EP0433627A2 - Verfahren und Einrichtung zur Kompensation von Lastsacken während eines Anfahrzeitraumes eines momentenmässig vorbelasteten Positionsantriebes - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Kompensation von Lastsacken während eines Anfahrzeitraumes eines momentenmässig vorbelasteten Positionsantriebes Download PDF

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EP0433627A2
EP0433627A2 EP90121131A EP90121131A EP0433627A2 EP 0433627 A2 EP0433627 A2 EP 0433627A2 EP 90121131 A EP90121131 A EP 90121131A EP 90121131 A EP90121131 A EP 90121131A EP 0433627 A2 EP0433627 A2 EP 0433627A2
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EP
European Patent Office
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control
acceleration
speed
variable
subordinate
Prior art date
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Withdrawn
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EP90121131A
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English (en)
French (fr)
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EP0433627A3 (en
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Thomas Dipl.-Ing. Müller
Ingemar Dipl.-Ing. Neuffer
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Publication of EP0433627A3 publication Critical patent/EP0433627A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • 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
    • B66B1/30—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical effective on driving gear, e.g. acting on power electronics, on inverter or rectifier controlled motor
    • B66B1/304—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical effective on driving gear, e.g. acting on power electronics, on inverter or rectifier controlled motor with starting torque control

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for compensating load sacks during a start-up period of a position drive preloaded with torque with a jerk, acceleration and speed-limiting path control with subordinate speed control, which is subordinate to a current control, and with a parking brake, a jerk , Acceleration and speed reference variable can be determined using a reference variable encoder.
  • DE 30 01 778 C2 discloses a method and a device for jerk, acceleration and speed-limiting travel control of a position drive with subordinate speed control. In doing so, the path setpoint and a speed setpoint of the position drive are guided by specifying the corresponding jerk values and a multiple time integration of the same. With such a setpoint control, the desired position can be reached quickly while observing and using the boundary conditions defined by the limitation as long as possible.
  • the speed v F is made zero.
  • a position drive has a parking brake, for example to hold an elevator car, the gripper of a crane or the conveyor baskets of a carrier when the motor is switched off, the motor gets the opening Parking brake at the beginning of a journey through the load acting on the drive an acceleration torque because the electrical torque generated by the motor can only develop after a certain time. Since the load torque can be positive or negative, it either causes the drive to sag or accelerate quickly.
  • a load measuring device has been used many times to record the unknown load, which gives a corresponding pilot control value to the current control loop (torque control loop) of the drive before the parking brake is opened.
  • Another possibility is to use a very fast speed control, which keeps the speed deviation and thus the distance covered small when the parking brake is opened. This requires a low-inertia converter circuit as an actuator and high-quality speed detection.
  • the invention is based on the object of specifying a method and a device for compensating load sacks during a start-up period of a position drive of the type mentioned at the beginning, which effort should be kept low.
  • the route guidance variable specified by the reference variable transmitter is compared with the actual route values and a route difference value is fed to a superimposed load compensation control system.
  • load compensation values are selected which are fed to the subordinate current control of the position drive together with an acceleration command variable determined by the reference variable encoder as pilot control values. Even with a path difference value of zero a load compensation value can be output as a pre-control value to compensate for frictional forces.
  • the superimposed load compensation control is switched off and an acceleration control is activated.
  • the current controller is now precontrolled with an acceleration command variable determined by the reference variable generator and with an acceleration correction value, the acceleration correction value being a regulated acceleration difference value.
  • the acceleration difference value arises from the comparison of the acceleration command variable with an actual acceleration value determined from the actual travel values.
  • the current control in the position control is precontrolled by a feedback variable determined by the reference variable transmitter. This significantly improves the dynamics of the entire position control.
  • the position drive 2 to be controlled consists of an electric motor 4, which moves the elevator car 8 of an elevator or shaft conveyor system via a rope pulley 6 coupled to it.
  • a direct current or alternating current machine is provided as the electric motor 4.
  • the rope pulley 6 is provided with a parking brake 10.
  • the current of the electric motor 4 is regulated by means of a current regulator 12, the output variable of which controls a converter arrangement 16 via a control set 14.
  • the actual value I A of the current regulator 12 is obtained by means of a current transformer 18 arranged in the armature circuit.
  • An acceleration command variable a F and a feedback variable r F are fed to the current controller 12, as a result of which the current controller 12 is pilot-controlled.
  • This acceleration command variable a F and this feedback variable r F are specified by a command variable generator 20, the structure of which is specified in detail, for example, in DE 30 01 778 C2 or DE 37 13 271 A1.
