EP0289813A1 - Method and device for the course regulation of a position drive - Google Patents
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- EP0289813A1 EP0289813A1 EP88105741A EP88105741A EP0289813A1 EP 0289813 A1 EP0289813 A1 EP 0289813A1 EP 88105741 A EP88105741 A EP 88105741A EP 88105741 A EP88105741 A EP 88105741A EP 0289813 A1 EP0289813 A1 EP 0289813A1
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- B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
- B66B1/00—Control systems of elevators in general
- B66B1/24—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration
- B66B1/28—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical
- B66B1/285—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical with the use of a speed pattern generator
Definitions
- the present invention relates to a method and a device for jerk, acceleration and speed-limited displacement control of a position drive with subordinate speed control, wherein the acceleration, speed and displacement setpoint of the position drive is guided and the jerk value is used as the jerk value increased difference between an acceleration setpoint and the time integral of the jerk value limited with respect to its maximum amount is formed.
- a method is known from DE-PS 30 01 778. You can reach the desired position very quickly while observing the longest possible use of the boundary conditions determined by the limitations.
- the object of the present invention is to improve the above-mentioned method with simple means with regard to a more flexible driving behavior.
- the invention is intended to make it possible to preselect the speed in any way while driving, which e.g. is important for maintaining track-related creep speeds. Furthermore, there should be the possibility of realizing destination changes made while driving.
- the position drive PA to be controlled consists of an electric motor 1, which moves the elevator car 3 of an elevator or shaft conveyor system via a rope pulley 2 coupled to it.
- the current of the electric motor 1 is regulated by means of a current regulator 4, the output variable of which controls a converter arrangement 6 via a headset 5.
- the actual value I A of the current regulator 4 is obtained by means of a current transformer 7 arranged in the armature circuit.
- the current controller 4 is superimposed on a speed controller 8, the actual value V A of which consists in the output signal of a tachodynamo 9 coupled to the electric motor.
- a speed controller 10 is superimposed on the speed controller 8, the actual value S A of which is taken from a travel sensor 11 which is acted upon by pulses which are generated by rotating a pulse disk coupled to the car.
- the setpoint position to be approached is given to the position drive PA consisting of the elements 1-11 in the form of a setpoint setpoint S F which is guided according to certain aspects, together with setpoint values V F and A F which are also carried out for the subordinate speed or. Current controllers 8 and 4.
- the reference variables A F , V F and S F consist in the output signals of three integrators 12, 13 and 14 arranged one behind the other. S F is used to specify the setpoint position to be approached to the position drive PA, with the setpoints V F and A F for the underlying speed or current controller 8 or 4 is achieved that one of these values always reaches its maximum value for travel paths lying over a certain minimum path.
- a target value S * prescribing the target position of the car is compared with the output variable S F of the integrator 14, which forms the travel target value for the position drive PA, and is made to coincide with the target value S * by means of a non-linear control system.
- the difference ⁇ S between the target position setpoint S * and the setpoint output by the integrator 14 corresponds not only at the start of each travel process but also continuously S F the distance to be traveled to the destination.
- the reference variable A F is formed by means of an acceleration control loop, which consists of the integrator 12 and a proportional amplifier 15 with a quite large amplification factor, the output signal R F of which is limited to a maximum jerk value R max for both polarities.
- the output signal A F of the integrator 12 which corresponds to the acceleration to be specified for the drive, is fed back to the input of the amplifier 15 and at the same time acts as a guided correction value for the acceleration on the current controller 4.
- the combination of the amplifier 15 and the integrator 12 practically sets one Ramp-up controller for the acceleration setpoint A F and allows this value to be adjusted with a defined rate of change to the respective acceleration setpoint A *.
- the acceleration setpoint A * is provided by an acceleration transmitter 16, which receives the distance-to-go signal ⁇ S, the command value V F for the speed, the command value A F for the acceleration, an arbitrarily predeterminable speed setpoint V2 *, and the limiting parameters R max for the jerk for the maximum value a bmax of the acceleration and for the maximum value a vmax of the deceleration are supplied.
- a travel direction signal FR is provided which has different polarity for upward and downward travel, which, in conjunction with multipliers, can ensure the correct sense of action of the acceleration sensor 16 for both travel directions.
- (24 R2 max ) ⁇ 1 is in front of the stop specified by setpoint S *.
- the size R max means the maximum permitted jerk value.
- the position drive can be brought to predeterminable speeds V2 * without overshoot while observing the limit values for the acceleration a bmax or for the deceleration a vmax .
- the basic idea of the method according to the invention is now to start up and, if necessary, to follow it at a constant speed under the effect of to allow the second alternative acceleration value A2 to take place, for which purpose the predeterminable speed V2 * is set to the value V max , from the point in time at which the targeted deceleration is to occur, to bring the first alternative acceleration setpoint A1 into effect and the regulation in the last part of the journey - the entry into the breakpoint - again under the control of the second alternative acceleration setpoint A2.
- the first alternative acceleration setpoint is replaced when there is still a distance of four times the distance SZ mentioned above, while the replacement of the second acceleration setpoint A2 for target braking by the first acceleration setpoint A1 depends on the distance and speed in accordance with the known laws of kinematics can be done. These replacements are carried out by a selection circuit 18.
- the given speed setpoint V2 * can be changed at any time between zero and a maximum value V * max after the start, which is important for maintaining technologically-related creeping distances when approaching or entering the target position or with speed restrictions due to the route can.
- the position setpoint S * can also be changed as required, ie here, too, it is possible to deviate from the initially planned course of the journey while driving.
- the travel direction signal FR is formed from the difference ⁇ S between the setpoint S * supplied by the setpoint generator 19 and the guided setpoint S F of the position drive PA, which is fed to the accelerator 16, by means of the limit value detector 17 in accordance with equation (1) is a positive signal of size 1 when driving upwards and an equally large signal of negative polarity when driving downwards.
- equation (4a) describes a special, non-linear travel controller processing a travel difference, the output variable V1 * of which is the setpoint for a subordinate, also non-linear speed controller - equation (4b) -, which is supplied with the actual speed setpoint V F as the actual value and the acceleration limit value a v as the pilot variable.
- the second alternative acceleration setpoint A2 is determined in accordance with equation (6), it being ensured that it does not exceed the limits for the deceleration a v and for the acceleration a b .
- Equation (6) in turn conceals a non-linear controller which processes the difference between a speed setpoint V2 * and an actual value in the form of the guided speed value V F.
- the speed setpoint V2 * is set to any value that can be predetermined up to V max , which means the speed to be reached by the position drive. If the first alternative acceleration setpoint A1 becomes negative, which is the case in the braking phase that follows the run-up, the speed setpoint V2 * is set to the value zero in accordance with equation (5).
- the selection of which of the two alternative acceleration setpoints A1 and A2 acts as the setpoint A * for the acceleration control loop consisting of the amplifier 15 and the integrator 12 is made in the selection device 18 in accordance with the condition equations (7a) and (7b) depending on from the difference A1 - A2 of the two alternative acceleration values, which is evaluated with the sign of the first alternative acceleration value - formed by the signum function. It is essential that the two alternative acceleration setpoints A1 and A2 are sufficient to form this simple selection criterion and that no path or speed monitoring is required.
- Equations (8a) and (8b) represent the conditions under which the time-linear structure of the limit values for the acceleration a b and for the deceleration a v is terminated. This termination is important for the realization of short travels. It is no longer necessary to differentiate between large and small paths, but a uniform driving strategy can always be used.
- the two alternative acceleration values would be continuously determined, together with the decision as to which one should be used, in the order of equations (1) to (8b) Alternative acceleration setpoint brought into effect, which would connect the provision of the individual guided setpoints A F , V F and S F to be made available to the position drive PA for acceleration, speed or distance. There would then be a new calculation cycle for processing equations (1) - (8b) and provision of a new set of guided setpoints.
- the computing cycle time T can be chosen to be very small, for example 5 msec, so that, despite the use of a computer which only works in steps, a quasi-continuous position control results.
- the flow chart according to FIGS. 2a and 2b shows the resolution of the algorithmically described method in its individual steps.
- the state of the relevant quantities is indicated in the rectangular function blocks, which results as a result of the states which are described by the respective upstream function blocks.
- the diamond-shaped function blocks represent a switch function in the course of the method, in which if the condition specified in this function block is fulfilled, ie, if the question is answered in the affirmative, it proceeds in the other way, while in the other case the path marked "no" is taken.
- the reference symbols given next to the function blocks indicate the elements of FIG. 1 with the same names.
- the ASTOP signal is first set to the value 1.
- the path setpoint S * corresponding to the intended stop and with the value S F corresponding to the actual path value S A of the position drive PA
- the path control deviation ⁇ S corresponding to the travel or remaining path and the polarity of the direction of travel signal FR are formed therefrom.
- the two alternative acceleration setpoints A1 and A2 are calculated in accordance with equations (4) - (6) and the second alternative acceleration setpoint A2 is checked to determine whether it is within the limit values for the acceleration a b or for the deceleration a v . Furthermore, it is checked whether the previous value of the ASTOP signal can remain in the next calculation cycle, ie whether the linear increase in these values should be stopped in the event that A1 has become smaller than A2.
- the functions to be assigned to the accelerometer 16 are thus dealt with.
- the selection of the acceleration setpoint A * to be used is followed by its processing in the input circuit of the acceleration control loop consisting of the amplifier 15 and the integrator 12 (FIG. 1).
- C15 is the quite large gain constant of the proportional amplifier 15, the resulting value R F of the guided jerk value possibly being limited to the maximum jerk value R max .
- the resulting value of the guided jerk R F is then integrated three times in succession and the intermediate values of the guided acceleration setpoint A F , the guided speed setpoint V F and the guided travel setpoint S F are fed to the position drive PA.
- the query is made as to whether the path difference .DELTA.S has become zero, that is to say the predetermined stopping point has been reached, and if the answer to this question is in the negative, that is, if the path difference does not disappear, a new computing cycle begins with the last determined value of the guided path setpoint S F .
- the functions of the elements 12-20 of FIG. 1 can be realized with a digital computer programmed according to this flow chart. In the current state of the art, it also makes sense to also reproduce the control loop elements 4, 5 and 8 to 11 with a corresponding program expansion using software. Nevertheless, it can be expedient in individual cases to implement at least partial sections of the method according to the invention by means of discrete, in particular analog, components.
- FIG. 3 shows an example with discrete components in hybrid technology, ie there are both analog and digital components.
- the part of the system according to FIG. 3 is shown, which is located there on the left of line II.
- the used switches which are preferably in electronic switching elements, such as FET transistors, are, unless otherwise noted, each shown in its unactuated position, provided that it can be actuated with a digital H (high) signal of positive polarity are.
- the direction indicator 17 consists of an electronic comparator circuit known per se, which emits a constant DC voltage signal with the value +1 when the input signal is positive, ie when driving upwards, and outputs a constant signal of size -1 when the input signal is negative, ie when driving downwards. With this direction of travel signal FR, the correct sense of action of the control device according to the invention is ensured for both directions of travel.
- the existing in the amount of the remaining distance ⁇ S of the amount generator 21 is fed to a function generator 22, which together with the direction signal, an acceleration limit value a v , the guided acceleration setpoint A F and the maximum jerk value R max forms a function which the radicand, ie the expression under the root sign of equation (4a).
- a function can be easily implemented with the usual components of analog computing technology, such as multipliers, amplifiers and mixing elements.
- the output signal of this function generator is fed to a square root function generator 23, from whose output signal in a mixer 24 a value corresponding to the guided speed setpoint V F is subtracted.
