FI79984C - Styrsystem foer motorgeneratorenhet och foerfarande foer styrning av funktionen hos en motorgeneratorenhet. - Google Patents

Description

Moottori-generaattoriyksikön ohjausjärjestelmä ja menetelmä moottori-generaattoriyksikön toiminnan ohjaamiseksi 1 79984

Keksinnön ala 5 Tämä keksintö kohdistuu ohjausjärjestelmiin, joita usein kutsutaan "käynnin tasaajiksi", moottori-generaatto-riyksiköitä varten ja erityisesti elektroniseen käynnin tasaajaan, jolla aikaansaadaan parannetut käyttöominaisuudet moottori-generaattoriyksiköille.

10 Keksinnön tausta

Termi "moottori-generaattoriyksikkö", jota käytetään tässä patenttiselityksessä, viittaa polttomoottorin ja sähköisen generaattorin, joka on mekaanisesti kytketty moottoriin sen käyttämäksi, yhdistelmään. Moottori voi olla tur-15 biini-, diesel- tai kaasupolttomoottori, alkoholi-, metano- li- tai sekoituspolttoainemoottori tai mikä tahansa muuta polttoainetta käyttävä moottori, jonka nopeutta ja tehon-syöttöä ohjataan muuttamalla polttoaineen syöttöastetta. Sähköinen generaattori voi myös vaihdella fyysisiltä omi-20 naisuuksiltaan huomattavasti, mutta on kaikissa tapauksissa riippuvainen teho-ohjauksen ulostulosta kentän herätystason kautta.

Moottori-generaattoriyksiköitä käytetään lukuisissa sovellutuksissa, joihin kuuluu diesel-sähköveturit, trakto-25 rit, maansiirto- ja maastoajoneuvot, joissa on moottori-käyttö, ja paikalliset ja siirrettävät tehonkehitysasemat. Vaikka joissakin sovellutuksissa, suhteellisen yksinkertaiset mekaaniset, isokroniset käynnin tasaimet ovat riittäviä, moottori-generaattoriyksiköt, joita käytetään sovel-30 lutuksissa, joissa esiintyy kuormitus- ja taajuusmuutosten laajoja vaihteluja, kuormitus- ja/tai nopeusasetusten välille syntyy monimutkainen ohjausongelma. Esimerkiksi teho-asetusten ja/tai kuormitusvaatimusten välillä muutokset dieselveturissa usein aikaansaavat savua johtuen riittämät-35 tömästä polttoaineen syöttöasteen ja koneen nopeuden väli- 2 sestä riippuvuudesta. Tyypillisesti tehotarpeen muutos voi ja tyypillisesti aikaansaa seurauksena joko tehon laskun tai tehon nousun, joka on vastakkainen generaattoria ohjaavalle komennolle. Nämä ja muut lisäominaisuudet ovat olleet 5 tyypillisiä tunnetun tekniikan tason mukaisille järjestelmille.

Keksinnön yhteenveto US-patenttijulkaisu 3 263 142 selostaa moottori-generaattoriyksikköä varten ohjausjärjestelmän, jossa teho 10 valitaan ohjauselimellä, joka asettaa tarvittavan moottorin nopeuden ja, tarvittavan moottorin nopeuden funktiona, suihkutuksen referenssisignaalin. Tarvittavaa moottorin nopeutta verrataan todelliseen moottorin nopeuteen automaattisessa nopeudensäätölaitteessa sellaisen ulostulon 15 (dieselin suihkutuksen ohjaussignaalin) syöttämiseksi, joka on nopeuserosignaalin funktio, moottorin polttoaineen syötön säätimelle. Suihkutuksen referenssisignaalia verrataan dieselin suihkutuksen ohjaussignaaliin (joka edustaa polttoaineen syötön säätimen todellista asetusta) operaatio-20 vahvistimessa ulostulon syöttämiseksi kenttävirran säätimelle. Tämän järjestelyn tehtävä on pienentää kenttävirtaa, jos todellinen suihkutus on suurempi kuin suihkutuksen referenssiarvo. Lisäksi kenttävirran säätöön vaikuttaa dieselin tehoreferenssisignaalin, joka on todellisesta 25 nopeudesta riippuvainen, ja generaattorin tehosignaalin välinen ero.

FR-hakemusjulkaisu 603 866 selostaa samanlaisen ohjausjärjestelmän, jossa ohjauselin asettaa kaksi tarvittavaa arvoa. Moottorin nopeuden (vahvistimen kautta) ja 30 moottorin tehon (funktiogeneraattorin kautta). Moottorin tehon asetettua arvoa verrataan signaaliin, joka määrittää suihkutuksen säädön, niin että tämä referenssiarvo vastaa enemmänkin suihkutuksen asetettua arvoa kuin moottorin tehoa.

35 Esillä olevan keksinnön mukaisesti on aikaansaatu

II

3 79984 ohjausjärjestelmä moottori-generaattoriyksikköä varten, jossa on polttoaineen syötön säätimellä varustettu moottori ja kenttävirran säätimellä varustettu generaattori, joka järjestelmä sisältää tehon valitsimen, jossa on useita 5 valinnaisia tehoasetuksia; nopeuden laskemisvälineet no-peuserosignaalin johtamiseksi tehovalitsimen asetuksen ja kulloisenkin moottorin nopeuden funktiona ja ulostulon, joka on nopeuserosignaalin funktio, johtamiseksi polttoaineen syötön säätimelle; ja täytöksen laskemisvälineet 10 täytöserosignaalin johtamiseksi sellaisen ulostulon syöttämiseksi kenttävirran säätimelle, joka on täytöserosignaalin funktio. Keksinnön mukaiselle ohjausjärjestelmälle on tunnusomaista, että täytöserosignaali muodostuu positiivisesta signaalista todellisen moottorin nopeuden funkti-15 ona, negatiivisesta signaalista polttoaineen syötön säätimen asetuksen funktiona ja positiivisesta signaalista moottorin kiihdytyksen suuruuden funktiona.

Keksinnön kokonaistuloksena on nopeuden hallitsema järjestelmä, joka kykenee tuottamaan optimaaliset no-20 peus-, polttoainesyöttö- ja tehoasetus kaikkina hetkinä.

Nopeuden laskemisvälineisiin kuuluu edullisesti että nopeuden laskemisvälineisiin kuuluu digitaalinen prosessori ja muisti, johon prosessori on yhteydessä, johon muistiin on taltioituna yhtälö, joka sisältää empiirisesti määrite-25 tyt tiettyyn moottoriin liittyvät vakiot, ja joka laskee polttoaineen syötön säätimen asetuksen nopeuseron, nopeus-eron derivaatan ja useiden laskettujen nopeuserojen summan funktiona, ja joka prosessori toimiessaan ratkaisee iteroimalla yhtälön polttoaineen syötön säätimen asetuksen muut-30 tamiseksi sellaiseen suuntaan, että nopeuserosignaali pienenee kohti nollaa.

Ensisijaisessa suoritusmuodossa muisti tai muistien yhdistelmä on jaettu fyysisesti osiin siten, että empiirisesti määritetyt vakiot voidaan lisätä modulaarisella 35 tavalla muutoin täydelliseen ja ennalta ohjelmoituun oh- 4 79984 jausjärjestelmään. Alhaisen tehoasetuksen aikana esiintyvät epäsäännöllisyydet, jotka johtuvat loiskuormien kytkemisestä moottoriin ja siitä irti, voidaan välttää välineillä, jotka havaitsevat alhaisen tehoasetuksen käyttäjän tai 5 ohjelman ohjaamassa laitteessa ja tehokkaasti ohittaa kent-tävirran ohjaussilmukan ja aikaansaa kiinteän kenttämag-netointiarvon, joka on ennalta laskettu vastaamaan tiettyä alhaista tehoasetusta. Vaihtoehtoisesti tämä voidaan suorittaa mittaamalla generaattorin tehoulostulon parametrit, 10 niin että voidaan laskea kenttävirran säätösilmukalle sopiva signaali, johon loiskuormien vaihtelut eivät vaikuta.

