DK145438B - Adaptivt reguleringssystem - Google Patents

Description

(19) DANMARK

|p (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT od 145438 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 479/76 (51) (nt.CI.8 G 05 B 13/02 (22) Indleveringsdag 5· feb. 1976 (24) Løbedag 5. feb. 1976 (41) Aim. tilgængelig 7. aug. 1976 (44) Fremlagt 15. nov. 1982 (86) International ansøgning nr. - (86) International indleveringsdag (85) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 6. feb. 1975; 1467/75, CH

(71) Ansøger CONTRAVES AG, 8052 Zuerich, CH.

(72) Opfinder Walter Eicher, CH.

(74) Fuldmægtig Firmaet Chas. Hude.

<54) Adaptivt reguleringssystem.

Opfindelsen angår et adaptivt reguleringssystem med en regulator indeholdende en indgangsadditionsenhed til dannelse af differencen mellem en reguleringsstørrelse og en referencestørrelse, en reguleringsindretning til ud fra denne differens at frembringe en indstillingsstørrelse, og en i en reguleringssløjfe anbragt indretning til begrænsning af den til det regulerede system tilførte indgangs-GQ størrelse, hvilken indretning styrer en linearitetsdetektor, der ved fremkomst af ulineære forhold i reguleringssløjfen rf frembringer et styresignal.

LO

J· x— *

O

2

US43S

Den størrelse, der skal holdes på en nominel værdi, er det regulerede systems udgangsstørrelse og regulatorens indgangsstørrelse. En forstyrrelse er en værdi, der har indflydelse på reguleringsstørrelsen. Selve indstillingsstør-5 reisen er den størrelse, ved hjælp af hvilken reguleringsstørrelsen påvirkes til eliminering af forstyrrelsens indflydelse. Den er regulatorens udgangsstørrelse og det regulerede systems indgangsstørrelse. En referenceværdi bestemmer reguleringsstørrelsens nominelle værdi. Den er 10 regulatorens indgangsstørrelse. Det regulerede system er den del af reguleringssystemet, hvori reguleringsstørrelsen frembringes. Indstillingsstørrelsen og den eventuelle forstyrrelse adderes? og bearbejdes i det regulerede system. Regulatoren er den del af reguleringssystemet, hvori ind-15 stillingsstørrelsen frembringes. Referencestørrelsen, reguleringsstørrelsen og den eventuelle forstyrrelse adderes og bearbejdes i regulatoren. Den respektive reguleringssløjfe består af det regulerede system, regulatoren og forbindelser, der arrangerer den rigtige tilledning til de 20 opregnede størrelser. Hvis reguleringsstørrelsen ikke direkte kan anvendes som indgangsstørrelse til regulatoren, eksempelvis som følge af at den er af en anden beskaffenhed, bliver den af en i reguleringssløjfen indsat transducer omsat til en for regulatoren egnet indgangsstørrelse.

25 Hvis indstillingsstørrelsen af tilsvarende årsager ikke direkte kan anvendes som indgangsstørrelse for det regulerede system, bliver den af en i reguleringssløjfen indsat reguleringsenhed omsat til en for det regulerede system egnet indgangsstørrelse.

30 Reguleringssløjfens elementer er behæftet med mangler, der enten har tekniske årsager eller skyldes de pålagte driftsbetingelser. Sidstnævnte er eksempelvis tilfældet, når reguleringsstørrelsen eller indstillingsstørrelsen af driftstekniske grunde er underkastet forhold, der indskrænker 35 deres værdier og ændringer, hvorved reguleringskredsens 145438 3 normale lineære karakteristikker bliver ulineære.

Eksempelvis har den åbne reguleringssløjfe i et regulerins-system for en målfølgende teodolit i azimut og højderetningen normalt en lineær overføringsfunktion. Når strømmen 5 til teodolittens drivmotor når en værdi, der ikke må overskrides, bliver en strømbegrænsende indretning i reguleringssløjfen virksom, hvorved reguleringssløjfens overføringsfunktion bliver ulineær.

I et sådant reguleringssystem, hvis åbne reguleringssløje 10 alt efter driftsbetingelserne udviser en lineær eller ulineær overføringsfunktion, er det ikke muligt med en én gang fastlagt karakteristisk værdi for reguleringssløjfen at opnå en optimal udformning i hele det brugbare frekvensområde for reguleringssystemt, d.v.s. efter behov i det 15 samlede brugbare frekvensområde at kunne undgå fejl i de forskellige tidsafledede af reguleringsstørrelsen (f,eks. positions-, hastigheds-, accelerations- og impulsfejl).

En tilpasning af reguleringssløjfen til opnåelse af den mindst mulige reguleringsfejl i området med lave frekvenser 20 fører til en ustabilitet, så snart reguleringssløjfen og især den åbne reguleringssløjfe ikke længere er strengt lineær. Under sådanne omstændigheder må der ved optimering af reguleringssløjfen i lavfrekvensområdet tages hensyn til de størst mulige ulineariteter, hvorved der i 25 de normale tilfælde med lineære forhold fremkommer et tab i nøjagtighed, som må tages med i købet for at undgå ustabilitet.

Et yderligere eksempel på et reguleringssystem af denne art er et system til regulering af et legemes temperatur, hvor 30 forstyrrelsen er et varmetab, og indstillingsstørrelsen er en elektrisk strøm, der tilfører legemet varme gennem Joule-effekt. I dette system er reguleringsenheden en elek- 4

U543G

trisk modstand, i hvilken Joule-effekten udvikles. Strømmen gennem modstanden må imidlertid ikke overstige en bestemt værdi, da modstanden ellers vil brænde over. Endnu et eksempel på et reguleringssystem af denne art er et system 5 til regulering af pH-værdien af en opløsning, hvor forstyrrelsen er en pH-forøgelse som følge af en kemisk reaktion, og indstillingsstørrelsen er en elektrisk strøm, der styrer en ventil, der regulerer tilførselen af en syreopløsning.

I dette system udgøres reguleringsenheden af ventilen, og 10 en ulinearitet indtræder, når den af ledningen betingede maksimale tilførsel af syreopløsning er nået.

I dette eller lignende reguleringssystemer kan der sikres en stabil regulering under alle driftsforhold med størst mulig nøjagtighed, såfremt optimeringen af regulerings-15 sløjfen, hvad angår nøjagtigheden af reguleringen i området med lave frekvenser, ikke er begrænset af at skulle tage hensyn til ulineære forhold i reguleringssløjfen.

Det er kendt, at optimeringen af reguleringssløjfen kan 'foretages i to uafhængige trin: Først tilpasses re-20 gulatorens egenskaber til lineære forhold for reguleringssløjfen, således at den bedst mulige regulering derved opnås. Derefter tilvejebringes en korrektionsindretning der ved fremkomst af en ulinearitet i reguleringssløjfen modificerer dennes parametre, således at der også i til-25 fælde af størst mulig ulinearitet opnås den bedst mulige regulering uden at systemet af den grund bliver ustabilt.

Fra U.S.A. patentskrift nr. 3.510.737 kendes et reguleringssystem for en positionsmotor, hvor regulatorens indgangsstørrelse er opdelt i en nedre og en øvre frekvensandel, og 30 begge disse andele bearbejdes separat til dannelse af indstillingsstørrelsen, idet indstillingsstørrelsen i tilfælde af lineære forhold i regulatoren udgøres af summen af de bearbejdede andele. Ved ulineære forhold er den nedre fre- 5 U5438 kvensandel af indstillingsstørrelsen lig med nul- Derved bliver kun den øvre frekvensandel virksom, hvorved reguleringsstørrelsens oversving reduceres. Denne løsning af stabilitetsproblemet er ikke helt tilfredsstillende, idet 5 indstillingsstørrelsen ved skift fra det lineære til det ulineære tilfælde ændres i spring, hvilket kan give anledning til uønskede krav og vanskeliggøre en omskiftning af systemet fra igangsætning med manuel- eller programmeret styring til adaptiv styring. I det øjeblik reguleringssløjfen lukkes, 10 kan regulatorens overføringsfunktion antage én ud af to mulige værdier, afhængigt af om den tidligere åbne reguleringssløjfe drives i det lineære eller ulineære område.

Den manuelt indførte eller af en regneenhed afgivne referencestørrelse er derfor ved åben reguleringssløjfe i sin 15 virkning ikke en-entydigt ækvivalent med en enkelt bestemt reguleringsstørrelse, der ved lukket reguleringssløjfe kobles tilbage til regulatoren.

Fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.226.882 kendes en fremgangsmåde til stabilisering af et reguleringssystem, 20 hvis tendens til ustabilitet beror på ulineariteten af en konstruktionsdel, der kan mættes. Det overvåges, om der opstår ulinearitet, og i overensstemmelse dermed frembringes der et styresignal, der giver anledning til at reguleringssløjfen ændres. Denne ændring består i, at forstærknings-25 graden i tilbagekoblingssløjfen ved fremkomst af en ulinearitet hæves til opnåelse af en ovefføringsfurtktion, der bringer det regulerede system tilbage til stabilitetsgrænsen. Den af en ulinearitet af regulatoren forårsagede formindskelse af regulatorens forstærkningsfaktor i området med lave 30 frekvenser kompenseres med andre ord ved, at forstærknings faktoren i tilbagekoblingssløjfen hæves, hvorved summen af referencestørrelsen og regulatorstørrelsen på regulatorens indgang reduceres, så at reguleringssystemet atter nærmer sig stabilitet, eftersom regulatoren igen drives ved græn-35 sen af det lineære område. Ved denne løsning af stabilitets- 6 1Λ 5 4 3 8 problemet ændres indstillingsstørrelsen ikke i spring, når det regulerede system skifter fra lineær til ulineær drift eller omvendt, eftersom indstillingsstørrelsen ved mætning af regulatoren forbliver konstant. Denne løsning sikrer i-5 midlertid heller ikke en omskiftning af reguleringssystemet fra manuel- eller programmeret drift til adaptiv drift uden spring, eftersom overføringsfunktionen mellem regulerings-størrelsen og indstillingsstørrelsen også her i det øjeblik reguleringssløjfen lukkes, kan antage én ud af to 10 mulige værdier, afhængigt af om den tidligere åbne reguleringssløjfe befandt sig i det lineære eller det ulineære driftsområde.

Formålet med opfindelsen er at anvise hvorledes man for et reguleringssystem af den indledningsvis nævnte art opti-15 merer reguleringssløjfen med hensyn til præcision og stabilitet af reguleringen i området ved lave frekvenser på en sådan måde, at reguleringssystemet vil kunne skifte fra manuel- eller programmeret drift til adaptiv drift uden spring.

20 Dette formål er ifølge opfindelsen opnået ved, at et adaptivt reguleringssystem af den indledningsvis nævnte art er ejendommeligt ved, at der i regulatoren mellem indgangsadditionsenheden og regulatorindretningen er anbragt en tilsætningsadditionsenhed, hvis første indgang står i for-25 bindelse med indgangsadditionsenhedens udgang, og hvis udgang står i forbindelse med reguleringsindretningens indgang, medens tilsætningsadditionsenhedens anden indgang er forbundet med udgangen af en tilsætningsindretning bestående af et antal N ens serieforbundne integrations-30 trin, der hver især indeholder en integrator samt en hjælpeadditionsenhed, hvis udgang er forbundet til integratorens udgang via en af styresignalet påvirket styreomskifter, idet styresignalet bevirker en åbning af styreomskifteren, ligesom dens ene indgang er forbundet med tilsætningsadditions- 145Λ38 7 enhedens første indgang via en første multiplikator, og dens anden indgang er forbundet med tilsætningsadditionsenhedens udgang via en anden multiplikator, medens inte-gratorens udgang i det sidste integrationstrin i serien 5 af integrationstrin danner tilsætningsindretningens udgang, og udgangene i de øvrige integrationstrin er forbundet med hjælpeadditionsenhedens tredie indgang i det efterfølgende integrationstrin i serien.

Ved lineære forhold i regulatorsløj fen er styreomskifterne 10 i alle integrationstrinnene i lukket stilling.

Ved ulineære forhold i reguleringssløjfen giver det af linearitetsdetektoren frembragte styresignal anledning til, at styreomskifteren åbnes, hvorved alle forbindelserne mellem hjælpeadditionsenhederne og integratorindgangene af-15 brydes, og hver af integratorindgangene stilles på nul, således at integralet også bliver nul. Udgangen af den tilsvarende integrator bliver stående på en værdi svarende til udgangsværdien, på den sidste åbne styreomskifter.

20 Ved lineære forhold i reguleringssløjfen bearbejdes differencen mellem reguleringsstørrelsen og referencestørrelsen derved i tilsætningsindretningen, inden den tilføres til regulatorindretningen. Som det fremgår af det efterfølgende, svarer denne bearbejdning til virkningen af 25 et lavpasfilter af N-te orden. Ved ulineære forhold i reguleringssløjfen opnås derimod, at tilsætningsindretningens virkning bortfalder, hvorved reguleringssløjfen opnår den nødvendige tilpasning til undgåelse af ustabilitet. I det øjeblik, virkningen bortfalder, indtræder der ingen, ændringer 30 i spring i reguleringssløjfen, da den sidst opnåede virkning inden bortfaldet holdes konstant. Ved at fastholde alle integratorerne på udgangsværdien af den sidste integrator inden fremkomsten af de ulineære forhold, bibeholdes desuden 145438 8 i den sapilede tilsætningsindretning en kombination af udgangsværdier,. der ved genindtrædelse til lineære forhold, d.v.s, ved fornyet lukning af styreomskifteren er en bedre kombination end, hvis alle udgangsværdierne var faldet til nul. 5 De indsvingninger,der er nødvendige for at bringe reguleringssløjfen i en ny tilstand,er følgelig ved fornyet indsætning af tilsætningsindretningens virkning samt ved ændringer i reguleringssløjfen i tid stærkt reduceret.

Som tidligere nævnt er der i reguleringssystemet en ind-10 retning til begrænsning af den til det regulerede system påtrykte indgangsstørrelse, hvilken indretning også styrer en linearitetsdetektor, der frembringer et styresignal, når begrænsningen fremkommer. Eksempelvis drejer det sig om en som-reguleringsenhed anvendt ventil, der på kendt måde frem-15 bringer et styresignal ved lukning af en styreomskifter, når tilstanden med den største åbning nås·. I et andet eksempel drejer det sig om en kendt indretning til begrænsning af en elektrisk strøm, hvilken indretning frembringer et styresignal, når begrænsningen fremkommer. En sådan indretning 20 findes såvel i forbindelse med temperaturregulering som i forbindelse med stillingsregulering ved hjælp af en motor.

Antallet N af integrationstrin i tilsætningsindretningen og multiplikatorernes multiplikationskoefficienter bestemmes af reguleringssløjfens egenskaber. I et reguleringssystem udviser 25 den åbne reguleringssløjfe altid en grænseværdi, over hvilken der for overføringsfunktionen indtræder amplitudefald og fasedrejning, hvilket begrænser reguleringssystemets anvendelighed. Indførelsen af en som lavpasfilter af N-te orden virkende tilsætningsindretning i reguleringssløjfen giver i 30 området ved lave frekvenser ganske vist anledning til en forbedring i nøjagtighed af den ønskede stigning i ampli-tude.f aktoren for overførings funktionen, men giver også anledning til en yderligere fasedrejning, der ikke behøver at overlappe den førstnævnte fasedrejning i frekvensområdet, 145438 9 hvilken fasedrejning i øvrigt forskyder grænsefrekvensen mod en lavere frekvens. Jo højere virkningsordenen N er, jo mere stejlt stiger amplitudefaktoren, men også båndbredden, og jo mere forstyrrer fasedrejningen. Optimeringen af re-5 guleringssløjfen med hensyn til virkningsordenen N af tilsætningsindretningen beror derfor på et kompromis, der må vælges fra tilfælde til tilfælde. Eksempelvis er i et reguleringssystem til styring af en målføigende teodolit i azimut eller højderetningen den optimale orden N=2, selvom 10 også N=1 og N=3 definerer tilsætningsindretninger, hvis indsætning forbedrer reguleringssløjfens egenskaber.

Ved bestemmelse af maltiplikationskoefficioaterne fastlægger man først amplitudefaktorens variationsområde. I området ved den højeste frekvens kan den med fordel sættes 15 til 1 og i området ved den laveste frekvens til den ønskede værdi, idet denne værdi af regnetekniske grunde er skrevet som en brøk An/Bn· Indekset N svarer til tilsætningsindretningens virkningsorden, der skal beregnes. Derefter er under anvendelse af Laplace-transformation den tilsvarende over-20 føringsfunktion for et lavpasfilter skrevet op og anvendt til bearbejdning af et tidsafhængigt signal x(t) og et tidsafhængigt signal y(t), hvor y(t) er signalet på udgangen af tilsætningsadditionsenheden.

