NL9201962A - Werkwijze en inrichting voor het aandrijven van een regelinrichting. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het aandrijven van een regel-inrichting.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het aandrijven van een regelinrichting met een regelaar, die uit de afwijking tussen gewenste en gemeten waarde een regelende grootheid genereert, en een computer of een aanslag op een computer, alsmede een inrichting voor uitvoering van deze werkwijze.

Gebruikelijke regelwerkwijzen berusten op het principe, de regelende grootheid voor het aanpassen van de gemeten waarde op de gewenste waarde alleen uit de telkens actuele regelafwijking te bepalen. Dat is in het bijzonder dan moeilijk, als vele en zeer grote sprongen van de gewenste waarde optreden, daar het regeltraject overeenkomstig uitgebreid moet zijn. Dit leidt tot een langzame regeling, waarbij in vele gevallen ook nog aan aanzienlijk doorschieten naar beneden respectievelijk naar boven, op de koop toe moet worden genomen.

De uitvinding heeft ten doel een regelwerkwijze te verschaffen, die een sneller overwinnen van de regelafwij-king bij gewijzigde gewenste waarde mogelijk maakt, waarbij gelijktijdig een verkleining van het doorschieten naar beneden, respectievelijk naar boven, dient te worden nagestreefd.

Volgens de uitvinding wordt het doel bereikt doordat de computer uit de gewenste waarde en een baan-karakteristiek een eerste regelende grootheid yx voorberekent en de regelaar aan de eerste regelende grootheid yx een tweede regelende grootheid Ay als correctiewaarde toevoegt, waarbij de baankarakteristiek de samenhang tussen regelende grootheid en regelgrootheid karakteriseert.

De uitvinding berust op de vaststelling, dat de regelende grootheid afhankelijk van de gewenste waarde kan worden vooruitberekend uit parameters van het systeem, zodat de regelaar als het ware alleen nog voor de fijn-instelling nodig is. Het arbeidspunt van de regelaar verschuift overeenkomstig de berekende regelende grootheid op de baankarakteristiek. Als gevolg daarvan kan het regel-traject van de regelaar aanzienlijk worden verkleind. Er moet alleen nog maar een geringe afwijking van de theoretisch uit de baankarakteristiek bepaalde regelende grootheid worden getarreerd.

Volgens een gunstige verdere ontwikkeling wordt de baankarakteristiek uit de bij de betreffende gemeten waarden behorende regelende grootheden, de aan het regelsysteem eigen gegevens en veranderingen met de tijd gelijk gemaakt. Op deze manier is de regelnauwkeurigheid onafhankelijk van de baankarakteristiek, dat wil zeggen onafhankelijk van exemplaarstroo'iingen, verouderingsverschijnselen enzovoort. De regelwerkwijze is derhalve niet alleen vooraf instellend, maar ook zelfaanpassend.

Bij een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze wordt bij voorkeur een proportionele integraal-regelaar met in hoge mate versterkt proportioneel deel gebruikt. Een dergelijke regelaar heeft maar een gering regeltraject; daarvoor is regelsnelheid als ook de regelnauwkeurigheid uitzonderlijk hoog. Het integrerende deel van de regelaar speelt slechts een ondergeschikte rol. De integrator vertoont een betrekkelijk geringe maximale waarde. Bij een bepaalde afwijking van de gewenste waarde wordt de integrator uitgeschakeld en valt het integreerde -deel weg. Al naar gelang de toepassing is het ook mogelijk een zuivere proportionele regelaar te gebruiken. Éen D-deel voor de regelaar is denkbaar, maar verschaft, bepaald door de steile proportionele regeling, nauwelijks voordelen.