Keksintö sisältää myös menetelmän sellaisen moot-tor i-generaattoriyksikön toiminnan tarkkaa ja tehokasta ohjausta varten, jossa on täytöstilan (polttoaineen syöt-15 tönopeus) säädöllä varustettu moottori sekä kenttävirran säädöllä varustettu generaattori. Menetelmälle on tunnusomaista, että se käsittää vaiheet (a) tehoasetussignaalin muodostaminen, (b) halutun nopeussignaalin kehittäminen tehoase-20 tussignaalista, (c) nopeuden ohjauseron eN kehittäminen vertaamalla haluttua nopeussignaalia ja kulloistakin nopeutta, (d) täytösohjauksen asetus eN :n kompleksifunktiona, (e) halutun täytössignaalin kehittäminen todellises-25 ta nopeudesta, (f) moottorin kiihdytyksen ilmaiseminen, (g) halutun täytössignaalin ja ilmaistun moottorin kiihdytyksen summaaminen, (h) täytöseron eR kehittäminen vertaamalla summasig-30 naalia ja todellista täytöstilaa, ja (i) kenttävirran asetus eR:n kompleksifunktiona.

Moottori-generaattoriyksikön tehontarvemuutoksista aiheutuvat tehon alentumiset ja kohoamiset voidaan välttää tällä menetelmällä, johon kuuluu vaiheet kehittää erosig-35 naali, joka ohjaa kenttävirta-asetusta, joka saadaan halu-

II

5 79984 tun täytössignaalin, joka on johdettu kulloisestakin moottorin nopeudesta, kulloisenkin täytöstilasignaalin ja signaalin, joka on verrannollinen moottorin kiihtyvyyteen, yhdistelmästä, viimeksi mainitun signaalin ollessa yhdis-5 tetty kulloisenkin täytössignaalin suhteen päinvastoin, ja jossa on huomioitu oikea riippuvuus halutun täytössignaalin suhteen. Tuloksena on esimerkiksi tehon kasvatus-komentoon järjestelmävaste, joka tuottaa välittömän kent-tämagnetoinnin kasvun huolimatta tosiasiasta, että moot-10 torin inertia kykenee tuottamaan hitaamman kasvun halutussa täytössignaalissa, joka on johdettu kulloisenkin moottorin nopeuden funktiona. Koneen nopeuden kasvaessa vaaditun täytöksen määrä, joka juuri kiihdyttää järjestelmän inertiaa vähennetään mitatusta täytöksestä, niin että tuloksena 15 syntyvä mitattu täytös on koneen nettoantotehon todellinen esitys.

Nämä ja muut keksinnön piirteet ja edut tulevat ilmeisemmiksi ja ymmärrettävemmiksi lukemalla jäljempi selitys, joka selittää yksityiskohtaisesti keksintöä kuvaavaa 20 sovellutusmuotoa.

Piirustusten lyhyt kuvaus

Kuvio 1 on yksinkertaistettu lohkokaavio elektronisesta nopeuden tasaimesta moottori-generaattoriyksikköä varten ja liittyy kiinteästi keksintöön; 25 Kuvio 2 on moottorin nopeuden graafinen esitys täy- töstilan suhteen dieselmoottorin optimaalisen tehotoiminnan aikana;

Kuvio 3 on keksinnön mukaisen käynnin tasaimen yksityiskohtainen järjestelmäorganisaation lohkokaavio; 30 Kuvio 4A on vuokaavio tietyistä toiminnoista, joita käytetään nopeuslaskimessa;

Kuvio 4B on vuokaavio tietyistä lisätoiminnoista, joita käytetään nopeuslaskimessa;

Kuvio 4C on vuokaavio tietyistä vielä lisäksi käyte-35 tyistä toiminnoista, joita käytetään nopeuslaskimessa; 6 79984

Kuvio 4D on täytösmittaus/oletusarvotoiminnan vuo-kaavio, jota sovelletaan nopeuslaskimessa;

Kuvio 4E on tiettyjen täytöslaskimessa käytettävien toimintojen vuokaavio; 5 Kuvio 4F on täytöslaskimessa käytettävien lisätoi mintojen vuokaavio;

Kuvio 4G on vaihtoehtoisen toimintajonon vuokaavio, jota käytetään täytöslaskimessa, ja joka käyttää generaattori jännite- ja virtarajoja; 10 Kuvio 4H on kuvion 4G jatko;

Kuvio 4I-4L on lisäoption vuokaavio kuviolle 4G;

Kuvio 5 on keksinnön mukainen lohkokaavio, jota käytetään veturin diesel-sähkögeneraattoriyksikön ohjaamiseen; ja 15 Kuvio 6 on ohjaustunnuslukujen kartta kiihdytys- tai tehonlisäystilanteessa.

Edullisen sovellutusmuodon yksityiskohtainen kuvaus

Viitaten kuvioon 1 dieselpolttoaineella käytettävä moottori 10, jossa on täytöksen toimielin 12 polttoaineen 20 syöttöasteen asetuksen ohjaamiseksi, on kytketty mekaanisesti käyttämään generaattoria 14, jossa on muunneltavasti magnetoitava kenttäkäämitys 16, joka ohjaa sen antotehoa. Generaattori on kytketty sähköisesti muuttuvaan sähkökuor-maan 18, joka, kuten jäljempänä kuvataan, voi olla hyvinkin 25 erilainen aina vetomoottorista lukuisiin muihin muuttuviin sähköisiin kuormiin. Moottoriin 10 ja generaattoriin 14 viitateen jäljempänä moottori-generaattoriyksikkönä 10, 14. Moottori-generaattoriyksikkö 10, 14 on kytketty elektronisella käynnin tasaimella 20 ohjattavasti, johon käynnin 30 tasaimeen kuuluu tehonasetuslaite 22, joka voi olla manuaalisesti ihmiskäyttäjän ohjaama tai automaattisesti ohjelman ohjaama tai puoliautomaattisesti rata-asemien tai vastaavien avulla avointen piirien sisääntulojen kautta ohjattu. Laitteen 22 tehoasetus toteutetaan tavallisesti tapah-35 tumaan vaiheittain tai "pykälittäin" ja voi käsittää säh-

II

7 79984 kökytkimiä, jotka tuottavat matemaattisesti koodatun neli-bittisen ulostulosignaalin 0:sta 8:aan, 0:sta 16:een tai minkä tahansa tiettyyn sovellutukseen sopivan numerojonon tehon asetuksiksi. Tehoasetuslaite 22 voi vaihtoehtoisesti 5 muodostua järjestelmästä, joka tuottaa signaalin, joka on verrannollinen haluttuun tehoasetukseen, kuten alan ammat-timiehille on ilmeistä, ja jossa käytetään mitä tahansa tunnettujen laitteiden lukumäärää. Käynnin tasain 20 käsittää lisäksi nopeuslaskimen tai nopeusohjauspiirin 24, joka 10 ohjaa täytöstoimielimen 12 tilaa ja täten polttoaineen syöttöastetta. Käynnin tasain 20 käsittää lisäksi täytös-laskimen tai teho-ohjauspiirin 26, joka laskee kenttävirta-asetuksen ja syöttää sen vahvistimeen 28 generaattorin kenttämagnetointikäämityksen 16 kautta kulkevan virran 15 arvon määrittämiseksi.