- the maximum jerk The corresponding value R max is doubled in a further mixer 28 and multiplied by means of a multiplier 25 with the output signal of the mixer 24.
- the output variable of the multiplier 25 is processed in a further square-root function generator 26 and its output variable - in a mixer 27 reduced by the acceleration limitation value a v - gives the first alternative acceleration target value A1 in accordance with equation (4b).
- non-linear displacement controller whose output variable V1 * forms the setpoint for a subordinate, also non-linear speed controller 26, is evident from the arrangement of the elements 20 to 23, in the event that the first acceleration setpoint A1 is effective via the selection circuit 18, The acceleration controller with the setpoint A * is subordinate to this non-linear speed controller 26, as a comparison with the arrangement according to FIG. 1 shows.
- the second alternative acceleration setpoint value A2 arises as the output signal of a further square root function generator 29, the input signal of which is multiplied by a factor of 2 by means of a multiplier 30.
- R max multiplied difference between an arbitrarily definable speed value V2 * and the guided setpoint V F.
- the output variable of the square root function generator 29 is limited to the acceleration limitation value a b for positive polarity and to the deceleration limitation value a v for negative polarity.
- this predeterminable speed value V2 * is obtained from a suitable setpoint generator 32, which could easily be implemented by means of a potentiometer which is at a constant voltage.
- the switch 31 In the event that the first alternative acceleration value A1 is greater than zero, the switch 31 assumes the position shown, while in the event that the first alternative acceleration target value becomes less than zero, the switch 31 is actuated so that the speed value V2 * the value zero is specified.
- the second alternative acceleration setpoint A2 is selected by the selection circuit 18, the position drive under the action of a non-linear speed controller implemented by means of the function generator 29, the setpoint of which consists of the speed value V2 *.
- the selection circuit 18 then makes the decision as to which of the two alternative acceleration setpoints A1 and A2 provided intervenes in the acceleration control loop in accordance with the conditions specified in equations (7a) and (7b). Among other things, the difference between the first and second acceleration values must be formed.
- This difference signal A1-A2 is now also used to have the signal ASTOP output via a limit indicator 34, with which the start-up started at the start of two integrators 35 and 36 providing the acceleration limits a b and a v is interrupted.
- the signal ASTOP is therefore an H signal with which the switch 37 is actuated, that is to say brought into its closed position. Since the output signal of the limit value indicators 38a and 38b also has an H signal at the start, the switches 39 and 40 are also actuated and the output signals of the integrators 35 and 36 begin to increase linearly starting from the value zero, this change for as long continues until either the output signals a b and a v reach the predetermined maximum values a bmax or a vmax or before the signal ASTOP has become zero. In both cases, the connection between the voltage source denoted by R max and the inputs of the integrators 35 or 36 is interrupted by opening one of the switches 37 or 39 or 40.
- FIG. 4 shows an advantageous embodiment of the function generator 29 with its modulation limits determined by the limit values a b and a v . It must be suitable for processing input signals of both polarities.
- a square-root function generator 41 of simpler construction is used, which only has to form the square root of a positive input variable. Its input is connected to the output of an absolute value generator 42, which is acted upon by the input variable e, which can have both polarities and which is also fed to a comparator 43, which then emits a signal of size +1 if the input variable has a positive polarity and emits a signal of size -1 if the input size e is of negative polarity.
- this comparator 43 which acts as a polarity transmitter, is similar to that of the direction of travel transmitter 17.
- the output signal of the polarity transmitter is capable of actuating a switch 47 via a limit indicator 44, with which switch 47 a signal corresponding to the limit value for the acceleration a b is input to the input of a minimum circuit 45 is switched through, while with a negative input signal e the output signal of the limit value detector 44 has the value zero and brings the switch 47 into the position shown in which the limit value for the delay a v reaches the input of the minimum circuit 45.
- the other input of the minimum circuit 45 is connected to the output of the square root function generator 41.
- the minimum circuit allows each of its two always positive input signals to pass through the smaller one, which is then combined in a multiplier 46 with the output signal of the polarity transmitter 43, thereby achieving is that the output signal A2 always gets the same polarity as the input signal e.
- the root function shown in the block symbol 29 of FIG. 3 and running in the first and third quadrants can be realized, although only a simple function generator is used for the first quadrant.
- FIG. 5 shows an implementation of the selection circuit 18 for the two alternatively provided acceleration setpoints A1 and A2.
- the selection function as defined in equations (7a) and (7b), would require the use of polarity transmitters for the signal function and multipliers for linking to the difference A1 - A2 if they were to be converted directly into discrete components. According to FIG. 5, however, this selection function is achieved by avoiding multipliers with comparatively simpler components.
- the choice between the two alternatively provided acceleration setpoints A1 and A2 is effected by the output signal of an exclusive OR gate 48.
- the switch 49 is actuated so that the previously effective alternative acceleration setpoint A2 is replaced and the alternative acceleration setpoint A1 now takes effect as the acceleration setpoint A *. If, on the other hand, the output of the exclusive OR gate 48 carries an L (low) signal, the switch 49 is in the position shown in FIG.
- the inputs of the exclusive OR gate are connected to the outputs of two limit value indicators 50 and 51, of which the limit value indicator 51 is acted upon by the alternative acceleration setpoint A1 and then carries an H signal if the alternative acceleration setpoint A1 is of positive polarity.
- the travel setpoint is therefore increased as required in the individual possible stops until it corresponds to the desired destination. These incremental setpoint increases do not affect the course of the journey; this is the same as if the desired setpoint had been specified at the beginning. This gradual increase in the travel setpoint is of particular importance for driverless traction drives, such as monorails.
- driverless traction drives such as monorails.
- additional sections with a potential for collision such as switches or crossings, could be provided, so that the system is regularly prepared to stop in front of these danger points and only in the event that there is a safety signal for this danger point, without stopping and delaying to continue.
- FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a travel encoder 19 for the travel setpoint S *, with which such a step change in the setpoint can be carried out under the influence of the two alternative acceleration setpoints A1 and A2.
- the exemplary embodiment is intended to relate to a passenger transportation system with five stops, for example five floors. Accordingly, five setpoint sources S1 to S5 are provided, the potentials of which can be successively output as setpoint S * by means of switches P1 to P5 which can be actuated by the individual stages of a shift register 53.
- a shift register is a device in which the signal state of a cell is passed on - shifted - to the neighboring cell each time a signal arrives at the input CL. In the example shown in FIG.
- the shift register 53 is currently in the state in which its leftmost cell carries an H signal as the output signal and has thus actuated the switch p1 assigned to it.
- the setpoint S * therefore shows the value S1, which would correspond to the lowest floor.
- the direction of travel signal FR is an H signal, so that the next positive pulse edge arriving at the input CL, ie a change from L to H signal, the H signal of the leftmost cell of the shift register 53 moves one cell to the right leaves, which closes switch P2 while switch P1 opens.
- the H signal thus moves one cell further to the right on each such pulse edge arriving at the input CL, so that the setpoints S1 to S5 are output in succession as the current setpoint S *.
- the shift register 53 is set up in such a way that the H signal of the individual cell is passed on to the neighboring cell on the left.
- Such registers which optionally shift the information to the right or left, are known per se.
- bistable flip-flops B1 to B5 can be set and the destinations to be traveled to can thus be saved. These selection buttons are either installed in the driver's cabin and / or stationary.
- buttons T1 to T5 can be used to actuate the switches h1 to h5 assigned to the bistable flip-flops B1 to B5, whereby the setpoint sources S1 to S5 can be connected to a diode selection circuit.
- S5>S4>S3>S2>S1> 0 applies to the potentials of the setpoint sources.
- the diode selection circuit is configured either as a minimum selection circuit or as a maximum selection circuit.
- FIG. 6 shows the switches 55 and 56 in their unactuated state, which they assume when driving downwards and the diodes connected to the cathodes are connected to the ground or reference potential via a resistor 57.
- a maximum selection circuit is then configured which, from the travel destinations stored by means of the bistable flip-flops B1 to B5, enables the one at the input of a mixing element 58 whose setpoint potential is greatest. Conversely, when driving upwards, the direction of travel signal FR will assume the value 1 and thus operate the switches 55 and 56, whereby the diodes connected to one another with their anodes are connected to a positive DC voltage P via the resistor 57.
- This DC voltage P has a positive potential which is greater than the largest of the setpoint potentials, S5, which corresponds to the most distant stop.
- a minimum circuit is thus configured, which of the selected stop potentials makes the one on the line 59 connected to the mixing element 58 which has the smallest value effective.
- the second input of the mixing element 58 is acted upon by the current setpoint signal activated by one of the switches p1 to p5.
- the output of the mixing element 58 is linked to the direction of travel signal FR via a multiplier 60 and is connected to a limit value detector 61, the output of which acts on an AND gate 63 via an OR gate 62.
- a second input of the AND gate 63 is connected to the first alternative acceleration setpoint A1 via a further limit indicator 64 and a third input of the AND gate 63 is acted upon by the output signal of a mixer 65 via a further limit detector 66.
- the difference between the second and the first alternative acceleration setpoint is formed in the mixing element 65 and a small value ⁇ A, which is smaller than 1,000th of the maximum limiting value a bmax for the acceleration, is added to this difference.
- the output of the AND gate 63 acts on the input CL of the shift register 53 via an OR gate 67.
- a second input of the OR gate 67 can be connected to a voltage source which supplies an H signal by means of a switch 68 which can be actuated by a start signal.
- the mode of operation of the device shown in FIG. 6 is as follows: It is assumed that the position drive is in the stop assigned to the setpoint S1 and that the fourth floor is selected as the destination by pressing the button T4. With the signal START, the switch 68 is actuated and the shift register is advanced one stage, so that the resultant closing of the switch p2 presets the position drive as the setpoint S * as the setpoint S2.
- the direction of travel signal FR has the value 1, the switches 55 and 56 are therefore in their position, not shown, in which a minimum circuit is configured.
- the position drive now begins to move towards the stop according to setpoint S2.
- the stop corresponding to the setpoint S3 should also be selected by pressing the selection button T3, which initially has no further consequence for the driving behavior.
- target braking would be initiated if the difference between the second alternative acceleration setpoint and the first alternative acceleration setpoint becomes negative if the first alternative acceleration setpoint is positive.
- two of the three AND conditions of the AND gate 63 are fulfilled. If the third AND condition were also fulfilled at this point in time, a shift signal would be generated for the shift register 53 which increases the setpoint and consequently prevents the use of target braking.
- the third condition which consists in an H signal of the limit value detector 61, it can thus be checked whether there is a need for a further switching, that is to say a setpoint increase, or whether the drive is to be stopped at the stop S2.
- a setpoint increase while suppressing target braking whenever the smallest stored stop point is greater than the currently output setpoint S *.
- the output signal of the mixing element 58 becomes greater than zero, which, when the limit value detector 61 moves upward, responds with an H signal at its output.
- the target braking with respect to the stopping point S2 is suppressed by stepping on the indexing mechanism 53 and the stop S2 is run over.
- the output signal of the mixer 58 has an L (low) signal.
- the step-by-step mechanism 53 is prevented from advancing and the position drive comes to a standstill at the intended holding position S3. After starting again, this game of increasing the setpoint as required continues until the position drive at the next stored stop is brought to a standstill.
- a maximum circuit is configured for this purpose, which in each case brings the largest of the stored setpoint potentials to the line 59 connected to the mixing element 58.
- FIG. 7 shows a route of a monorail (H-Bru) suitable for the travel setpoint shown in FIG. 6.
- the final stops on the route are labeled S1 and S5, with the intermediate stops S2 to S4 in between.
