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Einrichtung zur Verbesserung des Einlaufens von Steuerungen in,die
Synchronstellung Bei Steuerungen, insbesondere bei Fernsteuerungen, bei denen ein
Gegenstand (Waffe, Gerät od. dgl.) entsprechend einer nach Größe und Richtung vorgegebenen
Bewegung eingestellt werden soll, wird der Einstellmotor meist von mehreren als
Spannungen vorhandenen Steuergrößen beeinflußt, .die z. B. dem Wegfehler zwischen
vorgegebener und nachgebildeter Bewegung, der Geschwindigkeit der vorgegebenen oder
der nachgebildeten Bewegung, der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen vorgegebener
und nachgebildeter Bewegung, der Beschleunigung der vorgegebenen Bewegung od. dgl.
proportional sind. Die beim Vorhandensein eines Stellungsunterschiedes, z. B. zwischen
einem Geber und einer Rückmeldebrücke eines Synchronübertragungssystems, auftretende
sogenannte Wegfehlerspannung ist zunächst als Wechselspannung vorhanden. Der drehbare
Teil der Rückmeldebrücke ist dabei mit dem einzustellenden Gegenstand gekuppelt.
Geber und Rückmeldebrücke können hierbei als Ringfeld-Brückensystem ausgebildet
sein. Der Geber kann aber auch z. B. aus einem Polschuhsystem -bestehen. Auf dem
Ständer der Rückmeldebrücke befindet sich dabei eine symmetrisch verteilte Vierphasenwicklung,
während sich auf seinem Läufer eine Dreiphasenwicklung befindet. Diese Dreiphasen-
Wicklung
steht mit einer ebensolchen Läuferwicklung des Gebers in Verbindung. Bei der Synchronstellung
der beiden Läufer sind die Spannungen der vier Ständerwicklungsphasen gleich groß
und die an den Brückenpunkten abzunehmende Fehlerspannung ist gleich Null. Bei einer
Verstellung des Geberläufers tritt eine Feldverschiebung im Ständer der Rückmeldebrücke
auf, die die vier Spannungen unterschiedlich macht und die Differenz der Spannungen
von je zwei gegenüberliegenden Brückenzweigen als Fehlerspannung abgibt, deren Größe
abhängig ist von der Größe der Verstellung des Läufers des Gebers gegenüber dem
Läufer der Rückmeldebrücke.
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Dieser als Wechselspannung vorhandenen Steuergröße können noch weitere
Steuergrößen überlagert werden, deren Größe z. B. proportional ist der Geschwindigkeit,
mit der die Änderung des Wegfehlers stattfindet. Wird die weitere Steuergröße in
Form einer Gleichspannung erhalten, so muß sie zuvor wechselgerichtet «-erden. Die
den verschiedenen Steuergrößen entsprechenden Spannungskomponenten bilden dann zusammen
eire Steuerwechselspannung. Diese Steuergröße ist aber in den meisten Fällen zu
gering, um einen Motor unmittelbar zu beeinflussen. Die Beeinflussung kann hierbei
z. B. unter Zuhilfenahme einer aus gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsgefäßen
bestehenden Schaltung erfolgen, die als Regelorgan dient.
