WO2010045997A1 - Bereitstellungsvorrichtung und verfahren zur bereitstellung eines verknüpfungssignals zur steuerung einer anlage - Google Patents

Bereitstellungsvorrichtung und verfahren zur bereitstellung eines verknüpfungssignals zur steuerung einer anlage Download PDF

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WO2010045997A1
WO2010045997A1 PCT/EP2009/006311 EP2009006311W WO2010045997A1 WO 2010045997 A1 WO2010045997 A1 WO 2010045997A1 EP 2009006311 W EP2009006311 W EP 2009006311W WO 2010045997 A1 WO2010045997 A1 WO 2010045997A1
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filter
value
signal
filtered
unit
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PCT/EP2009/006311
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Stephan Schultze
Oliver Scheb
Raoul Herzog
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Robert Bosch Gmbh
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    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G—PHYSICS
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    • G05B13/022—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a variable is automatically adjusted to optimise the performance using a perturbation of the variable
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    • G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
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    • G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
    • G05B2219/42335—If one slave axis out of synchronisation, synchronise all other axes to that one

Definitions

  • the present invention relates to a delivery device according to the
  • Production machines in particular printing and processing machines
  • Packaging machines or handling machines include one or more drive axles, e.g. Transport, processing or. Handling operations. Furthermore, these machines include one or more Motion Control units that control the movements of the machine. These MotionControl units can be integrated externally or in the drives. In order to be able to control a movement of the machines correctly, these machines may include one or more encoders, by means of which a machine speed or position is measured. Based on these measured quantities, the drive axes can then be controlled.
  • packaging machines which are constructed as described above, can be called horizontal and vertical tubular packaging machines.
  • machine retrofits may be mentioned in which an encoder (master shaft encoder or master axis encoder) is mounted on the so-called guide shaft in order to detect the position or speed of this shaft.
  • This detected encoder size or the master axis encoder signal is the reference for the movement of the other axes.
  • noise in the signal sampling unit e.g. Noise or jitter; or - Software jitter that results in non-uniform velocity at a virtually uniform sampled velocity on a software control of the scan.
  • a disadvantage in the case of filtering by means of a standard filter is that these filters cause signal delays which lead to disturbing angular differences between the reference position (guide shaft) and the filtered Leitachsposition and thus the axes to be synchronized occur. For example, this leads to angular errors of the machining axes occurring during speed changes, which are typically proportional to the speed difference. These errors are greater, the more the filter effect is set. - A -
  • a disadvantage in the case of using filters with extrapolation is that while the extrapolation can eliminate the static angle error, the extrapolation can cause "overshoot", e.g. This leads to the leading axle making a reverse rotation when the idle shaft is at standstill. This is disadvantageous in some machines, since they must not rotate backwards due to mechanical conditions. These errors are greater, the more the filter effect is set.
  • the present invention provides a provisioning apparatus for providing a linkage signal for controlling a plant, the plant providing a rudder signal representing a rotational speed or position of a baffle of the plant, the provisioning device comprising: a filter signal interface formed; to provide the master encoder signal and a filtered master encoder signal value representing a value obtained from filtering the master encoder signal; and a linking unit configured to filter the filtered one
  • Link master encoder signal value with a value of the master axis encoder signal in order to obtain the logic signal.
  • the present invention further provides a method of providing a linkage signal for controlling a plant that has a steering axis encoder signal which represents a rotational speed or a position of a guide shaft of the system, the method comprising the following steps:
  • the present invention is based on the finding that by filtering the Leitachsgebersignals and the combination of the filtered Leitachsgebersignals with the original Leitachsgebersignal a variety of effects can be realized, which would not be possible by the sole use of the Leitachsgebersignals or the filtered Leitachsgebersignals.
  • a limitation of an angle error can occur in that a subtraction of the filtered Leitwellen- or Leitachsgebersignals of the original Leitwellen- or housessachsgebersignal takes place, so that the delay caused by the filtering can be limited to a maximum of the value.
  • a "turning back" of the Leitwelle by extrapolation in the filtering by in the linkage can be prevented, otherwise at lower rotational speeds of the Leitwelle or leading axis, the original Leitwellengebersignal with a higher weight in the logic signal, that in the supply device signal to be output.
  • extrapolation is not weighted as much at lower rotational speeds of the guide shaft as in a constant extrapolation for all rotational speeds of the guide shaft.
  • an efficient filtering for example on the basis of a Kalman filter, can be used in order to be able to correctly detect and process special states of rotation of the guide shaft (such as jerks).
  • the present invention offers the advantage that, by simply optimizing the signal processing structure, a large number of optimization possibilities of a signal for controlling the system can be provided. For the individual aspects of the
  • the filter signal interface comprises a filter which is designed to determine from the master axis signal a filtered master axis sensor signal value. This offers the advantage that in a simple way the delivery device not only has to use an external signal, but also the filter properties of this filter are available or can be changed by the filter used in the filter signal interface in order to optimally adapt the filter properties of the filter or linking signal to the conditions of the environment of use to ensure the user.
  • the linking unit can be designed to carry out at least one addition or subtraction of the filtered master axis signal value with a value of the master axis encoder signal. This offers the advantage that a numerically or circuitry-wise simple structure can be used to link the values to be linked.
  • the linking unit may also comprise a pre-linking unit and a main linking unit, wherein the pre-linking unit is configured to associate the filtered master axis signal value with a value of the master axis signal to a linked signal, and wherein the main link unit is configured, the link signal based on a combination of a value of the Leitachsgebersignals with the associated signal.
  • a double link in the linking unit allows another Preparation of the master axis signal or the filtered master axis signal, which allows greater flexibility of the presented approach.
  • the pre-linking unit can be designed to perform an addition or subtraction.
  • the main linking unit is designed to carry out a limitation of the linked signal on the basis of a characteristic curve. This represents a simple and reliable way of achieving a limitation of the values of the filtered master encoder signal, whereby a limitation of the maximum angular difference can be easily realized.
  • the linking unit may be configured to combine a value of the master axis encoder signal and a filtered master encoder signal value into a correction value and to determine the logic signal on the basis of the correction value. This offers a further possibility of realizing a multiple connection or evaluation of the original or filtered master encoder signal, which offers a finer adjustment of the optimization possibilities.
  • the linking unit can be designed to obtain the linking signal by adding or subtracting the filtered master axis signal value with the correction value.
  • the linking unit can also be designed to carry out a weighting of a combination of the filtered master axis signal value with a value of the master axis encoder signal in order to determine the correction value.
  • a limitation of the value of the combination of the filtered master axis signal value with the value of the master axis encoder signal can be achieved in order to Finally, to ensure a limitation of the angular difference between the filtered Leitachsgebersignal with the Leitachsgebersignal.
  • Master axis encoder signal value can be defined or predetermined with the value of the master axis encoder signal.
  • the limiting function can be carried out by a suitable characteristic, so that no complex calculation steps for the realization of the limiting function are required.
  • the linking unit may be designed to perform an additional filtering of the result of the combination of the filtered master axis sensor signal value with the value of the master axis encoder signal in order to determine the weighting factor. This leads to a smoothing of the result of the combination of the filtered master encoder signal value with the value of the master axis signal, which results in a more robust limitation possibility compared to signal fluctuations.
  • the linking unit may be formed to use a combination unit filter with a filter characteristic for the additional filtering whose corner frequencies are individually predetermined, whose cutoff frequencies have a predeterminable ratio for setting a filter or its corner frequencies a fixed ratio for setting the filter wherein the filter is the one that provides the filtered master encoder signal value.
  • the main linking unit or the linking unit may be configured to use a characteristic having a value of zero at the origin of a Kennliniendiagra ⁇ iines whose abscissa represents a logic result of the output value of the filter or the filtered Leitachsgebersignal warmths with the value of the Leitachsgebersignals.
  • This offers the advantage that the limitation (for example, by multiplication by a factor) of the logic result of the filtered master encoder signal value with the value of the master encoder signal is never completely canceled, so that at least a non-zero logic value is always obtained, if this value without the limitation by the characteristic would also be different from zero.
  • the main linking unit or a limiting unit may be configured to use a characteristic having at least partially linear sections or based on polynomials or sinoid forms. These forms of a characteristic can be easily processed.
  • the main linking unit or the limiting unit can be designed to use a characteristic that can be changed and / or replaced, in particular changed online and / or or interchangeable.
  • linking unit is designed to filter the master axis encoder signal with a linking unit filter before being linked to the filtered master axis signal value.
  • the linking unit can also be configured to filter the master axis encoder signal before being linked to the filtered master axis sensor signal value with a linking unit filter having a weaker filter characteristic than the filter. This offers the advantage that the effect of the filter is not canceled or distorted by the filtering of the master axis signal in the combining unit filter.
  • an output interface may be provided, which is formed, a difference between a value of the Leitachsgebersignals and a value of the logic signal or the filtered master encoder signal.
  • the providing device may further comprise a memory configured to store a maximum difference between a value of the master axis generator signal and a value of the logic signal or the filtered master sensor signal.
  • the linking unit may be designed to link the filtered master axis signal value with the master axis encoder signal such that a value of the link signal only corresponds to the filtered master axis signal value if the rotational speed of the master shaft corresponds to at least one predefined or definable rotational limit speed.
  • the link unit may be configured to determine the value of the link signal from the filtered master encoder signal value and the master axis encoder signal in accordance with a linkage characteristic when the rotational speed of the master shaft is lower than the predefined rotational limit speed.
  • the link unit when the link unit is adapted to use a linear linkage characteristic in a range of the rotational speed of the guide shaft, in the rotational speed of the guide shaft lower than the predefined Rotation limit speed is the connection can be performed circuit-wise or numerically very simply by multiplication or addition / subtraction.
  • the logic unit can be designed to use a linear logic characteristic which has a nonzero value when the master shaft is at a standstill.
  • the linking device can be designed to use a non-linear connection characteristic. In this way, for example, the operational conditions of the control device can be correspondingly taken into account by the user.
  • the linking characteristic can be predefinable in the linking unit or the linking unit can have an interface which is designed to enable a user to enter a linking characteristic.
  • the filter interface further comprises a filter configured to provide the filtered master encoder signal value.
  • a filter may further be provided for providing the filtered master axis signal value via the filter interface, the filter having a Kalman filter structure. This provides very efficient and robust filtering of the master axis encoder signal.
  • Invention has a feedback structure with three cascaded integrators, wherein the cascaded integrators are formed, with information about a occurring jerk or to be fed via an acceleration in the rotational movement of the guide shaft.
  • the filter may be designed such that at least one of the cascaded integrators has at least one definable or predefined value in the event of a jolt or a jerk Acceleration is fed in the rotational movement of the guide shaft.
  • the filter comprises a switching point detection unit which is adapted to automatically detect information about a timing of the drive switching on the guide shaft of the system the filter is adapted to perform the filtering on the basis of this information about the timing of the drive switching.
  • the filter may comprise a machine control interface which is designed to display information about a rotational speed of the guide shaft, in particular a change in the rotational speed of the guide shaft, at least one acceleration value of the guide shaft, at least one jerk value of the guide shaft, at least one desired rotational speed the guide shaft to receive at least one motor current of a motor of the system or at least one acceleration torque of the guide shaft and perform the filtering on the basis of the received information about the rotational speed of the guide shaft.
  • These values provide good quantities for predicting changes in the movement of the guide shaft, so that the filter can easily infer the change in the movement of the guide shaft of the system due to this easily outputable data from a conventional machine control interface.
  • the filter may be configured to supply the cascaded integrators in response to information about to feed the timing of the drive switching from the shift point detection unit or in response to the information about the rotational speed of the guide shaft with a predefined value.
  • the filter offers the advantage that the feed with the predefined or definable value takes place when in fact the time of the drive switching is present by means of the information about the rotational speed.
  • the filter may further include a sensor configured to provide a sensor signal representing a rotational speed or position of the master shaft, the filter being configured to perform the filtering based on the sensor signal.
  • the provisioning device may be formed as an integral unit that does not need to resort to an externally supplied Leitachsgebersignal.
  • the filter can be designed to determine the definable value by a user input, a measuring run of the system or during the run of the system by an adjustable learning phase of the filter.