  • the command variable encoder 20 determines a path command variable s F and a speed command variable v F.
  • a setpoint value s Z prescribed for the target position of the car 8 is fed to the reference variable generator 20. It is also advantageous for the reference variable encoder to have 20 actual path values s and supply actual speed values v ⁇ .
  • the displacement variable s F specified by the reference variable generator 20 is compared with an actual displacement value by means of a comparator 22 s compared, which is taken from a counter 24 which is acted upon by pulses which are generated by rotation of a pulse disk 26 coupled to the electric motor 4.
  • a travel difference value ⁇ s which can be fed to a travel control 28 on the one hand and a load compensation control 30 on the other hand.
  • the load compensation regulation 30 is activated by means of the switch 32.
  • the output of the load compensation control 30 is linked to the input of the current controller 12 via an adder 34 and a comparator 36.
  • An address element 38 with a memory 40 connected downstream is provided as load compensation control 30.
  • the actual path value present at the output of the counter 24 s is also linked to an input 42 of a filter 44.
  • This filter 44 consists of three integrating elements 46, 48 and 50 connected in series.
  • the output 52 of the first integrating element 46 which at the same time forms a first output of the filter 44, is coupled through a constant element 54 to the input 42 of the filter 44.
  • the output 56 of the second integrating element 48 which at the same time forms a second output of the filter 44, is fed back to the input 42 of the filter 44 via a constant element 58.
  • the output of the third integrator 50 is fed back to the input 42 of the filter 44.
  • the filter 44 At the first output 52 of the filter 44 there is an actual path value s determined actual acceleration value ⁇ a and at the second output 56 of this filter 44 there is a determined actual speed value v ⁇ . Because of the omitted analog speedometer machine, the actual speed and acceleration values v ⁇ and â are made from the successive actual path values s obtained by one and two differentiations, the differentiations being realized by feedback integrators 46, 48 and 50. This filter 44 is also called an observer.
  • the output of the travel control 28 is connected by means of a comparator 60 to a speed control 62 subordinate to the travel control 28, wherein this travel control 28 with a subordinate speed control 62 can be effectively switched by means of a switch 64.
  • the output of this switch 64 is connected to an acceleration control 68 via a comparator 66.
  • This acceleration control 68 can be activated by means of the switch 70.
  • the output of the acceleration control 68 is connected to the adder 34, whereby the acceleration control 68 is superimposed on the current controller 12, however is subordinate.
  • An integrating controller is provided as acceleration control 68.
  • a smoothing element 72 is provided for smoothing the harmonics of the acceleration difference value. Because the actual acceleration value ⁇ a by means of the filter 44 from the step-like actual value s is determined, it is subject to harmonics.
  • the comparator 60 uses the speed command variable v F provided by the command variable generator 20, which is advantageously carried out via a proportional element 76 of the first order, the speed setpoint value provided by the position control 28 and the actual speed value v ⁇ determined by the filter 44 to produce a speed difference value, that of the speed control 62 is supplied.
  • This produces an acceleration setpoint which is compared by means of the comparator 66 with the acceleration reference variable a F provided by the reference variable generator 20, which is advantageously also carried out via a first order proportional element 78, and the actual acceleration value determined by the filter 44 ⁇ a is compared.
  • the generated acceleration difference value is fed to the acceleration control 68.
  • the actual speed value v ⁇ and the actual acceleration value â are each provided with a smoothing time.
  • the speed command variable v F and the acceleration command variable a F are each provided with corresponding smoothing times, in that these command variables v F and a F are each guided via a proportional element 76 and 78 of the first order.
  • the actual travel value s and the determined actual speed value v ⁇ are supplied to the reference variable encoder 20, at the end of the second time interval T2 the start-up period T1 + T2 the integrators of the reference variable encoder 20, which Average the guidance variable s F and the velocity guidance variable v F to the respective actual values s and v ⁇ set, whereby a shock for the control is avoided.
  • the switches 32, 64 and 70 are activated by means of a timer 80.
  • This timer 80 is started by a start signal St, which is generated as soon as the parking brake 10 is released. With the start signal St, the switch 32 is closed and the switches 64 and 70 are opened. After the first predetermined time interval T 1, the switch 32 is opened and the switch 70 is closed. After the second predetermined time interval T2, the switch 64 is closed.
  • the actual speed values v ⁇ together with the actual path values are shown in two diagrams over time t s and the actual acceleration values â are plotted.
  • Each path difference value ⁇ s represents an address for a load compensation stage, which is addressed thereby and the content of the current control 12 is additionally supplied as a pilot control value.
  • Each path difference value ⁇ s arriving during the time interval T 1 activates a further compensation stage.