Bij voorkeur is de inrichting bovendien voorzien van uitschakelmiddelen, die bij doorschieten naar beneden/ naar boven het regeltraject van de regelaar de voorberekende regelende grootheid onderdrukken en de maximale/mini-male regelende grootheid afgeven. Daar het proportionele deel van de regelaar respectievelijk de proportionele regelaar een zeer hoge versterking vertoont en derhalve alleen maar binnen een smal traject rond de gewenste waarde kan regelen, kan een kortstondig overschrijden van het regeltraject niet worden uitgesloten.

Om rekening te houden met de voor het systeem specifieke en met verloop van tijd veranderlijke baankarak-teristiek wordt verder een aanpasser voor de karakteristiek verschaft, die voorzien is van een opslag voor het opnemen van de gemeten, tijdens een stabiele bedtijfstoestand bepaalde waardeparen, gemeten waarde/regelende grootheid. Een stabiele bedrijfstoestand wordt bereikt, als de gemeten waarde gedurende een minimale tijdsduur constant is. De aanpasser voor de karakteristiek wacht op een dergelijke stabiele bedrijfstoestand en legt dan de regelende grootheid en de gemeten waarde in de opslag vast. Uit tenminste twee dergelijke waardeparen kan de computer moeiteloos een benaderde karakteristiek berekenen. Als reeds een groter aantal waardeparen beschikbaar is, kan bij overeenkomstige programmering van de computer ook een kromming, respectievelijk hiet-lineariteit van de karakteristiek worden vastgelegd.

Het bovenbeschreven regelconcept kan in het bijzonder met goed gevolg worden toegepast voor het regelen van het toerental van een motor. Een bijzondere toepassing is in dit verband de regeling van het toerental van een gecombineerde gas/lucht ventilator van een door een aanjager ondersteunde gas-waterverwarmer.

Gunstige verdere uitwerkingen van de uitvinding worden gekenmerkt in de volgconclusies, respectievelijk onderstaand samen met de beschrijving van de voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding aan de hand van de figuren nader weergegeven.

Fig. 1 geeft een blokschakelbeeld van de regeling volgens de conclusies weer en

Fig. 2 geeft een grafische weergave van het regelconcept met eeh proportionele regelaar weer.

Voor de werkwijze volgens de uitvinding voor het drijven van een regelinrichting zijn naast de gebruikelijk aanwezige bouwgroepen aanvullende softwarebestanddelen 1 van een computer nodig.

Uitgangsgrootheden voor de regeling zijn- zoals gebruikelijk - een gemeten waarde x en een gewenste waarde w, die aan een vergelijker 2 worden toegevoerd. Vergelijker 2 vormt het verschil x„ = x - w, dat overeenkomt met de regelafwijking. Deze verschilwaarde wordt toegevoerd aan een regelaar 3, die daaruit een regelende grootheid bepaalt, die hier met Δ y dient te worden aangeduid. In tegenstelling tot bekende regeltechnieken is deze &y niet de totale regelende grootheid, maar slechts een correctie-grootheid, die boven op een door middel van de computer voorberekende regelende grootheid yx wordt gesteld. Daartoe is in de computer de baankarakteristiek 4 opgeslagen. Daaraan wordt de actuele gewenste waarde w toegevoerd en -zoals Fig. 2 laat 2ien - aan w, dat wil zeggen νιλ respectievelijk Wj de betreffende regelende grootheid ylx respectievelijk y12 toegevoegd. Voor deze toevoeging zijn compu-terbestanddelen 5 bestemd. Afgegeven wordt de regelende grootheid yw die reeds heet dicht bij de regelende grootheid y komt. De totale regelende grootheid y is de söm van de voorberekende regelende grootheid yx en de correctie regelende grootheid ΔΥ· De beide op te tellen getallen worden toegevoerd aan het optelorgaan 6, aan welks uitgang de totale regelende grootheid y de regelbaan 7 op gebruikelijke wijze opslaat.

