CH649831A5 - Servoeinrichtung zur steuerung der stellung einer vorrichtung. - Google Patents

Description

Erfindung im Zusammenhang mit einem solchen System be- schrieben.

30 Das Servosystem, das in der Zeichnung dargestellt ist, kann

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Servoeinrichtung zur beispielsweise im horizontal oder vertikal führenden Steuersy-

Steuerung der Stellung einer Vorrichtung in Abhängigkeit eines stem für ein Geschütz eingebaut sein. Das Servosystem enthält

Soll-Stellungssignals, welche Einrichtung einen Regelkreis zum einen Vergleicher 1, z. B. Synchros, in welchen ein Eingangssi-

Vergleichen des Soll-Stellungssignals mit einem Ist-Stellungssi- gnalx, d. h. der Führungswinkel y in der horizontalen oder gnal enthält, um ein Fehlersignal zur Positionierung der Vorrich- 5 vertikalen Ebene, mit dem wirklichen Winkel y in horizontaler tung zu erzeugen, welcher Regelkreis mindestens ein Element oder vertikaler Ebene verglichen wird. Der Vergleicher 1 gibt ein aufweist, das auf die Fehlersignale nicht linear anspricht. Fehlersignal x-y ab, welches dem Unterschied zwischen dem

Bei verschiedenen Servosystemen ist eine sehr hohe Bahnge- Führungswinkel und dem wirklichen Winkel, d. h. dem Winkel-

nauigkeit erforderlich, die sich allerdings durch die bekannten fehler entspricht. Mit Hilfe eines Schaltkreises 2 wird das Fehler-

Methoden nur schwerlich erreichen lässt. Dies trifft vor allem bei 40 signal in eine geeignete Form umgewandelt und dann über eine den Servosystemen für Geschütze, Visiereinrichtungen usw. zu, Summereinrichtung 3 an eine Einschalteinrichtung 4 und an die zum Zielen auf sich bewegende Objekte und zur Verfolgung einen Motor 5 angelegt, um das Geschütz zu verstellen, bis der derselben bestimmt sind. Andere Beispiele derartiger Servosy- Winkelfehler Null beträgt.

steme werden in der Radartechnik angewendet. Die Steuerung eines Geschützes umfasst normalerweise zwei Um die Genauigkeit bei der Zielverfolgung durch ein Servosy- 45 Phasen, und zwar die Phase der Zielerfassung und die Phase der stem zu bessern, ist es normalerweise üblich, dass das System den Zielverfolgung. Die Zielverfolgung erfolgt erwünschtermassen höchstmöglichen Verstärkungsfaktor aufweist. Die Anforderung mit kleinen Winkelfehlern. Wie bereits erwähnt, ist ein System an die Stabilität des Systems schränkt allerdings die Verstärkung mit einem möglichst hohen Verstärkungsfaktor erwünscht. Um ein. Bei niedrigen Frequenzen ist es möglich, den Verstärkungs- eine Herabsetzung des Verstärkungsfaktors aufgrund kleiner faktor wesentlich zu vergrössern, ohne die Stabilität zu beein- 50 Signale im Regelkreis zu verhindern, die z.B. durch die in den trächtigen. Ein Beispiel für ein solches System ist in der DE-OS- Komponenten der Vorrichtung auftretenden Nichtlinearität, 3 037337 beschrieben, bei dem der Schaltkreis zur Signalverar- Spiel, Reibung, Hystérésis usw. verursacht wird, wird ein als beitung ein spezifisches, die Genauigkeit vergrösserndes Filter- «dither»-Signal bezeichnetes Hilfssignal beim Steuersignal übernetz enthält. lagert, das vom Schaltkreis 2 abgegeben wird. Dieses «dither»-

Ein Problem, das durch die Verwendung eines solchen Filter- 55 Signal besteht aus Schwingungen mit kleiner Amplitude. Das netzwerkes nicht gelöst werden kann, ist die Abnahme des «dither»-Signal hat einen beträchtlichen linearisierenden Effekt

Verstärkungsfaktors, die bei sehr kleinen Signalen im Servosy- zur Folge, falls dessen Frequenz unterhalb oder gerade oberhalb stem auftritt. Diese wird z.B. durch Nichtlinearität, Spiel, der oberen Frequenzgrenze der Servoeinrichtung liegt, oder

Reibung, Hystérésis usw. bewirkt, die den Elementen eigen sind, dieser ungefähr gleicht. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, wird aus welchen das Servosystem besteht, beispielsweise in den 60 das «dither»-Signal durch einen Oszillator 6 erzeugt, welcher in

Ventilen und in den Motoren. diesem Fall auf die Frequenz von 8 Hz fest eingestellt ist. Ein

Es ist auch bekannt ein Oszillationssignal, das aus Schwingun- «dither»-Signal mit dieser Frequenz und einer nicht grossen gen mit kleiner Amplitude besteht und als «dither»-Signal Amplitude dringt durch das ganze System hindurch und lineari-

bekannt ist, anzuwenden, um die Einflüsse der Hystérésis und siert dieses, und zwar sogar für sehr niedrige Signale im System.