  • a favorable embodiment of the present invention is given when an output device is provided, which is designed to output at least one relevant for the filtering size. This offers the advantage of supplying the signal values determined by such an embodiment of the invention to further components of the installation, which display these values to a user of the installation, so that he can carry out further optimization or documentation with the signals determined, for example.
  • a filter is also provided for providing the filtered master axis signal value via the filter interface, wherein the filter characteristic of the filter can be adapted to a current rotational speed of the guide shaft of the system.
  • This offers a great deal of flexibility in selecting the most suitable filter characteristic that a user of the system currently needs in a particular application scenario for the system.
  • it is advantageous not to design the filter characteristic of the filter fixed, but to adapt a filter time constant or a corner frequency in a fixed or in a predefinable or parameterizable ratio to the rotational speed of the guide shaft.
  • the filter can be designed to use a filter time constant which has a minimum value at a standstill of the guide shaft in order to obtain a cutoff frequency of greater than zero Hertz when the guide shaft is at standstill.
  • a control device is provided with the following features:
  • control unit configured to control the system in response to the logic signal.
  • Such an embodiment of the invention provides a compact and significantly improved system control over the prior art, since the control variable can be processed very well by the approach proposed here using the logic signal.
  • the method according to the invention can be implemented in hardware or software.
  • the very simple and cost-effective implementation can be done on digital storage media, in particular a floppy disk or CDROM, EPROM or flash memory with electronically readable control signals, which can interact with a programmable computer system so that the corresponding method is performed.
  • the invention thus also consists in a computer program product with a program code stored on a machine-readable carrier for carrying out the method according to the invention, when the computer program product runs on a data processing system.
  • the invention thus be realized as a computer program with a program code for performing steps of the method, when the computer program runs on a computer or a data processing system.
  • FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram of a first variant of that shown in FIG.
  • FIG. 2 shows a diagram of the angular difference occurring when using the exemplary embodiment shown in FIG. 2;
  • FIG. 4 is a block diagram of a second variant of the embodiment shown in FIG. 1;
  • Fig. 5 is a partial view of components of Fig. 4 (which is designated as Fig. 4 ') and a representation of possible usable characteristics for the
  • Fig. 4 shows unit of a second variant of that shown in Fig. 1
  • FIG. 6 is a block diagram of a second embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a block diagram of a third exemplary embodiment of the present invention.
  • Fig. 8 is a flow chart of an embodiment of the present invention as a method.
  • the essence of the invention consists essentially of three applicable measures forming individual embodiments of the present invention.
  • additional, improving measures specifically for each of the three applicable measures mentioned.
  • the three measures mentioned above can also be used together to achieve additional improvement in the control of a plant.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment of the present invention.
  • the provisioning device 100 comprises a filter signal interface 110, which is formed, an (unfiltered) Leitwellengebersignal 120 and a filtered
  • the Leitwellengebersignal 120 represents a sensor value, for example, with respect to a rotational speed or a Position of the guide shaft of the system.
  • the provisioning device 100 comprises a linking unit 140, which is configured to link the filtered guide wave signal 130 or a value thereof with the (unfiltered) guide wave signal 120 or a value thereof in order to obtain a logic signal 150.
  • a control device can be provided which comprises the provisioning device 100 and a control unit 160, wherein the control unit 160 is designed to control the system on the basis of the connection signal 150.
  • the filter signal interface 110 may also comprise a filter 170 itself (this is shown in FIG. 1 by the dotted line) which provides the filtered master shaft signal 130 from the (unfiltered) master shaft signal 120.
  • the filter 170 may be a conventional (analog or digital) filter or an improved filter variant, as further illustrated with reference to FIG.
  • the linking unit 140 may include a pre-linking unit 180 configured to associate the filtered directivity wave signal 130 with the (unfiltered) lead wave signal 120 and to provide a corresponding linked signal 190 to a main linking unit 200.
  • the main link unit 200 may use the linked signal 190 to determine the link signal 150.
  • Filter values may be the values 130 from the filter output and / or filter-internal values (for example, such as the logic unit internal value 190 to the main logic unit 180).
  • the filter signal interface 110 according to FIG. 2 in this case comprises the filter 170.
  • the linking unit 140 comprises the Pre-linking unit 180, which is formed for example from an adding and / or subtracting unit.
  • the filter 170 is applied with the master shaft signal 120 to generate a filtered master shaft signal 130, the pre-link unit 180 linking the filtered master shaft signal 130 to the unfiltered master shaft signal 120 to obtain a pre-linked filtered master shaft signal 190 (corresponding, for example, to a following error of the master shaft)
  • the linking unit 140 further comprises the main linking unit 200, which consists for example of a delimiter 210 and an addition or subtraction unit 220.
  • the main linking unit 200 is formed therewith, for example, the
  • FIG. 2 The behavior of the exemplary embodiment shown as a block diagram in FIG. 2 is shown in FIG.
  • the time t is plotted.
  • positions such as e.g. the unfiltered master position 120, the filtered master position 130 and the filter output value 150 are shown.
  • a phase difference occurring - shown in the example of an acceleration process in Fig. 3 - this is limited to a certain limit by the filter effect is reduced. This can be seen in Fig.
  • FIG. 4 A further exemplary embodiment for the linking unit 140 in conjunction with the filter signal interface 110 is shown in FIG. 4.
  • the pre-linking unit 180 (which, for example, again consists of an addition or subtraction unit) is supplied with the original 120 and the filtered 130 Leitwellengebersignal. From these two signals, a following error signal dx is determined and fed to the limiting unit 210, which determines a weighting factor 400.
  • the following error signal dx is weighted in a weighting unit 410 (for example in the form of a multiplier) with the weighting factor to supply the resulting weighted signal to the main linking unit 220 (which may also be an adding and / or subtracting unit) which determines the linking signal 150.
  • a weighting unit 410 for example in the form of a multiplier
  • the weighting factor to supply the resulting weighted signal to the main linking unit 220 (which may also be an adding and / or subtracting unit) which determines the linking signal 150.
  • the limiting unit 210 may have different embodiments of the limiting function, as illustrated, for example, as characteristic curves in FIG. FIG. 5 includes a section of FIG. 4 (designated here as FIG. 4 ') in order to denote the relevant elements to which the characteristic curves from FIG. 5 relate.
  • FIG. 4 ' a characteristic curve is reproduced in the upper left representation, in which no filtering takes place; the weighting factor thus has a constant value (of for example 1).
  • the upper right curve shows a "hard” limit where the weighting factor in an abscissa section around the origin is zero, but otherwise has a constant value
  • the lower left curve shows a "soft” limit where the weighting factor assumes a linear decreasing or increasing value in an abscissa area around the origin, wherein it has a constant value in the remaining abscissa area.
  • a "soft" boundary with windowing wherein the weighting factor assumes the value zero in a first abscissa area around the origin, assumes a linearly decreasing or rising value in the following abscissa areas, and in which remaining abscissa range has a constant value can be used as an example in Fig. 5 in a limiting unit, may alternatively include curves (such as polynomials or sinoidal shapes instead of the linear increase in the characteristic "soft boundary"), so that no section processing is required.
  • the structure can be combined with the existing filters.
  • Different characteristics are possible.
  • the characteristic curves can be selectable, and / or the values of the characteristic curves can be predefinable.
  • the characteristic curves can also be changed online or exchanged online.
  • - Additional filtering can be carried out (both measures according to the above two exemplary embodiments can then be carried out independently of each other): o
  • the unfiltered signal is filtered with an additional filter with a typically lower filtering effect. This means that e.g. 4, another filter is included or implemented between the input and the "-" input of the preamble unit 180.
  • the determined (following error) difference "dx" can be determined by means of an additional filter with a typically lower filtering effect.
  • Filter can be included.
  • the cut-off frequencies of the additional filtering can either be specifiable individually o (eg per parameter). o have a specifiable ratio to the setting of the smoothing filter (eg be predefined as a factor of the corner frequencies by parameter). o have a fixed relation to the setting of the smoothing filter (eg a factor of the cutoff frequencies is permanently programmed in the provisioning device).
  • It can be an output of the current angular difference to the diagnosis e.g. on one
  • Oscilloscope or generally an output unit.
  • Limiting or reducing the reverse rotation of the filtered position done. This can be realized, in particular, by reducing the filtering effect at low speeds, so that the behavior of the reverse rotation of the filtered position in the system is reduced or eliminated. This is achieved, for example, by using the filtered or unfiltered
  • Fig. 6 is a block diagram of the structure of the second embodiment, reproduced.
  • Fig. 6 is a block diagram of the structure of the second embodiment.
  • the linking unit 140 comprises an input for a signal which represents the rotational speed and an evaluation unit 600 which determines a ratio factor a between the values 0 and 1 at a rotational limit speed ⁇ > i of the guide shaft.
  • this ratio factor a is formed by a linear relationship between the value zero when the guide shaft is at a standstill and a value of 1 when the limit speed ⁇ > i is reached by the guide shaft.
  • the combining signal is then determined such that a value of the unfiltered Leitwellengebersignals 120 with a weight of 1- a in the logic signal 150 is taken into account and filtered by the filter 170 Leitwellengebersignal 130 with a weight of a in the logic signal 150th is taken into account.
  • the characteristic curve of the evaluation unit can have the following properties: It can be fixed on the one hand. Alternatively or additionally, it can also be predetermined or changed by the user; For example, in addition to the speed of the guide shaft, at which the characteristic assumes the value "1" (i.e., the limit speed CO 1 ), the characteristic value at a standstill of the guide shaft (ie, a speed of 0) can be specified, so that the filtered
  • Leitwellengebersignal 130 is not completely considered at a speed of 0 without weight in the logic signal.
  • the -speed i.e., the signal applied to evaluation unit 600
  • the -speed may be filtered with its own filter having a fixed or specifiable filter characteristic (e.g., corner frequency, filter order).
  • the speed filtered by the master axis filter can simply be used so that the evaluation unit 600 is fed by the filtered master shaft signal 130.
  • optimization of the filter can be seen as a central starting point for improvement.
  • the filter or the filter characteristic can be optimized by means of a Kalman filter with a polynomial structure and / or a switching point detection with specification of the occurring quantities.
  • Fig. 7 is a block diagram of a structure of the third embodiment shown in more detail, showing the structure for processing acceleration values. However, another integrator can be added to obtain a structure that also allows the processing of a jerk and the consideration of known jerk values.
  • the structure of a filter 170 shown in FIG. 7 can be described as follows.
  • An unfiltered Leitwellengebersignal 120 is in a first link unit 700, for example, an addition or.
  • Subtraction unit with the filtered Leitwellengebersignal 130 (which represents, for example, an estimation angle) linked to obtain a signal 710, which corresponds to a following error.
  • the following error signal 710 can be fed to a switching point detection unit 720, which makes it possible to detect a machine switching point and thus a load change on the guide shaft.
  • a signal output from the switching point detection unit 720 may be converted to a data type conversion unit 730, and the converted signal may be supplied to a first integrator 13 on the one hand.
  • the signal converted by the data type conversion unit 730 may be supplied to a switching unit 740 configured to continue supplying constant or at least definable values to the first integrator in response to the supplied signal.
  • the first integrator 13 is further supplied with the following error signal weighted with a Kalman weighting factor K3.
  • the first integrator can determine an estimated acceleration signal which is linked in a second link unit 750 (which can also be an addition or subtraction unit, for example) to a following error signal which has been weighted by a second Kalman weighting factor K2 .
  • the signal provided by the second combining unit 750 may be supplied to a second integrator 12, which determines therefrom an estimated speed signal.
  • This estimated speed signal may be in a third link unit 760 with a Lag error signal which has been weighted by a third Kalman weighting factor Kl (for example additive or subtractive).
  • the signal provided by the third combining unit 760 can then be processed in a third integrator II to the filtered Leitwellengebersignal 130, which represents an estimation angle or position in a rotation of the Leitwelle.
  • the filtered master shaft signal 130 can thus also represent an output signal of the filter 170.
  • the recognition of the occurring acceleration or the occurring jerk can be done in different ways:
  • this can be independently determined by a switching point detection unit 720.
  • the machine control which sets the machine speed, can e.g. indicate by means of one or more binary signals a change in speed (this corresponds to a "advance notice of the switching point" by a machine control of the system, which can be communicated to the control device via a machine control interface).