Ved en virkningsorden på N=1 haves; A-, (1 + B. p) 25 y (p) = —----- x(p) B^l + A-jP) hvor p er den sædvanlige Laplace-operator. Deraf følger, at B1 y(t) + A1B1 y(t) = A-j^ x(t) + A1B1 x(t) ved separation af y(t) og integration af det fremkomne, og 10 14 5 Λ 3 8 da y(t) = x(t) for t=0, fås t y(t) = x(t) + J y(t) } dt

Som det fremgår af denne formel, består tilsætningsindretningen af første orden af et integrationstrin og tilsætnings-5 enheden summerer den uforarbejdede værdi x(t) med dette integrationstrins udgangsværdi. I integrationstrinnet er den ubearbejdede værdi x(t) pålagt koefficienten (l/B^),og den bearbejdede værdi y(t) er pålagt koefficienten (-1/A^), hvilket sker i hver sin multiplikator. Derefter integreres 10 summen af de multiplicerede værdier ved hjælp af en hjælpeadditionsenhed og en integrator.

Ved en virkningsorden på N=2 fremkommer en lignende beregning : A2(l + B,p + B,p2) y(p) = -5— x (p) B2(1 + Αχρ + A2p ) 15 B2y(t) + A1B2 y(t) + A2B2 y(t) = = A2 x(t) + A^.^ x(t) + A2B2 x(t) y(t, -xct, + J i!lx(t) + f,l x(t) .

0 B2 A2 £ B1 i y(t) ] dt } dt.

A1

Det fremgår heraf, at tilsætningsindretningen af anden or-20 den består af to integrationstrin, hvor det sidste bearbejder det førstes resultat. Det fremgår endvidere, at det første integrationstrin er identisk med tilsætningsindret- 145438 11 ningen af første orden, medens det sidste integrationstrin udviser en lignende opbygning, når bortses fra, at hjælpeadditionsenheden ikke kun adderer den med koefficienten (Βχ/Β2) multiplicerede ubearbejdede værdi x(t) og den med 5 koefficienten (-Αχ/Α2) multiplicerede forarbejde værdi y(t), men også adderer det første integrationstrins udgangsværdi.

Den almindelige formulering af virkningen af en tilsætningsindretning af N-te orden lyder i Laplace-skrivemåden: lr) _ V1 + Β!Ρ + b2p2 + +bmpn) x|p)

Bjg (1 + ΑχΡ + A2p + ... "fAjjp ) 10 De videre udregninger er omstændelige og giver det ventede resultat, at tilsætningsindretningen af N-te orden består af N integrationstrin af lignende opbygning, der hver isr»e bearbejder det foregåendes resultat med undtagelse af det første, der ikke har noget foregående integrationstrin.

15 Koefficienterne, der påvirker den uforarbejdede værdi x(t) i de forskellige integrationstrin er; (l./BN), (B-j/Bn) , (B2/BN), ... (ΒΝ_χ/ΒΝ) . Koefficienterne, den bearbejdede værdi y{t) i de forskellige integrationstrin multipliceres med, er efter hinanden (-1/A^), 20 (-Ai/Ajj) , t-^/Ajj) , , ... (-AN_1/AN) . Alle koef ficienterne fremkommer altså ved at den for udregningen til grund liggende virkning af tilsætningsindretningen i forbindelse med tilsætningsadditionsenheden virker som et lavpasfilter af N-te orden, hvilken virkning vælges under 25 hensyntagen til egenskaber til forbedringer af reguleringssløjfen. Eksempelvis er for en tilsætningsindretning af første orden valget af Αχ og B^ bestemt af den ønskede maksimale vækst af amplitudefaktoren samt af det frekvens-· område, i hvilket denne stigning skal finde sted. Ved en 30 tilsætningsindretning af anden orden ved valget af Αχ, Βχ, 12 145/,38 A2 og B2 er der desuden det ønskede forløb af stigningen af amplitudefaktoren over det tilsvarende frekvensområde at tage hensyn til. Ved højere orden er der taget hensyn til amplitudefaktorens afledede over frekvensområdet.

5 Styreomskifteren er fortrinsvis udformet som en omskifter, hvis fælles terminal er forbundet med integratorens indgang, medens hver af de to øvrige terminaler henholdsvis er forbundet med hjælpeadditionsenhedens udgang og med en kilde på nul-referencespændingen. Derved er der ved af-10 brydelse af forbindelsen mellem hjælpeadditionsenheden og integratoren undgået tilfældig forstyrrelsesspændinger fra en "svævende" indgang af integratoren.

En anden udformning af reguleringssystemet ifølge opfindelsen bygger på, at indkobling af reguleringen ved ikke-15 reguleret drift af reguleringssløjfen, f.eks. ved åben reguleringssløjfe og ved en manuelt indført eller ved en af en regneenhed afgivet referencestørrelse, ved lukning af reguleringssløjfen kun fremkommer uden udslag i regulerings-størrelsen, når tilsætningsindretningen har opbygget de 20 rigtige udgangsværdier på udgangen af hvert integrationstrin.

Et sådan ikke-reguleret drift indtræder ved en målfølgende-teodolit, når føleren forbigående ikke opfatter målet, og en regneenhed overtager føringen, indtil føleren igen er funktionsduelig, hvad der eksempelvis sker, når målet er en raket, 25 der ved hjælp af en infrarød føler registreres og forbigående forsvinder bag en genstand i terrænet. Eksempelvis indtræder der også reguleret drift for et rumskib, når dets beliggenhed i forhold til visse stjerner reguleres, og disse forbigående dækkes af en del af rumskibet.

30 Ved åben reguleringssløjfe står den på normal måde fra føleren leverede indgangsstørrelse på regulatoren ikke til rådighed til opbygning af udgangsværdierne i integrations-trinnene i tilsætningsindretningen. Referencestørrelsen er 13 U 5438 vilkårligt givet, eksempelvis af en regneenhed, og afspejler ikke reguleringssystemets tilstand. Indstillingsstørrelsen stemmer udelukkende overens med referencestørrelsen. Kun reguleringsstørrelsen må fremdrages til opbygning af ud-5 gangsværdien i integrationstrinnet, men i det betragtede tilfælde er den enten ikke opfattet af føleren eller ikke bearbejdet og tilført som regulatorens indgangsstørrelse.

Der er derfor truffet særlige forholdsregler for at sikre den ønskede opbygning af udgangsværdien i integrationstrin-net. Regulatorindretningen, reguleringsenheden og regulatorsløjfen danner i kombination en integrator af Z-te orden. Endvidere er der i regulatoren på den ene side mellem indgangsadditionsenheden og tilsætningsadditionsenheden og på den anden side mellem tilsætningsadditionsenheden og regula-torindretningen anbragt en af et omskiftersignal påvirkelig regulatorsløjfeomskifter. Desuden er der i det regulerede system anbragt en den Z-te tidsafledede af reguleringsstørrelsen leverende anden føler, hvis udgang er sluttet til udgangen af hver af integratorerne, via seriekoblingen af 2ø en anden multiplikator og en af omskiftersignalet påvirkelig anden omskifter. Endelig er de af styresignalet påvirkelige styreomskiftere også påvirkelige af omskiftersignalet, hvorhos omskiftersignalet bevirker en lukning af den anden omskifter og en åbning af styreomskifteren og regu-2j latorsløjfeomskifterne.

Omskiftersignalet frembringes ved udfald af regulatorens indgangsstørrelse af en passende kontrolindretning, som f.eks. er anbragt ved føleren, og som kontrollerer tilstedeværelsen af et signal på føleren. Også ved optagelse af 30 manuel drift er der frembragt et omskiftersignal, eksempelvis fra en indretning, der er sammenkoblet med den for manuel drift indrettede styreindretning.

Det fremhæves, at føleren og den anden føler ikke afføler den samme tidsafledede af reguleringsstørrelsen, og at den 145438 14 anden føler netop derfor ikke falder ud på samme tid som føleren. Eksempelvis afføler føleren positionen, medens den anden føler afføler en hastighed eller en acceleration.