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Zur Übertragung der vorgegebenen Bewegung werden häufig Grob-Fein-Systeme
benutzt, bei denen dem Grobsystem ein großer, dem Feinsystem ein kleiner Drehwert
für jede Umdrehung zugeordnet ist. An sich geschieht bei derartigen Übertragungssystemen
die Beeinflussung des Einstellmotors in Abhängigkeit von der Fehlerspannung des
Feinsystems. Tritt nun ein so großer Stellungsunterschied zwischen vorgegebener
und nachgebildeter Bewegung auf, daß ein mit dem Grobsystem gekuppeltes Kontaktwerk
anspricht, so wird über Relais das Feinsvstem von dem Regelorgan abgeschaltet und
eine feste Synchronisierspannung an letzteres gelegt. Der Einstellmotor läuft nunmehr
mit seiner höchsten Drehzahl nach der Synchronstellung hin. Eine derartige große
Verstellung zwischen Geber und Rückmeldebrücke tritt z. B. dann auf, wenn der Geber
im stromlosen Zustand der Anlage verstellt worden ist, beim Vorhandensein von schwergängigen
Stellen im Getriebe od. dgl. Wenn nun von dem Synchronisierbereich stoßfrei auf
den Feinbereich übergegangen werden soll, so muß dies bei einem Stellungswinkel
erfolgen, bei dem die Geschwindigkeit des Feinbereiches gleich der Synchronisiergeschwindigkeit
ist. Um eine schnelle Stellungsübereinstimmung herbeizuführen, muß die Synchronisiergeschwindigkeit
verhältnismäßig groß sein. Sie beträgt z. B. 8'/sec, während sie beim Übergang in
den Feinbereich o,5''/sec betragen soll. Diese großen Folgegeschwindigkeiten der
Steuerungen für das Synchronisieren bedingen aber ein hartes Einfahren der Steuerung
und das Auftreten von Pendelungen. Zwecks Verbesserung des Synchronisiervorganges
ist auch bereits mit Fehlerschwächung. d. h. mit einer Herabsetzung der dem Fehler
verhältigen Spannung im Feinbereich einerseits und mit einer Zwischenbereichstufe
andererseits gearbeitet worden. Im ersteren Falle tritt eine Verminderung der Steilheit
der Steuerung im Feinbereich ein, während im letzteren Falle die Synchronisiergeschwindigkeit
der Steuerung stufenförmig herabgesetzt wird und demzufolge die Zeitspanne bis zum
Erreichen der Synchronstellung unzulässig groß wird.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verbesserung des Einlaufens
von Steuerungen, insbesondere von Fernsteuerungen in die Synchronstellung unter
Verwendung eines Grob-Fein-Übertragungssystems und eines vom Grobsystem angetriebenen
zweistufigen Kontaktwerkes, welches bei seinem Ansprechen über Relais die von der
Rückmeldebrücke des Feinsystems gelieferte Wegfehlerspannung abschaltet und eine
feste, die höchste Synchronisiergeschwindigkeit bewirkende Synchronisierspannung
an das Regelorgan des Einstellmotors anlegt. Sie ist gekennzeichnet durch die Schaffung
eines Übergangsbereiches zwischen Svnchronisierbereich und Feinbereich, in dem das
Regelorgan von einer festen Teilspannung der Synchronisierspannung und einer dieser
überlagerten, dem noch vorhandenen Wegfehler proportionalen Spannung beeinflußbar
ist. Mit dieser Einrichtung ist ein stoßfreier Einlauf der Steuerung in den Feinbereich
mit größtmöglicher Gesch-,vindigkeit gewährleistet. Beim Übergang von dem Synchronisierbereich
in den Übergangsbereich wird die Synchronisiergeschwindigkeit mit abnehmendem Wegfehler
proportional abgebaut, so daß der Übergang in den Feinbereich bei kleiner Folgegeschwindigkeit
erfolgt. Der Synchronisiervorgang selbst vollzieht sich stufenlos.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens
dargestellt. Es zeigt Fig. i den Aufbau einer zum Synchronisieren einer Steuerung
erforderlichen Einrichtung und Fig. 2 ein Wirkungsbild der gemäß Fig. i vorzunehmenden
Maßnahmen.
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%Iit i ist die auf dem Ständer der Rückmeldebrücke des Feinsystems
untergebrachte, symmetrisch verteilte Vierphasenwicklung
und mit
2 dessen Läuferwicklung bezeichnet, die mit der nicht mitdargestellten Läuferwicklung
des Gebers des Feinsystems verbunden ist. Die ebenfalls symmetrisch verteilte Vierphasenwicklung
3 ist auf dem Ständer der Rückmeldebrücke des Grobsystems untergebracht, und dessen
Läuferwicklung 4 ist mit der nicht dargestellten Wicklung des Gebers des Grobsystems
verbunden. Parallel zum Rückmeldegeber 3, 4 ist noch ein Grobsystem mit Kontaktwerk
5 geschaltet. Letzteres enthält einen drehbaren Läufer 6, auf dessen Welle eine
nicht mitgezeichnete Nockenscheibe befestigt ist. Diese Nockenscheibe arbeitet in
der einen Drehrichtung mit Kontakten 7, 8 und 9, in der anderen Drehrichtung mit
Kontakten io, ii und 12 zusammen, durch die Relais 13, 14 und 15 betätigt werden.