  • the engine controller which sets the machine speed "can transmit data to the Leitachsgeberfilter example, via a machine control interface
  • o acceleration values o o target velocities can o acceleration torques are transmitted analog or via a field bus o motor currents (for example, the torque-forming current), for example jerk values.
  • the control device which calculates the Leitachsfilter (as far as this is digitally implemented) can also measure signals independently by means of specially attached additional sensors. This is especially true for the quantities "motor currents",
  • the control device which calculates the Leitachsfilter, determine these values independently based on the encoder data.
  • the test drive and its evaluation can be done manually or automatically.
  • the values can be determined online during the machine run in a "learning phase” or constantly. That During an acceleration phase, data of the encoder are recorded, which are then evaluated and taken into account in the next speed changes in the filter (this corresponds to an adaptation of different sizes).
  • HMI Human Machine Interface
  • an adaptation of the filter time constant or the corner frequency of the filter can be carried out.
  • the filter property can be adapted in particular also to the current machine speed or the rotational speed of the guide shaft.
  • the filter time constant or corner frequency can be adjusted in a fixed or in a predefinable (parameterizable) ratio to the machine speed.
  • the machine speed can be used with its own filter, without its own filter or as a master axis output.
  • the filter time constant at machine standstill can have a minimum value in order to obtain a cutoff frequency> 0 Hz when the machine is at a standstill.
  • FIG. 8 shows a flow chart of a further embodiment of the invention as a method 800 for providing a link signal 150 to the
  • the Method 800 includes a first step of providing 810 of the master axis signal 120 and a filtered master axis signal value 130, which represents a value that is obtained from a filtering of the master axis signal 120.
  • a combination 820 of the filtered master axis signal value 130 with a value of the master axis encoder signal 120 takes place in order to obtain the logic signal 150.
  • Il third integrator 800 method for providing a link signal 150 for controlling a
  • Appendix 810 Step of providing the master axis signal 120 and a filtered one
  • Master encoder signal value 130 820 Combining the filtered master encoder signal value 130 with a value of

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Bereitstellungsvorrichtung (100) zur Bereitstellung eines Verknüpfungssignals (150) zur Steuerung einer Anlage, wobei die Anlage ein Leitachsgebersignal bereitstellt, welches eine Drehgeschwindigkeit oder eine Position einer Leitwelle der Anlage repräsentiert, wobei die Bereitstellungsvorrichtung (100) die folgenden Merkmale umfasst: - eine Filtersignalschnittstelle (110), die ausgebildet ist, um das Leitachsgebersignal (120) und einen gefilterten Leitachsgebersignalwert (130) bereitzustellen, der einen Wert repräsentiert, der aus einer Filterung des Leitachsgebersignals (120) gewonnen wird; und - eine Verknüpfungseinheit (140), die ausgebildet ist, um den gefilterten Leitachsgebersignalwert (130) mit einem Wert des Leitachsgebersignals (120) zu verknüpfen, um das Verknüpfungssignal (150) zu erhalten.

Description

Bereitstellungsvorrichtung und Verfahren zur Bereitstellung eines Verknüpfungssignals zur Steuerung einer Anlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bereitstellungsvorrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 40.
Produktionsmaschinen, insbesondere Druck- und Verarbeitungsmaschinen,
Verpackungsmaschinen oder Handlingmaschinen, beinhalten eine oder mehrere Antriebsachsen, um z.B. Transport-, Bearbeitungs-bzw. Handlingvorgänge zu erledigen. Ferner umfassen diese Maschinen eine oder mehrere MotionControl-Einheiten, die die Bewegungen der Maschine steuern. Diese MotionControl-Einheiten können dabei extern oder in den Antrieben integriert sein. Um eine Bewegung der Maschinen korrekt steuern zu können, können diese Maschinen einen oder mehrere Geber beinhalten, mittels derer eine Maschinengeschwindigkeit bzw. -position gemessen wird. Anhand dieser gemessenen Größen lassen sich dann die Antriebsachsen steuern.
Beispiele für derartig aufgebaute Maschinen können aus dem Bereich der Druckmaschinen wie folgt genannt werden:
- Zeitungsdruckmaschinen,
- Akzidenzdruckmaschinen,
- Tiefdruckmaschinen, - Verpackungsdruckmaschinen, und
- Wertpapierdruckmaschinen Aus dem Bereich der Verarbeitungsmaschinen lassen sich die folgenden Maschinen exemplarisch nennen, die ebenfalls die oben beschriebene Struktur aufweisen können:
- Beutelmaschinen,
- Briefumschlagsmaschinen, - Verpäckungsmaschinen, und
- Tissuemaschinen
Aus dem Bereich der Verpackungsmaschinen, die wie oben beschrieben aufgebaut sind, lassen sich horizontale und vertikale Schlauchverpackungsmaschinen nennen.
In diesen beispielhaft genannten Maschinen befinden sich, wie vorstehend ausgeführt, oftmals Geber, auf deren Signale weitere Achsen synchronisiert betrieben werden. Exemplarisch seien hier Maschinennachrüstungen genannt, bei denen an die sogenannte Leitwelle ein Geber (Leitwellengeber bzw. Leitachsgeber) montiert wird, um die Position bzw. Geschwindigkeit dieser Welle zu erfassen. Diese erfasste Gebergröße bzw. das Leitachsgebersignal ist dabei die Referenz für die Bewegung der weiteren Achsen.
Die weiteren Achsen werden dabei oftmals in sogenannten Synchronisationsbetriebsarten - wie z.B. Winkelsynchronisation oder Kurvenscheiben - betrieben.
Die Problematik beim Einsatz von solchen Leitachsgebern besteht darin, dass der (Leitachs-) Geber nicht immer optimal montiert werden kann und dadurch Störungen auf dem Gebersignal verursacht werden. Diese Störungen können beispielsweise hervorgerufen werden durch
- mechanische Störungen der Maschine an der Leitwelle, wie z.B. Momentenstöße in der Leitwelle durch andere mit der Leitwelle mechanisch gekoppelte Maschinenelemente; - mechanische Störungen durch Ankopplung mittels Zahnriemen bzw. Messgetriebe, die eine gewisse Ungenauigkeit haben; - elektrische Störungen auf dem Gebersignal, die zu einem nicht stochastischen überlagerten Signal führen (z.B. Störungen durch EMV);
- elektrische Störungen in der Signalabtastungseinheit, wie z.B. Rauschen bzw. Jitter; oder - softwaremäßige Jitter, die bei einer softwaremäßigen Steuerung der Abtastung zu ungleichförmiger Geschwindigkeit bei eigentlich gleichförmiger abgetasteter Geschwindigkeit führen.
Bisherige Lösungen zu dieser Problematik wären beispielsweise - keine weitere Optimierung der Signale auszuführen;
- eine Filterung des Gebersignals mittels einem "Standard-Filter" auszuführen, wie z.B. einem Butterworth-Filter 2. Ordnung;
- eine Filterung mit einer Extrapolation von Verzögerungszeiten durchzuführen, die durch die Abtastung und die Filterung entstehen; oder - eine Filterung mit einem Filter mit konstanten Filterparametern (z.B. konstante Eckfrequenz) durchzuführen.
Nachteilhaft ist im Falle keiner weiteren Optimierung, dass das Gebersignal große Störungen aufweist, denen die darauf synchronisiert arbeitenden Achsen mit ihrer hohen Steifigkeit folgen würden. Als Folge davon ergeben sich
- Bearbeitungsfehler,
- eine erhöhte Geräuschbildung, ein erhöhter Energieverbrauch, und/oder
- eine erhöhte Erwärmung der Motoren.
Nachteilhaft im Falle der Filterung mittels eines Standard-Filters ist, dass diese Filter Signalverzögerungen verursachen, die dazu führen, dass störende Winkeldifferenzen zwischen der Referenzposition (Leitwelle) und der gefilterten Leitachsposition und damit auch den zu synchronisierenden Achsen auftreten. Dies führt z.B. dazu, dass bei Geschwindigkeitsveränderungen Winkelfehler der Bearbeitungsachsen auftreten, die typischerweise proportional zur Geschwindigkeitsdifferenz sind. Diese Fehler sind umso größer, je stärker die Filterwirkung eingestellt ist. - A -
Nachteilhaft im Falle der Verwendung von Filtern mit Extrapolation ist, dass die Extrapolation zwar den statischen Winkelfehler eliminieren kann, jedoch durch die Extrapolation ein "Überschwingen" auftreten kann, das z.B. dazu fuhrt, dass die Leitachse bei Erreichen des Stillstandes der Leitwelle eine Rückwärtsdrehung ausfuhrt. Dies ist bei manchen Maschinen nachteilig, da diese aufgrund mechanischer Gegebenheiten nicht rückwärts drehen dürfen. Diese Fehler sind umso größer, je stärker die Filterwirkung eingestellt ist.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bereitstellungsvorrichtung zur Steuerung einer Anlage sowie ein Verfahren zum Steuern einer Anlage mit verbesserten Eigenschaften zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Bereitstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 40 gelöst. Günstige Ausfuhrungsformen der Erfindung werden durch die Unteransprüche definiert.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Bereitstellungsvorrichtung zur Bereitstellung eines Verknüpfungssignals zur Steuerung einer Anlage, wobei die Anlage ein Leitachsgebersignal bereitstellt, welches eine Drehgeschwindigkeit oder einer Position einer Leitwelle der Anlage repräsentiert, wobei die Bereitstellungsvorrichtung die folgenden Merkmale umfasst: - eine Filtersignalschnittstelle, die ausgebildet ist, um das Leitachsgebersignal und einen gefilterten Leitachsgebersignalwert bereitzustellen, der einen Wert repräsentiert, der aus einer Filterung des Leitachsgebersignals gewonnen wird; und eine Verknüpfungseinheit, die ausgebildet ist, um den gefilterten
Leitachsgebersignalwert mit einem Wert des Leitachsgebersignals zu verknüpfen, um das Verknüpfungssignal zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Bereitstellen eines Verknüpfungssignals zur Steuerung einer Anlage, die ein Leitachsgebersignal bereitstellt welches eine Drehgeschwindigkeit oder eine Position einer Leitwelle der Anlage repräsentiert, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Bereitstellen des Leitachsgebersignals und eines gefilterten Leitachsgebersignalwerts, der einen Wert repräsentiert, der aus einer Filterung des Leitachsgebersignals gewonnen wird; und
- Verknüpfen des gefilterten Leitachsgebersignalwerts mit einem Wert des Leitachsgebersignals, um ein Verknüpfungssignal zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung und basiert auf der Erkenntnis, dass durch die Filterung des Leitachsgebersignals und die Verknüpfung des gefilterten Leitachsgebersignals mit dem ursprünglichen Leitachsgebersignal eine Vielzahl von Effekten realisierbar ist, die durch die alleinige Verwendung des Leitachsgebersignals oder des gefilterten Leitachsgebersignals nicht möglich wäre. Beispielsweise kann eine Begrenzung eines Winkelfehlers dadurch erfolgen, dass eine Subtraktion des gefilterten Leitwellen- bzw. Leitachsgebersignals von dem ursprünglichen Leitwellen- bzw. Leitachsgebersignal erfolgt, so dass die durch die Filterung bewirkte Verzögerung auf einen maximalen der Wert begrenzt werden kann. Ferner kann auch ein "Rückdrehen" der Leitwelle durch eine Extrapolation bei der Filterung durch in die Verknüpfung verhindert werden, dass sonst bei niedrigeren Drehgeschwindigkeiten der Leitwelle bzw. Leitachse das ursprüngliche Leitwellengebersignal mit einem höheren Gewicht in das Verknüpfungssignal, das heißt in das von der Bereitstellungsvorrichtung auszugebende Signal eingeht. Die Extrapolation wird in diesem Fall bei geringeren Drehgeschwindigkeiten der Leitwelle nicht so stark gewichtet wie bei einer konstanten Extrapolation für alle Drehgeschwindigkeiten der Leitwelle. Zugleich kann eine effiziente Filterung, beispielsweise auf der Basis eines Kaiman-Filters eingesetzt werden, um besondere Zustände der Drehung der Leitwelle (wie beispielsweise Rucke) korrekt erfassen und verarbeiten zu können.
Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass durch eine einfache Optimierung der Signalverarbeitungsstrukrur eine Vielzahl von Optimierungsmöglichkeiten eines Signals zur Steuerung der Anlage bereitgestellt werden kann. Für die einzelnen Aspekte der
Optimierung können unterschiedliche Komponenten speziell ausgestaltet werden, wobei auch eine Kombination der verschiedenen Ausgestaltungen möglich ist. Hierdurch lassen sich in einzelnen Teilaspekten optimierte Steuer- bzw. Verknüpfungssignale erhalten, die eine Steuerung der Anlage unter Vermeidung der oben genannten Nachteile ermöglichen. Ferner kann die in diesem Ansatz vorgeschlagene Signalverarbeitungsstruktur numerisch oder schaltungstechnisch auf sehr einfache Weise implementiert werden, so dass die durch den hier vorgeschlagenen Ansatz verursachten Kosten gegenüber den Kosten einer bisherigen Anlagensteuerung marginal sind, so weit sie überhaupt entstehen.
Günstig ist es, wenn die Filtersignalschnittstelle ein Filter umfasst, welches ausgebildet ist, um aus dem Leitachsgebersignal einen gefilterten Leitachsgebersignalwert zu bestimmen. Dies bietet den Vorteil, dass auf einfache Weise die Bereitstellungsvorrichtung nicht nur ein externes Signal zu verwenden hat, sondern durch das verwendete Filter in der Filtersignalschnittstelle auch die Filtereigenschaften dieses Filters zur Verfügung stehen bzw. verändert werden können, um eine optimale Anpassung der Filtereigenschaften des Filters bzw. Verknüpfungssignals an die Gegebenheiten der Einsatzumgebung beim Benutzer sicherzustellen.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann die Verknüpfungseinheit ausgebildet sein, um zumindest eine Addition oder Subtraktion des gefilterten Leitachsgebersignalwertes mit einem Wert des Leitachsgebersignals durchzuführen. Dies bietet den Vorteil, dass eine numerisch oder schaltungstechnisch einfache Struktur zur Verknüpfung der zu verknüpfenden Werte verwendet werden kann.
Ferner kann auch die Verknüpfungseinheit eine Vorverknüpfungseinheit und eine Hauptverknüpfungseinheit umfassen, wobei die Vorverknüpfungseinheit ausgebildet ist, den gefilterten Leitachsgebersignalwert mit einem Wert des Leitachsgebersignals zu einem verknüpften Signal zu verknüpfen und wobei die Hauptverknüpfungseinheit ausgebildet ist, das Verknüpfungssignal auf der Basis einer Verknüpfung eines Wertes des Leitachsgebersignals mit dem verknüpften Signal zu bestimmen. Eine solche doppelte Verknüpfung in der Verknüpfungseinheit ermöglicht eine weitere Aufbereitung des Leitachsgebersignals bzw. des gefilterten Leitachsgebersignals, wodurch eine größere Flexibilität des vorgestellten Ansatzes ermöglicht wird.
Um weiterhin eine schaltungstechnisch oder numerisch effiziente Implementierungsmöglichkeit für die vorliegende Erfindung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel bereitzustellen, kann die Vorverknüpfungseinheit ausgebildet sein, um eine Addition oder Subtraktion durchzuführen.
Günstig ist es auch, wenn die Hauptverknüpfungseinheit ausgebildet ist, eine Begrenzung des verknüpften Signals auf der Basis einer Kennlinie durchzuführen. Dies stellt eine einfache und zuverlässig arbeitende Möglichkeit dar, um eine Begrenzung der Werte des gefilterten Leitachsgebersignals zu erreichen, wodurch sich eine Begrenzung der maximalen Winkeldifferenz einfach realisieren lässt.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Verknüpfungseinheit ausgebildet sein, um einen Wert des Leitachsgebersignals und einen gefilterten Leitachsgebersignalwert zu einem Korrekturwert zu verknüpfen und um das Verknüpfungssignal auf der Basis des Korrekturwertes zu bestimmen. Dies bietet eine weitere Möglichkeit, eine mehrfache Verknüpfung oder Auswertung des ursprünglichen oder gefilterten Leitachsgebersignals zu realisieren, wodurch sich eine feinere Einstellung der Optimierungsmöglichkeiten bietet.
Um eine schaltungstechnische oder numerische Implementierung einfach zu gestalten kann die Verknüpfungseinheit ausgebildet sein, das Verknüpfungssignal durch eine Addition oder Subtraktion des gefilterten Leitachsgebersignalwerts mit dem Korrekturwert zu erhalten.
Ferner kann auch die Verknüpfungseinheit ausgebildet sein, zur Bestimmung des Korrekturwertes eine Gewichtung einer Verknüpfung des gefilterten Leitachsgebersignalwertes mit einem Wert des Leitachsgebersignals durchzuführen. Hierdurch kann eine Begrenzung des Werts der Verknüpfung des gefilterten Leitachsgebersignalwertes mit dem Wert des Leitachsgebersignals erreicht werden, um schließlich eine Begrenzung der Winkeldifferenz zwischen dem gefilterten Leitachsgebersignal mit dem Leitachsgebersignal sicherzustellen.
Eine einfache Möglichkeit, eine Begrenzung durchzuführen besteht dann, wenn die Verknüpfungseinheit ausgebildet ist, die Gewichtung auf der Basis einer Kennlinie zur
Bestimmung eines Gewichtungsfaktors durchzuführen, wobei der Gewichtungsfaktor durch die Kennlinie in Abhängigkeit von einem Verknüpfungsergebnis des gefilterten
Leitachsgebersignalwertes mit dem Wert des Leitachsgebersignals festlegbar oder vorbestimmt ist. In diesem Fall kann die Begrenzungsfunktion durch eine geeignete Kennlinie erfolgen, so dass keine aufwändigen Berechnungsschritte zur Realisierung der Begrenzungsfunktion erforderlich werden.
Auch kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Verknüpfungseinheit ausgebildet sein, um zur Bestimmung des Gewichtungsfaktors eine zusätzliche Filterung des Verknüpfungsergebnisses des gefilterten Leitachsgebersignalwertes mit dem Wert des Leitachsgebersignals durchzuführen. Dies führt zu einer Glättung des Verknüpfungsergebnisses des gefilterten Leitachsgebersignalwertes mit dem Wert des Leitachsgebersignals, wodurch sich eine gegenüber Signalschwankungen robustere Begrenzungsmöglichkeit ergibt.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Verknüpfungseinheit ausgebildet sein, für die zusätzliche Filterung ein Verknüpfungseinheitsfilter mit einer Filtercharakteristik zu verwenden, dessen Eckfrequenzen einzeln vorgebbar sind, dessen Eckfrequenzen ein vorgebbares Verhältnis zur Einstellung eines Filters oder dessen Eckfrequenzen ein festes Verhältnis zur Einstellung des Filters besitzen, wobei das Filter dasjenige Filter ist, welches den gefilterten Leitachsgebersignalwert bereitstellt. Dies bietet den Vorteil, dass eine sehr gute Adaptierbarkeit des Verknüpfungseinheitsfilters für die zusätzliche Filterung die vorstehend genannten Eigenschaften nochmals verbessert.
Auch kann in einer anderen Ausführungsform der Erfindung die Hauptverknüpfungseinheit oder die Verknüpfungseinheit ausgebildet sein, eine Kennlinie zu verwenden, die einen Wert von Null im Ursprung eines Kennliniendiagraπiines aufweist, dessen Abszisse ein Verknüpfiingsergebnis des Ausgangswertes des Filters oder des gefilterten Leitachsgebersignalwertes mit dem Wert des Leitachsgebersignals abbildet. Dies bietet den Vorteil, dass die Begrenzung (beispielsweise durch Multiplikation mit einem Faktor) des Verknüpfiingsergebnisses des gefilterten Leitachsgebersignalwertes mit dem Wert des Leitachsgebersignals nie vollständig aufgehoben wird, so dass immer zumindest ein von Null verschiedener Verknüpfungswert erhalten wird, wenn dieser Wert ohne die Begrenzung durch die Kennlinie auch von null verschieden wäre.
Um eine einfache numerische oder schaltungstechnische Begrenzung durchzufuhren, kann die Hauptverknüpfungseinheit oder eine Begrenzungseinheit ausgebildet sein, eine Kennlinie zu verwenden, die zumindest teilweise lineare Abschnitte aufweist oder auf Polynomen oder sinoiden Formen basiert. Diese Formen einer Kennlinie können einfach verarbeitet werden.
Um eine möglichst schnelle und flexible Adaptierung der Bereitstellungsvorrichtung an die örtlichen Bedingungen oder Einsatzbedingungen bei einem Benutzer der Anlage anpassen zu können, kann die Hauptverknüpfungseinheit oder die Begrenzungseinheit ausgebildet sein, eine Kennlinie zu verwenden, die veränderbar und/oder auswechselbar, insbesondere online veränderbar und/oder auswechselbar ist.
Sehr gute Steuerergebnisse werden ferner erhalten, wenn die Verknüpfungseinheit ausgebildet ist, das Leitachsgebersignal vor der Verknüpfung mit dem gefilterten Leitachsgebersignalwert mit einem Verknüpfungseinheitsfilter zu filtern.
Auch kann die Verknüpfungseinheit ausgebildet sein, das Leitachsgebersignal vor einer Verknüpfung mit dem gefilterten Leitachsgebersignalwert mit einem Verknüpfungseinheitsfilter zu filtern, das eine schwächere Filtercharakteristik aufweist, als das Filter. Dies bietet den Vorteil, dass die Wirkung des Filters nicht durch die Filterung des Leitachsgebersignals im Verknüpfungseinheitsfilter aufgehoben oder verzerrt wird. Um auch externe Anlagen mit den Daten der Bereitstellungsvorrichtung zu versorgen, oder einem Benutzer die Werte der Bereitstellungsvorrichtung zugänglich zu machen, kann in einem anderen Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Ausgabeschnittstelle vorgesehen sein, die ausgebildet ist, eine Differenz zwischen einem Wert des Leitachsgebersignals und einem Wert des Verknüpfungssignals oder des gefilterten Leitachsgebersignäls auszugeben.
Für eine Auswertung zu einem späteren Zeitpunkt kann die Bereitstellungsvorrichtung ferner einen Speicher aufweisen, der ausgebildet ist, um eine maximal aufgetretene Differenz zwischen einem Wert des Leitachsgebersignals und einem Wert des Verknüpfungssignals oder des gefilterten Leitachsgebersignals zu speichern.
In einer anderen oder zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung kann die Verknüpfungseinheit ausgebildet sein, den gefilterten Leitachsgebersignalwert mit dem Leitachsgebersignal derart zu verknüpfen, dass ein Wert des Verknüpfungssignals erst dann dem gefilterten Leitachsgebersignalwert entspricht, wenn die Drehgeschwindigkeit der Leitwelle zumindest einer vordefinierten oder festlegbaren Drehgrenzgeschwindigkeit entspricht. Hierdurch kann vorteilhaft vermieden werden, dass eine Extrapolation der Filterwirkung zu einem Rückdrehen der Leitwelle beim Abbremsen derselben im niedrigen Drehgeschwindigkeitsbereich führt. Die Filterwirkung wird somit im niedrigen Drehgeschwindigkeitsbereich der Leitwelle reduziert.
Um eine einfache und schnell umsetzbare Verknüpfung zu ermöglichen kann die Verknüpfungseinheit ausgebildet sein, den Wert des Verknüpfungssignals aus dem gefilterten Leitachsgebersignalwert und dem Leitachsgebersignal entsprechend einer Verknüpfungskennlinie zu bestimmen, wenn die Drehgeschwindigkeit der Leitwelle niedriger als die vordefinierten Drehgrenzgeschwindigkeit ist.
Insbesondere wenn die Verknüpfungseinheit ausgebildet ist, eine lineare Verknüpfungskennlinie in einem Bereich der Drehgeschwindigkeit der Leitwelle zu verwenden, in dem Drehgeschwindigkeit der Leitwelle niedriger als die vordefinierte Drehgrenzgeschwindigkeit ist, kann die Verknüpfung schaltungstechnisch oder numerisch sehr einfach durch Multiplikationen oder Additionen/Subtraktionen ausgeführt werden.
Um zu verhindern, dass zumindest das gefilterte Leitachsgebersignal immer in den Verknüpfungswert eingeht, kann die Verknüpfungseinheit ausgebildet sein, eine lineare Verknüpfungskennlinie zu verwenden, die bei einem Stillstand der Leitwelle einen von Null verschiedenen Wert aufweist.