Til udvælgelse af multiplikationskoefficienterne bliver 5 først gennem et egnet valg af karakteristikken af den anden føler overføringsfunktionen og den af reguleringsindretningen af stilleleddet af reguleringsstrækningen og af den anden føler dannede åbne koblingskreds i tilfælde af en konstant indstillingsstørrelse sat til 1, hvorefter den anden multi-10 plikator, der er tilordnet det i-te integrationstrin ved en til sætnings indretning af N-te orden vælges til (A^-B^)/^. Det ses, at resultatet er ækvivalent, når det frembringes direkte med egnede multiplikationskoefficienter, uden at overføringsfunktionen først sættes lig med 1. Derved bliver 15 analysen af det opnåede resultat imidlertid vanskeliggjort.

Først og fremmest indgår det ikke, at der hensigtsmæssigt kan være et udglatningsfilter eller lignende på udgangen af den anden føler.

Ved tilstedeværelse af omskiftersignalet er tilsætnings-20 additionsenheden adskilt fra regulatorsløjfen ved den åbne regulatorsløjfeomskifter. Takket være valget af overføringsfunktionen er udgangsstørrelsen på den anden føler lig med den værdi y(t), der ved lukket regulatorsløjfe ville være fremkommet på udgangen af tilsætningsadditionsenheden og 25 have fremkaldt den samme tilstand af reguleringssystemet.

Denne udgangsstørrelse y(t) føres efter passende multiplikation til de tilsvarende udgange af integratorerne i tilsætningsindretningen. På integratorernes indgange er styreomskifterne åbnet, således at værdien nul integreres, hvor-30 ved de på udgangene af integratorerne fremkomne værdier ikke ændres. Derved modtager tilsætningsadditionsenheden på sin første indgang værdien nul og på sin anden indgang værdien f , . V1 3B ί som fremkommer på udgangen af L J r 15 1A 5 Λ 3 8 det N-te integrationstrin.

Ved afbrydelse af omskiftersignalet sluttes tilsætningsadditionsenheden til regulatorsløjfen. Derimod afbrydes den øjeblikkelige værdi y(t) · A^-B^ ved udgangen af det i-te

AN

5 integrationstrin gennem den anden omskifter. Denne øjeblikkelige værdi holdes imidlertid som startværdi for den nu indsatte integration på udgangen af det tilsvarende integrationstrin. Desuden er tilsætningsindretningens overføringsfunktion med tilsluttet tilsætningsadditionsenhed, 10 efter at reguleringssystemets indsvingninger er døet ud (indstillingsstørrelsen er konstant), lig med som det fremgår af definitionsligningen, når p = O. Efter indsvingningen giver en given værdi af Y på tilsætningsadditionsenhedens udgang derefter anledning til en værdi på X = Y· ^ (Bj^/Ajj) på tilsætningsadditionsenhedens første indgang. Da tilsætningsadditionsenhedens anden indgang tilføres værdien Y · (Ajj-Bj^/A^, fremkommer der på tilsætningsadditionsenhedens udgang lige netop den værdi af Y, der svarer til reguleringssystemets tilstand. Ved afbrydelse af omskifter-2q signalet sker der ingen ændringer i spring i reguleringssystemet.

Til et analogt resultat for integratoren i det (i+l)-te integrationstrin fører den omstændighed, at sidstnævnte i det øjeblik omskiftersignalet afbrydes, modtager den fra 25 den tilsvarende hjælpeadditionsenheden dannede sum Α.-Β. A. Β.

(Y · -jr-—- - Y * + X ’ β- ) j ^a X = Y. (Bn/Aj.) er værdien w λΝ ϋΝ til integration på hvert integrationstrin med undtagelse af den første i serien, efter at indsvingningerne i reguleringssystemet er døet ud, identisk lig med nul. Også på 30 det første integrationstrin er værdien til integration lig med nul, da hjælpeadditionsenheden deri frembringer summen 145438 16 x y ( =— - -τ— ) , der identisk er lig ned nul.

BN ^

Der er altså opnået et resultat, der, når indsvingningerne i reguleringssystemet er døet ud, kan overgå fra programmeret- eller manuel drift til styret drift uden ændringer i 5 spring.

I en foretrukken udformning af tiIsætningsindretningen består integratoren i et integrationstrin af en operationsforstærker, hvis inverterende indgang er forbundet med en integrationsmodstands ene terminal, og hvis ikke-inverter-10 ende indgang er forbundet med en kilde på nul-referencespændingen, og hvis udgang via en integrationskondensator er forbundet med sin inverterende indgang. Desuden er operationsforstærkerens inverterende indgang forbundet med operationsforstærkerens udgang via en parallelt med integrations-15 kondensatoren koblet serieforbindelse af den af omskiftersignalet påvirkelige anden omskifter og en anden modstand. Endelig er der i integrationstrinnet anbragt en af omskiftersignalet påvirkelig som omskifter udformet yderligere driftomskifter, hvis fælles terminal er forbundet med integrationsmodstandens •20 anden terminal, medens den ene af de to øvrige terminaler på den yderligere driftomskifter via styreomskifteren er forbundet med udgangen af den til integrationstrinnet hørende hjælpeadditionsenhed, og den anden af de to øvrige terminaler er forbundet med udgangen af den til integrationstrinnet 25 hørende anden multiplikator.

I mangel af omskiftersignal og styresignal er den anden omskifter åben. Endvidere er styreomskifteren og driftomskifteren anbragt i serie, og hjælpeadditionsenhedens udgang er via integrationsmodstanden forbundet med integratorens inverter-2Q ende indgang. I denne omskiftertilstand fungerer operationsforstærkeren som integrator. Med en integrationsmodstand R og en integrationskondensator C er overføringsfunktionen mel- U5438 17 lem hjælpeadditionsenhedens udgang og pperationsforstærker-ens udgang formuleret på Laplace-skrivemåden lig med (1/RCp).

Ved fremkomst af et styresignal bliver forbindelsen mellem hjælpeadditionsenhedens udgang og integratorens inverter-5 ende indgang afbrudt af styreomskifteren. Den på operationsforstærkerens udgang fremkommende værdi bibeholdes, da integrationskondensatoren i denne omskiftertilstand ikke kan aflades. Det er fordelagtigt, men ikke påkrævet, at integratorens inverterende indgang via styreomskifteren 10 er forbundet med nul-referencespændingskilden. Selvom resultatet ikke ændres derved, er fejlmulighederne fra de på integratoren liggende spredningsspændinger undgået.

Ved fremkomst af et omskiftersignal bliver den anden multiplikatores udgang via integrationsmodstanden R forbundet med integratorens inverterende indgang. Når den anden omskifter er lukket, er integrationskondensatoren C desuden parallelforbundet med den anden modstand Z. Ved denne omskiftertilstand er overføringsfunktionen mellem den anden multiplikatores udgang og operationsforstærkerens udgang 20 formuleret på Laplace-skrivemåden lig med ^ ' svarende til et lavpasfilter med tidskonstanten (ZC) og forstærkningen (Z/R) ved frekvensen nul. Følgelig fremkommer der i et system, der er svinget ind (indstillingsstørrelsen er konstant), på operationsforstærkerens udgang udgangs-25 værdien fra den anden multiplikator multipliceret med koefficienten (Z/R).

Forholdet mellem den anden modstand Z, og værdien af integrationsmodstanden R i det i-te integrationstrin vælges fortrinsvis til „ A.-B. , hvilket forhold er lig med den Δ __ 1 1

I = "V

3Q ønskede multiplikationskoefficient for den tilhørende anden multiplikator. Derved kan den anden multiplikator indbygges 145438 18 i operationsforstærkerkoblingen og bortfalder hermed som selvstændig indretning, hvorved apparatet billigøres. Den anden følers udgang er så direkte forbundet med den tilsvarende terminal på den yderligere driftomskifter. Desuden 5 udglatter det til operationsforstærkeren tilknyttede lavpas-filter variationerne af det fra den anden føler leverede signal på fordelagtig måde.

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor 10 fig. 1 viser et diagram over et adaptivt reguleringssystem ifølge opfindelsen med en regulator indeholdende en indgangsadditionsenhed , fig. 2. en tilsætningsindretning af første orden i forbindelse med indgangsadditionsenheden, 15 fig. 3 en tilsætningsindretning af anden orden, fig. 4 en tilsætningsindretning af N-te orden, og fig. 5 et integrationstrin i en tilsætningsindretning.

