DE767721C - Einrichtung zur motorischen Einstellung, insbesondere Ferneinstellung eines Gegenstandes - Google Patents

Einrichtung zur motorischen Einstellung, insbesondere Ferneinstellung eines Gegenstandes

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DE767721C
DE767721C DES131877D DES0131877D DE767721C DE 767721 C DE767721 C DE 767721C DE S131877 D DES131877 D DE S131877D DE S0131877 D DES0131877 D DE S0131877D DE 767721 C DE767721 C DE 767721C
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damping
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differentiator
control
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DES131877D
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English (en)
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Kurt Dipl-Ing Felgentreff
Hans Hasse
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Siemens APP und Maschinen GmbH
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Siemens APP und Maschinen GmbH
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00Control of position or direction
    • G05D3/12Control of position or direction using feedback
    • G05D3/121Control of position or direction using feedback using synchromachines (selsyns)
    • G05D3/124Control of position or direction using feedback using synchromachines (selsyns) with modulation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

  • Einrichtung zur motorischen Einstellung, insbesondere Ferneinstellung eines Gegenstandes Bei Steuerungen, insbesondere bei Fernsteuerungen, bei denen ein Gegenstand entsprechend; einer nach Größe und Richtung vorgegebenen Bewegung eingestellt werden soll; wird ,der Einstellmotor ,meist von mehreren als Spannungen vorhandenen Steuergrößen beeinflußfi, ,die z. B. dem Wegfehler zwischen vorgegebener und nachgebildeter Bewegung, der Geschwindigkeit der vorgegebenen oder der nachgebildeten, Bewegung, der Geschwindigkeitsdiffexenz zwischen vorgegebener und nachgebildeter Bewegung, der Beschleunigung der vorgegebenen Bewegung od. dgl. proportional sind. Die Heranziehung der Beschleunigung der vorgegebenen Bewegung als zusätzliche Steuergröße erhält insbesondere bei der Einstellung von schweren Massen besondere Bedeutung. Bei der Verstellung schwerer Massen treten ohne Verwendung der Beschleunigung als zusätzliche Steuergröße augenblicklich kleinere oder größere Wegfehler auf, bis,diese Massen eine die vorgegebene Bewegung ausgleichende Bewegung ausführen. Besonders gute Dienste leistet die Heranziehung der Beschleunigung als zusätzliche Steuergröße in allen: den, Fällen, wo mit einer Richtungs,-u.mkehr der vorgegebenen Bewegung zu rechnen ist, da ja bekanntlich am Umkehrpunkt das vom Einstellmotor aufzubringende Drehmoment am größten ist.
  • Bei derartigen Steuerungen treten leicht Pendelungen und Stöße auf, wenn die Speisespannung des Einstellmotors zu plötzlich geändert wird, was z. B. durch Regelung der Erregung eines Gleichstromgenerators geschehen kann. Das Auftreten von Pendelungen und Stößen hat man bereits dadurch zu vermeiden gesucht, daß man die Regelsteilheit. d. h. die Geschwindigkeit in Gradsec je Grad Fehlstellung zwischen vorgegebener und nachgebildeter Bewegung entsprechend schwach einstellt. Ist diese Geschwindigkeit zu klein, so erfolgt zwar die Einstellung eines Gegen-Standes, z. B. eines Geschützes, Scheinwerfers od. dgl. verhältnismäßig genau, aber auch verhältnismäßig langsam, während bei größerer Geschwindigkeit die Steuerung zu Pendelengen neigt. Man hat auch bereits mit negativer Rückkopplung, d. h. einer Dämpfung durch eine der dem Einstellmotor zugeführten Spannung proportionale Steuergröße gearbeitet. Beide Maßnahmen lia:ben jedoch :den Nachteil, daß die statische Einstellgenauigkeit erheblich verschlechtert wird und mit Rücksicht darauf ihre Wirkung nur unvollkommen ist. Sie versagte Zudem gänzlich, wenn beim Einschalten der Steuerung Geber und einzustellender Gegenstand nicht die gleiche Stellung einnahmen und zunächst eine Einsynchronisierung des einzustellenden Gegenstandes auf die Stellung des Gebers erfolgen mußte. Ein weiterer Nachteil ist noch dadurch gegeben, daß Stöße auf die Getriebe auftreten können, die gegebenenfalls zu deren Zerstörung führen.