Reibung in den einzelnen Komponenten, z. B. der Magnetnadel 65 Das «dither»-Signal kann jedoch auch zum Eingangssignal y eines Steuerventils zu beheben. In diesem Fall hat man die addiert werden, und zwar vor dem Vergleicher 1. Die vorstehend

Frequenz dieses «dither»-Signals nur unter Berücksichtigung beschriebene Anordnung soll jedoch bevorzugt werden.

dieser einzelnen Komponente gewählt. Dies bedeutet, dass kein Obwohl der Lineareffekt, welcher mit Hilfe des «dither»-

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Signals erreicht werden kann, für alle Servosysteme sehr wichtig ist, in welchen eine genaue Verfolgung erforderlich ist, ist der Lineareffekt in den Systemen besonders vorteilhaft, in welchen der Schaltkreis zur Signalverarbeitung besondere, die Genauigkeit verbessernde Filternetzwerke (nicht dargestellt) enthält. Ein 5 derartiges Filternetzwerk ist in der DE-OS-3 037337 beschrieben. Ein solches Filternetzwerk verbessert die Systemverstärkung und somit auch die Genauigkeit der Verfolgung. Zugleich entsteht jedoch im System bei einer bestimmten Frequenz die sogenannte «bedingte Stabilität». Bei dieser Frequenz muss der 10 Sicherheitsabstand jedoch so gross sein, dass die Nichtlinearität im System keine Eigenoszillationen mit feststellbarer Amplitude bewirken. Bei der Einführung eines die Genauigkeit verbessernden Filternetzwerkes ist es dann sogar wichtiger, dass die Komponenten, die das System bilden, linear sind. Bei Einführung 15 eines «dither»-Signals mit seinem bedeutsamen linearisierenden Effekt ist es dann möglich, das genannte Filternetzwerk zu verwenden, trotz der bedingten Stabilität, die sich vergrössert und auch, wenn die Linearität der Komponenten, die sich in diesem System befinden, nicht so gut ist. 20

Filternetze der vorstehend genannten Art werden normalerweise nur während einer bestimmten Betriebsphase an das System angeschlossen, d.h. wenn eine sehr genaue Steuerung unerlässlich ist, z. B. während der Verfolgungsphase eines Zielsystems für ein Geschütz. In einem solchen Fall kann es nützlich sein, den Oszillator mit dem Filternetzwerk zu koppeln. In der Zeichnung ist ein Schaltelement 7 gezeigt, das so gesteuert werden kann, dass der Oszillator 6 nur dann an das System angeschlossen ist, wenn auch das Filternetzwerk an das System angeschlossen ist.

In der Zeichnung ist nur ein einziger Oszillator 6 dargestellt, wobei dieser Oszillator auf die Frequenz von 8 Hz fest eingestellt ist. Das System kann allerdings mit einem oder mehreren weiteren Oszillatoren versehen sein, die auf andere Frequenzen eingestellt sind, mit denen beispielsweise der Einfluss der Hystérésis und Reibung in den Einzelkomponenten behoben werden kann und die an sich bekannt sind.

Falls mehrere Oszillatoren verwendet werden, dann kann es von Vorteil sein, diese Oszillatoren mit Hilfe der Schaltmittel 7 zuzuschalten.

M

1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

649 831 2 PATENTANSPRÜCHE wirklicher linearer Effekt dieser Komponente zusammen mit anderen Komponenten im System erreicht worden ist. Dies

1. Servoeinrichtung zur Steuerung der Stellung einer Vorrich- hängt damit zusammen, dass die Frequenz der bisher verwende-tung in Abhängigkeit eines Soll-Stellungssignals, welche Einrich- ten «dither»-Signale sehr hoch gewählt worden ist, d.h. viel tung einen Regelkreis (1) zum Vergleichen des Soll-Stellungssi- 5 höher als die obere Grenzfrequenz des Steuersystems. In einem gnals mit einem Ist-Stellungssignal enthält, um ein Fehlersignal solchen Fall ist kein linearisierender Effekt erzielt worden, weil zur Positionierung der Vorrichtung zu erzeugen, welcher Regel- ein «dither»-Signal von einer so hohen Frequenz im System sehr kreis mindestens ein Element (4,5) aufweist, das auf die Fehlersi- schnell gedämpft worden ist. Ferner war es aus praktischen gnale nicht linear anspricht, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel Gründen früher nicht möglich, das «dither»-Signal bestimmten (6) vorgesehen sind, um ein Oszillationssignal mit kleiner Ampli-10 Arten von Komponenten zuzuführen.

tude und einer Frequenz im Bereich der oberen Ansprech- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Servoeinrich-

Grenzfrequenz des Regelkreises dem Regelkreis zuzuführen, tung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die und um die Ansprechlinearität des Regelkreises bei Fehlersigna- angegebenen Nachteile nicht auftreten.

len zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnen-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 15 den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

dass die Mittel (6) einen Oszillator enthalten, der das Oszilla- Dies bedeutet, dass die Frequenz wesentlich tiefer hegt als die tionssignal mit einer vorgegebenen Frequenz erzeugt. Frequenz, die bisher bei den «dither»-Signalen verwendet wor-

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- den ist, z. B. kann diese Frequenz für ein Geschützservo bei 8 Hz net, dass die Frequenz des Oszillationssignals im Bereich von liegen.

5-20 Hz liegt. 20 Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3 für eine Vorrich- Erfindung anhand beiliegender Zeichnung noch etwas näher tung zur Zielverfolgung, dadurch gekennzeichnet, dass der erläutert.

Regelkreis (1-4) mindestens ein Çijternetzwerk zweiter Ordnung Wie bereits erwähnt worden ist, kann die vorliegende Erfin-

aufweist. dung vor allem in jenen Servosystemen angewendet werden, in

5. Einrichtungnach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen 25 welchen hohe Genauigkeit verlangt wird. Das Zielsystem eines Schalter (7), der den Oszillator (6) nur dann anschliesst, wenn Geschützes, eines Radarsystems, einer Visiervorrichtung usw. das Filternetzwerk an das Servosystem angeschlossen ist. sind Beispiele für solche Servosysteme, und nachstehend wird die