En i fig. 1 vist reguleringssløjfe i et reguleringssystem består af en regulator 1 og et reguleret system 2. Den af 20 det regulerede system frembragte reguleringsstørrelse af-tastes af en føler 3 og omsættes til en for regulatoren 1 passende indgangsstørrelse, der via en leder 4 føres til regulatoren 1. Fra regulatoren l's udgang afgives den frembragte indstillingsstørrelse til en leder 5. Indstil-25 lingsstørrelsen føres til en reguleringsenhed 6 og ændres deri til en indgangsstørrelse , afpasset efter det regulerede system 2, og føres til det regulerede system 2 via en leder 7. Forstyrrelser, der kan påvirke det regulerede system 145438 19 er symboliseret ved en tilledning 8, der er ført til det reguleret system 2.

I regulatoren 1 er der en indgangsadditionsenhed 101, der via lederen 4 får tilført den omdannede reguleringsstørrelse, 5 som indgangsstørrelse. Additionsenheden 101 får desudén via leder 9 tilført en vilkårlig referencestørrelse. En tilledning 10 symboliserer eventuelle forstyrrelser, der indvirker på regulatoren 1.

I et første eksempel på et sådant reguleringssystem er 10 det regulerede system en termostat, og den regulerede størrelse er en temperatur. Føleren 3 er et termoelement. Referencestørrelsen på lederen 9 er en spænding, dej: svarer til den ønskede temperatur, medens regulatoren 1 via lederen 4 holder en til den øjeblikkelige temperatur svarende spæn-15 ding. Reguleringsenheden 6 er en forstærker, der styrer en i lederen 7 flydende strøm, der opvarmer en varmemod-stand i det regulerede system.

I et andet eksempel er det regulerede system 2 en målfølgende teodolit, og reguleringsstørrelsen er vinkelstillingen af 20 teodolittens akse, eksempelvis i azimutretningen. Føleren 3 er en infrarød detektor, hvis opfiske akse svarer til teodolittens optiske akse. Detektoren afgiver en målregistrerende spænding. I dette tilfælde er reguleringssystemets øjeblikkelige værdi den faktiske retning af aksen, og den 25 ønskede værdi er retningen til målet. I den. aktuelle udformning af den infrarøde detektor er føleren 3 og indgangsadditionsenheden 101 forenet, idet den infrarøde detektor direkte afgiver differencen mellem reguleringsstørrelsen (den øjeblikkelige værdi) og referencestørrelsen 30 (den ønskede værdi). Denne sammenfatning af føleren 3 og indgangsadditionsenheden 101 er ikke til gene under udformning af reguleringssystemet. Reguleringsenheden 6 er f.eks. en motor, der er i stand til at ændre teodolitaksens 20 US438 azimutretning. Indstillingsstørrelsen i lederen 5 er motorens fødestrøm, og det regulerede systems indgangsstørrelse i lederen 7 er motorakselens omløbstal, som i det regulerede system 2 integreres i tid til en vinkelændring.

5 I forbindelse med en manuel eller programmeret styring af det regulerede kredsløb er den af operatøren eller af regneenheden bestemte referencestørrelse afgivet af en hjælpeforstærker 11 via en leder 12 til igangsættelse af reguleringsenheden 6, hvorved indstillingsstørrelsen frem-10 kommer på en leder 13. Reguleringsenheden 6 påtrykkes indstillingsstørrelsen via en leder 14, der alt efter driftarten af det regulerede system (manuel eller programmeret styring) er forbundet med lederen 13 eller lederen 5 via en driftomskifter 15. Driftomskifteren er styret af et 15 omskiftersignal ved en egnet omskiftertilstand. Omskiftersignalet kan f.eks· frembringes af hjælpeforstærkeren 11 ved fremkomst af en referencestørrelse på lederen 12, idet omskiftersignalet derefter fremkommer på en leder 16 og tilføres til driftomskifteren 15. På denne måde skiftes 20 automatisk efter behov fra manuel drift til automatisk drift eller omvendt.

I regulatoren 1 er der anbragt en reguleringsindretning 102, der i et klassisk reguleringssystem omsætter den af en indgangsadditionsenhed dannede differens mellem regu-25 leringsstørrelsen og referencestørrelsen til en indstillingsstørrelse, der viderføres via lederen 5. I det foreliggende reguleringssystem er indgangsadditionsenheden 101's udgangsleder 103 forbundet med reguleringsindretningen 102's indgangsleder 104 via en seriekobling af en 30 første regulatorsløj feomskifter 105, en tilsætningsadditionsenhed 106 og en anden regulatorsløjfeomskifter 107. Regulatorsløjfeomskifteren 105 ligger mellem indgangsadditionsenheden 101's udgangsleder 103, og tilsætningsadditionsenheden 106's første indgangsleder 108, medens U 5438 21 regulatorsløj feomskifteren ligger mellem reguleringsindretningen 102's indgangsleder 104 og tilsætningsadditionsenheden 106's udgangsleder 109. Begge regulatorsløj feomskifterne 105 og 107 styres af det omskiftersignal, der 5 tilføres via parallelledere 17 og 18 til lederen 16, hvorved regulatorsløjfeomskifterne 105 og 107 åbnes ved tilstedeværelse af et omskiftersignal på lederne 16, 17 og 18.

I regulatoren 1 er der endnu en tilsætningsindretning 110, 10 hvis virkemåde er beskrevet i forbindelse med fig. 2 til 4. Tilsætningsindretningen 110's udgang er forbundet med en anden indgangsleder 111 på tilsætningsadditionsenheden 106, således at det på lederen 109 fremkomne signal er summen af de på lederne 108 og 111 fremkomne signaler.

15 På den anden side tilføres det fra tilsætningsadditionsenheden 106's første indgangsleder 108 fremkomne signal via lederen 112 til tilsætningsindretningen 110, medens det på tilsætningsadditionsenheden 106's udgangsleder 109 fremkomne signal føres til tilsætningsindretningen 110 via , 20 lederen 113. Omskiftersignalet føres til tilsætningsind retningen 110 via leder 19 og 114.

I forbindelse med tilsætningsadditionsenheden 106 er der en liniearitetsdetektor 20, der frembringer et styresignal, når den på lederen 7 fremkomne indgangsstørrelse 25 til det regulerede system ikke lasngere er strengt proportionalt med den på lederen 14 fremkomne indstillingsstørrelse, svarende til at overføringen mellem reguleringsindretningen 102 og det regulerede system ikke længere er strengt lineær. Styresignalet fra linearitetsdetektoren 30 20 tilføres til tilsætningsindretningen 110 via leder 21.

I et første eksempel er reguleringsenheden 6 en forstærker, der styrer en i lederen 7 flydende strøm, til opvarmning af en varmemodstand. Por at modstanden ikke skal brasnde 145438 22 over, er den fra reguleringsenheden 6 afgivne strøm begrænset til en maksimal værdi. Hvis reguleringsenheden 6 påvirkes for meget træder en strømbegrænser i funktion, hvilken strømbegrænser samtidigt påvirker linearitetsdetek-5 toren 20 til at frembringe styresignalet. Apparater af denne art er kendt, f.eks. i forbindelse med strømkilder med strømbegrænsning og en lampe, der lyser, når strømbegrænsningen bliver virksom.

I et andet eksempel er reguleringsenheden 6 en motor, hvis 10 spidsstrøm ikke må overstige en maksimal værdi, idet motoren ellers brænder sammen. Linearitetsdetektoren 20 kan være en indretning, i hvilken strømmens maksimale værdi (eller en værdi, der ligger en smule derunder) påvirker en vippeafbryder og derved udsender styresignaler. Den 15 egentlige strømbegrænsning kan derved være indbygget i regulatorindretningen 2 og i hjælpeforstærkeren 11. På den anden side kan strømbegrænserens funktion være kombineret med linearitetsdetektorens funktion i et enkelt apparat, der styrer fødningen af reguleringsenheden 6.

20 I det regulerede system 2 er der anbragt en anden føler 22, der omsætter reguleringsstørrelsen til en udgangsstørrelse, af samme beskaffenhed som indstillingsstørrelsen, men af en anden beskaffenhed end føleren 3's udgangsstørrelse. Eksempelvis kan indstillingsstørrelsen være en strøm, 25 reguleringsenheden en motor og reguleringsstørrelsen stillingen af en genstand, der bevæges af motoren. Fra føleren 3 afgives der signaler svarende til genstandens øjeblikkelige stilling henholdsvis differencen mellem den ønskede stilling og den øjeblikkelige stilling, medens 30 den anden føler 22 afgiver signaler svarende til genstandens hastighed. I et andet eksempel er indstillingsstørrelsen en strøm, reguleringsenheden en ventil, der regulerer en gasdyse og reguleringsstørrelsen stillingen af et rumskib, U5438 23 der accelereres ved hjælp af gasdysen. Føleren 3 er da en positionsføler, der afføler differencen mellem den ønskede stilling og den øjeblikkelige stilling i forhold til bestemte stjerner, medens den anden føler 22 er en accelerationsføler.