  • Es ist auch bereits eine Steuerung für Leonardantriebe, insbesondere für Fördermaschinen mit einer zusätzlichen, im Erregerkreis der Steuerdynamos angeordneten Regeleinrichtung, bekannt, wobei die Aufgabe gelöst %vird, auf elektrischem Wege die Größe der statischen Last zu messen und eine dieser Größe entsprechende Berichtigung bei den einzelnen Förderzügen derart vorzunehmen, daß die Körbe ahne Zutun des Maschinisten am Füllort und an der Bank genau bündig stillgesetzt -,werden, so. daß sich das bisher erforderliche Wiederanfahren und das Berichtigen der Korbstellung erübrigt. Zu diesem Zweck wird zunächst mittels einer an einem im Leonardkreis liegenden Widerstand auftretenden Spannung das sich aus dem statischen und: dem dynamischen Moment zusammensetzende. Gesamtmoment ermittelt und von dieser Spannung die dem dynamischen Moment entsprechende Spannung abgezogen. Letztere Spannung wird dadurch erhalten, daß die von den Klemmen des Fördermotors abgenommenen Spannungsänderungen der Primärwicklung eines Transformators zugeführt «-erden, dessen Spannung an den Klemmen der Sekundärwicklung ein -Maß für die Geschwindigkeit, mit der die Spannungsänderungen erfolgen, und damit ein -Maß für das dynamische Moment gibt. Auf diese Weise wird erreicht. daß die Erregung der Steuerdynamos nach Maßgabe der bei einem Förderzug jeweils vorhandenen Belastung berichtit wird. Eine Kopplung zwischen dem für die' Steuerung benutzten Steuerapparat und dem Ein-Stellmotor ist hierbei nicht vorhanden.
  • Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Einrichtung zur motorischen Einstellung, insbesondere -Ferneinstellung eines Gegenstandes entsprechend einer vorgegebenen Bewegung, bei der zur Vermeidung vctn Pendelengen eine Dämpfungsanordnung vorgesehen ist, deren mittels eines Differentiators gewonnene Dämpfungsspannung der eine Verstärkerschaltung beeinflussenden Steuergröße (Wegfehlerspannung)entgegenwirkt. Beieiner solchen Einrichtung ist also eine Kopplung zwischen vorgegebener und nachgebildeter Be-,vegung vorhanden, und hierbei wird zur Vermeidung von Pendelengen eine Dämpfungs-Spannung benutzt, die erfindungsgemäß aus der Änderungsgeschwindigkeit der dem Einstellmotor zugeführten Speisespannung gebildet wird. Als Differentiator dient hierbei ein an der Ankerspannung des Steuermotors liegendes Widerstandsglied, z. B. ein Kondensator oder ein Transformator. Der besondere Vorteil der Heranziehung gerade der erfindungsgemäßen Dämpfungsspannung besteht einmal darin, daß die Speisespannung leistungsmäßig in jeder erforderlichen Größe zur Verfügung steht und ferner darin, daß die Einwirkung der Dämpfungsspannung ohne zeitliche Verzüge, d.li. ohne Zwischenschaltun- weiterer Glieder erfolgt. Durch die erfindungsgemäßeDämpfungsanordnung werden in allen Betriebszuständen der Steuerung Pendelengen und Regelstöße vermieden, ohne daß die vorher genannten Nachteile auftreten. Sie eignet sich, insbesondere für Steuerungen, in denen größere zeitliche Verzüge auftreten, die im Aufbau der Steuerung begründet sind.
  • Bei der _Nachsteuerung sehr rasch veränderlicher Sollbewegungen, z. B. beim Schlingern eines Schiffes, empfiehlt es sich, in an sich bekannter Weise noch eine weitere Steuergröße zu benutzen, durch welche einer der Sollgeschwindigkeitsänderung entsprechendeSpannung in die Steuerung eingeführt wird.
  • Die Erzeugung dieser Steuergröße geschieht mit Hilfe eines Differentiators, und zwar ebenfalls eines aus einem Kondensator oder Transformator bestehenden Widerstandsgliedes, das an der Ankerspannung der Gebertachometerz71 liegt. In der Zeichhung ist ein Ausführungsbeispie ,l .des Erfindungsgedankens. ,dargestellt.
