition anlegen, welches anzeigt, daß ein Strom von der Pumpe 24 zu der Betätigungsvorrichtung 18 reduziert werden sollte und/oder der Strom zum Tank von dem Hubvolumen 22 der Betätigungsvorrichtung erhöht werden sollte. Im anderen Fall gibt ein positiver Wert des Differenzdrucksignals an, daß der tatsächliche Druck geringer als der gewünschte Druck ist, und ein Signal wird von dem Regelungsmittel 44 erzeugt und an das Regelungsmittel 45 für eine Ventilposition angelegt werden, wobei es anzeigt, daß der Strom von der Pumpe 24 zu dem Hubvolumen 22 der Betätigungsvorrichtung 18 erhöht werden sollte und/oder der Strom von dem Hubvolumen 22 zu dem Tank verringert werden sollte. Das Regelungsmittel 45 für eine Ventilposition legt ein Regelungssignal an das Regelungsventil 23 auf Leitung 46 an und regelt somit die Richtung und Größe einer Bewegung der Regelungsventilspule bzw. des Regelungsventilschiebers als Antwort auf Signale von den Regelungsmitteln 43 und 44 und begrenzt eine volle bzw. im vollen Gang befindliche Bewegung, wenn erforderlich. Diese Regelung des Ventils 23 kann in einem Rückkopplungsmodus mit geschlossener Schleife unter Verwendung von Signalen von einem Positionssensor 47 arbeiten, welche an das Regelungsmittel 45 für eine Ventilposition angelegt werden. Es sollte bemerkt werden, daß dieser alternative Betriebsmodus optional bzw. wahlfrei ist.
• Jeder der Module des Reglers 28 kann angeordnet werden, um auf externe Überlagerungssignale anzusprechen, insbesondere der Regelungsmodul 45 für eine Ventilposition, der angeordnet werden kann, um auf ein Überlagerungssignal auf Leitung 48 anzusprechen, um die Betätigungsvorrichtung 18, wenn erforderlich, zurückzuziehen bzw. einzufahren. Alternativ kann ein Zurückziehen bzw. Einfahren der Betätigungsvorrichtung 18 in der veranschaulichten Ausführungsform erreicht werden, indem das externe Signal eines maximalen Druckes auf Leitung 37 reduziert wird, um ein negatives Differenzsignal von dem Komparator 41 zu erzeugen, wobei somit das Regelungsmittel 43 veranlaßt wird, eine Zunahme im Strom (zum Tank) von dem Hubvolumen 22 der Betätigungsvorrichtung 18 zu befehlen, wobei somit zugelassen wird, daß der Druck in dem Hubvolumen 27 die Betätigungsvorrichtung zurückzieht bzw. einfährt.
• In der Ausführungsform von Figur 5 kann die im Mittel 35 gespeicherte Druck/Geschwindigkeitskontur durch Speichern des gewünschten Druckes bei diskreten Intervallen bzw. Abständen definiert werden, welche 10% der maximalen Geschwindigkeit entsprechen bzw. äquivalent sind. Eine mathematische lineare Interpolation würde verwendet werden, um den gewünschten Druck bei irgendeinem Punkt zwischen den 10 %-Intervallen bzw. -Abständen zu berechnen. Somit würde in der Ausführungsform von Figur 5 gesehen werden, daß die beiden Variablen Druck und Geschwindigkeit sind und eine regelbare Beziehung zwischen diesen beiden Variablen in dem Mittel 35 gespeichert ist. Die Zustände dieser beiden Variablen werden durch die Sensoren 29 und 31 überwacht, und die überwachten Zustände werden mit der Beziehung, die in 35 eingeführt bzw. festgelegt ist, verglichen und das Ergebnis dieses Vergleichs wird verwendet, um, falls notwendig, eine der Variablen einzustellen.
• Es wird eingesehen werden, daß die zweite Beziehung die gewünschten Zustände des Systems beschreibt, wobei eine oder mehrere nicht gemessene, imaginäre oder nicht reale Variablen verwendet werden, einschließlich von Funktions- bzw. Leistungsindexzahlen, die aus gemessenen Variablen und bekannten oder geschätzten Daten berechnet oder erzeugt werden, und der Vergleich zwischen diesen berechneten oder erzeugten Variablen und der zweiten Beziehung wird verwendet, um den Regelungsvorgang an dem System über den Regler zu bestimmen. Mindestens zwei von diesem zweiten Satz von Variablen hängen mit Variablen des ersten Satzes von Variablen zusammen.
• Das System kann derart aufgebaut sein, um irgendeine Funktion zu regeln, einschließlich von Ventilen, Schaltern, Solenoiden, Motoren, Betätigungsvorrichtungen und Pumpen, oder um den Pegel, die Position, die Geschwindigkeit, die Kraft, die Stärke oder eine andere Bewegung irgendeiner Komponente, eines Produkts, eines Fluids, eines Bereichs, eines Stroms oder einer Spannung zu regeln. Die Erfindung kann verwendet werden, um irgendein System, irgendeine Anlage, Maschine oder irgendein Verfahren zu regeln, worin die Qualität, die Kosten, die Funktion, die Produktionsrate oder irgendein anderer Parameter des Gegenstandes, Produktes oder der Komponente, die hergestellt werden, verbessert oder besser geregelt werden kann durch die Verwendung einer geeigneten zweiten Beziehung, die oben diskutiert ist. Die Erfindung kann verwendet werden, um die Kraft- bzw. Leistungs-, Drehmoment- oder Geschwindigkeitsanforderungen zu begrenzen, die einer Kraft- bzw. Antriebsmaschine auferlegt werden, oder verwendet werden, um die Leistung zu begrenzen, die durch das System oder irgendeinen Teil davon erzeugt oder verloren wird. Die mindestens zwei Variablen können diejenigen sein, welche die Bewegung und/oder Kraft, Druck, Drehmoment oder Leistung beschreiben, welche durch irgendeine Einheit, ein Fahrzeug, einen Behälter, eine Betätigungsvorrichtung, einen Motor oder ein Solenoid erzeugt oder gefordert werden.
• Wie schon erwähnt kann die Erfindung eine besondere Anwendung in einem Spritzgußverfahren finden, um zum Beispiel die Beziehung zwischen einer Geschwindigkeit und einer Kraft oder einem Druck von irgendeiner Betätigungsvorrichtung zu regeln, die verwendet wird, um irgendein Material zu manipulieren oder in eine Form oder durch irgendeine Düse, Beschränkung oder Rohr einzuspritzen, um zu gestatten, daß sowohl die Geschwindigkeit als auch die Kraft oder der Druck oder irgendwelche anderen zwei oder mehr Systemvariablen als Antwort auf ein Ändern eines Widerstands des Materials, das manipuliert wird, stetig variabel bzw. veranderlich sind, und um ebenfalls eine gewünschte Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und der Kraft oder dem Druck oder irgendwelchen anderen zwei oder mehr Systemvariablen, wie durch die zweite Beziehung beschrieben wird, aufzuerlegen.