- a passenger cabin designated 69 is indicated, which moves in the direction of the final stop S5.
- junctions or switches 70 or 71 in the example shown emergency stops designated W1 or W2 are provided.
- FIGS. 8 to 10 show typical driving diagrams for the method according to the invention. Depicted in time dependence are the guided jerk value R F , the guided speed value V F , the speed setpoint V2 *, the speed setpoint V1 * for the speed controller 25, 26 subordinate to the travel controller 22, 23 and the two alternative acceleration setpoints A1 and A2.
- the position drive is first started up with the second alternative acceleration setpoint A2 to a speed V2 *, which may correspond to the maximum permissible speed.
- a speed V2 * which may correspond to the maximum permissible speed.
- the speed of the position drive PA is reduced to any intermediate value, which could also consist of a so-called creep speed.
- the position drive is under the effect of the second alternative acceleration setpoint A2 in accordance with the condition according to equation (7b). From the time t2, the condition according to equation (7a) is fulfilled and the target braking under the effect of the first alternative acceleration setpoint begins.
- the guided speed setpoint V F is now brought into congruence with the path controller described with equations (4a) and (4b) with the straight line designated by BP in the FIGURE and is guided along it until the time t 3.
- the straight line BP would correspond to the so-called brake parabola in a path-speed diagram.
- the guided speed setpoint V F becomes smaller than the value a 2nd v / 2nd R max , so that according to equation (6) the value of the second alternative acceleration setpoint begins to be released from its limitation -a vmax and the condition according to equation (7b) is fulfilled again.
- the second alternative acceleration setpoint A2 thus replaces the previously used first alternative acceleration setpoint A1 and the acceleration of the position drive is reduced in a time-linear manner to the value zero, thus reducing the rounded speed curve of V F until the position drive finally comes to rest at time t4. Then the displacement control deviation ⁇ S has the value zero, as well as the acceleration and the speed of the position drive. If the first alternative acceleration setpoint A1 were not replaced at the time t3 by the second alternative acceleration setpoint A2, the position drive would only reach a point at a time which is a distance SZ before the stopping point with a constant deceleration at the time t3 + t e / 2 , where SZ is the value a 3rd v .
- FIG. 10 shows a course of travel as it results in the variant of the stepwise setpoint adjustment described in connection with FIG. 6.
- Sections S1 to S5 in the course of the first alternative acceleration setpoint A1, which result from the effect of these setpoints, are noted.
- S5> S4> S3> S2> S1 applies. It can be seen that shortly before the condition according to equation (7a) is met and the first alternative acceleration setpoint is reached for the purpose of target braking, the setpoint is increased by one step so that the first alternative acceleration setpoint does not come into play and target braking does not take place. At setpoint S5, there is finally no further increase in setpoint and the first alternative acceleration setpoint A1 takes control at time t2. If, on the other hand, the setpoint increase from S1 to S2 were omitted, in principle there would be a driving course as shown in FIG. 9.
- FIGS. 8 to 10 make it clear that travel setpoint or speed setpoint adjustments can be carried out in a rather permissive manner while driving and practically any desired driving requests can thus be implemented in a simple manner.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur ruck-, beschleunigungs- und geschwindigkeitsbegrenzten Wegregelung eines Positionsantriebes mit unterlagerter Geschwindigkeitsregelung, wobei unter mehrfacher zeitlicher Integration eines Ruckwertes eine Führung des Beschleunigungs-, des Geschwindigkeits- und des Wegsollwertes des Positionsantriebes erfolgt und als Ruckwert die verstärkte Differenz zwischen einem Beschleunigungssollwert und dem Zeitintegral des bezüglich seines maximalen Betrags begrenzten Ruckwertes gebildet wird. Ein derartiges Verfahren ist nach der DE-PS 30 01 778 bekannt. Man kann damit unter Einhaltung und längstmöglicher Ausnutzung der durch die Begrenzungen festgelegten Randbedingungen die gewünschte Position recht schnell erreichen.The present invention relates to a method and a device for jerk, acceleration and speed-limited displacement control of a position drive with subordinate speed control, wherein the acceleration, speed and displacement setpoint of the position drive is guided and the jerk value is used as the jerk value increased difference between an acceleration setpoint and the time integral of the jerk value limited with respect to its maximum amount is formed. Such a method is known from DE-PS 30 01 778. You can reach the desired position very quickly while observing the longest possible use of the boundary conditions determined by the limitations.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das genannte Verfahren mit einfachen Mitteln in Bezug auf ein flexibleres Fahrverhalten zu verbessern. So soll es durch die Erfindung ermöglicht werden, während der Fahrt in beliebiger Weise die Geschwindigkeit neu vorzugeben, was z.B. für die Einhaltung von streckenbedingten Schleichgeschwindigkeiten von Bedeutung ist. Weiterhin soll die Möglichkeit bestehen, während der Fahrt vorgenommene Fahrtzieländerungen zu realisieren.The object of the present invention is to improve the above-mentioned method with simple means with regard to a more flexible driving behavior. Thus, the invention is intended to make it possible to preselect the speed in any way while driving, which e.g. is important for maintaining track-related creep speeds. Furthermore, there should be the possibility of realizing destination changes made while driving.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale.This object is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of the main claim.
Die Erfindung samt ihren weiteren Ausgestaltungen, welche in den Unteransprüchen wiedergegeben sind, soll nachstehend anhand der Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigen
- FIG 1 ein sich auf eine Schachtförderanlage beziehendes Anwendungsbeispiel der Erfindung,
- FIG 2a und 2b einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- FIG 3 bis 6 Hardware-Beispiele zur Realisation einzelner Verfahrensschritte,
- FIG 7 die Streckenführung für eine Hängebahn,
- FIG 8 bis 10 für das erfindungsgemäße Verfahren typische Fahrdiagramme.
- 1 shows an application example of the invention relating to a shaft conveyor system,
- 2a and 2b show a flow chart of the method according to the invention,
- 3 to 6 hardware examples for the implementation of individual process steps,
- 7 shows the route for a monorail,
- 8 to 10 typical driving diagrams for the method according to the invention.
Im Anwendungsbeispiel der FIG 1 besteht der zu regelnde Positionsantrieb PA in einem Elektromotor 1, welcher über eine mit ihm gekoppelte Seilscheibe 2 den Fahrkorb 3 einer Aufzugs- oder Schachtförderanlage bewegt. Der Strom des Elektromotors 1 wird mittels eines Stromreglers 4 geregelt, dessen Ausgangsgröße über einen Steuersatz 5 eine Stromrichteranordnung 6 aussteuert. Der Istwert IA des Stromreglers 4 wird mittels eines im Ankerstromkreis angeordneten Stromwandlers 7 gewonnen. Dem Stromregler 4 ist ein Geschwindigkeitsregler 8 überlagert, dessen Istwert VA im Ausgangssignal eines mit dem Elektromotor gekuppelten Tachodynamos 9 besteht. Dem Geschwindigkeitsregler 8 ist ein Wegregler 10 überlagert, wobei dessen Istwert SA einem Weggeber 11 entnommen wird, welcher mit Impulsen beaufschlagt wird, die durch Drehung einer mit dem Fahrkorb gekuppelten Impulsscheibe erzeugt werden.In the application example in FIG. 1, the position drive PA to be controlled consists of an
Dem aus den Elementen 1 - 11 bestehenden Positionsantrieb PA wird die anzufahrende Sollwertposition in Form eines nach bestimmten Gesichtspunkten geführten Wegsollwertes SF vorgegeben, zusammen mit ebenfalls geführten Sollwerten VF und AF für die unterlagerten Geschwindigkeits-bzw. Stromregler 8 bzw. 4. Die Führungsgrößen AF, VF und SF bestehen in den Ausgangssignalen dreier hintereinander angeordneter Integratoren 12, 13 und 14. Mit SF wird dem Positionsantrieb PA die anzufahrende Sollwertposition vorgegeben, wobei mit den Sollwerten VF und AF für den unterlagerten Geschwindigkeits- bzw. Stromregler 8 bzw. 4 erreicht wird, daß für über einem bestimmten Mindestweg liegende Verfahrwege stets einer dieser Werte seinen Maximalwert erreicht. Hierzu wird ein die Zielposition des Fahrkorbs vorschreibender Sollwert S* mit der Ausgangsgröße SF des Integrators 14, welche den Wegsollwert für den Positionsantrieb PA bildet, verglichen und mittels einer nichtlinear arbeitenden Regelung mit dem Sollwert S* zur Deckung gebracht. Unter der Voraussetzung, daß der Fahrkorb 3 den jeweiligen Veränderungen des geführten Wegsollwertes SF ohne nennenswerten Schleppfehler zu folgen vermag, entspricht nicht nur zu Beginn eines jeden Verfahrvorganges sondern auch laufend die Differenz Δ S zwischen dem Zielpositionssollwert S* und dem vom Integrator 14 ausgegebenen Sollwert SF dem jeweils noch bis zum Zielpunkt zurückzulegenden Restweg.The setpoint position to be approached is given to the position drive PA consisting of the elements 1-11 in the form of a setpoint setpoint S F which is guided according to certain aspects, together with setpoint values V F and A F which are also carried out for the subordinate speed or.