  • These activated load compensation stages counteract this negative acceleration, so that at the end of the first time interval T 1 this acceleration is already positive, for example, but is still smaller than the reference variable a F.
  • a comparison of the actual speed value v ⁇ and the speed control variable V F shows a larger difference.
  • the acceleration difference or the error in the acceleration is reduced within the second time interval T2. As a result, the downward movement of the car 8 is braked and the upward movement begins.
  • the integrators of the command variable encoder 20, which determine the path command variable s F and the speed command variable v F are based on the respective actual values s and v ⁇ set.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kompensation von Lastsacken während eines Anfahrzeitraumes (T₁+T₂) eines momentenmäßig vorbelasteten Positionsantriebes (2) mit einer ruck-, beschleunigungs- und geschwindigkeitsbegrenzenden Wegregelung (28) mit unterlagerter Geschwindigkeitsregelung (62), der eine Stromregelung (12) unterlagert ist. Erfindungsgemäß werden während eines ersten vorbestimmten Zeitintervalls (T₁) des Anfahrzeitraumes (T₁+T₂) dem Stromregler (12) zusätzlich Vorsteuerwerte zugeführt, die in Abhängigkeit von ermittelten Wegdifferenzwerten ( s) ausgewählt sind und werden während eines zweiten vorbestimmten Zeitintervalls (T₂) des Anfahrzeitraumes (T₁+T₂) dem Stromregler (12) zusätzlich ermittelte Beschleunigungskorrekturwerte als Vorsteuerwerte zugeführt. Somit erhält man eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Kompensation von Lastsacken bzw. von schnellen Beschleunigungen während eines Anfahrzeitraumes (T₁+T₂) eines momentenmäßig vorbelasteten Positionsantriebes (2), wobei keine analoge Tachomaschine verwendet wird und der Aufwand gering gehalten werden kann.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kompensation von Lastsacken während eines Anfahrzeitraumes eines momentenmäßig vorbelasteten Positionsantriebes mit einer ruck-, beschleunigungs- und geschwindigkeitsbegrenzenden Wegregelung mit unterlagerter Geschwindigkeitsregelung, der eine Stromregelung unterlagert ist, und mit einer Feststellbremse, wobei eine Ruck-, Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsführungsgröße mittels eines Führungsgrößengebers ermittelt werden.
  • Aus der DE 30 01 778 C2 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur ruck-, beschleunigungs- und geschwindigkeitsbegrenzenden Wegregelung eines Positionsantriebes mit unterlagerter Geschwindigkeitsregelung bekannt. Dabei erfolgt mit Vorgabe entsprechender Ruckwerte und einer mehrfachen zeitlichen Integration desselben eine Führung des Wegsollwertes und eines Geschwindigkeitssollwertes des Positionsantriebes. Mit einer solchen Sollwertführung kann unter Einhaltung und längstmöglicher Ausnutzung der durch die Begrenzung festgelegten Randbedingungen die gewünschte Position schnell erreicht werden.
  • In der Zeitschrift "AEG-Mitteilung", 57. Jahrgang, 1967, Seiten 260 bis 264 ist ein Fahrkurvenrechner als neuer Sollwertgeber für die Antriebstechnik vorgestellt. Antriebe für Positionierungsaufgaben sollen so konstruiert sein, daß durch sie die gewünschte Position in möglichst kurzer Zeit erreicht wird. Dabei müssen aber stets gewisse Nebenbedingungen eingehalten werden. Ein bestimmter Motorstrom, eine Beschleunigungsänderung (Ruck), eine Beschleunigung, eine Geschwindigkeit dürfen nicht überschritten werden. Außerdem ist es meist nicht zulässig, daß über das Ziel hinausgefahren wird. Deshalb muß aus Sicherheitsgrunden ein Schleichweg vorgesehen werden, der mit einem Bruch teil der Höchstgeschwindigkeit durchfahren wird. Im Interesse einer kurzen Fahrzeit soll dieser Schleichweg möglichst kurz sein. Die notwendige Mindestlänge wird durch die Genauigkeit bestimmt, mit der die vorgesehene Geschwindigkeitskurve eingehalten wird. Für Aufzüge werden Geschwindigkeitskurven nach Figur 1 gefordert. Die vorgegebenen Werte für Beschleunigung, Beschleunigungsänderung (Ruck) und Geschwindigkeit sollen möglichst genau eingehalten werden, damit das Ziel in kürzester Zeit erreicht wird, ohne daß die Fahrgäste den Beschleunigungs- und Bremsvorgang als unangenehm empfinden.