De regelende grootheid y, bijvoorbeeld een spanning, en de gemeten waarde x, die de regelbaan 7 karakteriseert, bijvoorbeeld een ventilatortoerental van een door een aanjager ondersteunde gas-waterverwarmer, worden bovendien op een karakteristiekaanpasser 8 van de computer gegeven. De karakteristiekaanpasser 8 berekent tijdens stationaire bedrijfsomstandigheden uit de waardeparen y/x de baankarakteristiek y = f(x) en geeft deze door aan het overeenkomstige computerbestanddeel 5.

Een dergelijke baankarakteristiek in verbinding met de wijze van werken van regelaar 3 toont Fig. 2. Daaruit kan men zien, dat de regelkarakteristiek 9 van een zuivere proportionele regelaar zodanig door baankarak- teristiek 10 wordt overbrugt, dat het arbeidspunt 11 respectievelijk 12 van de regelaar op de baankarakteristiek 10 overeenkomstig de voorberekende regelende grootheid y21 respectievelijk y12 verplaatst. Het regeltraject 13 van de proportionele regelaar ligt daardoor altijd symmetrisch ten opzichte van de gewenste waarde w2 respectievelijk w2. Op grond van deze wijze van werken kan een regelaar met zeer hoge versterking van het proportionele deel worden gebruikt. Als gevolg daarvan wordt een zeer geringe maximale regelafwijking verkregen, die bij de in het uitvoerings-voorbeeld toegelichte zuivere proportionele regelaar overeenkomt met het regeltraject 13.

Het is ook mogelijk aan het 2 punts gedrag van de proportionele regelaar een integrerend deel, derhalve een integraal deel, toe te voegen. Daar de regelbaan 7 bij deze toepassing echter niet actief geremd kan worden, wordt de integrator bij het naar beneden gaan van de gewenste waarde w2 Wj. noodzakelijkerwijs sterk opgeladen. Daarom is voor een integrerend deel een nauwe begrenzing van de maximale waarde van de integratie nodig. Daardoor kan een dalen beneden de gewenste waarde w2 door grote negatieve integra-tiewaarden worden verhinderd.

De uitvinding is in zijn uitvoering niet beperkt tot het boven aangegeven voorkeursuitvoeringsvoorbeeld. Veeleer kan men zich een aantal varianten denken, die gebruik maken van de weergegeven oplossing, ook bij principieel anders geaarde uitvoeringen.

Claims (7)

1. Werkwijze voor het aahdrijven van een regelinrich-ting met een regelaar, die uit de afwijking tussen gewenste en gemeten waarde een regelende grootheid genereert, en een computer of een aanslag op een computer, met het kenmerk, dat de computer uit de gewenste waarde w en een baankarak-teristiek een eerste regelende grootheid yx voorberekent en de regelaar (3) boven op de eerste regelende grootheid een tweede regelende grootheid Ay als correctiewaarde toevoegt, waarbij de baankarakteristiek de samenhang tussen regelende grootheid y en regelgrootheid x karakteriseert.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de baankarakteristiek y = f(x) door middel van de bij de betreffende gemeten waarden x behorende regelende grootheden y worden aangepast aan de aan het regelsysteem inherente eigenschappen en met verloop van tijd optredende veranderingen.

3. Inrichting voor hét uitvoeren van de werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze een proportionele integraalregêlaar met hoog versterkt proportioneel deel bevat.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat deze uitschakelorganen bevat, die bij doorschieten naar beneden/naar boven het regeltraject (13) van regelaar (3) de voorberekende regelende grootheid yx onderdrukken en de maximale/minimale regelende grootheden afgeven.

5. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, in het bijzonder volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat deze een karakteristiekaanpasser (8) bevat, die een opslag voor het opnemen van de actuele, tijdens een stabiele bedrijfstoestand bepaalde waardeparen gemeten waarde/regelende grootheid (x/y) bevat.

6. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze wordt toegepast voor het regelen van het toerental van een motor.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat deze wordt toegepast voor de regeling van het toerental van een gecombineerde gas/lucht ventilator van een door een aanjager ondersteunde gas-waterverwarmer.