Kuvaamalla kuvion 1 järjestelmää yksityiskohtaisemmin nelibittinen signaali, joka saadaan tehoasetuslaitteel-ta 22 tai sopivasti muunnettu signaali, joka on saatu teho-asetuslaitteen 22 verrannollisuusversiosta, kytketään haku-20 taulukkoon 30, mikä on edullisesti toteutettu käyttäen lukumuistia (ROM), halutun moottorin nopeussignaalin muodostamiseksi kullekin eri pykälälle tai tehoasetukselle, joka on mahdollinen laitteessa 22. Haluttu nopeussignaali, joka on ulostulo hakutaulukosta 30, syötetään summaimen 25 32 positiiviseen sisääntuloon, joka summain muodostaa osan nopeuslaskimesta 24. Negatiivinen sisääntulo summaimeen 32 on moottorin mitattu nopeussignaali ja se saadaan pitkin ulostulolinjaa 36 dieselmoottorin 10 käyttämästä takomet-ristä 34. Halutun ja mitatun nopeussignaalin ero on nopeus-30 erosignaali eM, joka kytketään digitaalisen prosessorin 38, joka kantaa nimeä "nopeustietokone", sisääntuloon. Nopeus-tietokone 38 on digitaalinen prosessori, kuten Motorola 6803 ja sillä on signaalin siirtokäyrä, joka on nopeusero-signaalin yhdistelmäfunktio; so. "PID" funktio, joka il-35 maisee ulostulosignaalin, joka käsittää komponentin, joka 8 79984 on verrannollinen nopeuseron, komponentin, joka on verrannollinen nopeuseron derivaattaan ja komponentin, joka on verrannollinen nopeuseron integraaliin ajan tai iteroin-tikierrosten aikana. Nopeustietokone 38 on kytketty muistin 5 40 yhteyteen, johon muistiin voidaan taltioida kaava tai laskutoimitusten tulokset. Muisti 40 on edullisesti jaettu luku-kirjoitusosaan 40a ja luku-muistiosaan ROM 40b, joka sisältää tietyt jäljempänä määritetyt vakiot, jotka ovat ominaisia tietylle moottorille 10 ja generaattorille 14, 10 ja jotka tehokkaasti "yksilöivät" käynnin tasaimen 20 tietylle yksikölle. Tämän vuoksi muistimoduulia 40b nimitetään j ä1j empänä "yksilömoduuli".

Nopeustietokoneen 38 ulostulo on kytketty ohjaamaan päätöstoimielintä 12 synnyttämään sellaisen polttoaineen 15 syöttöasteen, joka aikaansaa antotehon, joka säilyttää moottorin nopeuden laitteella 22 synnytettyä nopeusvaati-mussignaalia vastaavana. Kuten alan ammattimiehet ymmärtävät, termiä "täytös" käytetään liittyen dieselmoottorin polttoaineen syöttöjärjestelmän mekaaniseen komponenttiin. 20 Jos dieselmoottori 10 korvataan muun tyyppisellä polttomoottorilla, täytöstoimielimen 12 laji vaihtuu vastaavasti. Täytöksen tila ilmaistaan signaalilla, joka saadaan täytös-tilan ilmaisimelta 41.

Takometri 34 on kytketty myös signaaliväylän 42 25 kautta toiseen hakutaulukkoon 44, joka muodostaa osan täy-töslaskinta 26. Hakutaulukko 44 vastaa kuvion 2 taulukkoa aikaansaaden joukon esiohjelmoituja haluttuja täytöstila-signaaleja, joiden tiedetään aikaansaavat optimaalisen polttoainetalouden dieselmoottorissa 10 normaalien toimin-30 taolosuhteiden vallitessa. Näiden kiinteiden pisteiden välinen interpolaatio toteutetaan, kuten jäljempänä selitetään. Tulos on ulostulo taulukosta 44 ja se edustaa haluttua täytöstilaa. Signaali syötetään ensimmäiseen signaali-summaimen 46 positiiviseen sisääntuloon. Summaimen 46 ne-35 gatiivinen sisääntulo saadaan pitkin väylää 48 täytöstoi-

II

g 79984 mielimeltä 12 ja se edustaa kulloistakin täytöstilaa. Kuten alan ammattimiehille on ilmeistä, signaali, joka edustaa kulloistakin mekaanisen laitteen tilaa, muodostetaan vaikeuksitta käyttäen jotakin lukuisista tunnetuista laitteis-5 ta. Summaimen 46 toinen positiivinen sisääntulo johdetaan takometristä 34 ja käsitellään edustamaan moottorin 10 kiihtyvyyttä. Tämä signaali syötetään summaimeen 46 tarkoituksessa, joka auttaa tai lisää haluttua täytössignaalia ja joka vastustaa kulloistakin täytössignaalia paremman 10 kiihtyvyyden ja välin suoritusarvojen aikaansaamiseksi, kuten jäljempänä selitetään. Summaimeen 46 syötettyjen signaalien summan ulostulo kulkee pitkin väylää 52 ja se edustaa täytöseroa eR . Tämä signaali syötetään täytöstie-tokoneeseen 54, joka on fyysiseltä varustukseltaan saman-15 lainen kuin nopeustietokone 38 ja on lisäksi samanlainen siinä, että siinä on esiohjelmoitu siirtokäyrä, joka on yhdistelmäfunktio, johon kuuluu ainakin ensimmäinen tekijä, joka on suoraan verrannollinen täytöserosignaaliin, toinen tekijä, jokä on verrannollinen täytöserosignaalin differen-20 tiaaliin, ja kolmas tekijä, joka on verrannollinen täytös-eron summaan tai integraaliin iteraatioiden tai laskenta-kierroskertojen lukumäärästä. Tietokone 54, kuten tietokone 38, on kytketty muistin 40 yhteyteen ja saa empiirisesti määritetyt vakiot yksilömoduulista 40b laskentatarkoituk-25 siin. On ymmärrettävä, että vaikka nopeus- ja täytöstie-tokoneet 38 ja 54 on esitetty fyysisesti erillisinä laitteina, ne voidaan myös toteuttaa yhdessä prosessorissa käyttäen peräkkäisiä prosessikertoja. Vastaavasti vaikka muisti 40 (johon sisältyy yksilömoduuli 40b) on esitetty 30 yksittäisenä yksikkönä, se voidaan toteuttaa käyttäen kahta fyysiesti erillistä muistia; kuitenkin tämä pyrkii kumoamaan yksilömoduulin 40b edun, joka yksilömoduuli on edullisesti lisätty järjestelmään yksittäisenä elementtinä asennushetkellä.

35 Täytöstietokoneen 54 ulostulo on kenttämagnetointi- 10 79984 virran ohjaussignaali ja se syötetään vahvistimen 28 sisääntuloon ohjaamaan kenttäkäämin 16 läpi menevää virtaa ja täten generaattorin 14 antotehoa, kuten edellä on selitetty.

5 Kuviossa 1 on esitetty keksinnön lisäpiirteenä al haisen teho-ohjaimen 58 käyttö, joka ohjain 58 havaitsee "0”- tai "1"-asetuksen tai pykälätilan laitteessa 22. On havaittu edulliseksi arvaamattomien loistehojen, kuten kompressorien, valojen ja muiden lisäkohteiden, jotka saa-10 vat käyttövoimansa moottorista 10 tai generaattorista 14, suhteen käyttää avointa piiriä hyvin alhaisella tehoasetuk-sella kytkemällä ennalta määritetyt tai kiinteät kenttämag-netointitasot tällaisten olosuhteiden vallitessa. Vastaavasti ohjain 58, joka voi olla toteutettu osana täytöstie-15 tokonetta 54, havaitsee 0- tai 1-asetuksen laitteesta 22 ja tehokkaasti ohittaa tai estää tietokoneen 54 toiminnan kiinteiden kenttämagnetointiarvojen aikaansaamiseksi vahvistimelle 28.