  • In Figur 1 sind über der Geschwindigkeitskurve vF(t) und der Wegkurve sF(t) die Läufe der Beschleunigung aF(t) und des Rucks rF(t) über der Zeit t aufgetragen. Zu Beginn der Fahrt wird ein definierter Ruck rF = +r vorgegeben. Sobald die vorgegebene Maximalbeschleunigung aF = a₁ erreicht ist, wird der Ruck rF zu Null gemacht. Die Geschwindigkeit vF steigt dann mit der konstanten Beschleunigung aF = a₁ an. Sobald ein Verzögerungssignal kommt, wird wieder ein negativer Ruck rF = -r aufgeschaltet. Mit diesem negativen Ruck rF = -r wird auf konstante Geschwindigkeit übergeleitet. Die Geschwindigkeit vF = v₁ ist so gewählt, daß bei den gegebenen Werten von Ruck rF und Beschleunigung aF die gewünschte Höchstgeschwindigkeit vF = vN erreicht wird. Die Fahrt wird jetzt solange mit der Geschwindigkeit vF = vN fortgesetzt, bis ein Verzögerungssignal kommt, der nochmals einen negativen Ruck rF = -r einschaltet, bis die Maximalverzögerung aF = a₂ erreicht ist. Bei der Geschwindigkeit vF = v₄ wird mit positivem Ruck rF = +r in die Schleichgeschwindigkeit übergegangen. Die Geschwindigkeit vF = v₄ ist so groß, daß nach Abbau der Verzögerung aF noch eine Restgeschwindigkeit vF = vR übrig bleibt. Beim genauen Erreichen des Zieles, das durch Fühler festgestellt wird, wird die Geschwindigkeit vF zu Null gemacht.
  • Wenn beispielsweise ein Positionsantrieb eine Feststellbremse aufweist, um beim ausgeschalteten Motor beispielsweise eine Aufzugskabine, den Greifer eines Kranes oder die Förderkörbe einer Fördermaschine festzuhalten, bekommt der Motor beim Öffnen der Feststellbremse zu Beginn einer Fahrt durch die auf den Antrieb wirkende Last ein Beschleunigungsmoment, weil das vom Motor erzeugte elektrische Moment sich erst nach einer gewissen Zeit entwickeln kann. Da das Lastmoment positiv oder negativ sein kann, bewirkt es entweder ein Durchsacken des Antriebs oder ein schnelles Beschleunigen.
  • Beim Anfahren können also große Abweichungen des Antriebes von den durch den Führungsgrößengeber vorgegebenen Führungsgrößen (Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung) auftreten.
  • Bisher wurde vielfach zur Erfassung der unbekannten Last eine Lastmeßeinrichtung verwendet, die vor dem Öffnen der Feststellbremse einen entsprechenden Vorsteuerwert auf den Stromregelkreis (Momenten-Regelkreis) des Antriebes gibt. Eine andere Möglichkeit besteht in der Anwendung einer sehr schnellen Drehzahlregelung, die beim Öffnen der Feststellbremse die Drehzahlabweichung und damit den zurückgelegten Weg klein hält. Voraussetzung hierfür sind eine trägheitsarme Stromrichterschaltung als Stellglied und eine hochwertige Drehzahlerfassung.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kompensation von Lastsacken während eines Anfahrzeitraumes eines momentenmäßig vorbelasteten Positionsantriebes der eingangs genannten Art anzugeben, wobei der Aufwand gering gehalten werden soll.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch aufgeführten Verfahrensschritte gelöst.
  • Während eines ersten vorbestimmten Zeitintervalls des Anfahrzeitraumes wird die vom Führungsgrößengeber vorgegebene Wegführungsgröße mit den Weg-Istwerten verglichen und ein Wegdifferenzwert einer zugeschalteten überlagerten Lastkompensationsregelung zugeführt. In Abhängigkeit dieser Wegdifferenzwerte werden Lastkompensationswerte ausgewählt, die der unterlagerten Stromregelung des Positionsantriebes zusammen mit einer vom Führungsgrößengeber ermittelten Beschleunigungsführungsgröße als Vorsteuerwerte zugeführt werden. Auch bei einem Wegdifferenzwert Null kann ein Lastkompensationswert als Vorsteuerwert ausgegeben werden, um Reibungskräfte zu kompensieren. Am Ende des ersten Zeitintervalls wird die überlagerte Lastkompensationsregelung abgeschaltet und eine Beschleunigungsregelung wirksam geschaltet. Während des zweiten vorbestimmten Zeitintervalls des Anfahrzeitraumes wird nun der Stromregler mit einer vom Führungsgrößengeber ermittelten Beschleunigungsführungsgröße und mit einem Beschleunigungskorrekturwert vorgesteuert, wobei der Beschleunigungskorrekturwert ein geregelter Beschleunigungsdifferenzwert ist. Der Beschleunigungsdifferenzwert entsteht aus dem Vergleich der Beschleunigungsführungsgröße mit einer aus den Weg-Istwertes ermittelten Beschleunigungs-Istwerten. Nach Ablauf dieses zweiten vorbestimmten Zeitintervalls des Anfahrzeitraumes wird die Geschwindigkeit- und die Wegregelung wirksam geschaltet, so daß die weitere Wegregelung ruck-, beschleunigungs- und geschwindigkeitsbegrenzend durchgeführt werden kann.