Claims (8)

1. Ein Verfahren zum Regeln einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung (18) mit einem ersten Satz von zwei zusammenhängenden Variablen (A, B), nämlich Geschwindigkeit und Druck, welche eine erste nichtregelbare Beziehung aufweisen, die sich aus System-Charakteristiken ergibt, wobei die Betätigungsvorrichtung durch ein Regelungsventil (23) geregelt wird, das mit einer Quelle (24, 25) für im wesentlichen konstanten Druck eines Hydraulikfluids verbunden ist, so daß, falls sich die Last an der Betätigungsvorrichtung ändert, sich die Wechselbeziehung bzw. der Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit und dem Druck abhängig von den Charakteristiken des Regelungsventils ändert,

dadurch gekennzeichnet, daß:

die Betätigungsvorrichtung ebenfalls einen zweiten Satz von Variablen aufweist, von welchen mindestens zwei mit Variablen des ersten Satzes zusammenhängen, wobei der zweite Satz von Variablen eine zweite gewünschte Beziehung aufweist,

und dadurch, daß:

das Verfahren die Schritte umfaßt, daß die zweite Beziehung gespeichert wird (7, 8, 9), der Zustand des ersten Satzes von Variablen überwacht wird (13, 14, 15), ein zweiter Satz von Variablen aus dem ersten Satz von Variablen erzeugt wird, der erzeugte zweite Satz von Variablen mit der gewünschten Beziehung verglichen wird (5) und die Eingabe in das Regelungsventil (23) eingestellt wird (5), um das System auf einen Zustand hin zu drängen bzw. zu zwingen, welcher der gewünschten Beziehung entspricht.