Kuvaamalla lyhyesti kuvion 1 toimintaa pykäläasetus-20 laitteessa 22 saa aikaan haetun nopeussignaalin muodostamisen taulusta 30 ja nopeuseron eN kehittymisen summaimesta 32. Oletetaan, että vallitsee väliaikainen tila, jossa no-peuserosignaali ei ole vielä asettunut nollaksi, synnytetään sisääntulo nopeustietokoneeseen 38 ja ulostulo tai 25 ohjaussignaali, joka riippuu tietystä kaavasta, joka ratkaistaan tietokoneella 38, synnytetään ja lähetetään täy-töstoimielimelle 12. Toimielin 12 lisää tai vähentää syöttöä moottorin nopeuden kasvattamiseksi tai pienentämiseksi. PID-siirtofunktion integraalitekijä tietokoneessa 38 summaa 30 pienet nopeuserot aikavälille, niin että nopeusero menee mahdollisesti nollaksi.

Oletetaan, että laitteen 22 tehoasetus ei ole pykälä 0 eikä pykälä 1. Kulloinenkin tai mitattu nopeussignaali väylästä 42 takometrigeneraattorista 34 syötetään hakutau-35 luun 44 ja tuloksena syntyy haluttu täytössignaali, joka

II

X1 79984 syötetään summaimen 46 positiiviseen sisääntuloon. Kulloinenkin täytöstilasignaali syötetään negatiiviseen sisääntuloon pitkin väylää 48. Vakio-olosuhteissa nämä kaksi signaalia yksin summataan ja täytösero eR syötetään täytös-5 tietokoneen 54 sisääntuloon. Kiihtyvyys- tai hidastuvuus-tilanteessa summaimeen 46 syötetään lisäksi positiivinen anne pitkin väylää 50, joka anne vastaa hetkellistä moottorin 10 kiihtyvyysarvoa. Jos komento on positiivinen kiihtyvyys (kasvava nopeus aikayksikössä) on täysin mahdollista 10 kuviossa 1 esitetyn järjestelmän sovellutuksessa, että moottorin kiihtyvyys moottorin inertiasta johtuen vaatii huomattavasti enemmän täytöstä kuin mitä taulukkoarvo antaa ja tuloksena on negatiivinen täytösero kun tosiasiassa on pyydetty antotehon lisäystä. Tämä putous on erittäin epä-15 toivottavaa kulloistenkin käyttösuoritusarvojen kannalta ja tämä eliminoidaan lisäämällä väliaikainen kiihdytyssig-naali pitkin väylää 50 halutussa täytössignaalissa olevan puutteen kompensoimiseksi. Vakiokerroin (pilkku, johon jäljempänä viitataan K:i:ma) on johdettu empiirisesti moot-20 torikokeesta ja sama tai eri tekijää Kxx voidaan käyttää jarrutusohjaustarkoituksissa ryntäämisen tai kulloisenkin teholisäyksen välttämiseksi kun on muodostettu samanaikainen tehon vähennyskomento. Joka tapauksessa summaimen 46 ulostulo syötetään täytöstietokoneeseen 54 ja sen siirto-25 funktio iteroi kenttämagnetointivirta-asetuksen, joka syötetään vahvistimeen 28 käämityksen 16 läpi kulkevan virran ohjaamiseksi.

Kuten edellä on todettu, pykälöity 1- tai 0-asetus tehokkaasti aikaansaa täytöstietokoneen 54 ohituksen ja 30 sopivan kenttäkäämityksen magnetointiasetuksen muodostumisen ohjaimella 58 avoimen piirin tapauksessa.

Viittaamalla nyt kuvioon 3 selitetään keksinnön lisäpiirteet, jotka ovat edullisessa sovellutusmuodossa. On ymmärrettävä, että kuvion 3 diagrammi, kuten kuvion 1 loh-35 kokaavio, on järjestetty osiin toiminnallisin perustein 12 79984 ja osittain fyysisin perustein, koska "parhaassa toteutuksessa", jossa on yksi tai useampia digitaalisia prosessoreja, joilla on muistiin taltioidut ennalta määritetyt ohjelmat. Kuten alan ammattimiehille on ilmeistä, tämä to-5 teutus antaa tulokseksi yhden tai useamman hyvin pienen ja kompaktin elektronisen laitteen, jolla suoritetaan lukuisia toimintoja, jotka vähemmän sofistisissa toteutuksissa voidaan suorittaa tunnetuilla ja fyysisesti erillisillä laitteilla. Keksintö on tarkoitettu sulkemaan sisään-10 sä ei vain digitaalista prosessorisovellutusta, vaan myös muut vähemmän sofistiset toteutukset, jotka vaativat suuren määrän yksittäin suoritettavien toimintojen joukolle sopivia erityisiä suorittimia. Kuvion 3 diagrammi on parhaiten ymmärrettävissä kun sen yhteydessä huomioidaan kuvion 4 15 ohjelmisto tai vuokaavio ja termien taulukko, joka on annettu selityksen lopussa. Vuokaavion toiminnat on ilmaistu yleisin toiminnallisin termein, niin että ohjelmoija voi toteuttaa nämä toiminnat käyttäen oman valintansa mukaista laitteisto- ja ohjelmistosovellutusta. Viittaamalla nyt 20 kuvioihin 3 ja 4B havaitaan joitain toimintojen perusjär-jestelyjä, joita kuvattiin liittyen kuvioon 1. Kuitenkin kuviossa 1 on esitetty tietyt lisäohjaustoiminnat kuin myös perusohjaustoimintojen lisäyksityiskohdat. Ensimmäisenä kohtana hakutaulukon 30 perustoteutus on identifioitu ku-25 viossa 4D vastaavasti numeroidulla toimintolaatikolla. Kuten alan ammattimiehille on ilmeistä, muunnos nelibit-tisesti signaalisisääntulosta (joka saadaan pykälöidystä laitteesta 22) digitaaliseksi numeroksi on yksinkertainen lukumuistin hakutoiminto. Signaali, joka on verrannollinen 30 haluttuun tehoon, mikä saadaan tehoasetuslaitteen verran-nollisuusmuunnoksella, voidaan samalla tavoin muuntaa digitaaliseksi numeroksi yksinkertaisella toiminnolla, johon käytetään hakutaulukkoa. Tämä ulostulo syötetään pergeras-tegeneraattoriin 60, joka on osa laskinta 24 haluttujen 35 tehonumeroiden muutoksen pehmentämiseksi, mikä muutos on

II

13 79984 aikaansaatu käyttöjen ohjaaman laitteessa 22 olevan vivun liikkeellä. Pengerastegeneraattorin ansiosta haluttu te-hosignaali muuttuu numeroiden välillä useina porrasmaisina differentiaalisina lisäyksinä tai vähennyksinä, joista 5 kukin kestää tietyn ajan. Halutun nopeussignaalin nousuille ja laskuille käytetään eri asteita ja generaattori voi toteuttaa ne kahdella tai useammalla erilaisella nousu- ja laskuasteella, niin että veturin, jota käytetään sekä ratapihalla että ratalinjoilla, kiihtyvyys tai vasteaika 10 voidaan sovittaa sopimaan käyttäjälle ja sovellutukselle. Vuokaaviolaatikot, joita on merkitty viitenumerolla 60, muodostavat pengergeneraattorin 60 toteutusmuodon edullisessa sovellutusmuodossa käyttäen digitaalista tietokone-sovellutusta. Vuokaavioalueen 60 vasen sivu on ylöspäin 15 tapahtuvaa pengerrystä varten ja oikea sivu on alaspäin tapahtuvaa pengerrystä varten, kuten ilmenee eri selitysten tulkinnoista.

