CH320104A - Anordnung an einem porportionalen Regler, durch welche der Ausgleichsvorgang mit steilerer Anfangsflanke als ohne sie beginnt - Google Patents

Description

  Anordnung an einem     porportionalen    Regler, durch welche der Ausgleichsvorgang  mit steilerer Anfangsflanke als ohne sie beginnt    Bekanntlich erfolgt. die Regelung mit Pro  portionalreglern und damit stetigen Reglern  (z. B. mit Elektronenröhren, gittergesteuer  ten     Dampf-    oder     Gasentladungsstrecken,     magnetischen Verstärkern     usw.)    in der Weise,       dass    die Regelgrösse     (Istwert)    mit einem Soll  wert verglichen wird und die Regelabwei  chung, das ist die Differenz zwischen     Soll-          und        Istwert,

      über einen Verstärker und ein  oder mehrere     Verstellglieder    die Regelstrecke  in der Weise verstellt, dass eine eingetretene  Regelabweichung je nach der Grösse der Ge  samtverstärkung, vermindert wird. Die Zeit,  in welcher eine eingetretene Störung (Regel  abweichung) .aasgeregelt, das heisst beseitigt  wird, hängt ab von den Eigenzeiten der  im Regelkreis liegenden Glieder. So gibt es  z. B. fast keine völlig     trägheitslosen    Regel  verstärker oder Stellglieder.

   Die     Überwindung     dieser     Trägheiten        ist        grundsätzlich    immer da  durch möglich,     dass    bei einem Regelvorgang  grössere     lIomentanleistungen    wirksam werden,  also für den stationären Zustand erforderlich  sind. Erwähnt werden kann in diesem     Zusain-          inenhang    das Beispiel der bekannten     Stoss-          erreäning    zwecks Überwindung einer magneti  schen Trägheit.

   Auf den Regelkreis über  tragen bedeutet dies, dass möglichst schon bei  einer kleinen Regelabweichung grosse     Ver-          stellkräfte        bzw.        -leistungen    ausgelöst werden  sollen, um die     Regelabweichung    in kurzer    Zeit zu vermindern bzw.     ganz    zu beseitigen.  Dem steht entgegen, dass     mit    Rücksicht auf  die Stabilität des Regelkreises sogenannte  Beruhigungseinrichtungen verwendet werden  müssen, die eine volle Ausnutzung der Lei  stung von Regelverstärkern und Stellgliedern  begrenzen, um     Pen.delungen    zu vermeiden.

    Die Forderungen, gleichzeitig genau und auch  schnell zu regeln, stösst daher bei     Pro:por-          tiornalreglern    auf Schwierigkeiten.  



  Es besteht nun die Aufgabe auch bei     Pro-          portionalregl.ern.,    die eine bleibende Regelab  weichung vom Sollwert von weniger als 0,1     II/o     gewährleisten sollen, eine grössere Regelge  schwindigkeit     za.    erreichen. Durch eine spe  zielle Ausbildung der     erfindungsgemässen    An  ordnung wird dies ermöglicht.  



  Die erfindungsgemässe Anordnung an  einem proportionalen Regler ist, dadurch ge  kennzeichnet, dass dem proportionalen Regler       mindestens    ein unstetiger Regler mit     Schwell-          wert    vorgeschaltet ist, wobei, wenn die Regel  abweichung die Schwelle in     mindestens    einer  Richtung übersteigt, dem stetigen Regler eine  grössere Regelabweichung vorgetäuscht wird,  als tatsächlich vorliegt, so     .dass    der     Ausgleieh-          vorgang    im Sinne der     erforderlichen    Verstel  lung mit wesentlich steilerer     Anfangsflanke     beginnt, als er ohne unstetigen Regler begin  nen würde.

        Ein<I>bevorzugtes</I> Anwendungsgebiet     ist    die  Drehzahlregelung kontinuierlicher Walzen  strassen, weil hier die bleibende Regelabwei  chung extrem gering sein muss. Andernfalls  treten sofort     Stauchungen    oder Zerrungen  auf. Anderseits muss aber hier die     RegeIge-          sehwindigkeit    hoch sein, um eben dieselben  Fehler so klein wie möglich .zu halten.  



       Wenn    man ausserdem     Pendelungen    ver  meiden will, ist erforderlich, dass die nur  zeitweilig eingreifenden unstetigen Regler  schon vor Erreichen des Sollzustandes wieder  unwirksam geworden sind. Das könnte z. B.  dadurch erreicht werden, dass der unstetige  Regler mit. Schwellenwert nicht .allein auf  die Grösse der Regelabweichung, sondern auch  auf deren zeitliche Veränderung, das heisst  den     Differentialquotienten,    anspricht und  z. B. bei schneller Verkleinerung der     R.egel-          abwelchung    vorzeitig .der     unstetige    Regler ab  geschaltet wird.