  • Der Geber besteht z. B. aus einer elektromagnetischen Brücke i, .deren drehbarer Anker 3 mit einer Tachometermaschine q. gekuppelt ist. Die von der Tachometermaschjineq. gelieferte Spannung, die der Sollgese'hwirndigkeit proportional ist, wird: über einen regelbaren Abgriff 5 abgenommen. Mit dem Steuermotor 6, der die Einstellung eines, nicht mitgezei:chneten Gegenstandes entsprechend einer vom Geber ausgeführten Bewegung vornimmt, ist eine Rückmeldebrücke-7 mit dem drehbaren Anker 8 und: eine Rückmel.detachometermaschine 9 gekuppelt. Die von der Rückmeldetacho@metermas.c'hine 9 gelieferte Spannung, die der Istgeschwindigkeit proportional ist, wird über einen regelbaren. Abgriff io abgenommen und der Sollgesdhwindigizeeitsspannurig entgegengeschaltet. Die Anker 3 und 8 der, elektromagnetischen Brücken i und 7 sind, in an sich bekannter Weise mit Hilfe der Leitungen :2 gejgeneinanderges.chaltet. An der Ankerspannung des Steuermotors 6 liegt ein Kondensator i i und ein veränderlicher Abgriff i2. Die Punkte i3 des. Abgriffes 5 und 1q. des Abgriffes 12 sind: mit den -Gleichstromeingangsklemmen 15 und r 6 - einer. Modulierschaltung 17 verbzn.clen_. In .der, Moduliers.ch.altung 17 wird die Eingangsgleichspannung in an sich bekannter Weise, z. B. durch einen Ringmodulator oder durch einen WedhselTidhter, mit einer Wechselspannung von @beispielsweise 5o Hz moduliert. Die Wechselstromausgangsklemmen 18 und, ig der Modulierschaltung 17 stehen mit .den Eingangsklemmen 2o und 2i einer Verstärkerschaltung 22 in Verbindung, die z. B. aus gittergesteuerten Gas- oder Dampfentlad!ungsgefäßen , besteht. Über die Eingangsklemmen 23 und 24 wir'kt noch die dem Wegfehler zwischen den Brücken i und 7 proportionale Fehlerspannung auf die Verstärkerschaltung lein. Von den Ausgangsklemmen; 25 und 26 .der Verstärkerschaltung 22 wird :die Erregerwicklung 27 eines Generators 28 gespeist, der mit einem Motor 29 gekuppelt ist. Mit der vom Generator 28 erzeugten Spannung wird der Steuermotor 6 gespeist. -Es sei nun: zunächst der Fall betrachtet, daß der Geber i und der Rückmeldegeber 7 die gleiche räumliche Lage einnehmen. In .diesem Fall kann keine Differenzspannung der beiden Tachometermaschinen q. und 9 auftreten, da im Ruhezustand der Geber i und 7 die Tacho, metermaschinen spannungslos sind, und auch die Wegfehlerspannung ist Null. Dies bedeutet aber, .daß an :den Ausgangsklemmen 25 und 26 der Verstärkerschaltung 22 keine Spannung vorhanden ist und demzufolge auch .der Steuermotor 6 in Ruhe verbleibt. Findet nunmehr eineVerstellungdes.Gebers i statt, so liefert die Tachometermnaschine q. eine der GeseJhwindiOeeit der Geberbewegung proportionale Spannung. Im ersten Augenblick liefert die. Tac'hametermaschine 9 noch keine Gegenspannung, @da ja der Steuermotor 6 erst beschleunigt werden muß, und an den Eingangsklemmen 2o und 2I der Verstärkerschaltung 22- liegt eine verhältnismäßig große Spannung. Entsprechend ist auch an ,den Verstärkerausgangskliemmen 25 und 26 eine große Spannung vorhanden, und demzufolge würde der Steuermotor 6 sehr stark beschleunigt werden. Da sich aber,die dem Steuermotor 6 zugefü'hrte Spannung sehr schnell ändert, tritt unmittelbar nach dem ersten Steuerimpuls @durch-die SpannungderTadhometermaschineq., und! zwar n.oeh bevor die Tachometermaschine 9 eine Gegenspannung liefert, eine recht erhebliche Spannung an dem Differentiator 12 auf, die der Tachometermäsehinenspannung im dämpfenden Sinne überlagert wird. Dies hat zur Folge, .daß die an den Eingangsklernrnen 2o und 21 liegende Spannung sofort wieder herabgesetzt wird. Während des Anlaufes .des Steuermotors 6 liefert dann auch schon die Tac!hometermasehine 9 eine Spannung, die der von oder Tachometermaschine q. gelieferten ;Spannung entgegeingeschaltet ist. Auf diese Weise isst einpendelfreies Einlaufendes Steuermotors, 6 in die befohlene Stellung gewährleistet. .-Die Abgriffe 5, 1o Und 12 sind von vornherein so eingestellt, ,daß die von der Tachometermaschine q. gelieferte Spannung die ,anderen Spannungen überwiegt, und zwar so viel, daß die gesamte Steuerung mit Sicherheit anläuft.