Die Führungsgröße AF wird mittels eines Beschleunigungsregelkreises gebildet, welcher aus dem Integrator 12 und einem Proportionalverstärker 15 mit recht großem Verstärkungsfaktor besteht, dessen Ausgangssignal RF für beide Polaritäten auf einen maximalen Ruckwert Rmax begrenzt ist. Das Ausgangssignal AF des Integrators 12, welches der dem Antrieb vorzugebenden Beschleunigung entspricht, ist auf den Eingang des Verstärkers 15 gegengekoppelt und wirkt gleichzeitig als geführter Korrekturwert für die Beschleunigung auf den Stromregler 4. Die Kombination des Verstärkers 15 und des Integrators 12 stellt praktisch einen Hochlaufregler für den Beschleunigungssollwert AF dar und gestattet, diesen Wert mit definierter Änderungsgeschwindigkeit dem jeweils vorliegenden Beschleunigungssollwert A* anzupassen. Mit dieser Methode der indirekten Ruckwertvorgabe erspart man sich eine sonst erforderliche Ermittlung der jeweiligen Zu- und Abschaltzeitpunkte für die maximalen Ruckwerte.The reference variable A F is formed by means of an acceleration control loop, which consists of the
Die bisher beschriebene, in FIG 1 rechts der Linie I-I dargestellte Einrichtung deckt sich mit dem in der DE-PS 30 01 778 wiedergegebenen Stand der Technik.The device described so far, shown in FIG. 1 on the right of line II, corresponds to the prior art shown in
Zur erfindungsgemäßen Vorgabe des Beschleunigungssollwertes A* dient ein Beschleunigungsgeber 16, welchem das Restwegsignal ΔS, der Führungswert VF für die Geschwindigkeit, der Führungswert AF für die Beschleunigung, ein beliebig vorgebbarer Geschwindigkeitssollwert V2*, sowie die Begrenzungsparameter Rmax für den Ruck, für den maximalen Wert abmax der Beschleunigung und für den maximalen Wert avmax der Verzögerung zugeführt sind. Mit einem von der Wegdifferenz ΔS beaufschlagten Grenzwertmelder 17 wird ein Fahrtrichtungssignal FR bereitgestellt, welches für Aufwärts- und Abwärtsfahrt unterschiedliche Polarität aufweist, womit in Verbindung mit Multiplizierern der richtige Wirkungssinn des Beschleunigungsgebers 16 für beide Fahrtrichtungen sichergestellt werden kann.The acceleration setpoint A * according to the invention is provided by an
Im Beschleunigungsgeber 16 werden nun mit dem ihm zugeführten Größen zwei Sollwerte für den Beschleunigungsregelkreis bereitgestellt. Der erste dieser alternativ zur Verfügung gestellte Beschleunigungssollwert A1 dient zur zielgerichteten Verminderung der Geschwindigkeit in der Weise, daß der Positionsantrieb unter Wirkung dieses Beschleunigungssollwertes mit einer konstanten Verzögerung der Größe av nicht über eine Stelle hinausgelangen würde, welche eine Wegstrecke von SZ = av³ . (24 R²max)⁻¹ vor der vom Sollwert S* vorgegebenen Haltestelle liegt. Die Größe Rmax bedeutet dabei den maximal zugelassenen Ruckwert.In the
Mit dem zweiten, vom Beschleunigungsgeber 16 alternativ angebotenen Beschleunigungssollwert A2 kann der Positionsantrieb überschwingungsfrei auf vorgebbare Geschwindigkeiten V2* unter Einhaltung der Begrenzungswerte für die Beschleunigung abmax bzw. für die Verzögerung avmax gebracht werden.With the second acceleration setpoint A2 offered alternatively by the
Der Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht nun darin, den Hochlauf und eine sich gegebenenfalls daran anschließende Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit unter Wirkung des zweiten alternativen Beschleunigungswertes A2 stattfinden zu lassen, wozu die vorgebbare Geschwindigkeit V2* beispielsweise auf den Wert Vmax gesetzt wird, ab dem Zeitpunkt, ab dem das zielgerichtete Verzögern eintreten soll, den ersten alternativen Beschleunigungssollwert A1 zur Wirkung zu bringen und die Regelung im letzten Fahrtteil - dem Einlaufen in den Haltepunkt - wieder unter die Kontrolle des zweiten alternativen Beschleunigungssollwertes A2 zu bringen. In der Einlaufphase wird der erste alternative Beschleunigungssollwert dann abgelöst, wenn noch ein Weg vom vierfachen Betrag der zuvor erwähnten Wegstrecke SZ zurückzulegen ist, während die Ablösung des zweiten Beschleunigungssollwertes A2 zur Zielbremsung durch den ersten Beschleunigungssollwertes A1 weg- und geschwindigkeitsabhängig nach den bekannten Gesetzen der Kinematik erfolgen kann. Diese Ablösungen werden von einer Auswahlschaltung 18 besorgt.The basic idea of the method according to the invention is now to start up and, if necessary, to follow it at a constant speed under the effect of to allow the second alternative acceleration value A2 to take place, for which purpose the predeterminable speed V2 * is set to the value V max , from the point in time at which the targeted deceleration is to occur, to bring the first alternative acceleration setpoint A1 into effect and the regulation in the last part of the journey - the entry into the breakpoint - again under the control of the second alternative acceleration setpoint A2. In the run-in phase, the first alternative acceleration setpoint is replaced when there is still a distance of four times the distance SZ mentioned above, while the replacement of the second acceleration setpoint A2 for target braking by the first acceleration setpoint A1 depends on the distance and speed in accordance with the known laws of kinematics can be done. These replacements are carried out by a
Wesentlich ist, daß nach erfolgtem Start jederzeit der vorgegebene Geschwindigkeitssollwert V2* zwischen Null und einem maximalen Wert V*max verändert werden kann, was für die Einhaltung von technologisch bedingten Schleichstrecken beim Anfahren bzw. beim Einfahren in die Zielposition oder bei streckenbedingtem Geschwindigkeitsbeschränkungen von Bedeutung sein kann. Desgleichen läßt sich auch der Positionssollwert S* bedarfsweise verändern, d.h. auch hier kann von dem anfänglich geplanten Fahrverlauf während der Fahrt abgewichen werden.It is essential that the given speed setpoint V2 * can be changed at any time between zero and a maximum value V * max after the start, which is important for maintaining technologically-related creeping distances when approaching or entering the target position or with speed restrictions due to the route can. Likewise, the position setpoint S * can also be changed as required, ie here, too, it is possible to deviate from the initially planned course of the journey while driving.
Die Bildung der beiden alternativen Beschleunigungssollwerte A1 und A2 sowie deren Auswahl bedingt laufend eine Reihe von Rechenoperationen, welche mit der nachfolgend beschriebenen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens dank einfachster Auswahlkriterien in ihrem Zeitbedarf stark reduziert werden können. In algorithmischer Form läßt sich dieser Verfahrensablauf im Zusammenhang mit FIG 1 wie folgt beschreiben:
Demnach wird aus der Differenz ΔS zwischen dem von dem Sollwertgeber 19 gelieferten Sollwert S* und dem geführten Sollwert SF des Positionsantriebes PA, welche dem Beschleunigungsgeber 16 zugeführt ist, mittels des Grenzwertmelders 17 entsprechend Gleichung (1) das Fahrtrichtungssignal FR gebildet, wobei dieses ein positives Signal der Größe 1 bei Aufwärtsfahrt und ein gleichgroßes Signal von negativer Polarität bei Abwärtsfahrt ist. Solange ein bei Startbeginn auf den Wert 1 gesetztes Signal ASTOP diesen Wert beibehält, werden entsprechend den Gleichungen (2) und (3) Begrenzungswerte für die Beschleunigung ab und für die Verzögerung av von ihrem ebenfalls bei Startbeginn festgelegten Wert Null in im sehr kleinen zeitlichen Abstand Δt aufeinanderfolgenden Schritten praktisch zeitlinear erhöht, wobei diese Erhöhungen solange fortgesetzt werden, bis entweder die Begrenzungswerte ihre maximal zugelassenen, konstanten Werte abmax bzw. avmax erreicht haben oder das zuvor erwähnte Signal ASTOP verschwindet, d.h. zu Null wird, woraufhin die Begrenzungswerte ihre bis dahin erreichten Werte beibehalten. Entsprechend der Gleichung (4a) wird aus dem Betrag des Restweges ΔS, dem geführten Geschwindigkeitssollwert VF, dem geführten Beschleunigungssollwert AF, dem jeweils erreichten Begrenzungswert av für die Verzögerung und dem Fahrtrichtungssignal FR unter Einbeziehung des Begrenzungswertes Rmax für den Ruck ein Sollwert V1* und damit gemäß Gleichung (4b) der erste alternativer Beschleunigungssollwert A1 ermittelt. Vergegenwärtigt man sich, daß die Größe ΔS sich als Differenz zwischen einem Wegsollwert S* und einem praktisch dem Wegistwert SA entsprechenden Wert darstellt, so beschreibt die Gleichung (4a) einen speziellen, nichtlinearen, eine Wegdifferenz verarbeitenden Wegregler, dessen Ausgangsgröße V1* den Sollwert für einen ihm unterlagerten, ebenfalls nichtlinearen Geschwindigkeitsregler - Gleichung (4b) - bildet, welchem als Istwert der geführte Geschwindigkeitssollwert VF und als Vorsteuergröße der Beschleunigungsbegrenzungswert av zugeführt ist.Accordingly, the travel direction signal FR is formed from the difference ΔS between the setpoint S * supplied by the
Entsprechend Gleichung (6) wird der zweite alternativer Beschleunigungssollwert A2 ermittelt, wobei dafür gesorgt ist, daß dieser die Begrenzungen für die Verzögerung av und für die Beschleunigung ab nicht überschreitet. Hinter der Gleichung (6) verbirgt sich wiederum ein nichtlinearer Regler, welcher die Differenz zwischen einem Geschwindigkeitssollwert V2* und einem Istwert in Form des geführten Geschwindigkeitswertes VF verarbeitet. Bei Fahrtbeginn wird der Geschwindigkeitssollwert V2* auf einen beliebig bis zu Vmax vorgebbaren Wert gesetzt, welcher die vom Positionsantrieb anzufahrende Geschwindigkeit bedeutet. Wenn der erste alternative Beschleunigungssollwert A1 negativ wird, was in der auf den Hochlauf erfolgenden Bremsphase der Fall ist, wird der Geschwindigkeitssollwert V2* entsprechend Gleichung (5) auf den Wert Null gesetzt.The second alternative acceleration setpoint A2 is determined in accordance with equation (6), it being ensured that it does not exceed the limits for the deceleration a v and for the acceleration a b . Equation (6) in turn conceals a non-linear controller which processes the difference between a speed setpoint V2 * and an actual value in the form of the guided speed value V F. At the start of the journey, the speed setpoint V2 * is set to any value that can be predetermined up to V max , which means the speed to be reached by the position drive. If the first alternative acceleration setpoint A1 becomes negative, which is the case in the braking phase that follows the run-up, the speed setpoint V2 * is set to the value zero in accordance with equation (5).
Die Auswahl, welcher von den beiden alternativen Beschleunigungssollwertes A1 bzw. A2 als Sollwert A* für den aus dem Verstärker 15 und dem Integrator 12 bestehenden Beschleunigungsregelkreis wirksam wird, erfolgt in der Auswahleinrichtung 18 jeweils entsprechend den Bedingungsgleichungen (7a) und (7b) in Abhängigkeit von der mit dem Vorzeichen des ersten alternativen Beschleunigungswertes - gebildet durch die Signumfunktion - bewerteten Differenz A1 - A2 der beiden alternativen Beschleunigungswerte. Wesentlich ist, daß zur Bildung dieses einfachen Auswahlkriteriums die beiden alternativen Beschleunigungssollwerte A1 und A2 genügen und keine Weg- oder Geschwindigkeitsüberwachungen erforderlich sind.The selection of which of the two alternative acceleration setpoints A1 and A2 acts as the setpoint A * for the acceleration control loop consisting of the
Entsprechend den Gleichungen (1) bis (7) wird also zu Fahrtbeginn, d.h. beim Hochfahren der zweite alternative Beschleunigungswert A2 wirksam, zu Beginn der zielgerichteten Abbremsphase übernimmt der erste alternative Beschleunigungssollwert A1 dann die Regelung und zum Schluß erfolgt das Einlaufen in die vorgesehene Zielposition überschwingungsfrei entsprechend Gleichung (6) mit V2* = 0 wieder unter dem Einfluß des zweiten alternativen Beschleunigungssollwertes A2.According to equations (1) to (7), the second alternative acceleration value A2 takes effect at the start of the journey, i.e. when the vehicle is ramping up, at the beginning of the targeted braking phase, the first alternative acceleration setpoint A1 then takes over control and finally the run-in to the intended target position takes place without overshoot according to equation (6) with V2 * = 0 again under the influence of the second alternative acceleration setpoint A2.
Die Gleichungen (8a) und (8b) geben die Bedingungen wieder, bei denen der zeitlineare Aufbau der Begrenzungswerte für die Beschleunigung ab und für die Verzögerung av abgebrochen wird. Dieser Abbruch ist von Bedeutung für die Realisierung von kleinen Verfahrwegen. Damit braucht nicht mehr unterschieden zu werden zwischen großen und kleinen Wegen sondern es kann immer eine einheitliche Fahrstrategie angewendet werden.Equations (8a) and (8b) represent the conditions under which the time-linear structure of the limit values for the acceleration a b and for the deceleration a v is terminated. This termination is important for the realization of short travels. It is no longer necessary to differentiate between large and small paths, but a uniform driving strategy can always be used.
Bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels eines Digitalrechners würde eine laufende Ermittlung der beiden alternativen Beschleunigungswerte samt der Entscheidung, welcher jeweils zum Einsatz gelangen soll, in der Reihenfolge der Gleichungen (1) bis (8b) erfolgen, woran sich, ausgehend von dem jeweils zur Wirkung gebrachten alternativen Beschleunigungssollwert, die Bereitstellung der einzelnen, dem Positionsantrieb PA zur Verfügung zu stellenden geführten Sollwerte AF, VF und SF für Beschleunigung, Geschwindigkeit bzw. Weg anschließen würde. Daraufhin würde wieder ein neuer Rechenzyklus zur Abarbeitung der Gleichungen (1) - (8b) sowie Bereitstellung eines neuen Satzes von geführten Sollwerten erfolgen. Die Rechenzykluszeit T kann bei den Verarbeitungsgeschwindigkeiten heutiger Mikroprozessoren recht klein, z.B. zu 5 msec gewählt werden, so daß sich trotz Einsatz eines nur schrittweise arbeitenden Rechners eine quasistetige Positionsregelung ergibt.If the method according to the invention were to be implemented by means of a digital computer, the two alternative acceleration values would be continuously determined, together with the decision as to which one should be used, in the order of equations (1) to (8b) Alternative acceleration setpoint brought into effect, which would connect the provision of the individual guided setpoints A F , V F and S F to be made available to the position drive PA for acceleration, speed or distance. There would then be a new calculation cycle for processing equations (1) - (8b) and provision of a new set of guided setpoints. At the processing speeds of today's microprocessors, the computing cycle time T can be chosen to be very small, for example 5 msec, so that, despite the use of a computer which only works in steps, a quasi-continuous position control results.
Der Ablaufplan entsprechend den FIG 2a und 2b zeigt die Auflösung des algorithmisch beschriebenen Verfahrens in seine einzelnen Schritte. In den rechteckförmigen Funktionsblöcken ist der Zustand der betreffenden Größen angegeben, welcher sich als Folge der Zustände ergibt, welche durch die jeweils vorgeordneten Funktionsblöcke beschrieben sind. Die rautenförmigen Funktionsblöcke repräsentieren eine Weichenfunktion im Ablauf des Verfahrens, in dem dieses bei Erfüllung der in diesem Funktionsblock angegebenen Bedingung, d.h. Bejahung der Frage, gemäß dem mit "ja" bezeichneten Weg verläuft, während im anderen Falle der mit "nein" bezeichnete Weg eingeschlagen wird. Die neben den Funktionsblöcken angegebenen Bezugszeichen weisen auf die gleichbezeichneten Elemente der FIG 1 hin.The flow chart according to FIGS. 2a and 2b shows the resolution of the algorithmically described method in its individual steps. The state of the relevant quantities is indicated in the rectangular function blocks, which results as a result of the states which are described by the respective upstream function blocks. The diamond-shaped function blocks represent a switch function in the course of the method, in which if the condition specified in this function block is fulfilled, ie, if the question is answered in the affirmative, it proceeds in the other way, while in the other case the path marked "no" is taken. The reference symbols given next to the function blocks indicate the elements of FIG. 1 with the same names.
Beginnend mit dem Start wird zunächst das Signal ASTOP auf den Wert 1 gesetzt. Mit dem der vorgesehenen Haltestelle entsprechenden Wegsollwert S* und mit dem dem Wegistwert SA des Positionsantriebes PA entsprechenden Wert SF wird die dem Verfahr- oder Restweg entsprechende Wegregelabweichung ΔS und daraus die Polarität des Fahrtrichtungssignals FR gebildet. Daran schließt sich die zeitlineare Erhöhung der Begrenzungswerte für die Beschleunigung ab und av für die Verzögerung - mit jeweils darauffolgender Prüfung, ob die Endwerte abmax bzw. avmax erreicht sind. Es folgt die Berechnung der beiden alternativen Beschleunigungssollwerte A1 und A2 entsprechend den Gleichungen (4) - (6) und der zweite alternative Beschleunigungssollwert A2 wird daraufhin geprüft, ob er sich innerhalb der Begrenzungswerte für die Beschleunigung ab bzw. für die Verzögerung av befindet. Weiterhin wird geprüft, ob es im nächsten Rechenzyklus bei dem bisherigen Wert des Signals ASTOP verbleiben kann, d.h. ob die zeitlineare Erhöhung dieser Werte abgebrochen werden soll für den Fall, daß A1 kleiner geworden ist als A2. Damit sind die dem Beschleunigungsgeber 16 zuzuordnenden Funktionen behandelt.Starting with the start, the ASTOP signal is first set to the
Es folgt nun die Auswahl des zur Verwendung kommenden Beschleunigungssollwertes, eine Funktion, welche im Übersichtsbild der FIG 1 dort der Auswahlschaltung 18 zukommt und mit den Gleichungen (7a, b) beschrieben ist. Mit der auf den ersten alternativen Beschleunigungssollwert A1 angewendeten Signumfunktion wird eine Größe sign(A1) gebildet, welche bei positiver Polarität von A1 den Wert +1 und bei negativer Polarität die Größe -1 aufweist. Die Größe B stellt somit die mit der Polarität des ersten alternativen Beschleunigungssollwertes bewertete Differenz zwischen erstem und zweitem alternativen Beschleunigungssollwert dar. Je nachdem, ob diese Größe B größer oder kleiner als Null ist, wird entweder der erste oder der zweite alternative Beschleunigungssollwert als Sollwert A* des Beschleunigungsregelkreises zur Wirkung gebracht.This is followed by the selection of the acceleration setpoint to be used, a function which is assigned to the
An die Auswahl des zur Verwendung kommenden Beschleunigungssollwertes A* schließt sich dessen Verarbeitung im Eingangskreis des aus dem Verstärker 15 und dem Integrator 12 (FIG 1) bestehenden Beschleunigungsregelkreises an. C15 ist dabei die recht große Verstärkungskonstante des Proportionalverstärkers 15, wobei der sich ergebende Wert RF des geführten Ruckwertes gegebenenfalls auf den maximalen Ruckwert Rmax begrenzt wird.The selection of the acceleration setpoint A * to be used is followed by its processing in the input circuit of the acceleration control loop consisting of the
Der sich danach ergebende Wert des geführten Ruckes RF wird dann zeitlich hintereinander dreimal integriert und die Zwischenwerte des geführten Beschleunigungssollwertes AF, des geführten Geschwindigkeitssollwertes VF und des geführten Wegsollwertes SF dem Positionsantrieb PA zugeführt. Den Abschluß eines Rechenzyklusses bildet die Abfrage, ob die Wegdifferenz ΔS zu Null geworden, d.h. der vorgegebene Haltepunkt erreicht worden ist und im Falle der Verneinung dieser Frage, d.h. bei Nichtverschwinden der Wegdifferenz beginnt ein neuer Rechenzyklus mit dem zuletzt ermittelten Wert des geführten Wegsollwertes SF.The resulting value of the guided jerk R F is then integrated three times in succession and the intermediate values of the guided acceleration setpoint A F , the guided speed setpoint V F and the guided travel setpoint S F are fed to the position drive PA. At the end of a computing cycle, the query is made as to whether the path difference .DELTA.S has become zero, that is to say the predetermined stopping point has been reached, and if the answer to this question is in the negative, that is, if the path difference does not disappear, a new computing cycle begins with the last determined value of the guided path setpoint S F .
Mit einem nach diesem Ablaufplan programmierten Digitalrechner lassen sich die Funktionen der Elemente 12 - 20 der FIG 1 realisieren. Beim heutigen Stand der Technik bietet es sich an, auch die Regelkreiselemente 4, 5 sowie 8 bis 11 mit einer entsprechenden Programmerweiterung ebenfalls mittels Software nachzubilden. Trotzdem kann es im Einzelfall zweckmäßig sein, zumindest Teilabschnitte des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels diskreter, insbesondere analoger Bauelemente zu realisieren.The functions of the elements 12-20 of FIG. 1 can be realized with a digital computer programmed according to this flow chart. In the current state of the art, it also makes sense to also reproduce the
FIG 3 zeigt ein Beispiel mit diskreten Bauelementen in Hybridtechnik, d.h. es sind sowohl analog als auch digital arbeitende Bauelemente vorhanden. Dargestellt ist der Teil der Anlage gemäß FIG 3, welcher sich dort links der Linie I-I befindet. Die verwendeten Schalter, welche vorzugsweise in elektronischen Schaltgliedern, z.B. FET-Transistoren, bestehen, sind, falls nicht anders vermerkt, jeweils in ihrer unbetätigten Stellung dargestellt, wobei vorausgesetzt ist, daß sie mit einem digitalen H-(High)-Signal von positiver Polarität betätigbar sind.3 shows an example with discrete components in hybrid technology, ie there are both analog and digital components. The part of the system according to FIG. 3 is shown, which is located there on the left of line II. The used switches, which are preferably in electronic switching elements, such as FET transistors, are, unless otherwise noted, each shown in its unactuated position, provided that it can be actuated with a digital H (high) signal of positive polarity are.