Die von den Relais gestellten Kontakte sind mit den Indices a, b, c bezeichnet
und dienen außer zu anderen Zwecken noch zur Betätigung weiterer Relais 16 und 17.
Alle Relais werden aus einer Stromquelle 18 gespeist. Die Synchronisierspannung
wird von dem als Transformator ausgebildeten Teil ig geliefert. Die Fehlerspannung
des Feinsystems wird über einen veränderlichen Abgriff 2o abgenommen und einer Schaltung
2i zugeführt, die aus gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsgefäßen besteht.
Die Schaltung 21 dient dabei in an sich bekannter Weise als Regelorgan für einen
Einstellmotor 22, der mit einem nach Größe und Richtung einzustellenden Gegenstand
in Antriebsverbindung steht. Der Läufer der Brücke i, 2 des Feinsystems ist mit
dem Läufer der Brücke 3,4 des Grobsystems unter Zwischenschaltung einer Übersetzung
gekuppelt, die der Übersetzung zwischen dem Grob- und dem Feinsystem entspricht.
Der Läufer der Brücke 3, 4 des Grobsystems und der Läufer 6 des weiteren Grobsystems
sind entweder über ein übersetzungsgetriebe mit dem Einstellmotor 22 oder aber unmittelbar
mit dem vom Einstellmotor 22 einzustellenden Gegenstand gekuppelt. Im ersteren Falle
ist das Getriebeübersetzungsverhältnis zwischen Einstellmotor 22 und den Läufern
der beiden Grobsysteme das gleiche wie zwischen Einstellmotor 22 und einzustellendem
Gegenstand.
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Findet nur eine kleine Verstellung zwischen Geber und einzustellendem
Gegenstand statt, so arbeitet auch nur das Feinsystem, und an zwei Punkten der Rückmeldebrücke
i, 2 tritt eine Fehlerspannung auf, die über den Abgriff 2o und die geschlossenen
Kontakte 16b und 16c der Schaltung 21 zugeführt wird. Überschreitet nun diese Verstellung
ein gewisses Maß, so spricht das Kontaktwerk 5 an. Die vom Läufer 6 bewegte Nockenscheibe
bringt zunächst in der einen Drehrichtung die Kontakte 7 und 8 miteinander in Berührung
und betätigt dadurch das Relais 13, welches seinen Kontakt 13a schließt und dabei
das Relais 16 an Spannung legt. Das Relais 16 schließt den Kontakt 16a, öffnet den
Kontakt 16b und legt den Kontakt 16c um. Das Schließen des Kontaktes 1611 bewirkt
das Ansprechen des Relais 17 und damit das Schließen seines Kontaktes r711 und das
Umlegen seines Kontaktes r76. Durch das Öffnen des Kontaktes 16b wird die Einwirkung
des Rückmeldegebers i, 2 auf die Schaltung 2i unterbunden. Das Umlegen des Kontaktes
16c bewirkt die Vorbereitung eines neuen Stromkreises, über den nunmehr die Beeinflussung
der Gitter der in der Schaltung 21 enthaltenen Entladungsgefäße erfolgt. Nach dem
Ansprechen des Relais 17 liegt nunmehr am Eingang der Schaltung 21 eine Spannung,
die sich aus einer kleinen Teilspannung der Synchronisierspannung und der vom Rückmeldegeber
3, 4 gelieferten Fehlerspannung des Grobsystems zusammensetzt. Wird der Stellungsunterschied
zwischen Geber und einzustellendem Gegenstand noch größer, so bringt die vom Läufer
6 bewegte Nockenscheibe auch noch die Kontakte 8 und 9 miteinander in Berührung.