2. Ein System, das eine hydraulische Betätigungsvorrichtung (18) mit einem ersten Satz von mindestens zwei Variablen (A, B), nämlich Geschwindigkeit und Druck, enthält, wobei die Variablen zusammenhängen und eine erste nichtregelbare Beziehung aufweisen, welche sich aus System-Charakteristiken ergibt, wobei das System ferner einen Regler (23) für die hydraulische Betätigungsvorrichtung umfaßt, wobei der Regler ein Regelungsventil (23) enthält, das mit einer Quelle (24, 25) für einen im wesentlichen konstanten Druck eines Hydraulikfluids verbunden ist, so daß, falls sich die Last an der Betätigungsvorrichtung ändert, sich der Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit und dem Druck abhängig von den Charakteristiken des Regelungsventils ändert,

dadurch gekennzeichnet, daß:

die Betätigungsvorrichtung (18) ebenfalls einen zweiten Satz von Variablen aufweist, von welchen mindestens zwei mit Variablen des ersten Satzes zusammenhängen, wobei der zweite Satz von Variablen eine zweite gewünschte Beziehung aufweist,

und dadurch, daß:

der Regler ferner Mittel (7, 8, 9) umfaßt, um eine Vielzahl wünschenswerter Zustände des Systems gemäß der zweiten gewünschten Beziehung zu speichern oder darauf einen Zugriff zu haben, Mittel (13, 14, 15), um den Zustand des ersten Satzes von Variablen zu überwachen, Mittel, um einen zweiten Satz von Variablen aus dem ersten Satz von Variablen zu erzeugen, Mittel (5), um den erzeugten zweiten Satz von Variablen mit der zweiten Beziehung zu vergleichen, und Mittel (17, 51), um die Eingabe in das Regelungsventil einzustellen, um das System auf einen Zustand hin zu drängen bzw. zu zwingen, welcher der gewünschten Beziehung entspricht.

3. Ein System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (7, 8, 9) zum Speichern der zweiten Beziehung diese Beziehung in der Form einer Gleichung, von Ablesetabellen, einer Abbildung, einer Oberfläche, Kurve oder Linie speichert.

4. Ein System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Beziehung unter Verwendung skalierter Variablen gespeichert wird, welche ein Prozentsatz oder Verhältnis maximaler zulässiger Werte sind, wobei die zulässigen maximalen Werte als Antwort auf die Zustände anderer Systemvariablen oder auf externe Signale voreingestellt werden oder einstellbar sind.

5. Ein System nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel jeder überwachten Variable und/oder die zweite Beziehung vor oder nach dem Vergleich zwischen den überwachten Variablen und der zweiten Beziehung skaliert werden/wird, wobei die Größe der Skalierung durch den Pegel eines externen Signals oder externer Signale oder den Pegel oder die Pegel von einer oder mehreren anderen Systemvariablen geregelt wird.

6. Ein System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Skalierung oder Einstellung in linearer oder nichtlinearer Form, einschließlich der Addition konstanter oder variabler Versetzungen, erreicht wird.

7. Ein System nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine alternative zweite Beziehung entweder progressiv bzw. allmählich oder in einem einzigen Schritt substituiert wird, um verschiedene Systembedingungen, Ausführungsanforderungen zu berücksichtigen oder um die Berechnungszeit zu reduzieren, die erforderlich ist, um Variablen zu skalieren, oder um die zweite Beziehung zu skalieren.

8. Ein System nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß eine oder mehrere der Variablen indirekt überwacht werden.