In dem Mischglied 20 wird die Differenz zwischen einem beliebig vorgebbaren Sollwert S*, welcher der vorgesehenen Haltestelle entspricht und dem geführten Wegsollwert SF, welcher praktisch der momentanen Position des Fahrkorbs 3 entspricht, gebildet und einem im Beschleunigungsgeber 16 vorgesehenen Betragsbildner 21 sowie dem Fahrtrichtungsmelder 17 zugeführt. Der Fahrtrichtungsmelder 17 besteht aus einer an sich bekannten elektronischen Komparatorschaltung, welche bei positivem Eingangssignal, d.h. bei Aufwärtsfahrt, ein konstantes Gleichspannungssignal vom Wert +1 abgibt und bei negativem Eingangssignal, d.h. bei Abwärtsfahrt ein konstantes Signal der Größe -1 abgibt. Mit diesem Fahrtrichtungssignal FR wird der richtige Wirkungssinn der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung für beide Fahrtrichtungen sichergestellt. Das in dem Betrag des Restweges ΔS bestehende Ausgangssignal des Betragsbildners 21 wird einem Funktionsgenerator 22 zugeführt, welcher zusammen mit dem Fahrtrichtungssignal, einem Beschleunigungsbegrenzungswert av, dem geführten Beschleunigungssollwert AF und dem maximalen Ruckwert Rmax eine Funktion bildet, welche dem Radikanden, d.h. dem unter dem Wurzelzeichen der Gleichung (4a) stehenden Ausdruck entspricht. Eine derartige Funktion kann mit den üblichen Bauelementen der Analogrechentechnik wie Multiplizierer, Verstärker und Mischglieder ohne weiteres realisiert werden. Das Ausgangssignal dieses Funktionsgenerators wird einem radizierenden Funktionsgenerator 23 zugeführt, von dessen Ausgangssignal in einem Mischglied 24 ein dem geführten Geschwindigkeitssollwert VF entsprechender Wert subtrahiert wird. Der dem maximalen Ruck entsprechende Wert Rmax wird in einem weiteren Mischglied 28 verdoppelt und mittels eines Multiplizierers 25 mit dem Ausgangssignal des Mischgliedes 24 multipliziert. Die Ausgangsgröße des Multiplizierers 25 wird in einem weiteren radizierenden Funktionsgenerator 26 verarbeitet und dessen Ausgangsgröße ergibt - in einem Mischglied 27 vermindert um den Beschleunigungsbegrenzungswert av - den ersten alternativen Beschleunigungssollwert A1 entsprechend Gleichung (4b). Aus der Anordnung der Elemente 20 bis 23 ergibt sich sinnfällig die Struktur eines nichtlinearen Wegreglers, dessen Ausgangsgröße V1* den Sollwert für einen ihm unterlagerten ebenfalls nichtlinearen Geschwindigkeitsregler 26 bildet, wobei für den Fall, daß der erste Beschleunigungssollwert A1 über die Auswahlschaltung 18 wirksam ist, diesem nichtlinearen Geschwindigkeitsregler 26 noch der Beschleunigungsregler mit dem Sollwert A* unterlagert wird, wie ein Vergleich mit der Anordnung gemäß FIG 1 zeigt.The difference between an arbitrarily predeterminable setpoint S *, which corresponds to the intended stop, and the guided travel setpoint S F , which practically corresponds to the current position of the
Der zweite alternative Beschleunigungssollwert A2 entsteht als Ausgangssignal eines weiteren radizierenden Funktionsgenerators 29, dessen Eingangssignal in der mittels eines Multiplizierers 30 um den Faktor 2 . Rmax vervielfachten Differenz zwischen einem beliebig vorgebbaren Geschwindigkeitswert V2* und dem geführten Sollwert VF besteht. Die Ausgangsgröße des radizierenden Funktionsgenerators 29 ist dabei für positive Polarität auf den Beschleunigungsbegrenzungswert ab und für negative Polarität auf den Verzögerungsbegrenzungswert av beschränkt. In der dargestellten Stellung des Schalters 31 wird dieser vorgebbare Geschwindigkeitswert V2* von einem geeigneten Sollwertgeber 32 bezogen, welcher einfach mittels eines an einer konstanten Spannung liegenden Potentiometers realisiert werden könnte. Für den Fall, daß der erste alternative Beschleunigungswert A1 größer als Null ist, nimmt der Schalter 31 die dargestellte Stellung ein, während für den Fall, daß der erste alternative Beschleunigungssollwert kleiner als Null wird, der Schalter 31 betätigt wird, so daß als Geschwindigkeitswert V2* der Wert Null vorgegeben ist. Wie in Verbindung mit FIG 1 wiederum deutlich wird, steht für den Fall, daß von der Auswahlschaltung 18 der zweite alternative Beschleunigungssollwert A2 ausgewählt wird, der Positionsantrieb unter der Wirkung eines mittels des Funktionsgebers 29 realisierten nichtlinearen Geschwindigkeitsreglers, dessen Sollwert in dem Geschwindigkeitswert V2* besteht. Dieser kann während der Fahrt beliebig durch entsprechende Betätigung des Sollwertgebers 32 verändert werden, er wird aber in dem Moment, in dem vom im Eingriff befindlichen ersten alternativen Beschleunigungssollwertes A1 eine negative Beschleunigung, d.h. eine Verzögerung gefordert wird, durch Betätigung des Schalters 31 vom Ausgangssignal eines Grenzwertmelders 33 auf den Wert Null gesetzt. Damit wird der zweite alternative Beschleunigungswert vorbereitet, in der später stattfindenden Schlußphase des Einlaufes die Führung zu übernehmen.The second alternative acceleration setpoint value A2 arises as the output signal of a further square
Die Auswahlschaltung 18 trifft nun entsprechend den bei den Gleichungen (7a) und (7b) angegebenen Bedingungen die Entscheidung darüber, welcher der beiden zur Verfügung gestellten alternativen Beschleunigungssollwerten A1 bzw. A2 zum Eingriff auf den Beschleunigungsregelkreis kommt. Unter anderem muß hierzu die Differenz zwischen erstem und zweitem Beschleunigungswert gebildet werden. Dieses Differenzsignal A1 - A2 wird nun auch dazu verwendet, um über einen Grenzwertmelder 34 das Signal ASTOP ausgeben zu lassen, mit welchem der bei Start begonnene Hochlauf zweier die Beschleunigungsbegrenzungen ab und av liefernden Integratoren 35 und 36 unterbrochen wird. Beim Start ist ab = av = 0 und demzufolge entsprechend den Gleichungen (4b) und (6) der erste alternative Beschleunigungswert größer als der zweite alternative Beschleunigungswert. Das Signal ASTOP ist daher ein H-Signal, mit welchem der Schalter 37 betätigt, d.h. in seine geschlossene Stellung gebracht wird. Da das Ausgangssignal der Grenzwertmelder 38a und 38b beim Start ebenfalls H-Signal aufweist, sind auch die Schalter 39 und 40 betätigt und die Ausgangssignale der Integratoren 35 und 36 beginnen sich ausgehend vom Wert Null zeitlinear zu erhöhen, wobei diese Veränderung solange anhält, bis entweder die Ausgangssignale ab und av die vorgegebenen Maximalwerte abmax bzw. avmax erreichen oder vorher das Signal ASTOP zu Null geworden ist. In beiden Fällen wird die die Verbindung zwischen der mit Rmax bezeichneten Spannungsquelle und den Eingängen der Integratoren 35 bzw. 36 durch Öffnen eines der Schalter 37 bzw. 39 oder 40 unterbrochen.The
FIG 4 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform des Funktionsgenerators 29 mit seinen durch die Begrenzungswerte ab und av festgelegten Aussteuergrenzen. Er muß zur Verarbeitung von Eingangssignalen e beiderlei Polarität geeignet sein muß. Zur Verwendung kommt jedoch in der Anordnung nach FIG 4 ein demgegenüber einfacher aufgebauter, radizierender Funktionsgenerator 41, der nur aus einer positiven Eingangsgröße deren Quadratwurzel zu bilden hat. Dessen Eingang ist mit dem Ausgang eines Betragsbildners 42 verbunden, der von der Eingangsgröße e beaufschlagt wird, welche beiderlei Polaritäten aufweisen kann und die auch einem Komparator 43 zugeführt ist, welcher dann ein Signal der Größe +1 abgibt, wenn die Eingangsgröße eine positive Polarität aufweist und ein Signal der Größe -1 abgibt, wenn die Eingangsgröße e von negativer Polarität ist. Insoweit gleicht dieser als Polaritätsgeber wirkende Komparator 43 in seiner Funktion dem Fahrtrichtungsgeber 17. Über einen Grenzwertmelder 44 vermag das Ausgangssignal des Polaritätsgebers die Betätigung eines Schalters 47 zu bewirken, mit welchem ein dem Begrenzungswert für die Beschleunigung ab entsprechendes Signal auf den Eingang einer Minimumschaltung 45 durchgeschaltet wird, während bei negativem Eingangssignal e das Ausgangssignal des Grenzwertmelders 44 den Wert Null aufweist und den Schalter 47 in die dargestellte Stellung bringt, in welcher der Begrenzungswert für die Verzögerung av an den Eingang der Minimumschaltung 45 gelangt. Der andere Einang der Minimumschaltung 45 ist mit dem Ausgang des radizierenden Funktionsgenerators 41 verbunden. Die Minimumschaltung läßt jeweils von ihren beiden stets positiven Eingangssignalen jeweils das kleinere durch, welches dann in einem Multiplizierer 46 mit dem Ausgangssignal des Polaritätsgebers 43 verknüpft wird, womit erreicht wird, daß das Ausgangssignal A2 stets dieselbe Polarität wie das Eingangssignal e bekommt. Mit der in FIG 4 dargestellten Einrichtung läßt sich also die im Blocksymbol 29 der FIG 3 dargestellte, im ersten und dritten Quadranten verlaufende Wurzelfunktion realisieren, obwohl nur ein einfacher Funktionsgenerator für den ersten Quadranten Verwendung findet.4 shows an advantageous embodiment of the
FIG 5 zeigt eine Realisierung der Auswahlschaltung 18 für die zwei alternativ bereitgestellten Beschleunigungssollwerte A1 und A2. Die Auswahlfunktion, wie sie in den Gleichungen (7a) und (7b) definiert ist, würde bei ihrer unmittelbaren Umsetzung in diskrete Bauelemente die Verwendung von Polaritätsgebern für die Signumfunktion und Multiplizierer zur Verknüpfung mit der Differenz A1 - A2 erfordern. Gemäß FIG 5 gelingt jedoch die Realisierung dieser Auswahlfunktion unter Vermeidung von Multiplizierern mit vergleichsweise einfacheren Bauelementen. Die Auswahl zwischen den beiden alternativ bereitgestellten Beschleunigungssollwerten A1 und A2 wird vom Ausgangssignal eines Exklusiv-ODER-Gatters 48 bewirkt. Führt der Ausgang des Exklusiv-ODER-Gatters 48 ein H-(High)Signal, dann wird der Schalter 49 betätigt, so daß der zuvor wirksame alternative Beschleunigungssollwert A2 abgelöst wird und nunmehr der alternative Beschleunigungssollwert A1 als Beschleunigungssollwert A* zur Wirkung gelangt. Führt der Ausgang des Exklusiv-ODER-Gatters 48 dagegen ein L-(Low)-Signal, dann befindet sich der Schalter 49 in der in FIG 5 dargestellten Stellung. Die Eingänge des Exklusiv-ODER-Gatters sind mit den Ausgängen zweier Grenzwertmelder 50 und 51 verbunden, von denen der Grenzwertmelder 51 vom alternativen Beschleunigungssollwert A1 beaufschlagt wird und dann ein H-Signal führt, wenn der alternative Beschleunigungssollwert A1 von positiver Polarität ist. Gleiches gilt für den Grenzwertmelder 51 bezüglich der Polarität seines in der Differenz zwischen erstem und zweitem alternativen Beschleunigungssollwert bestehenden Eingangssignals, welches in einem Mischglied 52 gebildet wird. Ein H-Signal entsteht am Ausgang des Grenzwertmelders 51 also nur dann, wenn die genannte Differenz A1 - A2 von positiver Polarität ist, d.h. wenn A1 größer ist als A2. Ein Exklusiv-ODER-Gatter führt an seinem Ausgang nur dann ein H-Signal, wenn seine beiden Eingänge unterschiedliche Signale führen. Unter Beachtung dieser Wirkungsweise läßt sich zeigen, daß die in FIG 5 dargestellte Anordnung genau die in den Gleichungen (7a) und (7b) wiedergegebene Auswahlfunktion durchführt.5 shows an implementation of the
Große Anforderungen an die Flexibilität des Fahrprogrammes werden insbesondere bei Personenbeförderungsanlagen gestellt, wenn noch nach Fahrtantritt entstehende individuelle Wünsche der Fahrgäste berücksichtigt werden sollen. Dies läßt sich mit einer Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens erreichen, welche darin besteht, daß auch bei weiterliegenden Fahrtzielen zunächst immer ein Wegsollwert vorgegeben wird, welcher der nächstgelegenen Haltestelle entspricht und dann jeweils kurz bevor der erste alternative Beschleunigungssollwert zum zielgerichteten Stillsetzen an dieser Haltestelle eingreifen würde, abgeprüft wird, ob wirklich auch dort angehalten werden soll, d.h. ob nicht mangels eines bis dahin geäußerten Haltewunsches statt dessen ein weiter abliegender Haltepunkt angefahren werden soll. In diesem Fall würde der Wegsollwert um einen Wert erhöht werden, welcher der nunmehr nächsten Haltestelle entspricht. Es wird also der Wegsollwert bedarfsweise in den einzelnen möglichen Haltestellen solange vergrößert, bis er dem gewünschten Ziel entspricht. Diese inkrementellen Sollwerterhöhungen wirken sich nicht im Fahrverlauf aus; dieser ist derselbe als wenn der gewünschte Sollwert gleich zu Anfang vorgegeben worden wäre. Besondere Bedeutung kommt dieser stufenweisen Erhöhung des Wegsollwertes bei führerlosen Traktionsantrieben, z.B. Hängebahnen zu. Hier könnten als mögliche, vom Postitionsantrieb anzufahrende Haltestellen zusätzlich kollisionsträchtige Abschnitte wie Weichen oder Kreuzungen vorgesehen werden, so daß die Anlage regelmäßig dazu vorbereitet wird, vor diesen Gefahrenstellen anzuhalten und nur für den Fall, daß ein Unbedenklichkeitssignel für dieser Gefahrenstelle vorliegt, ohne Halt und Verzögerung weiterzufahren.Great demands are placed on the flexibility of the driving program, particularly in the case of passenger transport systems, if individual wishes of the passengers arising after the start of the journey are to be taken into account. This can be achieved with a variant of the method according to the invention, which consists in the fact that, even in the case of more distant travel destinations, a travel setpoint which corresponds to the closest stop is always given first and then shortly before the first alternative acceleration setpoint would intervene at this stop for targeted stopping, it is checked whether there should really be a stop, ie whether, in the absence of a stop request made up to that point, a further stop should be used instead. In this case, the travel setpoint would be increased by a value that corresponds to the next stop. The travel setpoint is therefore increased as required in the individual possible stops until it corresponds to the desired destination. These incremental setpoint increases do not affect the course of the journey; this is the same as if the desired setpoint had been specified at the beginning. This gradual increase in the travel setpoint is of particular importance for driverless traction drives, such as monorails. Here, as possible stops to be approached by the position drive, additional sections with a potential for collision, such as switches or crossings, could be provided, so that the system is regularly prepared to stop in front of these danger points and only in the event that there is a safety signal for this danger point, without stopping and delaying to continue.