   Dadurch wird gewährleistet,       da.ss    die Beruhigungseinrichtung des     Propor-          tionalreglers    nach wie vor wirksam bleiben.  Sichere Stabilität ist ferner .gewährleistet,  wenn der     zusätzliche    Regler richtungsemp  findlich gemacht wird, damit er immer nur  eingreift, wenn die Regelabweichung in einer  bestimmten Richtung auftritt. Die üblichen       Antriebsmotoren    haben eine fallende     Dreh-          itioment-Drehzahl-Kennlinie,    die durch den  innern Spannungsabfall und den Spannungs  abfall in den Zuleitungskabeln bedingt ist.

    Unter     Ausnützung    dieser Tatsache lässt sich  insbesondere dann, wenn ein     nennenswertes     Lastmoment vorhanden     ist,    das .die kinetische  Energie des Antriebes genügend schnell ver  kleinern kann, eine weitere Verbesserung der  Stabilität erreichen,     indem    der zusätzliche  Regler richtungsempfindlich gemacht wird.  Dieser greift dann zweckmässig immer nur  dann an, wenn .die Regelabweichung in einer  bestimmten Richtung auftritt. So würde der  betreffende Motor von sieh     aus    bei     zu    hoher  Drehzahl eine grössere Last übernehmen, wenn  nicht die fallende Kennlinie einen Drehzahl  abfall und damit wiederum einen Rückgang  der Belastung bewirkt.

   Es ist     also    lediglich    <I>erforderlich, eine</I> genau definierte     Festlegung     der Drehzahl nach unten hin     vorzunehmen.     



  Da. Drehstromgenerator en einerseits einen  Antrieb mit fallender     Kennlinie    haben kön  nen und anderseits ein innerer     Spanniuigs-          abfall    besteht, ist die Erfindung auch bei  der Regelung von Drehstromgeneratoren an  wendbar.  



  Das Patent soll an Hand einer Drehzahl  regelung beispielsweise näher erläutert wer  den.  



  Bei     Fig.    1 der Zeichnung wird die Dreh  zahl mit Hilfe einer     Gleichstrom-Tachometer-          niasehine    1 gemessen und mit dem Sollwert  einer stabilisierten     Gleichspannung        vergli-          ehen.    Die Regelabweichung wird dem nicht  näher beschriebenen     Proportionalregler    3     zu-          gefÜhrt,    der eine entsprechende Verstellung  v     eranlasst.    Als unstetiger Regler mit Schwell  wert.

   soll beispielsweise ein polarisiertes Fein  relais verwendet werden, oder ein Feinrelais,  dessen     Spuie    4 über einen     Kondensator    5  und ein Ventil 6, vorzugsweise einen     Trok-          kenaleichrieht.er,    an die     Ta.ehometermaschine     angeschlossen ist. Der Kontakt des Relais  schaltet beim Ansprechen den Widerstand 7  ein, so dass durch den dann auftretenden  Spannungsabfall am Widerstand 8 dem     Pro-          portiona.lregler    3 eine grössere Regelabwei  chung vorgetäuscht wird, als tatsächlich vor  handen ist.

   Der Kondensator 5 wird über den  Widerstand 9     aufge-    und durch den Ventil 6       entladen.    Bei richtiger Drehzahl ist er auf  geladen. Tritt nun eine plötzliche Zunahme  der Belastung     B    des auf konstante Drehzahl  zu regelnden Motors zur Zeit to     (Fig.    2) ein,  so sinkt die Drehzahl     n    und damit auch die  Gleichspannung an der     Tachometermaschine     1 ab, bis zwischen Belastungsmoment und     An-          triebsmoment    Gleichgewicht besteht.. Dann  steigt. die Drehzahl auf Grund des weiteren  Wirkens des Reglers wieder auf den Sollwert  an.

   Würde der     Proportionalregler    allein wir  ken, so wäre nach     Fig.    2 (Kurve a) der Um  kehrpunkt infolge der     Trägheiten    in dessen  Regelverstärker im Stellglied und in der  Regelstrecke erst     zur    Zeit t2 erreicht.