Summainfunktio 32 on numeroita kuviossa 4B vastaavasti ja kuten on ilmeistä, suorittaa kahden numeron arit-20 meetti sen yhdistämisen.

Katsomalla nyt kuvion 3 laskinlohkoon 38 voidaan I nähdä, että siirtofunktio nopeuserosta eN jännitteeseen V, * joka syötetään täytöstoimielimelle 12, on yhdistelmäfunk- tio, johon kuuluu neljä tekijää, kertoimien tai vakioiden 25 neljälle tekijälle ollessa Kx, K2, K3 ja K4 vastaavasti. Näihin tekijöihin viitataan seuraavissa kappaleissa yksinomaan vastaavilla vakioilla. Viimeinen tai alin rivi kuvion 3 lohkossa 38 yksinkertaisesti ilmaisee, että jännitteen täytyy olla käytettävissä olevan potentiaalin rajojen 30 sisällä. Kuviossa 4B laskentalohkot on numeroitu vastaavasti viitenumerolla 38.

Siirtofunktion ensimmäinen tai Kx-tekijä on nopeus-ero itse; so. tämä on "suora" siirtofunktiossa. Toinen tekijä tai K2-tekijä on nopeuseron muutos kahden peräkkäi-35 sen silmukan välillä. Kolmas tai K3-tekijä on summattu tai 14 79984 integroitu tekijä, niin että vakiotilajännite V synnytetään sen jälkeen kun tasaantumisilmiö on loppunut ja nopeusero eN on mennyt nollaksi. Neljäs tai K4-tekijä on verrannollinen halutun nopeuden muutokseen ja sitä voidaan pitää 5 valinnaisena kuitenkin toivottavana. Kuten on ilmeistä K. - 4 tekijä on olennaisesti kiihtyvyystekijä ja pyrkii tehostamaan täytöstä tai palauttamaan täytöksen nopeammaksi jos on annettu komento hyvin suurista nopeuden lisäyksistä ja hitaammaksi, jos on annettu komento pienestä lisäyksestä. 10 Tämä kiihtyvyysmallin käyttö pyrkii parantamaan järjestelmän kulloisiakin käyttösuoritusarvoja, kuten aikaisemmin on selitetty.

Kuvio 3 kuvaa lisäksi toimintalohkon 62, joka on esitetty kuviossa 4A. Tämä on olennaisesti suodatetun tai 15 silmukoiden keskiarvona mitatun moottorin nopeussignaalin muodostaminen, joka signaali lähetetään summaimen 32 negatiiviseen sisääntuloon. Tämän toiminnan vaikutus on olennaisesti sama kuin keskiarvon laskevan laitteen, niin että kulloinenkin nopeussignaali, joka syötetään summaimeen, 20 on kulloisenkin moottorin nopeuden tarkempi funktio kuin yksi useista moottorin kierrosluvuista mitattu arvo.

Viittaamalla kuvioihin 3 ja 4D käytetään palautus-toimintoa täytöstilailmaisimen vian, so. sähköinen tai mekaaninen vika tilailmaisimessa, ilmetessä. Toimintolohko 25 64 kuviossa 3 ja kuvion 4D vuokaavion alueessa 64 kuvaa sen päätöksen, että täytöstilailmaisimen vika on tapahtunut, selittämisen aloittamista. Tässä tapauksessa on yksinkertaisesti kyse siitä, että täytöstilaa ei ole kyetty muuttamaan jollain ennalta määrätyllä määrällä täytöstilan 30 muutoskomennon seurauksena. Tällöin kuvion 3 toimintolohko 66 ilmaisee kuvion 4D vasemman puoleisen ohjelman toiminnan käynnistämistä neljän täytöspotentiometrin lukeman mittaamiseksi ja niiden keskiarvon laskemiseksi ja tuloksena saadun keskimääräisen täytöspotentiometrin signaalin tal-35 tioimiseksi erityiseen muistipaikkaan, johon on viitattu

II

is 79984 termillä "taulukko", muistissa 40. Kuvio 4D ilmaisee, että indikoidun täytöstilailmaisimen vian sattuessa laskin 24 toimintalohkossa 66 käyttää viimeksi taltioidun täytöstoi-mielintilan keskiarvoa perustana mitatun täytöstilasignaa-5 Iin muodostamiselle.

Viittaamalla nyt kuvioihin 3 ja 4C toinen mitattu moottorin nopeussignaali muodostetaan suodatustoiminlohkol-la 68, joka voi olla sijoitettu joko laskimeen 24 tai 26, mutta tässä esimerkissä se on sijoitettu kenttäohjauspii-10 riin tai laskimeen 26. Kuvion 4C vuokaaviossa esitettyjen toimintojen tarkoituksena on muodostaa mitattu moottorin nopeussignaali hakutaulukko 44 sovellutukselle moottorin yhden tai useamman pyörähdyksen perusteella kenttäohjaus-piirin 26 vasteajan ja stabiilisuudenkasvattamiseksi huo-15 mattavasti.

Jatkamalla kenttäohjauspiirin tai täytöslaskimen 26 yksityiskohtaista kuvausta laitteesta 22 saatu pykälä syötetään avoimeen ohjauspiiriin 58, jonka toiminnan tarkoituksena on määrittää se, onko käyttäjä valinnut pykäläasen-20 non "0" vai pykäläasennon "1". Kuten edellä on selitetty, käyttäjä on valinnut jommankumman näistä alhaisista pykä-lätiloista ja kenttävirta-asetus tehdään kiinteän ja avoimen piirin perusteella. Toimintalohko 70 suorittaa mittauksen ja loogisen määrittämisen sen määrittämiseksi, onko 25 "0" pykälätila komennettu. Mikäli näin on, toimintalohko 72 asettaa kenttävirran ja kaksi matemaattista vakiota ennalta määrätylle alaiselle tasolle lähdereleen 28 ja generaattorikenttäkäämin 16 ohjaamiseksi. Täytöstietokone 54 on tarkoituksenmukaisesti toimimaton; so. edullisessa 30 toteutuksessa, kuten on esitetty kuviossa 4E, lohkoissa 70 ja 72 esitetyt laskentatoiminnot on edullisesti yhdistetty tavallisessa digitaalisessa prosessorissa olevan lohkon 54 laskentatoimintoihin, joka prosessori tietenkin pysyy toimivana joka hetki.

35 Jos laite 22 pyytää pykäläasentoa "1", päätöslohko ie 79984 70 kuljettaa analyyttisen funktion lohkoon 74, joka havaitsee "l"-pykälätilan olemassaolon ja aktivoi toimintalohkon 76 antamaan kenttävirran ja matemaattisten arvojen toisen joukon äskettäin laskettujen kenttävirtanumeroiden mukai-5 sesti. Edelleen lohko 76 varaa täytöstietokoneen 54 funktion.

Kuvio 4E kuvaa lohkojen 70, 72, 74 ja 76 kenttävlr-talaskentafunktion avointa piiriä.