5 I en variation af dette eksempel er ventilen påvirket af en motor, idet reguleringsstørrelsen (rumskibets stilling) er indstillingsstørrelsen (motorens strøm) integreret tre gange i tid. Den anden føler 22 måler da accelerationsændringer svarende til at der fra den anden føler afgives 10 den tredje tidsafledede af positionen. I almindelighed afgiver den anden føler den tidsafledede af Z-te orden af reguleringsstørrelsen, når denne er indstillingsstørrelsen integreret Z gange. Det fra den anden føler afgivne signal tilføres til tilsætningsindretningen 110 via lederen 23.

15 Endelig er der ved føleren 3 anbragt en styreindretning 24, der ved afbrydelse af følersignalet frembringer et omskiftersignal, hvilket signal via lederen 25 overføres til lederne 16, 17, 18 og 19. Et sådant udfald fremkommer f.eks., når føleren 3 er en optisk føler, hvis mål forbigående er skjult.

20 Styreindretningen 24 kan være en føler af samme type som føleren 3 bortset fra at følerens udgangsstørrelse ved overensstemmelse mellem føleren 3*s opfiske akse og målretningen bliver nul, eftersom den ønskede og den øjeblikkelige retning stemmer overens, og styreindretningen 24 ved en sådan 25 overensstemmelse bearbejder et modtaget maksimum signal.

I øvrigt frembringer styreindretningen 24 et omskiftersignal, når det deri modtagne signal bliver mindre end en forudbestemt tærskelværdi. Føleren 3 og styreindretningen 24 kan være forenet i en enkelt føler, hvorved følerens mod-30 tagelsesområde er opdelt og af de forskellige modtagelses-dele dannes egnede sum- og differenssignaler på en sådan måde, at det ene signal i tilfælde af overensstemmelse mellem føleaksen og målretningen bliver maksimalt, og det andet signal bliver nul.

145438 24

Med lederen 26, hvorfra omskiftersignalet i givet fald tilføres, er det antydet, at det af styreindretningen 24 frembragte omskiftersignal viderføres til operatøren eller en programmeret regneenhed som information, hvoraf operatøren 5 eller den programmerede regneenhed tilvejebringer en egnet referencestørrelse til lederen 12.

I fig. 2 til 4 er med de samme henvisningstal som i fig. 1 indtegnet tilsætningsadditionsenheden 106 og lederne 21, 23, 108, 109, 111, 112, 113 og 114. De øvrige dele til-10 hører tilsætningsindretningen 110.

X fig. 2 vises en tilsætningsindretning af første orden.

Den indeholder en enkelt integrationssløjfe med en integrator 201, til hvis udgang lederen 202 er sluttet, hvilken leder er forbundet med den som udgangsleder fra til- 15 sætningsindretningen tjenende anden indgangsleder 111 for tilsætningsadditionsenheden 106. Tilsætningsadditionsenhedens 106 første indgangsleder 108 er via lederen 112 forbundet med indgangen af en første multiplikator 203, medens tilsætningsadditionsenhedens 106 udgangsleder 109 via lederen 20 113 er forbundet med indgangen af en anden multiplikator 204. Den første multiplikators 203 udgang er via lederen 205 og den anden multiplikators 204 udgang er via lederen 206 forbundet med indgangene af en hjælpeadditionsenhed 207. Den med hjælpeadditionsenhedens 207 udgang forbundne 25 leder 208 er via en styreomskifter 209 tilsluttet den til indgangen af integratoren 201 forbundne leder 210. Styre-omskifteren 209 betjenes af det via lederen 21 tilførte styresignal, nærmere bestemt på en sådan måde, at styreomskifteren 209 åbnes ved tilstedeværelse af styresignalet.

30 Den i fig. 2 viste kombination af tilsætningsadditionsenheden 106 og tilsætningsindretningen som et lavpasfilter af første orden, den tilsvarende overføringsfunktion mellem lederne 108 og 109 er i Laplace-skrivemåden udtrykt på følgende måde.

145438 25 Αχ (1 + Bjp) B1 (1 + A-jP)

Ud fra reguleringssystemets egenskaber og den ønskede frekvenskarakteristik er lavpasfilteret fastlagt, hvorved overføringsfunktionen ved lave frekvenser er lig med (A^/B^) 5 og ved høje frekvenser lig med 1, og den tilsvarende overgang for overføringsfunktionen finder sted omtrent mellem frekvenserne (1/2πΑ1) og (l/2irB1) . Som før nævnt følger derved multiplikationskoefficienten (1/B^) for multiplikatoren 203 og multiplikationskoefficienten (-1/A^) for multi-10 plikatoren 204. Multiplikatorerne 203 og 204, hjælpeadditionsenheden 207 og integratoren 201 og tilsætningsadditionsenheden 206 er kendte elementer. Når styreomskifteren 209 sluttes fremkommer den ønskede lavpasvirkning, hvilken lavpasvirk-ning igen ophæves når styreomskifteren 209 afbrydes uden 15 at der derved opstår ustabilitet i reguleringssystemet.

I fig. 2 er desuden vist en anden multiplikator 211, hvis udgang via lederen 212, den anden omskifter 213 og lederen 214 er forbundet med lederen 202, fra integratorens 201 udgang. Som før nævnt indeholder den anden multiplikator 211 20 multiplikationskoefficienten (A^-B^)/A·^. Den anden omskifter 213 samt styreomskifteren 209 kan påvirkes af det omskiftersignal, der tilføres fra lederne 214 og 215 henholdsvis 216 til denne omskifter. Omskiftersignalet bevirker, at styreomskifteren 209 åbnes, at den anden omskifter 213 25 sluttes, og at regulatorsløjfeomskifterne 105 og 107 åbnes. På integratorens 201 udgang fremkommer der ved åben reguleringssløjfe den ønskede værdi under forberedelse af en senere lukning af reguleringssløjfen som før nævnt.

I fig. 3 vises en tilsætningsindretning af anden orden i 30 forbindelse med tilsætningsadditionsenheden. Denne tilsætningsindretning indeholder to integrationstrin. Det første integrationstrin er identisk med det enkelte integrations- 26

1Λ 5 Λ 3 O

trin i tiIsætningsindretningen af første orden i fig. 2, når bortses fra at der er anvendt andre multiplikationskoefficienter. Det sidste integrationstrin bearbejder udgangsværdien fra det første integrationstrin og er opbygget på 5 samme når bortses fra, at hjælpeadditionsenheden er forsynet med tre i stedet for to indgange. Den tredje indgang er tilsluttet til det første integrationstrins udgang, hvorved seriekoblingen af integrationstrinnene fremkommer.

Under disse forudsætninger kan beskrivelsen til fig. 3 10 indskrænkes, da de deri indgående dele 301 til 316 er af samme art og er indkoblet på samme måde som de dele i fig. 2, der er betegnet med 201 til 216. Betegnelserne i fig. 2 og 3 stemmer overens, bortset fra at det første ciffer er ændret fra 2 til 3. 301 til 316 svarer derfor til det første 15 integrationstrin.

På grund af den lignende opbygning af det sidste integrationstrin svarer det der i fig. 3 er betegnet med 351 til 366 til det, der i fig. 2 er betegnet med 201 til 216, idet der blot er adderet 150 til tallet.

20 Der er kun to afvigelser fra en fuldstændig overensstemmelse imellem de dele i fig. 2, der er betegnet med 201 til 216 og dele i fig. 3, der er betegnet med 301 til 316 henholdsvis 351 til 366. For det første er den til integratorens 301 udgang tilsluttede leder 302 ikke forbundet med den som 25 tilsætningsindretningens udgangsleder tjenende anden ind gangsleder 111 til tilsætningsadditionsenheden 106, men forbundet med en tredje indgangsleder 317 på hjælpeadditionsenheden 357. For det andet er multiplikatorerne 303, 311, 353, 354 og 361 ikke forsynet med de samme multiplikations-30 koefficienter, som de tilsvarende multiplikatorer 203, 204 og 211. Det er også underforstået, at lederne 21, 23, 112 og 113 forgrenes for i begge integrationstrin at kunne afgive tilsvarende signaler. Denne forgrening er ikke nærmere '-"i-S ' ' -S/.