FIG 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Weggebers 19 für den Wegsollwert S*, mit dem eine solche stufige Sollwertveränderung unter Einflußnahme der beiden alternativen Beschleunigungssollwerte A1 und A2 vorgenommen werden kann. Das Ausführungsbeispiel soll sich auf eine Personenbeförderungsanlage mit fünf Haltepunkten, beispielsweise fünf Stockwerke beziehen. Es sind demzufolge fünf Sollwertquellen S1 bis S5 vorgesehen, deren Potentiale mittels von den einzelnen Stufen eines Schieberegisters 53 betätigbaren Schaltern P1 bis P5 nacheinander als Sollwert S* ausgegeben werden können. Ein Schieberegister ist eine Einrichtung, bei welcher der Signalzustand einer Zelle jeweils nach Eintreffen eines Signals am Eingang CL an die Nachbarzelle weitergebeben - weitergeschoben - wird. In dem in FIG 6 dargestellten Beispiel befindet sich das Schieberegister 53 gerade in dem Zustand, in welchem seine linksäußerste Zelle als Ausgangssignal H-Signal führt und damit den ihr zugeordneten Schalter p1 betätigt hat. Am Ausgang erscheint demzufolge als Sollwert S* der Wert S1, welcher dem untersten Stockwerk entsprechen würde. Für eine Aufwärtsfahrt ist das Fahrtrichtungssignal FR ein H-Signal, so daß die nächste am Eingang CL eintreffende positive Impulsflanke, d.h. ein Wechsel von L- auf H-Signal, das H-Signal der linksäußersten Zelle des Schieberegisters 53 um eine Zelle nach rechts wandern läßt, womit der Schalter P2 geschlossen wird, während der Schalter P1 sich öffnet. Auf jede derartige, am Eingang CL eintreffende Impulsflanke wandert also das H-Signal eine Zelle weiter nach rechts, so daß die Sollwerte S1 bis S5 nacheinander als aktueller Sollwert S* ausgegeben werden. Wenn bei Abwärtsfahrt dagegen das Fahrtrichtungssignal den Wert -1 aufweist, ist das Schieberegister 53 so eingerichtet, daß das H-Signal der einzelnen Zelle jeweils an die linke Nachbarzelle weitergegeben wird. Derartige, die Information wahlweise nach rechts oder links schiebende Register sind an sich bekannt. Mittels einer Reihe von Wahltastern T1 bis T5 können bistabile Kippstufen B1 bis B5 gesetzt und damit die anzufahrenden Fahrtziele gespeichert werden. Diese Wahltaster sind entweder in der Fahrerkabine und/oder stationär angebracht. Durch Betätigung der Tasten T1 bis T5 können die den bistabilen Kippstufen B1 bis B5 zugeordneten Schalter h1 bis h5 betätigt werden, womit die Sollwertquellen S1 bis S5 mit einer Dioden-Auswahlschaltung verbunden werden können. Für die Potentiale der Sollwertquellen gilt S5>S4>S3>S2>S1>0. Je nach Stellung der bieden gleichzeitig vom Fahrtrichtungssignal FR über eine Grenzwertmelder 54 betätigbaren Schalter 55 und 56 ist die Dioden-Auswahlschaltung entweder als Minimum-Auswahlschaltung oder als Maximum-Auswahlschaltung konfiguriert. In der FIG 6 sind die Schalter 55 und 56 in ihrem unbetätigten Zustand dargestellt, welchen sie bei Abwärtsfahrt einnehmen und wobei die mit den Kathoden miteinander verbundenen Dioden über einen Widerstand 57 mit dem Masse- oder Bezugspotential verbunden sind. Es ist dann eine Maximum-Auswahlschaltung konfiguriert, welche von den mittels der bistabilen Kippstufen B1 bis B5 eingespeicherten Fahrtzielen jeweils dasjenige am Eingang eines Mischgliedes 58 wirksam werden läßt, dessen Sollwertpotential am größten ist. Umgekehrt wird bei Aufwärtsfahrt das Fahrtrichtungssignal FR den Wert 1 annehmen und damit die Schalter 55 und 56 betätigen, womit die mit ihren Anoden untereinander verbundenen Dioden über den Widerstand 57 mit einer positiven Gleichspannung P verbunden sind. Diese Gleichspannung P weist ein positives Potential auf, welches größer ist als das größte der Sollwertpotentiale, S5, das der am weitesten abliegenden Haltestelle entspricht. Damit ist eine Minimumschaltung konfiguriert, welche jeweils von den angewählten Haltestellen-Potentialen dasjenige auf der mit dem Mischglied 58 verbundenen Leitung 59 wirksam werden läßt, welches den kleinsten Wert aufweist. Der zweite Eingang des Mischgliedes 58 ist mit dem jeweils von einem der Schalter p1 bis p5 aktivierten aktuellen Sollwertsignal beaufschlagt. Der Ausgang des Mischgliedes 58 ist über einen Multiplizierer 60 mit dem Fahrtrichtungssignal FR verknüpft und mit einem Grenzwertmelder 61 verbunden, dessen Ausgang über ein ODER-Gatter 62 ein UND-Gatter 63 beaufschlagt. Ein zweiter Eingang des UND-Gatters 63 ist über einen weiteren Grenzwertmelder 64 mit dem ersten alternativen Beschleunigungssollwert A1 verbunden und ein dritter Eingang des UND-Gatters 63 wird vom Ausgangssignal eines Mischgliedes 65 über einen weiteren Grenzwertmelder 66 beaufschlagt. In dem Mischglied 65 wird die Differenz zwischen dem zweiten und dem ersten alternativen Beschleunigungssollwert gebildet und zu dieser Differenz ein kleiner Wert ΔA hinzuaddiert, welcher kleiner ist als 1.000stel des maximalen Begrenzungswertes abmax für die Beschleunigung. Der Ausgang des UND-Gatters 63 wirkt über eine ODER-Gatter 67 auf den Eingang CL des Schieberegisters 53. Ein zweiter Eingang des ODER-Gatters 67 kann mittels eines von einem Startsignal betätigbaren Schalters 68 mit einer H-Signal liefernden Spannungsquelle verbunden werden.6 shows an exemplary embodiment of a
Die Wirkungsweise der in FIG 6 dargestellten Einrichtung ist folgende: Vorausgesetzt sei, daß sich der Positionsantrieb in der dem Sollwert S1 zugeordneten Haltestelle befindet und zunächst als Fahrtziel das vierte Stockwerk durch Betätigung des Tasters T4 gewählt ist. Mit dem Signal START wird der Schalter 68 betätigt und das Schieberegister eine Stufe weitergeschaltet, so daß durch das dadurch bedingte Schließen des Schalters p2 dem Positionsantrieb als Sollwert S* der Sollwert S2 vorgegeben wird. Das Fahrtrichtungssignal FR hat den Wert 1, die Schalter 55 und 56 finden sich also in ihrer nicht dargestellten Stellung, in welcher eine Minimumschaltung konfiguriert ist. Der Positionsantrieb beginnt sich nun in Richtung auf die Haltestelle entsprechend dem Sollwert S2 zu bewegen. Kurz nach Fahrtbeginn soll nun zusätzlich noch die Haltestelle entsprechend dem Sollwert S3 durch Betätigung der Wahltaste T3 gewählt werden, was jedoch zunächst keine weitere Konsequenz für das Fahrverhalten hat. Im Verlauf der Annäherung an die nächstgelegene Haltestelle entsprechend dem durch den Zustand des Schieberegisters 53 aktivierten Sollwert S2, würde eine Zielbremsung dann eingeleitet werden, wenn bei positiven ersten alternativen Beschleunigungssollwert die Differenz zwischen dem zweiten alternativen Beschleunigungssollwert und dem ersten alternativen Beschleunigungssollwert negativ wird. Kurze Zeit vor Eintritt dieser Bedingung, wobei diese kurze Zeit durch den kleinen Zusatzwert ΔA bestimmt ist, sind zwei der drei UND-Bedingungen des UND-Gatters 63 erfüllt. Wenn zu diesem Zeitpunkt auch noch die dritte UND-Bedingung erfüllt wäre, würde ein Schiebesignal für das Schieberegister 53 erzeugt werden, welches eine Sollwerterhöhung vornimmt und demzufolge den Einsatz der Zielbremsung verhindert. Mit der dritten Bedingung, welche in einem H-Signal des Grenzwertmelders 61 besteht, kann also geprüft werden, ob ein Bedarf für eine Weiterschaltung, d.h. Sollwerterhöhung, besteht oder ob der Antrieb an dem Haltepunkt S2 zum Stillstand gesteht werden soll. Ein solcher Bedarf nach einer Sollwerterhöhung bei gleichzeitiger Unterdrückung einer Zielbremsung besteht immer dann, wenn der kleinste eingespeicherte Haltepunkt größer ist als der momentan ausgegebene Sollwert S*. In diesem Fall wird das Ausgangssignal des Mischgliedes 58 größer als Null, welches bei Aufwärtsfahrt der Grenzwertmelder 61 mit einem H-Signal an seinem Ausgang beantwortet. Nachdem als nächster Haltepunkt der dem Sollwert S3 entsprechende Wert in die Minimumschaltung eingespeichert wurde, wird also die Zielbremsung bezüglich des Haltepunktes S2 durch Weiterschaltung des Schrittschaltwerkes 53 unterdrückt und die Haltestelle S2 überfahren. Befindet sich der Positionsantrieb zwischen der Haltestelle S2 und S3, dann weist das Ausgangssignal des Mischgliedes 58 ein L-(Low)-Signal auf. Die Weiterschaltung des Schrittschaltwerkes 53 wird verhindert und der Positionsantrieb kommt an der vorgesehenen Halteposition S3 zum Stillstand. Nach einem erneuten Start setzt sich dieses Spiel der bedarfsweisen Sollwerterhöhung fort, bis der Positonsantrieb am nächsten eingespeicherten Haltepunkt zum Stillstand gebracht wird.The mode of operation of the device shown in FIG. 6 is as follows: It is assumed that the position drive is in the stop assigned to the setpoint S1 and that the fourth floor is selected as the destination by pressing the button T4. With the signal START, the
Für die Abwärtsfahrt, d.h. eine Bewegung von der Haltestelle S5 bis S1, gelten analoge Verhältnisse. Wie schon erwähnt, ist hierzu eine Maximumschaltung konfiguriert, welche jeweils das größte der eingespeicherten Sollwertpotentiale auf die mit dem Mischglied 58 verbunden Leitung 59 bringt.The same applies to the downward movement, ie a movement from the stop S5 to S1. As already mentioned, a maximum circuit is configured for this purpose, which in each case brings the largest of the stored setpoint potentials to the