Letzteres hat zur Folge, daß nunmehr auch das Relais 15 anspricht und dabei seinen
Kontakt i511 öffnet. Hierdurch fällt das Relais 17 ab, öffnet seinen Kontakt 17a
und legt seinen Kontakt i7b um. Durch die Öffnung des Kontaktes 17a wird die Fehlerspannung
der Rückmeldebrücke 3, 4 abgeschaltet, und über den Kontakt 17b wird nunmehr die
volle Synchronisierspannung an den Eingang der Schaltung 21 gelegt. Der Einstellmotor
läuft nunmehr mit seiner höchstenGeschwindigkeit inRichtung der Synchronstellung.
Nähert sich der einzustellende Gegenstand dieser Synchronstellung, so gibt die vom
Läufer bewegte Nockenscheibe die Kontakte 8, 9 wieder frei, das Relais 15 fällt
ab und schließt dabei seinen Kontakt 15a. Hierdurch kommt das Relais 17 wieder zum
Ansprechen und legt über seine Kontakte 17a und i7 b an den Eingang der Schaltung
21 wieder die kleine Teilspannung der Synchronisierspannung und die Fehlerspannung
der Rückmeldebrücke 3, 4. Ist die Synchronstellung des einzustellenden Gegenstandes
mit dem Geber bis auf einen kleinen Wert erreicht, so wird auch die Berührung der
Kontakte 7, 8 aufgehoben, das Relais 13 fällt ab und öffnet den Kontakt 13a. Letzteres
bewirkt ein Abfallen des Relais 16 und damit verbunden ein Öffnen des Kontaktes
16a, ein Schließen des Kontaktes 16b und ein Umlegen des Kontaktes 16c. Am Eingang
der Schaltung 21 liegt nur die Fehlerspannung des Rückmeldegebers i, 2, die nunmehr
die endgültige Synchronstellung herbeiführt. Die Beeinflussung
der
Schaltung 21 kann dabei in an sich bekannter Weise auch noch durch weitere, oben
bereits genannte Steuergrößen erfolgen.
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Findet die Verstellung zwischen Geber und einzustellendemGegenstand
in derumgekehrten Drehrichtung statt, so spricht bei größerem Stellungsunterschied
zunächst das Relais 14 an. Der weitere Verlauf des Steuervorganges vollzieht sich
in der bereits beschriebenen Welse.
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In der Fig. 2 sind auf der Abszisse die die Verstellung zwischen Geber
und einzustellendem Gegenstand angebenden Winkel und auf der Ordinate die Geschwindigkeit
der Verstellung des einzustellenden Gegenstandes in '/sec eingezeichnet. Während
des Synchronisiervorganges liegt zunächst eine feste Synchronisierspannung am Eingang
der Schaltung 2i, und der Einstellmotor 22 läuft während dieser Zeit mit der Höchstgeschwindigkeit
in Richtung der Synchronstellung. Dieser Bereich ist durch die Bezeichnung »Synchronisierbereich«
kenntlich gemacht. Beträgt die gegenseitige Verstellung z. B. nur noch io°, so wirkt
eine kleine Teilspannung der Synchronisierspannung und die Fehlerspannung des Rückmeldegebers
3, 4 auf den Eingang der Schaltung 2i. Dieser Bereich ist als »Übergangsbereich«
bezeichnet. Die der Teilspannung entsprechende Synchronisiergeschwindigkeit ist
von links oben nach rechts unten, die der Fehlerspannung des Rückmeldegebers 3,
4 entsprechende Synchronisiergeschwindigkeit von rechts oben nach links unten schraffiert.
Die Höhe der festen Teilspannung der Sy nchronisierspannung ist durch den Überlaufwinkel,
d. h. den Winkel, bei dem das Feinsystem allein die Beeinflussung der Schaltung
2 i übernimmt und der im vorliegenden Falle z. B. mit 3!16° angenommen ist, und
die Steuersteilheit des Feinbereiches bestimmt. Die Steuersteilheit des Feinbereiches
ist durch strichpunktierte Linien angegeben. Der Überlauf aus dem Übergangsbereich
in den Feinbereich erfolgt dabei bei einer Folgegeschwindigkeit von etwa o,6'/sec.