CH363702A - Verfahren zur Regelung einer physikalischen Grösse, welche vom Zusammenwirken mehrerer je durch einen Regler gesteuerter Grössen abhängt, und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

  Verfahren zur Regelung einer physikalischen Grösse,  welche vom Zusammenwirken mehrerer<B>je</B> durch einen Regler gesteuerter Grössen abhängt,  und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur  Regelung einer physikalischen Grösse, welche vom  Zusammenwirken mehrerer<B>je</B> durch einen Regler  gesteuerter, insbesondere unter sich gleichartiger  Grössen, abhängt, in solcher Weise,     dass    dabei gleich  zeitig ein bestimmtes Verhältnis der gesteuerten  Grössen eingestellt wird. Diese Aufgabe liegt bei  spielsweise vor, wenn der Unterdruck im Feuerraum  eines Dampfkessels geregelt werden soll und wenn  dazu die Förderleistungen mehrerer nebeneinander  arbeitender     Saugzuggebläse    gesteuert werden müssen.  



  Die diesen Verfahren zugrunde liegende Aufgabe  kann zweifellos dadurch gelöst werden,     dass    für den  Betrieb eines jeden Stellgliedes<B>je</B> ein Regler ver  wendet wird, welcher     P-Charakteristik    hat oder des  sen Charakteristik durch einen     P-Anteil        mitbestimnit     ist, und     dass    jedem     Reglereingang    der gleiche von  der Regelabweichung abhängige Betrag, insbesondere  das Integral oder die Summe des Integrals und des  Differentials der Regelabweichung zugeführt wird.

    Durch diese Lösung wird ein gleichbleibendes Ver  hältnis der gesteuerten Grössen erzwungen und in       bezug    auf die Regelgrösse hat eine solche Einrich  tung die im allgemeinen erwünschte I- oder     DI-          Charakteristik.     



       I-Regler    sind Regler, die eine integrale Regel  charakteristik aufweisen.     DI-        bzw.        P-Regler    kenn  zeichnen Regler mit     differential-integraler        bzw.    pro  portionaler Regelcharakteristik. Die Ausdrucksweise       P-Anteil        bzw.        I-Anteil    soll die jeweiligen propor  tionalen     bzw.    integralen Anteile der entsprechenden  Regelcharakteristik bezeichnen.  



  Diese Lösung hat jedoch Nachteile. Im allgemei  nen werden Regler mit     P-Charakteristik    oder Regler,  deren Charakteristik durch einen     P-Anteil    mitbe-    stimmt ist, dadurch verwirklicht,     dass    ursprünglich  integralwirkende Regler durch Einrichtungen zur  Rückkopplung ihres Ausgangswertes, gegebenenfalls  über verzögernde     übertragungsglieder,    zu Reglern  mit     P-Charakteristik    umgewandelt oder zu Reglern,  deren Charakteristik durch einen     P-Anteil    mitbe  stimmt ist, ergänzt werden.

   Dann wären aber im  angeführten Lösungsfall auf dem Wege vom     Fühl-          glied    der Regelabweichung bis zum Stellglied für  jede der zu steuernden Grössen zwei in ihrer Charak  teristik mit integralen Anteilen behaftete     übertra-          gungsglieder    hintereinander geschaltet. Es ist be  kannt,     dass    durch die     Hintereinanderschaltung    der  artiger     übertragungsglieder    die Neigung zu Schwin  gungen der Regelgrösse erheblich begünstigt ist und       dass    es zusätzlicher Mittel bedarf, um die Regelung  dynamisch zu stabilisieren.

   Eine erhebliche Trägheit  der Regelung     muss        im    allgemeinen trotzdem noch in  Kauf genommen werden. Durch das Verfahren nach  der Erfindung sollen die genannten Nachteile ver  mieden werden.  



  Gemäss dem Verfahren nach der Erfindung wer  den die     üinzelnen    zu     steuernäenGrössen    durch     P,        4,,eT     mit     I-Charakteristik    oder     DI-Charakteristik    gesteuert  und werden jedem Regler neben der Regelab  weichung die Abweichung eines einstellbaren     Propor-          tionaltells    der von ihm gesteuerten Grösse vom arith  metischen Mittel der einstellbaren     Proportionalteile     aller gesteuerten Grössen zugeführt.

   Sind also<I>X"</I>  <I>X2</I><B>...</B><I>X"</I> die gesteuerten Grössen und sollen sie stän  dig im Verhältnis     pl   <B><I>:</I> p2: ...</B>     p"    stehen, so soll dem  die Grösse     Xi    steuernden Regler neben der Abwei  chung der zu regelnden Grösse von ihrem Sollwert  noch eine Grösse zugeführt werden, deren Wert dem  Ausdruck    
EMI0002.0001     
    entspricht.  Das technische Handeln nach der oben gegebe  nen Anweisung setzt voraus,     dass        Messwerte    der ein  zelnen gesteuerten Grössen vorliegen.