Oletetaan, että korkeampi pykälätila on komennettu 10 laitteen 22 avulla ja että päätös summaimessa 46 käytettävästä halutusta tilasignaalista on lähetetty hakutaulukkoon 44. Kuten edellä on todettu, laite 22 on varustettu useilla kiinteillä pykälätiloilla tai tehoasetuksilla ja se ei itse sisällä mitään noihin asetuksiin verrannollisia ohjauksia 15 kuvattavassa veturitapauksessa. Laitteesta 22 saatavan ver-tailusisääntulon tapauksessa hakutaulukkotoiminnat ovat samoja. Kuitenkin mitattu moottorin nopeus ilmeisesti vaih-telee suhteellisen pehmeästi asetusten välillä verrannollisella tai jatkuvasäätöisellä tavalla ja on edullista 20 tuottaa haluttuja täytössignaaleja, jotka ovat verrannollisia mitattuun moottorin nopeuteen kuviossa 2 esitettyjen optimaalisten toimintapisteiden välillä; so. haluttu täy-tössignaali seuraa kuvion 2 optimaalisten toimintapisteiden välisiä suoria linjoja. Kuten matematiikkaa tunteville on 25 ilmeistä, tämä verrannollisuusohjaus noudattaa interpolaa-tiofunktiona, joka on esitetty vuokaavion 4E toimintalohkoissa viitenumerolla 44 merkityssä alueessa.

Keksinnön lisäpiirteen mukaisesti haluttua täytös-signaalia säädetään kun esiintyy pyörien liukumista; so. 30 vetomoottorilla käytetyissä ajoneuvoissa on edullista vähentää generaattorilla 14 vetomoottoreihin syötettyä tehoa kun vetävät pyörät menettävät otteensa ja alkavat pyöriä tyhää. Pyörien liukumisen havaitseva mekanismi on esitetty kuvion 3 toimintalohkossa 78. Kuten alan ammattimiehille 35 on selvää, pyörien liukumisen havaitsevan anturin fyysinen 11 17 79984 toteutus voi vaihdella huomattavasti, se voi olla esimerkiksi vertailija, joka saa signaalit käytetyistä ja vapaasti pyörivistä pyöristä tai vertailija, joka saa signaalit kustakin useasta käytetystä pyörästä eri akseleilla. Viit-5 taamalla edelleen kuvioon 3 ja kuvioon 4F, toimintalohkossa 78 havaittu pyörien liukuminen saa aikaan halutun täytös-signaalin pengertyrnisen alaspäin, kuten on osoitettu kuvion 3 ja kuvion 4F toimintalohkoissa 80. Summaimen 46 kautta tämä aikaansaa kenttävirran pienentymisen, joka lopettaa 10 pyörien liukumistilan ja palauttaa vedon. Kun pyörien liukuminen on eliminoitu, toimintalohko 82 toimii halutun täytössignaalin pengertämiseksi takaisin ylöspäin hakutau-lukolla 44 komennettuun asetusarvoon vasteena suodattimelta 68 saatuun mitattuun moottorin nopeussignaaliin.

15 Jatkamalla kuvioiden 3 ja 4F kuvausta summaimen 46 ja täytöstietokoneen 54 alueessa, summausfunktioon kuuluu kolme sisääntulosignaalia; haluttu täytös, moottorin kiihtyvyys kerrottuna vakiolla Kll ja mitattu täytös. Kuten tietokonealan ammattimiehille on selvää, kolmen sisääntulon 20 summaustoiminta toteutetaan tosiasiassa kahdessa vaiheessa. Ensimmäinen vaihe käsittää väylää 50 pitkin tulevan kiihty-vyystekijän ja väylää 48 pitkin tulevan mitatun täytössignaalin ehdotuksen laskemisen ja toinen vaihe käsittää ensimmäisessä vaiheessa lasketun tuloksen summaamisen halutun 25 täytössignaalin kanssa täytöseron eR aikaansaamiseksi.

Tarkastellaan nyt täytöstietokonetta 54, tämän alueen laskutoimitusten yksityiskohdat on esitetty tekstein kuvion 3 lohkossa 54 ja myös kuvion 4F vuokaavion toimintalohkoissa. Kuten aikaisemmin on todettu, tietokoneen 54 30 siirtofunktio on PID-tyyppiä (suhde, integraali, differentiaali) vahvistettuna ohjausteorialla. Vakiot Kg, K, ja K10 ovat empiirisesti määritettyjä ja ne saadaan yksilömoduu-lista 40b, joka muodostaa tietokonemuistin, joka on esitetty kuviossa 1.

35 Kuten kuvion 4F vuokaavion toimintalohkoissa 54a, is 79984 54b ja 54c on osoitettu, käytetään välineitä moottorin yli-kuormitustilan havaitsemiseksi ja käsittelemiseksi, jossa ylikuormitustilassa summain 32 osoittaa, että järjestelmä on alapuolella halutun nopeuden, ja että nopeus laskee.

5 Tässä tilanteessa kenttävirtaa vähennetään tekijällä Kx2.

On huomattava, että vaikka vuokaavion toimintalohko 54d ilmaisee tekijän Kx 2 lisäyksen generaattorin kenttävir-taan IGF, ND numero on suurempi kuin NMF numero ja muuttaa tekijän 2 merkin negatiivisen täytöseron aikaansaamisek-10 si. Kuten vuokaavion 4F toimintalohkossa 54c on osoitettu, tekijät K8, Kg ja K10 on eliminoi tehokkaasti siirtofunktioista ja kenttävirta on vähennetty huolimatta tosiasiasta, että normaali kuormituksen ohjaustoiminta jatkaa pyytämällä kasvua kenttävirtaan.

15 Kuvio 4G kuvaa vaihtoehtoisen kenttävirran ohjaus järjestelmän, jossa maksimaalinen virtataso ja jännitetaso on muodostettu kaikille tehoasetuksille, ja jossa on käytetty välineitä, jotka estävät yksikköä ylittämästä näitä arvoja. Tämän ohjaustoiminnan toteuttamiseksi on tietenkin 20 tarpeellista käyttää mittauslaitteita, kuten virta- ja jännitemittareita moottorin generaattoriyksikön päägene-raattoriulostulossa kulloistenkin virta- ja jännitesignaa-lien aikaansaamiseksi tietokoneelle 54.

Mikäli, kuten kuviossa 4G on esitetty, päägeneraat-25 torivirta ylittää ennalta määritetyn maksimin (toimintalohko 54d) halutut täytös- tai RD- ja RC-numerot lasketaan uudelleen ja niitä käytetään kenttävirran ohjaamiseksi. Samalla tavoin, jos päägeneraattorijännite on ylärajan ulkopuolella, haluttu täytössignaali lasketaan jälleen 30 uudelleen perustuen sallittuun maksimiin ja sitä käytetään ohjaamaan vahvistinta 28. Toinen vaihtoehtoinen kenttävirran ohjausjärjestelmä, jolla moottori-generaattoriyksiköstä saadaan alemmilla pykälillä vakioteho voidaan aikaansaada käyttämällä päägeneraattoripiirin mittauslaitteiden infor-35 maatiota, sen sijaan että käytetään aikaisemmin kuvattua

II

19 79984 kiinteää magnetointimenetelmää. Tämän ohjaustoiminnan toteuttamiseksi vaaditaan kulloistenkin virta- ja jännitesig-naalien syöttämistä tietokoneeseen. Jos, kuten kuvioissa 4I-4L on esitetty, vakiotehofunktio valitaan, niin siihen 5 liittyvä haluttu teho määritetään hakutaulukosta. Haluttu täytös, joka jo vastaa joko kenttävirran tai kenttäjännitteen raja-arvoa, lasketaan. Halutun täytöksen minimi, joka saadaan edellä lasketun perusteella, joko pyörän liukumisen pengerrysastelogiikan, virran raja-arvon tai jännitteen 10 raja-arvon perusteella, valitaan siten ohjausyhtälöllä.