145438 27 beskrevet.

Den i fig. 3 viste kombination af tilsætningsadditionsenheden 106 og tilsætningsindretningen er indrettet til at kunne virke som et lavpasfilter af anden orden. Den tilsvarende 5 overføringsfunktion mellem lederne 108 og 109 er givet med følgende formel i Laplace-skrivemåden: A2(l + B^p + B2p2) B2(1 + Ajp + A2p2

Ud fra reguleringssystemets egenskaber er det ønskede frekvensområde for lavpasfilteret fastlagt, hvorved overførings-10 funktionen ved lave frekvenser er lig med (A2/B2) og ved høje frekvenser er lig med 1. Den tilsvarende overgang for overføringsfunktionen finder sted imellem frekvenserne (1/2π»/Α"2) og (1/2ttÆ^) . A^ og B^ vælges således, at lav-pasfilteret lige netop er kritisk dæmpet, således at over-15 føringsfunktionen i frekvensområdet forløber med den størst mulige stej lhed. Koefficienterne A-^ og B^ er således bestemt af det ønskede forløb af den første frekvensafledede af overføringsfunktionen.

Som før nævnt følger derved multiplikationskoefficienten 20 (1/B2) for multiplikatoren 303, multiplikationskoefficienten (B1/B2) for multiplikatoren 353, multiplikationskoefficienten (-1/A2) for multiplikatoren 304, multiplikationskoefficienten (-Α^/Α2) for multiplikatoren 354, multiplikationskoefficienten (A1“B1)/A2 for multiplikatoren 311 og (A2~B2)/ 25 A2 for multiplikatoren 361.

Ved fejl i styresignalet og omskiftersignalet fremkommer den ønskede lavpasvirkning, der ved fremkomst af styresignalet som følge af åbningen af styreomskifterne 309 og 359 op- 145438 28 hæves uden at der derved opstår ustabilitet i reguleringssystemet. Ved omskiftersignalets tilstedeværelse bliver styreomskifterne 309 og 359 åbnet, hvorimod de to omskiftere 313 og 363 slutter, og regulatorsløjfeomskifterne 105 og 5 107 bryder (se fig. 1). På udgangene af integratorerne 301 og 351 fremkommer der ved åben regulatorsløjfe den ønskede værdi under forberedelse af en senere lukning af reguleringssløjfen som før nævnt.

I fig. 4 vises en tilsætningsindretning af N-te orden i 10 forbindelse med tilsætningsadditionsenheden. Denne tilsætningsindretning indeholder N integrationstrin, af hvilke kun det første, det i-te og det sidste er vist. De ikke viste integrationstrin er identiske med det i-te og er anbragt mellem de parvis anbragte punkterede linier 400-a 15 og 400-b henholdsvis 450-a og 450-b. Det første integrationstrin er identisk med det første integrationstrin i fig. 3, medens det sidste integrationstrin er identisk med det i fig. 3 viste sidste integrationstrin (sammenlign delene med betegnelserne 351 til 366). Af denne årsag er de fleste 20 elementer i fig. 4 ikke forsynet med henvisningstal.

Det i-te integrationstrin er vist mellem linieparrene 400 og 450. Også dette integrationstrin er identisk med det i fig. 3 viste sidste integrationstrin, således at delene i det i-te integrationstrin i fig. 4 stemmer overens med de-25 lene i fig. 3 med betegnelserne 351 til 366, således at 3-tallet i fig. 3 erstattes med et 4-tal.

Det ses, at kredsløbet i fig. 4 ved N=2 fremkommer ved at udelade de mellem linieparrene 400 og 450 viste integrations-trin, således at kredsløbet bliver identisk med det i fig.

30 3 viste. Omvendt er tilsætningsindretningen af N-te orden genereret ved en rekursionsagtig metode ud fra tilsætningsindretningen af anden orden vist i fig. 3, således at 145438 29 et antal (N-2) integrationstrin anbringes i serie mellem det første og det sidste integrationstrin i fig. 3. Udgangslederen 402 fra integratoren 401 i det første integrationstrin er derved forbundet med den i fig. 4 ikke viste 5 tredje indgangsleder til hjælpeadditionsenheden på det næste, altså det andet integrationstrin, medens den ikke viste udgangsleder fra Integratoren i det (i-l)-te integrationstrin er forbundet med den tredje indgangsleder 417 til hjælpeadditionsenheden 457 i det i fig. 4 viste i-te integrations-10 trin. På tilsvarende måde er forbindelserne mellem det i-te og det (i+l)-te integrationstrin, samt forbindelserne mellem det (N-l)-te og det N-te integrationstrin etableret.

Den i fig. 4 viste kombination af tilsætningsadditionsenheden 106 og tilsætningsindretningen N-te orden er således ind-15 rettet, at den virker som et lavpasfilter af N-te orden.

Den tilsvarende overføringsfunktion mellem lederne 108 og 109 er beskrevet ved følgende formel på Laplace-skrive-måden

Ajjd + ΒχΡ + b2P2 + ·..·' + BnPN Bn(1 + Ajp + A2p2 + ... + Ajjp1*) 20 ud fra de ønskede egenskaber for det regulerede system, fastlægges den ønskede frekvenskarakteristik for lavpasfilteret, hvorved overføringsfunktionen ved lave frekvenser bliver lig med (A^/B^j) og ved høje frekvenser bliver lig med 1. Den tilsvarende overgang for overførings-25 funktionen finder sted imellem frekvenserne (1/2ttÆ^) og (1/2tti/b^) . Den enkelte fastlæggelse af A^ til Aw_^ og til fremkommer som følge af det ønskede forløb af overføringsfunktionen i overgangsområdet, altså det ønskede forløb af den første, anden, ...(N-l)-te afledede af over-30 føringsfunktionen med hensyn til den variable frekvens.

145438 30

Koefficienterne vælges på den anden side således, at overføringsfunktionen i frekvensområdet har den størst mulige stejlhed, der dog ikke er større end stejlheden i et vendepunkt, 5 Som før nævnt følger heraf multiplikationskoefficienterne.

I det i-te integrationstrin indsættes som multiplikations-koefficient for multiplikatoren 453, multiplikations- koefficienten (-A^_^)A^) for multiplikatoren 454 og multiplikationskoefficienten for multiplikatoren 461.

10 Virkninger af tilstedeværelse eller fravær af styresignalet og/eller omskiftersignalet svarer til den der er beskrevet i forbindelse med tilsætningsindretningen af anden orden, idet dbg lavpasvirkningen er af N-te orden i stedet for af anden orden.

15 Under henvisning til fig. 1 og 4 angiver den nedenstående formulering i Boolsk algebra tilstanden af de forskellige omskiftere i afhængighed af styresignalet og omskiftersignalet.

Ved den logiske værdi "0" er den betragtede omskifter åben, (det betragtede signal mangler). Ved den logiske værdi 20 "1" er omskifteren lukket, (det betragtede signal er til stede). Der gælder:

Styreomskifter (459 eller lignende) = Styresignal + Qnskiftersignal Andenomskifter (463 eller lignende) = Omskiftersignal Regulatorsløjfeomskifter (105, 107) = Omskiftersignal 25 I fig. 5 vises en foretrukken udformning af integrationstrinnet i tilsætningsindretningen, eksempelvis det i-te integrationstrin i fig. 4. For elementer, der svarer til hinanden i fig. 4 og fig. 5 er anvendt de samme henvisningsbetegnelser. Kernen i denne udformning af et integra- 30 tionstrin af en operationsforstærker 551, hvis ikke-inver- 145438 31 terende indgang via en leder 570 er forbundet med jord, og hvis inverterende indgang via en leder 571 er forbundet med en integrationsmodstand 572 med en integrationskondensators 573 ene terminal og en anden modstands 574 ene terminal.

5 Den anden modstands 574 anden terminal er forbundet med den ene pol i den anden omskifter 463, hvis anden pol via leder 464 er forbundet med operationsforstærkerens 551 udgang henholdsvis med dens udgangsleder 452. Integrationskondensatorens 573 anden terminal er ligeledes forbundet med op-10 erationsforstærkerens 551 udgang via lederne 464 og 452.