In einer anderen Ausführungsform kann die Verknüpfungsvorrichtung ausgebildet sein, eine nicht-lineare Verknüpfungskennlinie zu verwenden Hierdurch kann beispielsweise den Einsatzgegebenheiten der Steuervorrichtung beim Benutzer entsprechend Rechnung getragen werden.
Um eine möglichst große Flexibilität bei der Verknüpfung sicherzustellen, kann in der Verknüpfungseinheit die Verknüpfungskennline fest vorgebbar sein oder die Verknüpfungseinheit eine Schnittstelle aufweisen, die ausgebildet ist, einem Anwender die Möglichkeit einer Eingabe einer Verknüpfungskennline zu ermöglichen.
Eine sehr gute Steuerung auf Grund von glatten Signalwerten lässt sich erreichen, wenn die Filterschnittstelle ferner ein Filter aufweist, das ausgebildet ist, den gefilterten Leitachsgebersignalwert bereitzustellen.
In einer weiteren oder zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung kann ferner ein Filter zur Bereitstellung des gefilterten Leitachsgebersignalwertes über die Filterschnittstelle vorgesehen sein, wobei das Filter eine Kaiman-Filterstruktur aufweist. Dies bietet eine sehr effiziente und robuste Filterung des Leitachsgebersignals.
Insbesondere können auch spezielle Bewegungssituationen auf der Leitwelle gut erfasst und verarbeitet werden, wenn das Filter in einer besonderen Ausführungsform der
Erfindung eine rückgekoppelte Struktur mit drei kaskadierten Integratoren aufweist, wobei die kaskadierten Integratoren ausgebildet sind, mit einer Information über einen auftretenden Ruck oder über eine Beschleunigung in der Drehbewegung der Leitwelle gespeist zu werden.
Um bereits bekannte Standardwerte für beispielsweise einen Ruck der Leitwelle oder weitere übliche Bewegungssituationen optimal und effizient erfassen und verarbeiten zu können, kann das Filter derart ausgebildet sein, dass zumindest einer der kaskadierten Integratoren mit zumindest einem festlegbaren oder vordefinierten Wert bei einem Auftreten eines Ruckes oder einer Beschleunigung in der Drehbewegung der Leitwelle gespeist wird.
Eine sehr gute und schnelle Verarbeitung von Schaltzuständen der Anlage und der Änderung der Bewegung der Leitwelle kann dann sichergestellt werden, wenn das Filter eine Schaltpunkterkennungseinheit umfasst, die ausgebildet ist, eine Information über einen Zeitpunkt der Antriebsumschaltung an der Leitwelle der Anlage selbständig zu erkennen, wobei das Filter ausgebildet ist, die Filterung auf der Basis dieser Information über den Zeitpunkt der Antriebsumschaltung durchzufuhren.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Filter eine Maschinensteuerungsschnittstelle umfassen, die ausgebildet ist, eine Information über eine Drehgeschwindigkeit der Leitwelle, insbesondere einen Wechsel der Drehgeschwindigkeit der Leitwelle, zumindest einen Beschleunigungswert der Leitwelle, zumindest einen Ruckwert der Leitwelle, zumindest eine Soll- Drehgeschwindigkeit der Leitwelle, zumindest einen Motorstrom eines Motors der Anlage oder zumindest ein Beschleunigungsmoment der Leitwelle zu empfangen und die Filterung auf der Basis der empfangenen Information über die Drehgeschwindigkeit der Leitwelle durchzuführen. Diese Werte bilden gute Größen zur Voraussage von Bewegungsänderungen der Leitwelle, so dass das Filter durch diese von einer herkömmlichen Maschinensteuerungsschnittstelle leicht ausgebbaren Daten einfach auf die Bewegungsänderung der Leitwelle der Anlage schließen kann.
Ferner kann auch in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung das Filter ausgebildet sein, die kaskadierten Integratoren ansprechend auf eine Information über den Zeitpunkt der Antriebsumschaltung aus der Schaltpunkterkennungseinheit oder ansprechend auf die Information über die Drehgeschwindigkeit der Leitwelle mit einem vordefinierten Wert zu speisen. Eine solche Ausführungsform der Erfindung bietet den Vorteil, dass die Speisung mit dem vordefinierten oder festlegbaren Wert dann erfolgt, wenn tatsächlich der Zeitpunkt der Antriebsumschaltung mittels der Information über die Drehgeschwindigkeit vorliegt.
Auch kann das Filter ferner einen Sensor umfassen, der ausgebildet ist, ein Sensorsignal bereitzustellen, das eine Drehgeschwindigkeit oder eine Position der Leitwelle repräsentiert, wobei das Filter ausgebildet ist, die Filterung auf der Basis des Sensorsignals durchzuführen. In diesem Fall kann die Bereitstellungsvorrichtung als integrale Einheit ausgebildet sein, die nicht auf ein extern zu lieferndes Leitachsgebersignal zurückzugreifen braucht.
Um eine möglichst große Flexibilität an die Einsatzbedingungen beim Benutzer der Anlage sicherzustellen, kann das Filter ausgebildet sein, den festlegbaren Wert durch eine Benutzereingabe, eine Messfahrt der Anlage oder während des Laufs der Anlage durch eine einstellbare Lernphase des Filters zu ermitteln.
Eine günstige Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist dann gegeben, wenn eine Ausgabevorrichtung vorgesehen ist, die ausgebildet ist, zumindest eine für die Filterung relevante Größe auszugeben. Dies bietet den Vorteil, die durch eine derartige Ausführungsform der Erfindung ermittelten Signalwerte weiteren Komponenten der Anlage zuzuführen, die diese Werte einem Benutzer der Anlage anzeigen, damit dieser mit den ermittelten Signalen beispielsweise eine weitere Optimierung oder eine Dokumentation durchführen kann.
Besonders günstig ist es, wenn in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner ein Filter zur Bereitstellung des gefilterten Leitachsgebersignalwertes über die Filterschnittstelle vorgesehen ist, wobei die Filtereigenschaft des Filters an eine aktuelle Drehgeschwindigkeit der Leitwelle der Anlage adaptierbar ist. Dies bietet eine sehr große Flexibilität bei der Auswahl der geeignetsten Filtercharakteristik, die ein Benutzer der Anlage im speziellen Einsatzszenario für die Anlage gerade benötigt. Um eine gute Filterwirkung zu erreichen, ist es vorteilhaft, die Filtercharakteristik des Filters nicht fix auszugestalten, sondern eine Filterzeitkonstante oder eine Eckfrequenz in einem festen oder in einem vorgebbaren oder parametrierbaren Verhältnis zur Drehgeschwindigkeit der Leitwelle anzupassen.
Um eine minimale Filterwirkung sicherzustellen, kann das Filter ausgebildet sein, eine Filterzeitkonstante zu verwenden, die bei einem Stillstand der Leitwelle einen Mindestwert aufweist, um bei Stillstand der Leitwelle eine Eckfrequenz von größer als Null Hertz zu erhalten.
m einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung ist eine Steuervorrichtung mit folgenden Merkmalen vorgesehen:
- einer Bereitstellungsvorrichtung wie sie vorstehend genannt wurde; und
- eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um die Anlage ansprechend auf das Verknüpfungssignal zu steuern.
Eine solche Ausführungsform der Erfindung bietet eine kompakte und gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbesserte Anlagensteuerung, da die Steuergröße durch den hier vorgeschlagenen Ansatz unter Verwendung des Verknüpfungssignals sehr gut aufbereitet werden kann.
Abhängig von den Gegebenheiten kann das erfindungsgemäße Verfahren in Hardware oder Software implementiert werden. Die sehr einfache und kostengünstige Implementation kann auf digitalen Speichermedien, insbesondere eine Diskette oder CDROM, EPROM- bzw. Flash-Speichern mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammen wirken können, dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einen Computer-Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computer-Programmprodukt auf einer Datenverarbeitungsanlage abläuft. In anderen Worten ausgedrückt kann die Erfindung somit als ein Computer-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung von Schritten des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer Datenverarbeitungsanlage abläuft.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines ersten Ausfuhrungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung; Fig. 2 ein Blockschaltbild einer ersten Variante des in Fig. 1 dargestellten
Ausfuhrungsbeispiels ; Fig.3 ein Diagramm der auftretenden Winkeldifferenz bei Einsatz des in Fig. 2 exemplarisch dargestellten Ausfuhrungsbeispiels;
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer zweiten Variante des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels;
Fig. 5 eine Teildarstellung von Komponenten aus Fig. 4 (die als Fig. 4') bezeichnet ist sowie eine Darstellung von möglichen verwendbaren Kennlinien für die aus
Fig. 4' dargestellte Einheit einer zweiten Variante des in Fig. 1 dargestellten
Ausfuhrungsbeispiels ; Fig.6 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung; Fig. 7 ein Blockschaltbild eines dritten Ausfuhrungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung; und
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren.
Eventuell angegebene Dimensionen und Maße sind nur exemplarisch, so dass die Erfindung nicht auf diese Dimensionen und Maße beschränkt ist. Gleiche oder ähnliche Elemente sind im Folgenden mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden können oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können.
Der Kern der Erfindung besteht im Wesentlichen aus drei anwendbaren Maßnahmen, die einzelne Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bilden. Darüber hinaus gibt es zusätzliche, verbessernde Maßnahmen, speziell zu jeder der drei genannten anwendbaren Maßnahmen. Die drei genannten Maßnahmen können jedoch auch zusammen angewendet werden, um eine zusätzliche Verbesserung bei der Steuerung einer Anlage zu erreichen.
Die drei Maßnahmen betreffen insbesondere die in den nachfolgend genannten Aspekte bzw. Unteraspekte der Ausführungsbeispiele:
- Begrenzung der maximalen Winkeldifferenz zwischen Leitwellenposition und gefilterter Leitachsposition beispielsweise durch o Beobachtung/Überwachung von Filtereingang und Filtergrößen (Filterausgang, interne Filtergrößen) o Ableitung von Korrekturwerten o Aufschalten der Korrekturwerte auf das gefilterte Signal
- Begrenzung/Reduktion des Rückwärtsdrehens der gefilterten Position beispielsweise durch o Fade out der Filterwirkung
- Optimierung des Filters selbst beispielsweise durch o Anwendung von Kaiman-Filtern und/oder in Kombination mit o Kenntnis/Ermittlung der zu erwartenden Beschleunigungen/Rucke - Adaption der Filterzeitkonstante/Eckfrequenz, wobei diese Maßnahme auch im Zusammenhang mit allen oben genannten Aspekten verwendet werden kann.
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die Bereitstellungsvorrichtung 100 umfasst eine Filtersignalschnittstelle 110 die ausgebildet ist, ein (ungefiltertes) Leitwellengebersignal 120 und ein gefiltertes
Leitwellengebersignal 130 bereitzustellen. Das Leitwellengebersignal 120 repräsentiert einen Sensorwert beispielsweise bezüglich einer Drehgeschwindigkeit oder einer Position der Leitwelle der Anlage. Ferner umfasst die Bereitstellungsvorrichtung 100 eine Verknüpfungseinheit 140, die ausgebildet ist, das gefilterte Leitwellengebersignal 130 bzw. einen Wert davon mit dem (ungefilterten) Leitwellengebersignal 120 bzw. einem Wert davon zu verknüpfen, um ein Verknüpfungssignal 150 zu erhalten. Ferner kann eine Steuervorrichtung vorgesehen sein, die die Bereitstellungsvorrichtung 100 und eine Steuereinheit 160 umfasst, wobei die Steuereinheit 160 ausgebildet ist, die Anlage auf der Basis des Verknüpfungssignals 150 zu steuern.