  • Durch die Aufteilung des Anfahrzeitraumes in zwei unterschiedliche Zeitintervalle wird erreicht, daß dem mit Anfahren auftretenden Lastmoment zunächst ein betragsmäßig annähernd gleiches Moment entgegengesetzt wird. Im zweiten Zeitintervall des Anfahrzeitraumes wird der durch die Lastvorsteuerung verbliebene Fehler in der Beschleunigung abgebaut. Somit wird ein von einer unbekannten Last verursachtes Lastsacken bzw. ein schnelles Beschleunigen eines momentenmäßig vorbelasteten Positionsantriebes ohne großen Aufwand kompensiert.
  • Bei einem vorteilhaften Verfahren wird die Stromregelung bei der Wegregelung durch eine vom Führungsgrößengeber ermittelte Ruckführungsgröße vorgesteuert. Dadurch wird die Dynamik der gesamten Wegregelung wesentlich verbessert.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Kompensation von Lastsacken während eines Anfahrzeitraumes eines momentenmäßig vorbelasteten Positionsantriebes schematisch veranschaulicht ist.
    • Figur 1
    zeigt die Weg-, Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- und Ruckführungsgröße in Diagrammen über der Zeit t, in
    Figur 2
    ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt und in
    Figur 3
    sind die Weg-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungs-Istwerte während eines Anfahrzeitraumes in Diagrammen über der Zeit t veranschaulicht.
  • In Figur 2 besteht der zu regelnde Positionsantrieb 2 in einem Elektromotor 4, welcher über eine mit ihm gekoppelte Seilscheibe 6 den Fahrkorb 8 einer Aufzugs- oder Schachtförderanlage bewegt. Als Elektromotor 4 ist eine Gleichstrom- oder Wechselstrommaschine vorgesehen. Die Seilscheibe 6 ist mit einer Feststellbremse 10 versehen. Der Strom des Elektromotors 4 wird mittels eines Stromreglers 12 geregelt, dessen Ausgangsgröße über einen Steuersatz 14 eine Stromrichteranordnung 16 ansteuert. Der Istwert IA des Stromregler 12 wird mittels eines im Ankerstromkreis angeordneten Stromwandlers 18 gewonnen. Dem Stromregler 12 sind eine Beschleunigungsführungsgröße aF und eine Ruckführungsgröße rF zugeführt, wodurch der Stromregler 12 vorgesteuert wird. Diese Beschleunigungsführungsgröße aF und diese Ruckführungsgröße rF werden von einem Führungsgrößengeber 20 vorgegeben, dessen Aufbau beispielsweise in der DE 30 01 778 C2 oder DE 37 13 271 Al ausführlich angegeben ist. Außerdem ermittelt der Führungsgrößengeber 20 eine Wegführungsgröße sF und eine Geschwindigkeitsführungsgröße vF. Dem Führungsgrößengeber 20 wird ein die Zielposition des Fahrkorbs 8 vorgeschriebener Sollwert sZ zugeführt. Außerdem ist es vorteilhaft, den Führungsgrößengeber 20 Weg-Istwerte s und Geschwindigkeits-Istwerte v̂ zuzuführen.
  • Die vom Führungsgrößengeber 20 vorgegebene Wegführungsgröße sF wird mittels eines Vergleichers 22 mit einem Weg-Istwert s verglichen, der einen Zähler 24 entnommen wird, welcher mit Impulsen beaufschlagt wird, die durch Drehung einer mit dem Elektromotor 4 gekoppelten Impulsscheibe 26 erzeugt werden. Am Ausgang des Vergleichers 22 steht ein Wegdifferenzwert △s an, der einerseits einer Wegregelung 28 und andererseits einer Lastkompensationsregelung 30 zuführbar ist. Die Lastkompensationsregelung 30 wird mittels des Schalters 32 wirksam geschaltet. Der Ausgang der Lastkompensationsregelung 30 ist über ein Addierglied 34 und einem Vergleicher 36 mit dem Eingang des Stromregler 12 verknüpft. Als Lastkompensationsregelung 30 ist ein Adressenglied 38 mit nachgeschaltetem Speicher 40 vorgesehen.