   Der Aufwand  von Geräten zur Ermittlung dieser     Messwerte    erüb  rigt sich jedoch, wenn eine hinreichend     reproduzier-          bare    Abhängigkeit zwischen gesteuerten Grössen und  den Stellungen der ihnen zugeordneten Stellgliedern  gegeben ist. Die gesteuerten Grössen können also  auch     Stellgrössen    sein. Wenn z.

   B.     Ylp    Y2<B>...</B>     Y.    die       Stellgrössen    sind und wenn     q,:   <B><I>q2</I> ...</B>     q"    das einzu  haltende Verhältnis der     Stellgrössen    ist, dem Eingang  des einer gesteuerten Grösse     Xi    zugeordneten Reg  lers neben der Abweichung der Regelgrösse von  ihrem Sollwert eine Grösse zugeführt werden, deren  Wert dem Ausdruck  
EMI0002.0015     
    entspricht.  Die Ausdrücke  
EMI0002.0016     
    stellen, wie bereits oben gesagt wurde, Abweichun  gen von Einzelwerten von ihrem arithmetischen  Mittel dar.

   Sicherlich wären auch Grössen, welche  anderen Funktionen der     p,   <I>X,</I>     bzw.        qi        Yi    entspre  chen, denkbar, welche dazu geeignet sind, die Reg  ler für die zu steuernden Grössen passend zu beein  flussen.

   Man könnte beispielsweise daran denken,  die     Xi        bzw.        Yi    zu messen, den jeweils grössten oder  kleinsten der Werte     pi        Xi        bzw.        qi        Yi    auszuwählen  und jeweils allein den zugeordneten Regler     im    Sinne  einer Verkleinerung oder Vergrösserung von     Xi        bzw.          Yi    so lange zu beeinflussen,

   bis alle     piXi        bzw.        qi          Yi    untereinander gleich sind. Die erfindungsgemässe  Anweisung erlaubt jedoch, insbesondere dann, wenn  elektrisch arbeitende Mittel eingesetzt werden sollen,  die Lösung der Aufgabe mit einem sehr geringen  Aufwand technischer Mittel, wie insbesondere das  im folgenden beschriebene und in der Abbildung ge  zeigte Ausführungsbeispiel lehrt.  



  <B>In</B> der beiliegenden Zeichnung ist als Ausfüh  rungsbeispiel eine Anlage zur Regelung des Unter  druckes im. Feuerraum eines Dampfkessels darge  stellt, anhand welcher Zeichnung auch ein Aus  führungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens  dargelegt wird.  



  In Verbindung mit dem Dampfkessel<B>1</B> sind drei       Sauggebräse    2 vorgesehen, von denen verlangt wird,       dass    sie sich mit verhältnisgleichen     Förderleistungen     an der Aufrechterhaltung eines gewünschten Unter  druckes im Feuerraum beteiligen. Stellglieder<B>3</B> die  nen der Einstellung der Förderleistungen der einzel  nen Gebläse. Sie werden von Stellmotoren 4, welche  den ihrem Betrieb dienenden Verstärkern<B>5</B> (Regel-         verstärkern)    nachgeschaltet sind, gestellt.

   Die Regel  verstärker mit den nachgeschalteten Stellmotoren  sind durch     1-Charakteristik    oder bei passender Aus  führung der Regelverstärker durch     DI-Charakteri-          stik    ausgezeichneten Regler zur Steuerung der För  derleistungen der einzelnen     Saugzuggebläse.    Gleich  laufend mit den Stellgliedern<B>3</B> werden die     Messwert-          geber   <B>6,</B> welche als Drehtransformatoren zu denken  sind, gestellt. Sie geben elektromotorische Kräfte,  welche den Stellungen der Stellglieder entsprechen  und welche Ströme durch die     Potentiometer   <B>7</B> trei  ben.

   An den     Potentionietern    können, der Einstellung  ihrer Schleifer entsprechend,     Proportionalteile    der  an ihnen vorhandenen Spannungsabfälle abgegriffen  werden, welche, wenn     mit        Yl,   <I>Y.,</I> und Y, die Stel  lungen der     Stellgheder    und mit     q,   <B><I>:</I></B>     q2:        q.    ihr ge  wünschtes Verhältnis bezeichnet werden, Repräsen  tanten der Ausdrücke     qi        Yi    sind.  



  Die     Potentiometer    können nun als aktive Zwei  pole     aufgefasst    werden, an deren Ausgängen dem  Produkt     qi        Yi    entsprechende elektromotorische  Kräfte vorhanden sind. Jeder dieser drei Zweipole  ist nun mit<B>je</B> einem Widerstand<B>8</B> in Reihe geschal  tet und die drei Reihenschaltungen sind parallel ge  schaltet. Die in diesem Netzwerk auf Grund der  elektromotorischen Kräfte fliessenden Ströme haben  an den als unter sich gleich vorauszusetzenden Wider  ständen<B>8</B> Spannungsabfälle zur Folge, welche den  Ausdrücken  
EMI0002.0062     
    entsprechen.