Für den Fall, daß z.B. bei fahrweggebundenen, führerlosen Traktionsantrieben gewisse Gefahrenstellen, beispielsweise in Form von Weichen und Kreuzungen vorhanden sind, welche gegebenenfalls einen Nothalt bedingen, können in FIG 6 die gestrichelt eingezeichneten Erweiterungen vorgesehen werden. Diese bestehen darin, daß z.B. zwischen den normalen Haltestellen zwei zusätzliche Sollwerte (W1 und W2) in die Maximum- bzw. Minimumschaltung fest eingespeist werden und entsprechende Stufen des Schieberegisters 53 zur Ausgabe dieser Sollwerte vorgesehen werden. Damit ist zunächst ein Halt an diesen Punkten einprogrammiert, welcher dann aufgehoben wird, wenn ein Freigabesignal OK auf den zweiten Eingang des ODER-Gliedes 62 gegeben wird.In the event that e.g. In the case of guideless traction drives connected to the guideway, certain danger points are present, for example in the form of switches and crossings, which may require an emergency stop, the extensions shown in dashed lines can be provided in FIG. 6. These are that e.g. between the normal stops, two additional setpoints (W1 and W2) are permanently fed into the maximum or minimum circuit and corresponding stages of the
FIG 7 zeigt eine zu dem in FIG 6 dargestellten Wegsollwertgeber passende Streckenführung einer Hängebahn (H-Bahn). Die Endhaltestellen der Strecke sind mit S1 und S5 bezeichnet, dazwischen liegen die Bedarfshaltestellen S2 bis S4. Zwischen den Haltestellen S1 und S2 ist stilisiert eine mit 69 bezeichnete Fahrgastkabine angedeutet, welche sich in Richtung der Endhaltestelle S5 bewegt. Zur Vermeidung von Kollisionen an kritischen Gefahrenpunkten, im dargestellten Beispiel Einmündungen oder Weichen 70 bzw. 71, sind mit W1 bzw. W2 bezeichnete Nothaltestellen vorgesehen. Bei der angegebenen Fahrtrichtung muß daher nach dem Passieren der Haltestelle S2 geprüft werden, ob mit einer Kollisionssituation an der Weiche 70 zu rechnen ist und, falls diese Frage verneint werden kann, wäre als OK-Signal ein H-(High)-Signal zu geben, so daß die Nothaltestelle W1 überfahren wird, während bei einem L-(Low)-Wert des OK-Signals am Punkt W1 angehalten wird. Die nächste Nothaltestelle W2 ist bei der angegebenen Fahrtrichtung der Fahrgastkabine ohne Bedeutung. Hier kann sofort nach Passieren der Bedarfshaltestelle S3 das Freigabesignal OK ein H-(High)-Signal sein und die Kollisionsprüfung müßte in diesem Fall in analoger Weise gegebenenfalls in einer sich auf den Streckenabschnitt 72 befindlichen und sich auf die Weiche 71 zubewegenden Fahrgastkabine durchgeführt werden.7 shows a route of a monorail (H-Bahn) suitable for the travel setpoint shown in FIG. 6. The final stops on the route are labeled S1 and S5, with the intermediate stops S2 to S4 in between. Between the stops S1 and S2, a passenger cabin designated 69 is indicated, which moves in the direction of the final stop S5. In order to avoid collisions at critical danger points, junctions or switches 70 or 71 in the example shown, emergency stops designated W1 or W2 are provided. In the given direction of travel, it must therefore be checked after passing stop S2 whether a collision situation is to be expected at
In den FIG 8 bis 10 sind für das erfindungsgemäße Verfahren typische Fahrdiagramme wiedergegeben. Dargestellt sind jeweils in zeitlicher Abhängigkeit der geführte Ruckwert RF, der geführte Geschwindigkeitswert VF, der Geschwindigkeitssollwert V2*, der Geschwindigkeitssollwert V1* für den dem Wegregler 22, 23 unterlagerten Geschwindigkeitsregler 25, 26 sowie die beiden alternativen Beschleunigungssollwerte A1 und A2.FIGS. 8 to 10 show typical driving diagrams for the method according to the invention. Depicted in time dependence are the guided jerk value R F , the guided speed value V F , the speed setpoint V2 *, the speed setpoint V1 * for the
Gemäß FIG 8 wird der Positionsantrieb nach dem Start zunächst mit dem zweiten alternativen Beschleunigungssollwert A2 auf eine Geschwindigkeit V2*, welche der maximal zulässigen Geschwindigkeit entsprechen möge, hochgefahren. Durch Verändern des Geschwindigkeitssollwertes V2* zum Zeitpunkt t₁ wird die Geschwindigkeit des Positionsantriebes PA auf einen beliebigen Zwischenwert, der auch in einer sogenannten Schleichgeschwindigkeit bestehen könnte, vermindert. Bis zum Zeitpunkt t₂ steht der Positionsantrieb unter der Wirkung des zweiten alternativen Beschleunigungssollwertes A2 entsprechend der Bedingung gemäß Gleichung (7b). Ab dem Zeitpunkt t₂ ist die Bedingung entsprechend der Gleichung (7a) erfüllt und die Zielbremsung unter der Wirkung des ersten alternativen Beschleunigungssollwertes setzt ein. Der geführte Geschwindigkeitssollwert VF wird nun unter der Wirkung des mit den Gleichungen (4a) und (4b) beschriebenen Wegreglers mit der in der FIG mit BP bezeichneten Geraden zur Deckung gebracht und längs ihr bis zum Zeitpunkt t₃ geführt. Die Gerade BP würde in einem Weg-Geschwindigkeitsdiagramm der sogenannten Bremsparabel entsprechen. Zum Zeitpunkt t₃ wird der geführte Geschwindigkeitssollwert VF kleiner als der Wert a
FIG 9 zeigt ein Fahrdigaramm für "kleine Wege", d.h. für Haltepunkte, welche so nahe am Startpunkt liegen, daß die maximale Beschleunigung abmax im Verlauf der Fahrt nicht erreicht wird, weil die Zielbremsung schon vorher erfolgen muß. Wiederum steht der Positionsantrieb vom Start bis zum Zeitpunkt t₂ unter der Wirkung des zweiten alternativen Beschleunigungssollwertes A2, ab dem Zeitpunkt t₂ beginnt die Zielbremsung unter Wirkung des ersten alternativen Beschleunigungssollwertes A1 und zum Zeitpunkt t₃ wird dieser zum Einlaufen in die vorgesehene Haltestelle vom zweiten alternativen Beschleunigungssollwert A2 abgelöst. Die Umschaltung des Geschwindigkeitssollwertes V2* auf den Wert Null, welcher dann später für den Einlauf in die Haltestelle benötigt wird, findet zum Zeitpunkt t₂ʹ statt und ist entsprechend Gleichung (5) mit dem Negativwerden des ersten alternativen Beschleunigungssollwertes A1 gekoppelt. Damit wird sichergestellt, daß die Bedingung entsprechend Gleichung (7a) auch nach dem Nulldurchgang von A1 weiterhin gültig bleibt und nach wie vor die Zielbremsung mit dem ersten alternativen Beschleunigungssollwert A1 erfolgen kann.9 shows a driving diagram for "small paths", that is to say for stopping points which are so close to the starting point that the maximum acceleration a bmax is not reached in the course of the journey because the destination braking must take place beforehand. Again, the position drive from the start to the time t₂ under the effect of the second alternative acceleration setpoint A2, from the time t₂ the target braking begins under the effect of the first alternative acceleration setpoint A1 and at time t₃ this is used to enter the intended stop from the second alternative acceleration setpoint A2 replaced. The switchover of the speed setpoint V2 * to the value zero, which will later be required for the entry into the stop, takes place at the time t₂ʹ and is coupled according to equation (5) with the negative of the first alternative acceleration setpoint A1. This ensures that the condition according to equation (7a) remains valid even after the zero crossing of A1 and that the Target braking with the first alternative acceleration setpoint A1 can take place.
FIG 10 zeigt einen Fahrverlauf, wie er sich bei der im Zusammenhang mit FIG 6 beschriebenen Variante der stufenweisen Sollwertverstellung ergibt. Es sind jeweils mit S1 bis S5 Abschnitte im Verlauf des ersten alternativen Beschleunigungssollwertes A1 vermerkt, welche sich unter der Wirkung dieser Sollwerte ergeben. In Übereinstimmung mit dem Beispiel in FIG 6 gilt S5>S4>S3>S2>S1. Man erkennt, daß jeweils kurz bevor die Bedingung gemäß Gleichung (7a) erfüllt wäre und ein Durchgriff des ersten alternativen Beschleunigungssollwert zum Zwecke der Zielbremsung erfolgen würde, der Sollwert jeweils um eine Stufe erhöht wird, so daß der erste alternative Beschleunigungssollwert nicht zum Eingriff kommt und eine Zielbremsung nicht stattfindet. Beim Sollwert S5 unterbleibt schließlich eine weitere Sollwerterhöhung und der erste alternative Beschleunigungssollwert A1 übernimmt die Führung zum Zeitpunkt t₂. Würde man beispielsweise dagegen die Sollwerterhöhung von S1 auf S2 unterlassen, so ergäbe sich im Prinzip ein Fahrverlauf, wie er in FIG 9 dargestellt ist.FIG. 10 shows a course of travel as it results in the variant of the stepwise setpoint adjustment described in connection with FIG. 6. Sections S1 to S5 in the course of the first alternative acceleration setpoint A1, which result from the effect of these setpoints, are noted. In accordance with the example in FIG. 6, S5> S4> S3> S2> S1 applies. It can be seen that shortly before the condition according to equation (7a) is met and the first alternative acceleration setpoint is reached for the purpose of target braking, the setpoint is increased by one step so that the first alternative acceleration setpoint does not come into play and target braking does not take place. At setpoint S5, there is finally no further increase in setpoint and the first alternative acceleration setpoint A1 takes control at time t₂. If, on the other hand, the setpoint increase from S1 to S2 were omitted, in principle there would be a driving course as shown in FIG. 9.
Die FIG 8 bis 10 machen deutlich, daß während der Fahrt in recht freizügiger Weise Wegsollwert- bzw. Geschwindigkeitssollwertverstellungen vorgenommen werden können und sich damit auf einfache Weise praktisch beliebige Fahrwünsche realisieren lassen.FIGS. 8 to 10 make it clear that travel setpoint or speed setpoint adjustments can be carried out in a rather permissive manner while driving and practically any desired driving requests can thus be implemented in a simple manner.
Claims (8)
A2 = sign(V2* - FR . VF) .
entspricht, wobei Rmax der maximale Ruckwert und V2* ein beliebig vorgebbarer Geschwindigkeitswert ist, welcher auf den Wert Null gesetzt wird, wenn der erste alternative Beschleunigungssollwert (A1) kleiner als Null wird;
A2 = sign (V2 * - FR. V F ).
corresponds, where R max is the maximum jerk value and V2 * is an arbitrarily definable speed value, which is set to the value zero when the first alternative acceleration setpoint (A1) becomes less than zero;
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