  • Der am Ausgang des Zählers 24 anstehende Weg-Istwert s ist ebenfalls mit einem Eingang 42 eines Filters 44 verknüpft. Dieses Filter 44 besteht aus drei in Reihe geschalteter Integrierglieder 46, 48 und 50. Der Ausgang 52 des ersten Integriergliedes 46, der gleichzeitig einen ersten Ausgang des Filters 44 bildet, ist über ein Konstantglied 54 auf den Eingang 42 des Filters 44 gegengekoppelt. Der Ausgang 56 des zweiten Integriergliedes 48, der gleichzeitig einen zweiten Ausgang des Filters 44 bildet, ist über ein Konstantglied 58 auf den Eingang 42 des Filters 44 gegenkgekoppelt. Der Ausgang des dritten Integriergliedes 50 ist auf den Eingang 42 des Filters 44 gegengekoppelt. Am ersten Ausgang 52 des Filters 44 steht ein aus dem Weg-Istwert s ermittelter Beschleunigungs-Istwert ^ a
    Figure imgb0001
     und am zweiten Ausgang 56 dieses Filters 44 steht ein ermittelter Geschwindigkeits-Istwert v̂ an. Wegen der entfallenen analogen Tachomaschine werden die Geschwindigkeits- und die Beschleunigungs-Istwerte v̂ und â aus den aufeinanderfolgenden Weg-Istwerten s durch ein- und und zweimalige Differentiation gewonnen, wobei die Differentiationen durch gegenkgekoppelte Integrierglieder 46, 48 und 50 realisiert sind. Dieses Filter 44 wird auch Beobachter genannt.
  • Der Ausgang der Wegregelung 28 ist mittels eines Vergleichers 60 mit einem der Wegregelung 28 unterlagerten Geschwindigkeitsregelung 62 verbunden, wobei diese Wegregelung 28 mit unterlagerter Geschwindigkeitsregelung 62 mittels eines Schalters 64 wirksam schaltbar ist. Der Ausgang dieses Schalters 64 ist über einen Vergleicher 66 mit einer Beschleunigungsregelung 68 verbunden. Diese Beschleunigungsregelung 68 läßt sich mittels des Schalters 70 wirksam schalten. Der Ausgang der Beschleunigungsregelung 68 ist mit dem Addierglied 34 verbunden, wodurch die Beschleunigungsregelung 68 dem Stromregler 12 überlagert, jedoch unterlagert ist. Als Beschleunigungsregelung 68 ist ein integrierender Regler vorgesehen. Zur Glättung der Oberwellen des Beschleunigungsdifferenzwertes ist ein Glättungsglied 72 vorgesehen. Da der Beschleunigungs-Istwert ^ a
    Figure imgb0002
     mittels des Filters 44 aus dem stufenförmigen Weg-Istwert s ermittelt wird, ist dieser oberwellenbehaftet.
  • Der Vergleicher 60 erzeugt aus der vom Führungsgrößengeber 20 bereitgestellten Geschwindigkeitsführungsgröße vF, die vorteilhafterweise über einem Proportionalglied 76 erster Ordnung geführt wird, den von der Wegregelung 28 bereitgestellten Geschwindigkeits-Sollwert und dem vom Filter 44 ermittelten Geschwindigkeits-Istwert v̂ einen Geschwindigkeitsdifferenzwert, der der Geschwindigkeitsregelung 62 zugeführt wird. Dadurch wird ein Beschleunigungssollwert erzeugt, der mittels des Vergleichers 66 mit dem vom Führungsgrößengeber 20 bereitgestellten Beschleunigungsführungsgröße aF, die vorteilhafterweise auch über ein Proportionalglied 78 erster Ordnung geführt wird, und dem vom Filter 44 ermittelten Beschleunigungs-Istwert ^ a
    Figure imgb0003
     verglichen wird. Der erzeugte Beschleunigungsdifferenzwert wird der Beschleunigungsregelung 68 zugeführt.
  • Da durch den Aufbau des Filters 44 wegen der Stufigkeit des Weg-Istwertes s, dieses Filter 44 eine dreifache Glättung enthält, sind der Geschwindigkeits-Istwert v̂ und der Beschleunigungs-Istwert â jeweils mit einer Glättungszeit versehen. Damit der Fehler der Wegregelung des Positionsantriebes 2 geringer wird, sind die Geschwindigkeitsführungsgröße vF und die Beschleunigungsführungsgröße aF jeweils mit entsprechenden Glättungszeiten versehen, in dem diese Führungsgrößen vF und aF jeweils über ein Proportionalglied 76 und 78 erster Ordnung geführt werden.