In einer speziellen Ausführung der vorliegenden Erfindung kann die Filtersignalschnittstelle 110 auch ein Filter 170 selbst umfassen (dies ist in Fig. 1 durch die gepunktete Linie dargestellt), welches aus dem (ungefilterten) Leitwellengebersignal bzw. Leitachsgebersignal 120 das gefilterte Leitwellengebersignal 130 bereitgestellt. Das Filter 170 kann ein herkömmliches (analoges oder digitales) Filter oder eine verbesserte Filtervariante sein, wie sie mit Bezug auf Fig. 7 noch näher dargestellt wird. Die Verknüpfungseinheit 140 kann eine Vorverknüpfungseinheit 180 umfassen, die ausgebildet ist, das gefilterte Leitwellengebersignal 130 mit dem (ungefilterten) Leitwellengebersignal 120 zu verknüpfen und ein entsprechendes verknüpftes Signal 190 einer Hauptverknüpfungseinheit 200 zur Verfügung zu stellen. Die Hauptverknüpfungseinheit 200 kann das verknüpfte Signal 190 zur Bestimmung des Verknüpfungssignals 150 verwenden.
Anhand der Beobachtung des ungefilterten Messwertes bzw. Sensorwertes 120 und Filterwerten 130 bzw. 190 (beispielsweise im Block der Vorverknüpfungseinheit 180) werden bestimmte Verknüpfungen zwischen gefiltertem 130 bzw. 190 und ungefiltertem Messwert 120 ausgeführt (beispielsweise im Block der
Hauptverknüpfungseinheit 200). Filterwerte können dabei die Werte 130 vom Filterausgang und/oder filterinterne Werte (beispielsweise wie der Verknüpfungseinheits-interne Wert 190 zur Hauptverknüpfungseinheit 180) sein.
Eine erste Ausführungsvariante für die Filtersignalschnittstelle 110 und die
Verknüpfungseinheit 140 ist in Fig. 2 wiedergegeben. Die Filtersignalschnittstelle 110 gemäß Fig. 2 umfasst dabei das Filter 170. Die Verknüpfungseinheit 140 umfasst die Vorverknüpfungseinheit 180, die beispielsweise aus einer Addier- und/oder Subtrahiereinheit gebildet wird. Das Filter 170 wird mit dem Leitwellengebersignal 120 beaufschlagt, um ein gefiltertes Leitwellengebersignal 130 zu erzeugen, wobei die Vorverknüpfungseinheit 180 das gefilterte Leitwellengebersignal 130 mit dem ungefilterten Leitwellengebersignal 120 verknüpft, um ein vorverknüpftes gefiltertes Leitwellengebersignal 190 (das beispielsweise einem Schleppfehler der Leitwelle entspricht) zu erhalten. Die Verknüpfungseinheit 140 umfasst ferner die Hauptverknüpfungseinheit 200, die beispielsweise aus einer Begrenzungseinheit 210 und einer Additions- bzw. Subtraktionseinheit 220 besteht. Die Hauptverknüpfungseinheit 200 ist damit ausgebildet, beispielsweise die
Amplitudenwerte des vorverknüpften gefilterten Leitwellengebersignals 190 in der Begrenzungseinheit 210 zu begrenzen und nachfolgend einen Wert eines Ausgangssignals der Begrenzungseinheit 210 in der Additions- oder Subtraktionseinheit 220 mit dem (ungefilterten) Leitwellengebersignal 120 additiv oder subtraktiv zu verknüpfen. Hierdurch kann ein Verknüpfungssignal 150 erhalten werden, das an die Steuereinheit 160 weitergeleitet wird.
Das Verhalten des in Fig. 2 als Blockschaltbild dargestellten Ausführungsbeispiels ist in Fig.3 wiedergegeben. Auf der Abszisse des Diagrammes aus Fig. 3 ist die Zeit t aufgetragen. Auf der Ordinate des Diagrammes aus Fig. 3 sind Positionen wie z.B. die ungefilterte Leitgeberposition 120, die gefilterte Leitgeberposition 130 und dem Filterausgangswert 150 dargestellt. Im Falle einer auftretenden Phasendifferenz - in Fig. 3 am Beispiel eines Beschleunigungsvorgangs gezeigt - wird diese auf einen gewissen Grenzwert begrenzt, indem die Filterwirkung verringert wird. Dies wird in Fig. 3 dadurch ersichtlich, dass bei kleinen Differenzen zwischen den Signalen "Input" (oberer Graph mit einem Kreis) und "Output ohne Begrenzung" (unterer Graph mit einem Quadrat) die volle Filterung (glatteres Signal) im Signal "Output mit Begrenzung" (mittlerer Graph mit einem Dreieck) erhalten wird. Dies wird besonders im Zeitbereich von kleiner als 1 Sekunde und größer als 5 Sekunden deutlich. Bei größeren Abweichungen werden diese Differenzen begrenzt, jedoch ist die
Filterwirkung dann ab einem bestimmten Punkt wirkungslos, d.h. das ungefilterte Eingangssignal wird mit einer maximalen Winkeldifferenz an den Ausgang gegeben. Ein weiteres Ausfiihrungsbeispiel für die Verknüpfungseinheit 140 in Verbindung mit der Filtersignalschnittstelle 110 ist in Fig. 4 dargestellt. Hierbei wird die Vorverknüpfungseinheit 180 (die beispielsweise wieder aus einer Additions- oder Subtraktionseinheit besteht) mit dem ursprünglichen 120 und dem gefilterten 130 Leitwellengebersignal beaufschlagt. Aus diesen beiden Signalen wird ein Schleppfehlersignal dx bestimmt und der Begrenzungseinheit 210 zugeführt, die einen Wichtungsfaktor 400 bestimmt. Weiterhin wird das Schleppfehlersignal dx in einer Wichtungseinheit 410 (beispielsweise in Form eines Multiplikators) mit dem Wichtungsfaktor gewichtet, um das resultierende gewichtete Signal der Hauptverknüpfungseinheit 220 (die ebenfalls eine Additions- und/oder Subtraktionseinheit sein kann) zugeführt, welche das Verknüpfungssignal 150 bestimmt.
Gemäß dem in Fig. 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Begrenzungseinheit 210 verschiedene Ausführungen der Begrenzungsfunktion haben, wie sie beispielsweise als Kennlinien in der Figur 5 dargestellt sind. Fig. 5 umfasst dabei einen Ausschnitt von Fig. 4 (hier als Fig. 4' bezeichnet), um die relevanten Elemente zu bezeichnen, auf die sich die Kennlinien aus Fig. 5 beziehen. In Fig. 5 ist in der linken oberen Darstellung eine Kennlinie wiedergegeben, bei der keine Filterung erfolgt; der Wichtungsfaktor somit einen konstanten Wert (von beispielsweise 1) hat. In der rechten oberen Kennlinie ist eine „harte" Begrenzung wiedergegeben, bei der der Wichtungsfaktor in einem Abszissenabschnitt um den Ursprung den Wert null annimmt, sonst aber einen konstanten Wert hat. In der linken unteren Kennlinie ist eine „weiche" Begrenzung dargestellt, bei der der Wichtungsfaktor in einem Abszissenbereich um den Ursprung einen linear fallenden bzw. steigenden Wert annimmt, wobei er in den übrigens Abszissenbereich einen konstanten Wert aufweist. In der rechten unteren Darstellung einer Kennlinie für die Begrenzungseiriheit 210 ist eine „weiche" Begrenzung mit Ausfensterung wiedergegeben, wobei der Wichtungsfaktor in einem ersten Abszissenbereich um den Ursprung den Wert null annimmt, im daran anschließenden Abszissenbereichen einen linear fallenden oder steigenden Wert annimmt und in dem übrigen Abszissenbereich einen konstanten Wert aufweist. Die Kennlinien, wie sie exemplarisch in Fig. 5 in einer Begrenzungseinheit verwendet werden können, können alternativ auch Krümmungen enthalten (wie z.B. Polynome oder sinoide Formen anstatt des linearen Anstiegs in der Kennlinie "weiche Begrenzung"), so dass keine abschnittsweise Verarbeitung erforderlich ist.
Die vorstehenden Varianten des ersten Ausfuhrungsbeispiels der Erfindung haben dabei die folgenden Eigenschaften:
- Es sind verschiedene Filterstrukturen verwendbar, d.h. die Struktur kann mit den vorhandenen Filtern kombiniert werden. - Es sind verschiedene Kennlinien möglich. Die Kennlinien können dabei auswählbar sein, und/oder die Werte der Kennlinien können vorgebbar sein. Die Kennlinien können auch online änderbar bzw. online wechselbar sein.
Ferner sind noch weitere, nachfolgend beispielhaft genannte zusätzliche Optionen möglich:
- Es kann eine zusätzliche Filterung ausgeführt werden (beide Maßnahmen entsprechend den vorstehenden beiden Ausführungsbeispielvarianten können dann unabhängig voneinander ausgeführt werden): o Das ungefilterte Signal wird mit einem zusätzlichen Filter mit typischerweise geringerer Filterwirkung gefiltert. Dies bedeutet, dass z.B. in Fig. 4 zwischen dem Eingang und dem „-„ Eingang der Vorverknüpfungseinheit 180 ein weiteres Filter enthalten bzw. implementiert ist. o Die ermittelte (Schleppfehler-)Differenz „dx" kann mittels eines zusätzlichen
Filters gefiltert werden. Dies bedeutet, dass z.B. in Fig. 4 zwischen der Vorverknüpfungseinheit 180 und der Begrenzungseinheit 210 ein weiteres
Filter enthalten sein kann.
- Die Eckfrequenzen der zusätzlichen Filterung kann dabei entweder o einzeln vorgebbar sein (z.B. per Parameter). o ein vorgebbares Verhältnis zur Einstellung des Glättungsfilters besitzen (z.B. als Faktor der Eckfrequenzen per Parameter vorgebbar sein). o ein festes Verhältnis zur Einstellung des Glättungsfilters besitzen (z.B. ein Faktor der Eckfrequenzen ist in der Bereitstellungsvorrichtung fest programmiert).
- Es kann eine Ausgabe der aktuellen Winkeldifferenz zur Diagnose z.B. auf einem
Oszilloskop oder allgemein einer Ausgabeeinheit erfolgen.
- Es kann eine Speicherung einer maximal aufgetretenen Winkeldifferenz zur Diagnose erfolgen (beispielsweise als "Schleppzeiger", mit Rücksetzmöglichkeit).
In einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine
Begrenzung bzw. Reduktion des Rückwärtsdrehens der gefilterten Position erfolgen. Dies kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass die Filterwirkung bei niedrigen Drehzahlen verringert wird, so dass das Verhalten des Rückwärtsdrehens der gefilterten Position in der Anlage reduziert bzw. eliminiert wird. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass unter Verwendung der gefilterten oder ungefilterten
Gebergeschwindigkeitswerte ein Mischfaktor für den gefilterten bzw. ungefilterten Verknüpfungswert (beispielsweise per (stetiger) Kennlinie) verändert bzw. generiert wird, hi Fig. 6 ist ein Blockschaltbild der Struktur des zweiten Ausführungsbeispiels wiedergegeben. Hierbei umfasst die Verknüpfungseinheit 140 einen Eingang für ein Signal, das die Drehgeschwindigkeit repräsentiert sowie eine Auswertungseinheit 600, die unter einer Drehgrenzgeschwindigkeit α>i der Leitwelle einen Verhältnisfaktor a zwischen den Werten 0 und 1 bestimmt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird dieser Verhältnisfaktor a durch einen linearen Zusammenhang zwischen dem Wert null bei Stillstand der Leitwelle und einem Wert von 1 bei Erreichen der Grenzgeschwindigkeit α>i durch die Leitwelle gebildet. Durch eine nachfolgende Gewichtungseinheit 610 wird das Verknüpfungssignal dann derart bestimmt, dass ein Wert des ungefilterten Leitwellengebersignals 120 mit einem Gewicht von 1- a in dem Verknüpfungssignal 150 berücksichtigt ist und das durch das Filter 170 gefilterte Leitwellengebersignal 130 mit einem Gewicht von a in dem Verknüpfungssignal 150 berücksichtigt ist.
Die Kennlinie der Auswertungseinheit kann dabei folgende Eigenschaften aufweisen: - Sie kann einerseits fest vorgegeben sein. - Alternativ oder zusätzlich kann sie auch durch den Anwender vorgebbar oder veränderbar sein; beispielsweise kann neben der Geschwindigkeit der Leitwelle, bei dem die Kennlinie den Wert „1" annimmt (d h. der Grenzgeschwindigkeit CO1) auch der Kennlinienwert bei einem Stillstand der Leitwelle (d.h. einer Geschwindigkeit von 0) angegeben werden, so dass das gefilterte
Leitwellengebersignal 130 bei einer Geschwindigkeit von 0 nicht komplett ohne Gewicht in dem Verknüpfungssignal berücksichtigt ist.