  • Wird der Geber i bei abgeschalteter Steuerung verstellt, so liegt im ersten Augenblick de Einschaltens@ eine -dem Wegfehler proportionale Spannung an den Eingangsklemmen 2"3 und 2q. ,der Verstärkerschaltung 22. Auch in diesem Fall liefert der Differentiator i i sofort eine Spannung" die im .dämpfenden Sinne wirkt und so, .das Auftreten von Stößen verhindert.
  • An der Ankerspannung der Tac'ho:metermaschine 4 liegt- -noch ein weiterer Kondensator 3o, der eine der Sol.lgeschwindigkeitsänderung proportionale Spannung als Steuergröße liefert. Ihre Einfügung erfolgt über einen regelbaren Abgriff 3i.
  • An Stelle des in der Figur als elektromagnetische Brücke .dargestellten Gebers und Rückmeldegeberskann als Indikator auch ein Kreisel, ein Pendel., ein motorähnlicher Geber od. djgl-. treten.. Die Erfindung ist auch nicht auf,die ,dargestellte Steuerung beschränkt. Ist die Leistung der in der Verstärkerschaltung vor'handenenEn:tladungsgefäße ausreidhend,so kann der den Gegenstand einstellende Steuermotor auch unmittelbar in ihrem Anoden kreis liegen und der Generator 28 mit seinem Antriebsmotor 29 in Wegfall kommen. Der Gegenstand der Erfindung ist auch dann mit Vorteil anwendbar, wenn vom Indikator nur eine Wegfehlerspannung geliefert wird. In diesem Fall sind auch die Tachometermaschinen 4 und 9 nicht mehr vorhanden.
  • Die Erfindung ist auch nicht beschränkt auf Steuerungen zur Einstellung eines schweren Gegenstandes. Sie ist vielmehr auch in anderen Steuerungen allgemein verwendbar, um die in .den vorgegebenen Werten nicht enthaltenen Geschwindigkeitsänderungen der Istbewegung auf ein nicht störendes Maß herabzusetzen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: z. Einrichtung zur motorischen Einstel= 1ung, insbesondere Ferneinstellung eines Gegenstandes entsprechend einer vorgegebenen Bewegung, bei der zur Vermeidung von Pendelungen eine Dämpfungsanardnung vorgesehen ist, deren mittels eines Differentiators gewonneneDämpfungsspannung der eine Verstärkerschaltung beeinflussenden Steuergröße (Wegfehlerspan nung) entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Dämpfungsspannung aus derÄnderungsgesehwin.digkeitder dem Einstellmotor zugeführten Speisespannung gebildet wird.
  2. 2. Dämpfungsanordnung nach Anspruch i für -die Steuerungen mit sehr rasch verlaufenden Sollbewegungen, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise noch eine mittels eines Differentiators erzeugte und der Sollgeschwindigkeitsänderung entsprechende Spannung als weitere Steuergröße in die Steuerung eingeführt wird, um den durch die Dämpfungsanordnung bedingten beschleunigungsproportionalen Wegfehler zu kompensieren.
  3. 3. Dämpfungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Differentiator ein an der Ankerspannung der Gebertachometermaschine liegendes Kondensatorwiderstandsglied dient. ZurAbgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 260 553, 607 256; britische Patentschriften Nr. 446 665, 473 753; USA.-Patentschriften Nr. i 554 698, 1703 28o, 1936 787.
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