  • Dadurch, daß der Weg-Istwert s und der ermittelte Geschwindigkeits-Istwert v̂ dem Führungsgrößengeber 20 zugeführt sind, werden am Ende des zweiten Zeitintervalles T₂ des Anfahrzeitraumes T₁+T₂ die Integratoren des Führungsgrößengebers 20, die die Wegführungsgröße sF und die Geschwindigkeitsführungsgröße vF mitteln, auf die jeweiligen Istwerte s und v̂ gesetzt, wodurch ein Stoß für die Regelung vermieden wird.
  • Die Schalter 32, 64 und 70 werden mittels eines Zeitgliedes 80 wirksam geschaltet. Gestartet wird dieses Zeitglied 80 durch ein Startsignal St, das generiert wird, sobald die Feststellbremse 10 gelöst wird. Mit dem Startsignal St wird der Schalter 32 geschlossen und die Schalter 64 und 70 geöffnet. Nach Ablauf des ersten vorbestimmten Zeitintervalls T₁ wird der Schalter 32 geöffnet und der Schalter 70 geschlossen. Nach Ablauf des zweiten vorbestimmten Zeitintervalles T₂ wird der Schalter 64 geschlossen.
  • In der Figur 3 sind in zwei Diagrammen über der Zeit t die Geschwindigkeits-Istwerte v̂ zusammen mit den Weg-Istwerten s und die Beschleunigungs-Istwerte â aufgetragen. Außerdem sind die vom Führungsgrößengeber 20 bereitgestellten Führungsgrößen sF, vF und aF in diesen Diagrammen über der Zeit t aufgetragen. Beginnend zum Zeitpunkt t = 0, d.h. mit Eintreffen des Startsignals St im Zeitglied 80, treffen während des ersten Zeitintervalls T₁ die ersten Weg-Istwerte s bzw. die ersten Wegdifferenzwerte Δs im Filter 44 bzw. in der Lastkompensationsregelung 30 aufgrund eines Lastsackens bzw. eines negativen Lastmomentes, gekennzeichnet durch den negativen Beschleunigungssprung, ein. Jeder Wegdifferenzwert Δs stellt eine Adresse für eine Lastkompensationsstufe dar, die dadurch angesprochen wird und der Inhalt der Stromregelung 12 zusätzlich als Vorsteuerwert zugeführt wird. Jeder während des Zeitintervalls T₁ eintreffende Wegdifferenzwert Δs aktiviert eine weitere Kompensationsstufe. Durch diese aktivierten Lastkompensationsstufen wird dieser negativen Beschleunigung entgegengewirkt, so daß am Ende des ersten Zeitintervalls T₁ diese Beschleunigung beispielsweise bereits positiv ist, aber noch kleiner als die Führungsgröße aF. Ein Vergleich des Geschwindigkeits-Istwertes v̂ und der Geschwindigkeitsführungsgröße VF zeigt eine größere Differenz auf. Innerhalb des zweiten Zeitintervalls T₂ wird die Beschleunigungsdifferenz bzw. der Fehler in der Beschleunigung abgebaut. Dadurch wird die Abwärtsbewegung des Fahrkorbs 8 abgebremst und die Aufwärtsbewegung beginnt. Am Ende des zweiten Zeitintervalls T₂ ist der Fehler in der Beschleunigung minimal, wogegen der Fehler in der Geschwindigkeit noch nicht so klein ist. Damit für die Regelung ein Stoß vermieden wird, werden die Integratoren des Führungsgrößengebers 20, die die Wegführungsgröße sF und die Geschwindigkeitsführungsgröße vF ermitteln, auf die jeweiligen Istwerte s und v̂ gesetzt.