   Wird  aber der     unstetige    Regler gemäss     Fig.    1 ver-      wendet, der bei einer     Regelabweiehung,    wie  sie zur Zeit     ti        vorliegt,    anspricht, so kann  der Wendepunkt wesentlich früher erreicht  werden, so dass sich ein Regelvorgang gemäss  Kurve     b    ergibt und die     Drehzahl-Zeit-Fläche,     das heisst der     Wegverlust,    wesentlich kleiner  gehalten werden kann.

   Das ergibt sieh so,  dass mit dem Absinken der     Tachometerspa.n-          nung    ein     Entladestromstoss    durch 10 und 4  in     Purchlassriehtung    von 6 getrieben wird,  wodurch das Relais 4     eingeschaltet    wird. Es  ist dabei wesentlich, dass die Zeitkonstante       des        Relais-Spulenkreises    so eingestellt werden  kann, dass bereits vor dem Erreichen des Soll  zustandes, z.

   B. zur Zeit     t;"    der Relaiskontakt  wieder geöffnet wird, um     Überregelungen,     wie sie durch die Kurve     b        angedeutet    sind,       zu    vermeiden, das heisst einen Verlauf zu  erreichen, wie er durch die Kurve c     wieder-          (,egeben.    ist.

   Eine derartige Einstellung ist  mit dem Widerstand 10 bequem zu     erreichen.     Mit einem zweiten unstetigen Regler     kann     auch bei Drehzahlanstieg durch     plötzliche          Entlastung    in ähnlicher Weise eingegriffen  werden, indem. die     Regelabweiehung    in um  gekehrter Richtung am     Proportionalregler    als  grösser vorgetäuscht wird.  



  Diese Verbindung zwischen einem steti  gen) Proportional- und einem unstetigen  Regler     ist    um so leichter möglich, je schneller  sieh die Regelabweichung im Falle einer Stö  rung einstellt, weil dann entsprechend leich  ter differenziert werden kann. Es kommt  eine derartige Einrichtung     vorzugsweise    auch       Für    die Regelung von Generatoren auf kon  stante Spannung in Frage, weil dort beson  ders bei einem     Blindlaststoss    die     Generator-          ,#pannung    sich sprunghaft verändert.

   In un  stetigen Reglern können auch als Verstärker  Elektronenröhren und     Transistoren    bei Aus  nutzung ihrer     Knickkennlinie    verwendet wer  den.

Claims (1)

1. PATENTAN?SPRÜCH'E I. Anordnung an einem proportionalen Regler, da,dureh gekennzeichnet, dass dem pro port.ional:en Regler mindestens ein unstetiger Regler mit Schwellenwert vorgeschaltet ist, wobei, wenn die Regelabweiehung die Schwelle in mindestens einer Richtung über steigt, dem stetigen Regler eine grössere Regelabweichung vorgetäuscht wird, als tat sächlich vorliegt, so dass der Ausgleichvor- gang im Sinne der erforderlichen Verstellung mit wesentlich steilerer Anfangsflanke be ginnt, als er ohne unstetigen Regler beginnen würde.

   II. Verwendung der Anordnung nach Patentanspruch I in einer Vorrichtung für die Drehzahlregelung kontinuierlicher Wal zenstrassen. UNTERANSPRÜCHE 1. Anordnung nach Patentansprueh I, da durch gekennzeichnet, dass der unstetige Regler nur auf eine Richtung der Regelab weichung anspricht und,dass neben ,der Regel- , abweiehung selbst auch :deren. zeitliche Ver änderung auf ,den unstetigen Regler einwirkt. 2.

   Anordnung nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in ihr zur Erzeugung einer Richtungs abhängigkeit Trockengleichrichterzellen vor gesehen sind, die in Reihe mit Blindwider ständen liegen. 3. Anordnung nach Patentansprueh I und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass für die beiden; Richtungen der Regelabweichung je ein unstetiger Regler mit Richtungsglied vorgesehen ist. 4.

   Anordnung n.acli Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass in den unstetigen Reglern Fein relais vorgesehen sind, deren Spulen in Reihe mit Kondensatoren und Trockengleichrichter zellen an den Istwertgeber der Regelgrösse angeschaltet sind. 5. Anordnung nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass im unstetigen Regler in polarisiertes Feinrelais verwendet ist. 6.

   Anordnung nach Patentanspruch I und Unteranspriiehen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass zur Erhöhung der Ansprech- empfindlichkeit der unstetigen Relais Qlektrg, nische Verstärker dienen. 7. Anordnung nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 4 und 6, dadurch ge kennzeichnet, dass als elektronischer Verstär ker Transistoren dienen. B.

   Anordnung nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 4 und 6, dadurch ge- kennzeichnet, dass als elektronischer Verstär ker Blektronenröhren dienen.