Teollinen käyttökelpoisuus

Viittaamalla nyt kuvioihin 5 ja 6 esillä keksinnön mukaisen käynnin tasaimen sovellutusta kuvataan sovellutettuna moottorin 10 ja generaattorin 14 ohjaukseen diesel-15 sähköveturissa, jossa on vetomoottorit 82, 84, 86 ja 88, jotka on kytketty vastaanottamaan teho generaattorilta 14. Kuten kuviossa 5 on esitetty, käyttäjän käyttämä pykälä-laite 22 on sovitettu tehokomentojen ohjelmoimiseen. Tämä laite on kytketty digitaaliseen prosessoriin 24, 26, 40, 20 jossa on yksilömoduuli 40b, joka on ROM, jossa on vakiot Κι -Ki3, jotka ovat ominaisia moottorille 10 ja generaattorille 14, ja jotka on taltioitu siihen pysyvästi. Käyttäjän ohjauslaitteisiin/signaaleihin kuuluu lisäksi sulkukyt-kin 90, joka sisältää edullisesti "generaattorin purkaus" 25 -kyvyn, niin että veturi voi tyhjäkäydä, ilman että yhtään tehoa menee vetomoottoreille 82, 84, 86 ja 88 riippumatta moottorin nopeudesta. Generaattorin purkauskytkin voi olla sijoitettu valinnaisesti korkeajännitelohkoon 96, joka on dieselveturin fyysisten rajojen sisällä. Käyttäjän ohjaus-30 laitteisiin/signaaleihin kuuluu lisäksi työmaa/tiekytkin 92, joka asettaa täytösastegeneraattorin 60 täytöspenger-rykset päämääränä aikaansaada nopeat kiihtyvyyssuoritus-arvot työmaakäyttöä varten ja hitaampi, pehmeämmät kiihty-vyysominaisuudet tiekäyttöä varten. Lisäksi käytetään vielä 35 vian ilmaisulamppua 94 osoittamaan, että kuvion 4D täytök- 20 79984 sen mittaus-/ennaltaohjelmointijärjestelmä on määrittänyt täytöstilailmaisimen 12 toimimattomuuden ja että moottori käy taulukkoon 66 jonkin aikajakson aikana aikaisemmin taltioitujen täytöstila/nopeusnumeroiden perusteella. Tämä 5 on merkki siitä, että normaaleja suoritusarvoja ei voida odottaa ja että tarvitaan huoltoa saavuttaessa huoltoasemalle.

Kuten kuviossa 5 on osoitettu prosessori 24, 26, 40 on kytketty vastaanottavamaan täytöstila- ja moottorin 10 nopeussignaalit moottorista 10 ja kytketty syöttämään täy-töstoimielinvirta polttoaineen ohjausmekanismiin, joka liittyy moottoriin 10; so. kuviossa 1 viitenumerolla 12 identifioituun täytöstoimielimeen. Samalla tavoin generaattori 14 on kytketty syöttämään generaattorijännite- ja 15 generaattorivirtasignaalit prosessoriin 24, 26, 40 päämääränä toteuttaa kuvioiden 4D ja 41 mukaiset tehorajoitetut kuormituksen ohjaustoiminnot. Generaatori on kytketty vastaanottamaan kenttämagnetointivirta vetomoottoreille 82, 84, 86 ja 88 syötetyn tehon ohjaamiseksi.

20 Viittaamalla kuvioon 6 selitetään kuvioissa 1, 3, 4 ja 5 esitetyn järjestelmän tyypillinen toimitila ja vaste. Diesel-sähköveturin oletetaan toimivan halutulla moottorin nopeudella, joka vastaa pykälätilaa 2 laitteessa 22. Käyttäjä muuttaa laitteen 22 pykälätilaan 4, joka vaatii 25 moottorin nopeuden kasvua ja vetomoottoreille 82, 84, 86 ja 88 syötetyn tehon kasvua. Täytöstoimielimen 12 dynamiikka on sellainen, että se estää täysin erilaiset (paljon lyhyemmät) aikavakiot kuin moottorin 10 dynamiikka. Vastaavasti kulloistakin täytöstilaa voi kehittää hyvin nope-30 asti nyt voimassa oleva nopeusero eH kun taas mitattu no-peussignaali ja täten summaimeen 46 syötetty haluttu täy-tössignaali muuttuu melko hitaasti. Tämän seurauksena kuvioiden 1 ja 3 mukainen järjestelmä voi tavallisesti synnyttää suuren negatiivisen täytöseron, mikä vähentää tehoa 35 samalla kun käyttäjä vaatii tehon lisäystä. Tämän tilan

II

2i 79984 välttämiseksi summaimeen 46 syötetään K1X-tekijä tai moottorin kiihtyvyystekijä halutun täytössignaalin avuksi ja tosiasiassa lisäämään täytöstä (ja tehoa) yli teoreettisesti tarvitun pengerryksen ensimmäisestä toiseen nopeusti-5 laan, kuten on esitetty kuvion 6 ylemmässä diagrammissa; so. kuvion 6 alempi diagrammi kuvaa tekijän K1X vaikutusta, joka tekijä aikaansaa keinotekoisen täytöksen lisäyksen kiihdytyksen aikana tehon laskun estämiseksi, joka tehon lasku tavallisesti liittyy pykälätilan kasvuun diesel-säh-10 követureissa. Kuvion 6 alemmasta diagrammista on huomattava, että kun moottori saavuttaa äskettäin komennetun nopeustilan, joka liittyy pykälään 4 tekijä x saa negatiivisen arvon ja ehkäisee ryntäystilan, joka muutoin esiintyy ohjauspiirissä, kunnes se vaimenee palattaessa 15 vakioon järjestelmän toimintatilaan.

Seuraava taulukko sisältää määritteet kuvioissa 3 ja 4 esitetyille tekijöille ja se helpottaa esillä olevan keksinnön käyttäjää kehittämään käskyjä keksinnön toteutusta varten parhaalla mahdollisella tavalla.

20 22 7 9 9 8 4

Taulukko 1

Vuokaavion määritteet NM = mitattu moottorin nopeus (silmukkakeskiarvo suodatettu ) 5 KN = moottorin nopeus vastaan mag. toimintapulssi- aikamuunnosvakio NN = moottorin pykälänopeus ND = haluttu moottorin nopeus millä tahansa hetkellä SP = ohjauksen tunnustelujakso 10 Rd = nopeuden muutoksen pengerrysaste enenevään suun taan (säädettävä)

Ru = nopeuden muutoksen pengerrysaste kasvavaan suun taan (säädettävä) eN = nopeuseroe 15 eHL = nopeusero edeltävän tunnustelujakson aikana

Ej, E2 = nopeuden muutoksen ohjausyhtälön ohjelmainte- graattorit

Kx, K2 = nopeuden ohjausyhtälön vakiot K3, K4 « luokiteltu sovellutuksen mukaan 20 IM1|) = täytöstoimielimen minimivirta IMAX täytöstoimielimen maksimivirta IA = täytöstoimielimen virta ^e„ = nopeuseron muutos viimeisen tunnustelujakson jälkeen 25 I(NP) = täytöstoimielimen virran taulukkoarvot anne tulla pykäläasetuksella R(NP) = halutun täytöstilan taulukkoarvo annetulla py käläasetuksella m,b = täytösvastaantoimielinvirran muutosvakiot 30 RM = mitattu täytös NP = pykäläasetus IGF = generaattorin kenttävirta

Il = avoimen piirin kenttävirta pykälälle 1 NR = nopeusventtiili, jota käytetään halutun täytök- 35 sen määrittämiseen