  • Somit erhält man eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Kompensation von Lastsacken bzw. ein schnelles Beschleunigen während eines Anfahrzeitraumes eines momentenmäßig vorbelasteten Positionsantriebes mit einer ruck-, beschleunigungs-und geschwindigkeitsbegrenzenden Wegregelung mit unterlagerter Geschwindigkeitsregelung, wobei auf eine analoge Tachomaschine verzichtet und der Aufwand gering gehalten werden kann.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Kompensation von Lastsacken während eines Anfahrzeitraumes (T₁+T₂) eines momentenmäßig vorbelasteten Positionsantriebes (2) mit einer ruck-, beschleunigungs und geschwindigkeitsbegrenzenden Wegregelung (28) mit unterlagerter Geschwindigkeitsregelung (62), der eine Stromregelung (12) unterlagert ist, und mit einer Feststellbremse (10), wobei eine Ruck-, Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsführungsgröße (rF, aF, vF) mittels eines Führungsgrößengebers (20) ermittelt werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    a) Ermittlung von Wegdifferenzwerten (Δ s) innerhalb eines ersten vorbestimmten Zeitintervalls (T₁) des Anfahrzeitraumes
    b) Auswahl von Lastkompensationswerten in Abhängigkeit der ermittelten vorzeichenbehafteten Wegdifferenzwerten (Δ s);
    c) Vorsteuerung der unterlagerten Stromregelung (12) während des ersten Zeitintervalls (T₁) mit den ausgewählten Lastkompensationswerten und einer vom Führungsgrößengeber (20) ermittelten Beschleunigungsführungsgröße (aF);
    d) Vorsteuerung der unterlagerten Stromregelung (12) während eines zweites vorbestimmten Zeitintervalls (T₂) des Anfahrzeitraumes (T₁+T₂) mit einer vom Führungsgrößengeber (20) ermittelten Beschleunigungsführungsgröße (aF) und von Beschleunigungskorrekturwerten, die aus ermittelten Beschleunigungsdifferenzwerten erzeugt sind, wobei die Beschleunigungsdifferenzwerte mittels eines Vergleichs von Beschleunigungsführungsgrößen mit aus den Weg-Istwerten ermittelten Beschleunigungs-Istwerten erzeugt sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unterlagerte Stromregelung (12) bei der Wegregelung (28) durch eine vom Führungsgrößengeber (20) ermittelten Ruckführungsgröße (rF) vorgesteuert wird.
  3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Positionsantrieb (2) mit einer ruck-, beschleunigungs- und geschwindigkeitsbegrenzenden Wegregelung (28) mit unterlagerter Geschwindigkeitsregelung (62) und unterlagerter Stromregelung (12), einer Feststellbremse (10), einer Weg-Istwerterfassung (26, 24) und einem Führungsgrößengeber (20), der der Wegregelung (28) eine Wegführungsgröße (sF), der Geschwindigkeitsregelung (62) eine Geschwindigkeitsführungsgröße (vF) und der Stromregelung (12) eine Beschleunigungsführungsgröße (aF) zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsregelung (62) eine Beschleunigungsregelung (68) unterlagerbar ist, die der Stromregelung (12) überlagert ist, daß der Wegregelung (28) mit unterlagerter Geschwindigkeitsregelung (62) mit unterlagerter Beschleunigungsregelung (68) eine Lastkompensationsregelung (30) überlagerbar ist, daß ein Weg-Istwert ( - s
    Figure imgb0004
    ) der Weg-Istwerterfassung (26, 24) der Wegregelung (28) und einem Filter (44) zuführbar ist, an dessen Ausgängen ein ermittelter Beschleunigungswert ( ^ a
    Figure imgb0005
    ) und ein Geschwindigkeitswert ( ^ v
    Figure imgb0006
    ) anstehen, die der zuschaltbaren Beschleunigungsregelung (68) und der zuschaltbaren Geschwindigkeitsregelung (62) als Regelgrößen zugeführt sind, und daß die Beschleunigungsregelung (68), die Wegregelung (28) mit unterlagerter Geschwindigkeitsregelung (62) und die Lastkompensationsregelung (30) mittels eines Zeitgliedes (80) und mehrerer Schalter (32, 64, 70) zuschaltbar sind.
  4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromregelung (12) eine Ruckführungsgröße (rF) des Führungsgrößengebers (20) zuführbar ist.
  5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsführungsgröße (aF) und die Geschwindigkeitsführungsgröße (vF) jeweils über ein Zeitglied (78, 76) der Beschleunigungs- und der Geschwindigkeitsregelung (68, 62) zugeführt sind.
  6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lastkompensationsregelung (30) ein Adressenglied (38) mit nachgeschalteten Speicher (40) vorgesehen ist.
  7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Filter (44) drei in Reihe geschaltete Integrierglieder (46, 48, 50) vorgesehen ist, wobei der Ausgang (52) des ersten Integriergliedes (46) über ein Konstantglied (54) auf seinen Eingang gegengekoppelt, der Ausgang (56) des zweiten Integriergliedes (48) über ein Konstantglied (58) auf den Eingang des ersten Integriergliedes (46) gegengekoppelt und der Ausgang des dritten Integriergliedes (50) auf den Eingang des ersten Integriergliedes (46) gegengekoppelt sind.
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