    Der Unterdruck im Feuerraum sei durch das  Gerät<B>9</B> gemessen, welches durch den als Drehtrans  formator zu denkenden Geber<B>10</B> eine dem Unter  druck entsprechende elektromotorische Kraft be  wirkt, welche mit dem gleichartigen Geber<B>11</B> für  die Einstellung des Sollwertes des Unterdruckes in  Reihe geschaltet ist. Die am Ausgang der Geber  kombination fühlbare Spannung entspricht also der  Regelabweichung. Der Eingang jedes Regelverstär  kers ist in Reihe mit dem ihm zugeordneten Wider  stand<B>8</B> und der die Regelabweichung darstellenden  Geberkombination geschaltet.

   Dem der     SteRgrösse          Yi    zugeordneten Regelverstärker     lässt    sich damit     ein-          gangsseitig    eine Spannung aufprägen, welche der  Summe der Regelabweichung und des Ausdruckes  
EMI0002.0068     
    entspricht.  Nach der gleichen technischen Lehre, nach wel  cher die im Ausführungsbeispiel angegebene Schal  tung für die ;Steuerung von drei verhältnisgleich zu  steuernden Grössen entwickelt wurde, ist es auch  möglich, eine Schaltung zur Steuerung von beliebig  vielen Grössen zu entwickeln.  



  Die zu steuernden Grössen brauchen nicht, wie im  Ausführungsbeispiel, gleichartig zu sein. Das Verfah  ren und die im Ausführungsbeispiel demonstrierte      Einrichtung zu seiner Ausübung ist vielmehr überall  da anwendbar, wo eine zu regelnde Grösse überhaupt  von mehreren zu steuernden Grössen, welche in einem  bestimmten Verhältnis zueinander stehen sollen, ab  hängt. Den Gebern für die Werte der gesteuerten  Grössen, z. B. der     Stellgrössen    können, wenn das Ver  hältnis dieser Grössen zueinander mit dem Sollwert  der Regelgrösse variabel sein soll, auch beispielsweise  passende     Kurvenscheibengetriebe    oder äquivalente  Einrichtungen vorgeschaltet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE parallel geschaltet sind und dass jeder Regler mit einer Spannung betrieben wird, welche sich aus dem Spannungsabfall an dem ihm zugeordneten Wider stand und einer der Regelabweichung entsprechenden Spannung zusammensetzt. <B>111.</B> Anwendung des Verfahrens nach Patentan spruch I zur Regelung des Unterdruckes im Feuer raum eines Dampfkessels, bei welcher die Förder- leistung mehrerer im Parallelbetrieb wirkender Sang- zuggebläse gleichzeitig nach Massgabe des Unter druckes im Feuerraum gesteuert werden soll.

   <B>1.</B> Verfahren zur Regelung einer physikalischen Grösse, welche vom Zusammenwirken mehrerer<B>je</B> durch einen Regler gesteuerter Grössen abhängt, in solcher Weise, dass dabei gleichzeitig ein bestimm tes Verhältnis der gesteuerten Grössen eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Grössen durch Regler mit<B>1-</B> oder DI-Charakteristik gesteuert werden, und dass jedem Regler neben der Regelabweichung die Abweichung eines einstellbaren Proportionalteiles der von ihm gesteuerten Grösse vom arithmetischen Mittel der einstellbaren Propor- tionalteile aller gesteuerten Grössen zugeführt wird.

   II. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit elektrischen Mitteln, dadurch gekennzeichnet, dass für jede gesteuerte Grösse ein Geber für eine dem Proportionalteil die ser Grösse entsprechende elektrische Spannung und ein mit diesem Geber in Reihe geschalteter Wider stand vorhanden ist, dass diese Reihenschaltungen UNTERANSPRUCI-1 Verfahren nach Patentanspruch I, zur Regelung des von den Förderleistungen mehrerer parallel betriebener Sauggebläse abhängigen Unterdruckes im Feuerraum<B>(1)</B> eines Dampfkessels, bei dem die Förderleistungen der Gebläse (2)

   in Abhängigkeit vom Unterdruck des Dampfkessel-Feuerraumes durch Regler derart gesteuert werden, dass die Förderlei- stungen der einzelnen Gebläse untereinander ein be stimmtes Verhältnis aufweisen, dadurch gekennzeich net, dass die Förderleistungen der Gebläse über in deren Saugleitungen angeordnete, verstellbare !Strö mungswiderstände<B>(3)

   </B> durch Regler mit<B>1-</B> oder DI- Charakteristik geregelt werden und dass jedem Reg ler neben der Regelabweichung die Abweichung des Proportionalanteiles der von ihm gelieferten Stell- grösse vom arithmetischen Mittelwert der Propor- tionalanteile sämtlicher von dem Regler gelieferter Stellgrössen zugeführt wird.