II

23 79984 N(NP) = pykälänopeuden taulukkoarvo R = haluttu täytös ennen muutosmäärän rajoja RN = muutosrajoitetun halutun täytöksen määrä ARMAX = suurin sallittu täytöksen muutoksen määrä yh-5 den tunnustelujakson aikana RD = pyörän liukumisen johdosta rajoitettu haluttu täytös RC = moottorin kiihtymisen johdosta mitattu korjat tu täytös 10 eR = täytösvirhe A &, B = kuormituksen ohjausyhtälön ohjelmaintegraattorit K8,K9,K10 = kuormituksen ohjausyhtälön vakiot Kx 2 » mitoitettu sovellutuksen mukaan VGMAX = generaattorin ulostulojännitteen raja (valinnai-15 nen) IGMAX = generaattorin ulostulovirran raja (valinnainen) IGFMIN = generaattorin kenttävirran minimiarvo IGFMAX = generaattorin kenttävirran maksimiarvo Κχ 1 = täytöksen kiihtyvyyden korjauskerroin kiihty- 20 vyyden aikana täytöksen kiihtyvyyden korjauskerroin hidastuksen aikana KR = generaattorin teho täytöstilan muutostekijän suhteen 25 IG = generaattorin ulostulovirta (mitattu valinnai sesti ) VG = generaattorin ulostulon jännite (mitattu valin naisesti ) NMT = mitattu moottorin nopeus (suodatettu vääntökes- 30 kiarvo

Claims (17)

1. 24 7 9 9 8 4
2. 1. Ohjausjärjestelmä moottori-generaattoriyksik-köä (10, 14) varten, jossa on polttoaineen syötön sääti- 5 mellä (12) varustettu moottori (10) ja kenttävirran sääti-mellä (28) varustettu generaattori, joka järjestelmä sisältää: tehon valitsimen (22), jossa on useita valinnaisia tehoasetuksia; 10 nopeuden laskemisvälineet (24) nopeuserosignaalin johtamiseksi tehovalitsimen asetuksen ja kulloisenkin moottorin nooeuden funktiona ja ulostulon, joka on nopeuserosignaalin funktio, johtamiseksi polttoaineen syötön sää-timelle (12); ja 15 täytöksen laskemisvälineet (26) täytöserosignaalin johtamiseksi sellaisen ulostulon syöttämiseksi kenttävirran säätimelle (28), joka on täytöserosignaalin funktio, tunnettu siitä, että täytöserosignaali muodostuu positiivisesta signaalista todellisen moottorin nopeuden 20 funktiona, negatiivisesta signaalista polttoaineen syötön säätimen asetuksen funktiona ja positiivisesta signaalista moottorin kiihdytyksen suuruuden funktiona.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että nopeuden laskemisvälinei- 25 siin (24) kuuluu digitaalinen prosessori (38) ja muisti (40), johon prosessori on yhteydessä, johon muistiin on taltioituna yhtälö, joka sisältää empiirisesti määritetyt tiettyyn moottoriin liittyvät vakiot, ja joka laskee polttoaineen syötön säätimen asetuksen nopeuseron, nopeuseron 30 derivaatan ja useiden laskettujen nopeuserojen summan funktiona, ja joka prosessori toimiessaan ratkaisee iteroimalla yhtälön polttoaineen syötön säätimen (12) asetuksen muuttamiseksi sellaiseen suuntaan, että nopeuserosignaali pienenee kohti nollaa.
4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ohjausjärjestelmä, I! 25 7 9 9 8 4 tunnettu siitä, että muisti (40) on fyysisesti jaettu ainakin kahteen osaan (40a, 40b), jolloin vakiot on taltioitu yhteen osaan (40b) ja yhtälö toiseen osaan (40a).
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että täytöksen laskemisvälineisiin (26) kuuluu digitaalinen prosessori (54) ja muisti (40), johon prosessori on yhteydessä, johon muistiin on taltioituna yhtälö, johon kuuluu empiirisesti määritetyt tiettyyn 10 moottori-generaattoriyksikköön liittyvät vakiot kenttävir-ta-asetuksen laskemiseksi nopeuseron, täytöseron muutoksen aikamäärän ja useiden täytöserojen integraalin funktiona kenttävirran säätimen asetuksen muuttamiseksi siihen suuntaan, että täytösero pienenee kohti nollaa.
6. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että muisti on jaettu fyysisesti ainakin kahteen osaan (40a, 40b), jolloin vakiot on taltioitu yhteen osaan (40b) ja yhtälö toiseen osaan (40a).
7. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjausjärjestelmä, 20 tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi välineet (60), jotka on kytketty mainitun tehovalitsimen (22) ja mainitun nopeuden laskemisvälineiden (24) väliin tehovalitsimen asetussignaalin aikamoduloimiseksi päämääränä tehokkaasti tuottaa pengerfunktio vasteena äkkinäiseen muutok-25 seen.
8. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi välineet (92) mainittujen aikamodulointielinten pengervasteen muuttamiseksi .
9. 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi välineet (64) polttoaineen syötön säätimen asetuksen virheellisen osoituksen havaitsemiseksi ja välineet (66) korvaavan säätimen asetussignaalin tuottamiseksi nopeuden laskimelle. 35 9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjausjärjestelmä, 26 79984 tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi välineet (58), jotka reagoivat mainitun tehovalitsimen alhaiseen tehoasetukseen, ennaltamäärätyn tehoulostulon tuottamiseksi mainituista täytöslaskinvälineistä riippumattomasti.
10. 10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjausjärjestel mä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi ainakin yksi vetomoottori (82, 84, 86, 88), jossa on veto-pyörä (82a), joka on kytketty saamaan käyttövoimansa mainitusta moottori-generaattoriyksiköstä, välineet (78) mai- 10 nitun pyörän liukusmistilan havaitsemiseksi ja välineet (80) kenttävirta-asetuksen vähentämiseksi liukumistilan eliminoimiseksi.
11. 11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi vä- 15 lineet (54) kasvavan nopeuseron olemassaolon havaitsemiseksi ja kenttävirta-asetuksen pienentämiseksi vasteena tälle.
12. 12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi välineet (54) generaattorin antotehon ylläpitämiseksi ennal- 20 tamäärättyjen jännite- ja virtarajojen sisällä.
13. 13. Menetelmä moottori-generaattoriyksikön, jossa on täytöstilan ohjauksella varustettu moottori ja kenttä-virran säädöllä varustettu generaattori toiminnan ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää vai- 25 heet (a) tehoasetussignaalin muodostaminen, (b) halutun nopeussignaalin kehittäminen tehoase-tussignaalista, (c) nopeuden ohjauseron e„ kehittäminen vertaamalla 30 haluttua nopeussignaalia ja kulloistakin nopeutta, (d) täytösohjauksen asetus eN :n kompleksifunktiona, (e) halutun täytössignaalin kehittäminen todellisesta nopeudesta, (f) moottorin kiihdytyksen ilmaiseminen, 35 (g) halutun täytössignaalin ja ilmaistun moottorin II 27 7 9 9 8 4 kiihdytyksen summaaminen, (h) täytöseron eR kehittäminen vertaamalla summasig-naalia ja todellista täytöstilaa, ja (i) kenttävirran asetus eR:n kompleksifunktiona.
14. 14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi vaiheet (j) kiinteän kenttävirta-asetuksen kehittäminen ainakin yhdelle alhaisen tehon asetukselle, ja (k) kiinteän kenttävirran asetuksen korvaaminen eR :n 10 kompeksifunktiolla, kun tehoasetus on alhaisella tehoase- tuksella.
15. 15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kukin yhdistelmäfunktio käsittää suhdeosan, derivaattaosan ja integraaliosan.
16. 16. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi vaihe, jossa säilytetään tehokomentoihin liittyvien kulloistenkin täytöstilojen luettelo ja jossa hyödynnetään mainittua luetteloa täytöserojen kehittämiseksi täytöstila-ilmaisimen 20 virhetoiminnan tapahtuessa.
17. 17. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi polttoaineen kiinteän syöttötilan korvaava vaihe kenttävirta-asetuksen kehittämiseksi eR :n kompleksifunktiosta, kun 25 tehoasetus on alhaisella teholla. 28 79984