Integrationsmodstandens 572 anden terminal er forbundet med indgangslederen 560, der virker i kombination med elementerne 551, 572, 573 og 574 samt 563. Når integrationsmodstandens 572 værdi betegnes med R, integrationskondensatorens 15 573 værdi med C og den anden modstands 574 værdi med Z, har det nævnte netværk alt efter den anden omskifters 463 stilling følgende funktion: (a) Ved åben anden omskifter 463 virker det nævnte kredsløb som integrator, hvis overføringsfunktion mellem dets 20 indgangsterminal 560 og dets udgangsterminal 452 i Laplace-skrivemåden er givet ved (1/RCp).

(b) Når den anden omskifter 463 er lukket, virker kredsløbet som et lavpasfilter af første orden, hvis overføringsfunktion mellem dens indgangsterminal 560 og dens udgangs- 25 terminal 452 i Laplace-skrivemåden er givet ved —.

Ved den sidste funktion (b) er overføringsfunktionen af det z nævnte kredsløb ved lave frekvenser lig med (^). I overensstemmelse med fig. 4 er det derfor ækvivalent at indsende signalet fra den anden føler via lederen 23 til en anden 30 multiplikator 461, der er forsynet med multiplikations- koefficienten rjl__i) og så overføre det til integrations- 145438 32 trinnets udgangsleder 452, eller som vist i fig. 5 overføre dette signal fra lederen 23 til det viste kredsløbs indgangsleder 560 og tage hensyn til overføringsfunktionen

Z Z A B

. Vælges værdierne for R og Z således, at — = ( i - i) K K _ 5 bliver multiplikationskoefficienten af den tilhørende anden multiplikator lig med 1, svarende til at den er overflødig. Desuden kan lavpasvirkningen af det omtalte kredsløb anvendes til at udglatte signalet fra den anden føler.

Ved den første funktion (a) er hjælpeadditionsenhedens 457 10 udgangsleder 458 via styreomskifteren 559 sluttet til det nævnte kredsløbs indgangsleder 560. I integrationssløjfen er der derfor anbragt en yderligere driftomskifter 563, hvis kontaktarm er forbundet med indgangslederen 560, medens den ene af de to øvrige terminaler på driftsomskifteren 15 563 via styreomskifteren 559 er forbundet med lederen 558, og den anden af de øvrige terminaler er forbundet med lederen 23. Driftsomskifteren 563 er styret af omskiftersignalet, der tilføres via lederne 114 og 566. Ved fravær af omskiftersignal og styresignal er hjælpeadditionsenhedens 457 20 udgangsleder 458 forbundet med kredsløbets indgangsleder 560, medens den anden omskifter er åbnet. Ved tilstedeværelse af omskiftersignal er den anden omskifter 463 lukket, medens lederen 23 er forbundet med indgangslederen 560.

Styreomskifteren 559 afbryder forbindelsen mellem hjælpe-25 additionsenheden 457 og driftsomskifteren 563 ved fremkomst af et styresignal, der tilføres fra lederen 21 til styreomskifteren 559. I fig. 5 er styreomskifteren 559 ligeledes udformet som en omskifter, hvis kontaktarm via lederen 575 er forbundet med den tilsvarende terminal i den yderligere 30 driftomskifter 563, medens hver af de to øvrige terminaler er forbundet med henholdsvis hjælpeadditionsenhedens 457 udgang via lederen 458 og med jord. Ved tilførsel af et

Claims (5)

1. Adaptivt reguleringssystem med en regulator (1), inde holdende en indgangsadditionsenhed (101) til dannelse af differencen mellem en reguleringsstørrelse og en referencestørrelse (ved 9), en reguleringsindretning (102) til ud fra denne differens at frembringe en indstillingsstørrelse, 20 og en i en reguleringssløjfe anbragt indretning til begrænsning af den til det regulerede system tilførte indgangsstørrelse, hvilken indretning styrer en linearitetsdetektor, der ved fremkomst af ulineære forhold i reguleringssløjfen frembringer et styresignal, kendetegnet ved, at 25 der i regulatoren (1) mellem indgangsadditionsenheden (101) og reguleringsindretningen (102) er anbragt en tilsætningsadditionsenhed (106), hvis første indgang står i forbindelse med indgangsadditionsenhedens (101) udgang, og hvis udgang står i forbindelse med reguleringsindretningens (102) ind-30 gang, medens tilsætningsadditionsenhedens (106) anden indgang er forbundet med udgangen af en tilsætningsindretning (110), bestående af et antal N ens serieforbundne integrations-trin (201-216, 301-316, 351-366, 401-416, 451-466),der hver især indeholder en integrator (201, 301, 351, 401, 451), samt 145438 34 en hjælpeadditionsenhed (207, 307, 357, 407, 457), hvis udgang er forbundet til integratorens indgang via en af styresignalet (21) påvirket styreomskifter (209, 309, 359, 409, 459), idet styresignalet bevirker en åbning af styreomskifteren, 5 ligesom dens ene indgang er forbundet med tilsætningsadditionsenhedens (106) første indgang via en første multiplikator (203, 303, 353, 403, 453), og dens anden indgang er forbundet med tilsætningsadditionsenhedens (106) udgang via en anden multiplikator (204, 304, 354, 404, 454), medens 10 integratorens (201, 351, 451) udgang i det sidste integrationstrin i serien af integrationstrin danner tilsætningsindretningens (110) udgang, og udgangene i de øvrige integrationstrin (301, 401) er forbundet med hjælpeadditionsenhedens (357, 457) tredje indgang i det efterfølgende 15 integrationstrin i serien.

2. Reguleringssystem ifølge krav 1, kendetegnet ved, at antallet N af integrationstrin (301-316, 351-366, 401-416, 451-466) mindst er lig med 2.

3. Reguleringssystem ifølge krav 1, kendetegnet 20 ved, at styreomskifteren (209, 309, 359, 409, 459) er udformet som en omskifter, hvis fælles terminal er forbundet med integratorens (201, 301, 351, 401, 451) indgang, medens de to øvrige terminaler er forbundet med henholdsvis hjælpeadditionsenhedens (207, 307, 357, 457) udgang og en nul- 25 referencespændingskilde.

4. Reguleringssystem ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kombinationen af den i regulatoren anbragte regulatorindretning (102), reguleringsenheden og det regulerede system i reguleringssystemet danner en integrator af Z-te orden, 30 ligesom der i regulatoren på den ene side mellem indgangsadditionsenheden (101) og tilsætningsadditionsenheden (106) og på den anden side mellem tilsætningsadditionsenheden og regulator- 9 35 145433 indretningen (102) er anbragt en af et omskiftersignal påvirkelig regulatorsløjfeomskifter (105, 107), at der desuden i det regulerede system er anbragt en den Z-te tids-afledede af reguleringsstørrelsen leverende føler 5 (22), hvis udgang er forbundet med hver integrators (201, 301, 351, 401, 451) udgang via seriekoblingen af en anden multiplikator (211, 311, 361, 411, 461) og en af omskifter-signalet påvirkelig anden omskifter (213, 313, 363, 413, 463), og endelig at de forskellige af styresignalet på-10 virkelige styreomskiftere (209, 309, 369, 409, 459) også kan påvirkes af omskiftersignalet, hvorved omskiftersignalet bevirker, at den anden omskifter lukkes, og styreomskifteren og regulatorsløj feomskifterne åbnes.

5. Reguleringssystem ifølge krav 4,kendetegnet 15 ved, at et integrationstrin i integratoren på kendt måde består af en operationsforstærker (551), hvis inverterende indgang er forbundet med en integrationsirods tands (572) ene terminal, og hvis ikke-inverterende indgang er forbundet med en nul-referencekilde, nodens dens udgang via 20 en integrationskondensator (573) er forbundet med dens inverterende indgang, idet operationsforstærkerens inverterende indgang desuden er forbundet med operationsforstærkerens udgang via en med integrationskondensatoren parallelkoblet seriekobling af den af omskiftersignalet påvirkelige anden 25 omskifter (463) og en anden modstand (574), og endelig at der i intergrationstrinnet er anbragt en af omskiftersignalet påvirkelig og som omskifter udformet yderligere driftsomskifter (563), hvis fælles terminal er forbundet med integrationsmodstandens anden terminal, medens den ene af de to 30 øvrige terminaler på den yderligere driftsomskifter via styreomskifteren (559) er forbundet med udgangen af den til integrationstrinnet hørende hjælpeadditionsenhed (457), og den anden af de øvrige terminaler er forbundet med udgangen af den til integrations trinnet hørende anden 35 multiplikator.