Optional kann die - Geschwindigkeit (d.h. das der Auswertungseinheit 600 zugeführte Signal) mit einem eigenen Filter mit fester oder vorgebbarer Filtereigenschaft (z.B. Eckfrequenz, Filterordnung) gefiltert werden. Einfacherweise kann jedoch die vom Leitachsfilter gefilterte Geschwindigkeit verwendet werden, so dass die Auswertungseinheit 600 durch das gefilterte Leitwellengebersignal 130 gespeist wird.
- eine von mehreren verschiedenen Filterkennlinien auswählbar sein, die nicht zwingend lineare Kennlinienäste beinhalten müssen.
In einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Optimierung des Filters als zentraler Ansatzpunkt für eine Verbesserung gesehen werden. Insbesondere dann, wenn die in einer Maschine auftretenden Rucke und Beschleunigungen bei Geschwindigkeitsänderungen konstant sind, kann mittels eines Kaiman-Filters mit einer polynomen Struktur und/oder einer Schaltpunkterkennung mit Vorgabe der auftretenden Größen das Filter bzw. die Filtereigenschaft optimiert werden.
Die polynome Struktur ergibt sich aus der Tatsache, dass die Geschwindigkeit durch Integration der Beschleunigung bzw. zweifache Integration des Ruckes ermittelt werden kann. Sind jetzt der auftretende Ruck bzw. die auftretende Beschleunigung bekannt oder ermittelbar, so kann dieses Wissen zur Umschaltung der Integratoren der polynomen Filterstruktur herangezogen werden. In Fig. 7 ist ein Blockschaltbild einer Struktur des dritten Ausführungsbeispiels detaillierter dargestellt, wobei hier die Struktur zur Verarbeitung von Beschleunigungswerten gezeigt ist. Es kann jedoch noch ein weiterer Integrator hinzugefugt werden, um eine Struktur zu erhalten, die auch die Verarbeitung eines Rucks und die Berücksichtigung bekannter Ruckwerte ermöglicht.
Die in Fig. 7 dargestellte Struktur eines Filters 170 lässt sich wie folgt beschreiben. Ein ungefiltertes Leitwellengebersignal 120 wird in einer ersten Verknüpfungseinheit 700, die beispielsweise eine Additions-bzw. Subtraktionseinheit sein kann, mit dem gefilterten Leitwellengebersignal 130 (welches beispielsweise einen Schätzwinkel darstellt) verknüpft, um ein Signal 710 zu erhalten, welches einem Schleppfehler entspricht. Das Schleppfehler-Signal 710 kann einer Schaltpunkt-Erkennungseinheit 720 zugeführt werden, welche eine Erkennung eines Maschinenschaltpunkts und damit eines Lastwechsels an der Leitwelle ermöglicht. Ein von der Schaltpunkt- Erkennungseinheit 720 ausgegebenes Signal kann einer Datentypkonvertierungseinheit 730 gewandelt werden und das gewandelte Signal einerseits einem ersten Integrator 13 zugeführt werden. Weiterhin kann das durch die Datentypkonvertierungseinheit 730 gewandelte Signal einer Schalteinheit 740 zugeführt werden, die ausgebildet ist, um ansprechend auf das zugeführte Signal dem ersten Integrator weiterhin konstante oder zumindest festlegbare Werte zuzuführen. In Fig. 7 sind diese festlegbaren Werte durch die exemplarischen Variablen C2 = 1,9 und Cl = O dargestellt, die beispielsweise Beschleunigungswerten bzw. Ruckwerten für ein Anhalten der Leitwelle bzw. eine konstante Drehgeschwindigkeit der Leitwelle entsprechen. Dem ersten Integrator 13 wird ferner das mit einem Kalman-Gewichtungsfaktor K3 gewichtete Schleppfehler- Signal zugeführt. Aus den zugeführten Größen kann der erste Integrator ein Schätz- Beschleunigungssignal ermitteln, welches in einer zweiten Verknüpfungseinheit 750 (die beispielsweise ebenfalls eine Additions-oder Subtraktionseinheit sein kann) mit einem Schleppfehler-Signal verknüpft wird, welches durch einen zweiten Kalman- Gewichtungsfaktor K2 gewichtet wurde. Das von der zweiten Verknüpfungseinheit 750 bereitgestellte Signal kann einem zweiten Integrator 12 zugeführt werden, welche hieraus ein Schätz-Geschwindigkeitssignal bestimmt. Dieses Schätz- Geschwindigkeitssignal kann in einer dritten Verknüpfungseinheit 760 mit einem Schleppfehler-Signal, welches durch einen dritten Kalman-Gewichtungsfaktor Kl gewichtet wurde (beispielsweise additiv oder subtraktiv) verknüpft werden. Das von der dritten Verknüpfungseinheit 760 bereitgestellte Signal kann anschließend in einem dritten Integrator Il zu dem gefilterten Leitwellengebersignal 130 verarbeitet werden, welches einen Schätzwinkel oder eine Position bei einer Drehung der Leitwelle repräsentiert. Das gefilterte Leitwellengebersignal 130 kann somit auch einen Ausgangssignal des Filters 170 darstellen.
Die Erkennung der auftretenden Beschleunigung bzw. des auftretenden Ruckes kann dabei auf verschiedene Arten geschehen :
- Wie in Fig. 7 dargestellt, kann dies selbständig von einer Schaltpunkterkennungseinheit 720 ermittelt werden.
- Die Maschinensteuerung, die die Maschinengeschwindigkeit vorgibt, kann z.B. mittels eines oder mehrerer binären Signale einen Wechsel der Geschwindigkeit anzeigen (dies entspricht einer "Vorankündigung des Schaltpunktes" durch eine Maschinensteuerung der Anlage, die über eine Maschinensteuerungsschnittstelle der Steuervorrichtung mitgeteilt werden kann).
- Die Maschinensteuerung, die die Maschinengeschwindigkeit vorgibt", kann Daten an das Leitachsgeberfilter beispielsweise über eine Maschinensteuerungsschnittstelle übertragen. Hierbei können beispielsweise o Beschleunigungswerte o Ruckwerte o Soll-Geschwindigkeiten o Motorströme (z.B. der drehmomentbildende Strom) o Beschleunigungsmomente analog oder über einen Feldbus übertragen werden.
- Die Steuervorrichtung, die das Leitachsfilter rechnet (soweit dies digital implementiert ist) kann Signale auch selbständig mittels eigens angebrachter weiterer Sensoren messen. Dies ist insbesondere für die Größen "Motorströme",
"Beschleunigungsmomente" möglich. Die Ermittlung der Ruck- bzw. Beschleunigungswerte kann wie folgt erfolgen:
- Eingabe durch den Bediener (parametrierbar)
- anhand einer Messfahrt kann die Steuervorrichtung, die das Leitachsfilter rechnet, diese Werte selbständig anhand der Geberdaten ermitteln. Die Messfahrt und deren Auswertung kann dabei manuell oder automatisiert erfolgen.
- Die Werte können online während des Maschinenlaufs in einer "Lernphase" oder ständig ermittelt werden. D.h. während einer Beschleunigungsphase werden Daten des Gebers aufgezeichnet, die daraufhin ausgewertet werden und bei den nächsten Geschwindigkeitsänderungen im Filter berücksichtigt werden können (dies entspricht einer Adaption von verschiedenen Größen).
Die bei einer Messfahrt bzw. Adaption ermittelten und gemessenen Größen können dabei auf einer HMI (HMI = Human Maschine Interface = Mensch-Maschine- Schnittstelle) als Diagnosegrößen zur Anzeige gebracht werden.
hi einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die die vorhergehenden Ausführungsbeispiele gemeinsam betrifft und diese nochmals verbessert, kann eine Adaption der Filterzeitkonstante bzw. der Eckfrequenz des Filters durchgeführt werden. Die Filtereigenschaft kann dabei insbesondere auch an die aktuelle Maschinengeschwindigkeit bzw. die Drehgeschwindigkeit der Leitwelle adaptiert werden. Beispielsweise kann die Filterzeitkonstante bzw. Eckfrequenz in einem festen oder in einem vorgebbaren (parametrierbaren) Verhältnis zur Maschinengeschwindigkeit angepasst werden. Dabei kann wiederum die Maschinengeschwindigkeit mit eigenem Filter, ohne eigenes Filter oder als Leitachsfϊlterausgang herangezogen werden. Optional kann die Filterzeitkonstante bei Maschinenstillstand einen Mindestwert besitzen, um bei Maschinenstillstand eine Eckfrequenz > 0 Hz zu erhalten.
Fig. 8 schließlich zeigt ein Ablaufdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung als Verfahren 800 zum Bereitstellen eines Verknüpfungssignals 150 zur
Steuerung einer Anlage, die ein Leitachsgebersignal 120 bereitstellt, welches eine
Drehgeschwindigkeit oder Position einer Leitwelle der Anlage repräsentiert. Das Verfahren 800 umfasst dabei einen ersten Schritt des Bereitsteilens 810 des Leitachsgebersignals 120 und eines gefilterten Leitachsgebersignalwerts 130, der einen Wert repräsentiert, der aus einer Filterung des Leitachsgebersignals 120 gewonnen wird. In einem zweiten Schritt erfolgt ein Verknüpfen 820 des gefilterten Leitachsgebersignalwerts 130 mit einem Wert des Leitachsgebersignals 120, um das Verknüpfungssignal 150 zu erhalten.
Bezugszeichenliste
100 Bereitstellungsvorrichtung
110 Filtersignalschnittstelle
120 Leitachsgebersignal, Leitwellengebersignal
130 gefiltertes Leitachsgebersignal, gefiltertes Leitwellengebersignal
140 Verknüpfungseinheit
150 Verknüpfungssignale
160 Steuereinheit
170 Filter
180 Vorverknüpfungseinheit
190 verknüpftes Signal
200 Hauptverknüpfungseinheit
210 Begrenzungseinheit
220 Additions- bzw. Subtraktionseinheit
400 Wichtungsfaktor
410 Wichtungseinheit
420 gewichtetes Signal, Korrektursignal
600 Auswertungseinheit
610 Gewichtungseinheit
700 erste Verknüpfungseinheit
710 S chleppfehlersignal
720 Schaltpunkt-Erkennungseinheit
730 Datentypkonvertierungseinheit
740 Schalteinheit
750 zweite Verknüpfungseinheit
760 dritte Verknüpfungseinheit
13 erster Integrator
12 zweiter Integrator
Il dritter Integrator 800 Verfahren zum Bereitstellen eines Verknüpfungssignals 150 zur Steuerung einer
Anlage 810 Schritt des Bereitsteilens des Leitachsgebersignals 120 und eines gefilterten
Leitachsgebersignalwerts 130 820 Verknüpfen des gefilterten Leitachsgebersignalwerts 130 mit einem Wert des
Leitachsgebersignals 120

Claims

Ansprüche
1. Bereitstellungsvorrichtung (100) zur Bereitstellung eines Verknüpfungssignals
(150) zur Steuerung einer Anlage, wobei die Anlage ein Leitachsgebersignal bereitstellt, welches eine Drehgeschwindigkeit oder eine Position einer Leitwelle der Anlage repräsentiert, wobei die Bereitstellungsvorrichtung (100) die folgenden Merkmale umfasst:
- eine Filtersignalschnittstelle (HO), die ausgebildet ist, um das Leitachsgebersignal (120) und einen gefilterten Leitachsgebersignalwert (130) bereitzustellen, der einen Wert repräsentiert, der aus einer Filterung des Leitachsgebersignals (120) gewonnen wird; und
- eine Verknüpfungseinheit (140), die ausgebildet ist, den gefilterten Leitachsgebersignalwert (130) mit einem Wert des Leitachsgebersignals (120) zu verknüpfen, um das Verknüpfüngssignal (150) zu erhalten.
2. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtersignalschnittstelle (110) ein Filter (170) umfasst, welches ausgebildet ist, um aus dem Leitachsgebersignal (120) den gefilterten Leitachsgebersignalwert (130) zu bestimmen.
3. Bereitstellungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungseinheit (140) ausgebildet ist, zumindest eine Addition oder Subtraktion des gefilterten Leitachsgebersignal wertes (130) mit einem Wert des Leitachsgebersignals (120) durchzuführen.
4. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungseinheit (140) eine Vorverknüpfungseinheit (180) und eine Hauptverknüpfungseinheit (220) umfasst, wobei die Vorverknüpfungseinheit (180) ausgebildet ist, den gefilterten Leitachsgebersignalwert (130) mit einem Wert des Leitachsgebersignals (120) zu einem verknüpften Signal (190) zu verknüpfen und wobei die Hauptverknüpfüngseinheit (200) ausgebildet ist, das Verknüpfungssignal (150) auf der Basis einer Verknüpfung eines Wertes des Leitachsgebersignals (120) mit dem verknüpften Signal (190) zu bestimmen.
5. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverknüpfungseinheit (180) ausgebildet ist, eine Addition oder Subtraktion durchzuführen.
6. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptverknüpfungseinheit (200) ausgebildet ist, eine Begrenzung des verknüpften Signals (190) auf der Basis einer Kennlinie durchzuführen.
7. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungseinheit (140) ausgebildet ist, einen Wert des Leitachsgebersignals (120) und einen gefilterten Leitachsgebersignalwert (130) zu einem Korrekturwert (dx) zu verknüpfen und das Verknüpfungssignal
(150) auf der Basis des Korrekturwertes (420) zu bestimmen.
8. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungseinheit (140) ausgebildet ist, das Verknüpfungssignal (150) durch eine Addition oder Subtraktion des gefilterten
Leitachsgebersignalwerts (130) mit dem Korrekturwert (420) zu erhalten.
9. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungseinheit (140) ausgebildet ist, zur Bestimmung des Korrekturwertes (420) eine Gewichtung (400) einer
Verknüpfung (dx) des gefilterten Leitachsgebersignalwertes (130) mit einem Wert des Leitachsgebersignals (120) durchzuführen.
10. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungseinheit (140) ausgebildet ist, die Gewichtung (400) auf der Basis einer Kennlinie (210) einer Begrenzungseinheit (210) zur Bestimmung eines Gewichtungsfaktors durchzuführen, wobei der Gewichtungsfaktor durch die Kennlinie in Abhängigkeit von einem Verknüpfungsergebnis (dx) des gefilterten Leitachsgebersignalwertes (130) mit dem Wert des Leitachsgebersignals (120) vorbestimmt oder festlegbar ist.
11. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungseinheit (140) ausgebildet ist, zur Bestimmung des Gewichtungsfaktors eine zusätzliche Filterung des Verknüpfungsergebnisses (dx) des gefilterten Leitachsgebersignalwertes (130) mit dem Wert des Leitachsgebersignals (120) durchzuführen.
12. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungseinheit (140) ausgebildet ist, für die zusätzliche Filterung ein Verknüpfungseinheitsfilter mit einer Filtercharakteristik zu verwenden, dessen Eckfrequenzen einzeln vorgebbar sind, dessen Eckfrequenzen ein vorgebbares Verhältnis zur Einstellung eines Filters
(170) oder dessen Eckfrequenzen ein festes Verhältnis zur Einstellung des Filters (170) besitzen, wobei das Filter (170) dasjenige Filter ist, welches den gefilterten Leitachsgebersignalwert (130) bereitstellt.
13. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 6 oder 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptverknüpfungseinheit (200) oder die Begrenzungseinheit (210) ausgebildet ist, eine Kennlinie zu verwenden, die einen Wert von Null im Ursprung eines Kennliniendiagrammes aufweist, dessen Abszisse ein Verknüpfungsergebnis des gefilterten Leitachsgebersignalwertes (130) mit dem Wert des Leitachsgebersignals (120) abbildet.
14. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 6 oder 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die die Hauptverknüpfungseinheit (200) oder die Begrenzungseinheit (210) ausgebildet ist, eine Kennlinie zu verwenden, die zumindest teilweise lineare Abschnitte aufweist oder auf Polynomen oder sinoiden Formen basiert.
15. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptverknüpfungseinheit (200) oder die Begrenzungseinheit (210) ausgebildet ist, eine Kennlinie zu verwenden, die veränderbar und/oder auswechselbar, insbesondere online veränderbar und/oder auswechselbar ist.
16. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungseinheit (140) ausgebildet ist, das Leitachsgebersignal (120) vor der Verknüpfung mit dem gefilterten Leitachsgebersignalwert (130) mit einem Verknüpfungseinheitsfilter zu filtern.
17. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungseinheit (140) ausgebildet ist, das Leitachsgebersignal (120) vor einer Verknüpfung mit dem gefilterten Leitachsgebersignalwert (130) mit einem Verknüpfungseinheitsfilter zu filtern, das eine schwächere Filtercharakteristik aufweist, als das Filter (170).
18. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgabeschnittstelle vorgesehen ist, die ausgebildet ist, eine Differenz zwischen einem Wert des Leitachsgebersignals (120) und einem Wert des Verknüpfungssignals (150) oder des gefilterten
Leitachsgebersignals (130) auszugeben.
19. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Speicher aufweist, der ausgebildet ist, eine maximal aufgetretene Differenz zwischen einem Wert des
Leitachsgebersignals (120) und einem Wert des Verknüpfungssignals (150) oder des gefilterten Leitachsgebersignals (130) zu speichern.
20. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungseinheit (140) ausgebildet ist, den gefilterten Leitachsgebersignalwert (130) mit dem Leitachsgebersignal (120) derart zu verknüpfen, dass ein Wert des Verknüpfungssignals (150) erst dann dem gefilterten Leitachsgebersignalwert (130) entspricht, wenn die
Drehgeschwindigkeit der Leitwelle zumindest einer vordefinierten Drehgrenzgeschwindigkeit ((D1) entspricht.
21. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungseinheit (140) ausgebildet ist, den Wert des Verknüpfungssignals (150) aus dem gefilterten Leitachsgebersignalwert (130) und dem Leitachsgebersignal (120) entsprechend einer Verknüpfungskennlinie zu bestimmen, wenn die Drehgeschwindigkeit der Leitwelle niedriger als die vordefinierten Drehgrenzgeschwindigkeit ((D1) ist.
22. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungseinheit (140) ausgebildet ist, eine lineare Verknüpfungskennlinie in einem Bereich der Drehgeschwindigkeit der Leitwelle zu verwenden, in dem die Drehgeschwindigkeit der Leitwelle niedriger als die vordefinierte Drehgrenzgeschwindigkeit ((Di) ist.
23. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungseinheit (140) ausgebildet ist, eine lineare Verknüpfungskennlinie zu verwenden, die bei einem Stillstand der Leitwelle einen von Null verschiedenen Wert aufweist.
24. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungseinheit (140) ausgebildet ist, eine nichtlineare Verknüpfungskennlinie zu verwenden.
25. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verknüpfungseinheit (140) die Verknüpfungskennline fest vorgebbar ist oder die Verknüpfungseinheit (140) eine Schnittstelle aufweist, die ausgebildet ist, einem Anwender die Möglichkeit einer Eingabe einer zu verwendenden Verknüpfungskennline zu ermöglichen.
26. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterschnittstelle (110) ferner ein Filter
(170) aufweist, das ausgebildet ist, den gefilterten Leitachsgebersignalwert (130) bereitzustellen.
27. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Filter (170) zur Bereitstellung des gefilterten
Leitachsgebersignalwertes über die Filterschnittstelle vorgesehen ist, wobei das Filter eine Kaiman-Filterstruktur aufweist.
28. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (170) eine rückgekoppelte Struktur mit drei kaskadierten Integratoren (13, 12, II) aufweist, wobei die kaskadierten Integratoren (13, 12, II) ausgebildet sind, mit einer Information über einen auftretenden Ruck oder über eine Beschleunigung in der Drehbewegung der Leitwelle gespeist zu werden.
29. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (170) derart ausgebildet ist, dass zumindest einer der kaskadierten Integratoren (13, 12, II) mit zumindest einem festlegbaren oder vordefinierten Wert bei einem Auftreten eines Ruckes oder einer Beschleunigung in der Drehbewegung der Leitwelle gespeist wird.
30. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (170) eine Schaltpunkterkennungseinheit (720) umfasst, die ausgebildet ist, eine Information über einen Zeitpunkt der Antriebsumschaltung an der Leitwelle der
Anlage selbständig zu erkennen, wobei das Filter (170) ausgebildet ist, die Filterung auf der Basis dieser Information über den Zeitpunkt der Antriebsumschaltung durchzuführen.
31. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (170) eine
Maschinensteuerungsschnittstelle umfasst, die ausgebildet ist, eine Information über eine Drehgeschwindigkeit der Leitwelle, insbesondere einen Wechsel der
Drehgeschwindigkeit der Leitwelle, zumindest einen Beschleunigungswert der
Leitwelle, zumindest einen Ruckwert der Leitwelle, zumindest eine SoIl- Drehgeschwindigkeit der Leitwelle, zumindest einen Motorstrom eines Motors der Anlage oder zumindest ein Beschleunigungsmoment der Leitwelle zu empfangen und die Filterung auf der Basis der empfangenen Information über die Drehgeschwindigkeit der Leitwelle durchzuführen.
32. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 29 und 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (170) ausgebildet ist, die kaskadierten Integratoren (13, 12, II) ansprechend auf eine Information über den Zeitpunkt der Antriebsumschaltung aus der Schaltpunkterkennungseinheit (720) oder ansprechend auf die Information über die Drehgeschwindigkeit der Leitwelle mit einem vordefinierten oder festlegbaren Wert (Cl, C2) zu speisen.
33. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 27 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (170) ferner einen Sensor umfasst, der ausgebildet ist, ein Sensorsignal (120) bereitzustellen, das eine Drehgeschwindigkeit der Leitwelle repräsentiert, wobei das Filter (170) ausgebildet ist, die Filterung auf der Basis des Sensorsignals (120) durchzuführen.
34. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (170) ausgebildet ist, den festlegbaren Wert durch eine Benutzereingabe, eine Messfahrt der Anlage oder während des Laufs der Anlage durch eine einstellbare Lernphase des Filters (170) zu ermitteln.
35. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 27 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgabevorrichtung vorgesehen ist, die ausgebildet ist, zumindest eine für die Filterung relevante Größe auszugeben.
36. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem dem Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Filter (170) zur Bereitstellung des gefilterten Leitachsgebersignalwertes (130) über die Filterschnittstelle (110) vorgesehen ist, wobei die Filtereigenschaft des Filters (170) an eine aktuelle Drehgeschwindigkeit der Leitwelle der Anlage adaptierbar ist.
37. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (170) ausgebildet ist, eine Filterzeitkonstante oder eine Eckfrequenz in einem festen oder in einem vorgebbaren oder parametrierbaren Verhältnis zur Drehgeschwindigkeit der Leitwelle anzupassen.
38. Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (170) ausgebildet ist, eine Filterzeitkonstänte zu verwenden, die bei einem Stillstand der Leitwelle einen Mindestwert aufweist, um bei Stillstand der Leitwelle eine Eckfrequenz von größer als Null Hertz zu erhalten.
39. Steuervorrichtung mit folgenden Merkmalen:
- einer Bereitstellungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 38; und
- eine Steuereinheit (160), die ausgebildet ist, um die Anlage ansprechend auf das Verknüpfungssignal (150) zu steuern.
40. Verfahren (800) zum Bereitstellen eines Verknüpfungssignals (150) zur Steuerung einer Anlage, die ein Leitachsgebersignal (120) bereitstellt, welches eine Drehgeschwindigkeit oder eine Position einer Leitwelle der Anlage repräsentiert, wobei das Verfahren (800) die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen (810) des Leitachsgebersignals (120) und eines gefilterten Leitachsgebersignalwerts (130), der einen Wert repräsentiert, der aus einer Filterung des Leitachsgebersignals (120) gewonnen wird; und
- Verknüpfen (820) des gefilterten Leitachsgebersignalwerts (130) mit einem Wert des Leitachsgebersignals (120), um ein Verknüpfungssignal (150) zu erhalten.
41. Computerprogramm mit Programmcode zur Ausführung von Schritten des Verfahrens gemäß Anspruch 40, wenn das Computerprogramm auf einer Datenverarbeitungsanlage ausgeführt wird.
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