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    公开号:WO1989006002A1
    申请号:PCT/DE1988/000768
    申请日:1988-12-16
    公开日:1989-06-29
    发明作者:Ekkehard Kress
    申请人:Ekkehard Kress；
    IPC主号:G05B11-00
    专利说明:
    [0001] Regler
    [0002] Die Erfindung betrifft einen Regler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2. Solche Regler sind durch die DE - PS 2903652 bekannt. Dort erzeugt eine getaktete Einrichtung als Vorgabesteuerung eine sekundäre Führungsgröße, indem sie die Regelabweichung zur Führungsgröße addiert.
    [0003] Bei bekannten Reglern mit P/I/D-Charakteristik ist es oft sehr zeitraubend, die Parameter festzulegen. Abgesehen davon bedarf es gewisser Erfahrung, die Übergangsfunktion des Reglers zu spezifizieren. Änderungen der Regelstrecke bedingen im besten Fall eine neue Regelparameterspezifizierung. Bei stochastischen Störgrößenänderungen oder beständiger Veränderung des Übertragungsverhaltens der Regelstrecke, müssen aufwendige adaptive Regler eingesetzt werden.
    [0004] Die Parameter des neuen Reglers sind einfacher festzulegen. Der Regler weist ein adaptives Verhalten auf und kann sowohl anstelle eines P/I/D-Reglers treten, als auch adaptive Regler herkömmlicher Konstruktionen ersetzen. Herausragende Merkmale sind eine große Stabilität und eine feste Reglerkennlinie. einen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Regler der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher sich den unterschiedlichsten Regelstrecken schnell anpaßt und sich zugleich einfach handhaben läßt. Lösungen dieser Aufgabe sind im kennzeichnenden Seil des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 2 angegeben.
    [0005] Im folgenden wird der Regler anhand Fig. 1 bis Fig. 6 näher erläutert.
    [0006] Fig. 1 zeigt den Regler (1) mit additiver und Fig. 2 mit subtraktiver Gewinnung einer sekundären Führungsgröße. Eine getaktete Vorgäbesteuerung (2) gibt die sekundäre Führungsgröße W2 bzw. ew aus, die ein Sekundärregler (3) weiterverarbeitet. Ein Taktgeber (4) wirkt auf die Vorgabesteuerung (2) und wahlweise auf den Sekuhdärregler (3). Das Stellgrößensignal des Reglers (1) steuert das Stellglied (5) an. Die Stellgröße y wirkt auf die Regelstrecke (6) mit der Störgröße z. Als Ergebnis steht die Regelgröße x für den Regler (1) zur Verfügung, der aus der Führungsgröße w1 mit e1 = w1 - x die Regelabweichung e 1 gewinnt. Prinzipiell liegt bei Fig. 1 und Fig. 2 die gleiche Arbeitsweise des Reglers (1) vor. Die von der getakteten Vorgabesteuerung (2) ermittelte sekundäre Führungsgröße wird zur Bearbeitung zu einem späteren Takt, zwischengespeichert und eine bereits bei einem vergangenem Takt zwischengespeicherte sekundäre Führungsgröße ausgegeben. Diese vergleicht der Sekundärregler (3) mit dem Regelgrößenwert bzw. der Regelabweichung zum augenblicklichen Takt. Er gewinnt daraus ein der Regelantwort entsprechend vorzeichenbehaftetes Signal und addiert bzw. subtrahiert es vorzeichenbedingt zu einem bereits aus den vergangenen Takten resultierenden Stellgrößensignal, das mit seinem neuen Wert gespeichert und an das Stellglied (5) weitergegeben wird. Die Arbeitsbreite, d.h. der Bereich vom kleinst- bis zum größtmöglichen Stellgrößensignal, ist ein Kriterium für die Anpassungsfähigkeit des Reglers (1). Seine einmalige Einstellung für die Umgebungsbedingungen wird über den Gewichtsfaktor r vorgenommen. Der Taktgeber (4) kann auch örtlich außerhalb des Reglers (1) angeordnet sein, um z.B. mehrere Regler (1) zu synchronisieren.
    [0007] Der Sekundärregler (3) kann getaktet oder nicht getaktet ausgeführt sein. Ist er nicht getaktet, so muß er eine Hysterese aufweisen. Ist er getaktet, so kann er als 2-Punkt-oder 3-Punkt-Sehalter aufgebaut sein.
    [0008] Aus Fig. 3 geht der Verlauf der sekundären Führungsgröße hervor. Er ist identisch mit der Reglerkennlinie. Im praktischen Einsatz bestehen Abweichungen zwischen Ist- und Sollkennlinie, die für die Funktion des Reglers (1) ohne Bedeutung sind. Tatsächlich pendelt der Regelgrößenwert um die sekundäre Führungsgröße, summarisch erscheinen die Regelbewegungen als stetige Kurve. Von Bedeutung für eine hohe Stabilität des Reglers (1) ist der Zeitpunkt der Verwendung der sekundären Führungsgröße. Sie wird vorzugsweise zwei Takte verzögert ausgegeben, d.h. für jeden Takt stellt die Vorgabesteuerung (2) eine sekundäre Führungsgröße zur Verfügung, die zwei Takte zuvor zwischengespeichert wurde.
    [0009] Fig. 3 zeigt die Annäherungszeit tAN zur Führungsgröße w1 für eine maximale Regelabweichung eo. tAN teilt sich in drei Abschnitte: Den linearen Abschnitt t1 von eo bis zur 1. Grenzabweichung eg1, den nicht linearen Abschnitt t2 von der 1. Grenzabweichung eg1 bis zur 2. Grenzabweichung eg2 und den linearen Abschnitt t3 von der 2. Grenzabweichung eg2 bis zum Führungsgrößenwert w1. Verschiebt man nach Fig. 5 die Reglerkennlinie um den Betrag von eg2 zum Führungsgrößenwert w1, so läßt sich tAN zu tAN1verkürzen, wobei t3 entfällt und sich t1 auf t11 verlängert. Da die Reglerkennlinie dem Verlauf der sekundären Führungsgröße entspricht, ist für die Verkürzung auf tAN1 nur ihre Berechnung zu ändern.
    [0010] Die Taktzeit T entspricht einem Abtast- bzw. Regelzyklus. Sie ist größer/gleich der Verzugszeit des Regelsystems zu wählen. Je kleiner die Taktzeit T, um so geringer ist die bleibende Regelabweichung.
    [0011] Die sekundäre Führungsgröße läßt sich nach Fig. 1 additiv gewinnen mit w2 = x + ed und beim Erreichen der Führungsgröße w1 gilt w2 = w1.
    [0012] Für die subtraktive Erzeugung in Fig. 2 mit ew = e1 - ed gilt für das Erreichen der Führungsgröße w1 : ew = e1 = 0
    [0013] Die Distanz ed beträgt für den Annäherungsverlauf mit dem Abschnitt t3 und tAN
    und ohne Abschnitt t3 für tAN
    mit k1>1 und k1=k für die Berechnung der sekundären Führungsgröße für jeden folgenden Takt und mit k1=k/2 für die Berechnung der sekundären Führungsgröße für jeden zweiten nachfolgenden Takt. Die Werte von eg1 und eg2 werden immer positiv eingesetzt. Die Funktionen min(a,b,c) und max(a,b,c) liefern den kleinsten bzw. größten Wert ihrer Attribute a, b, c. Die Funktion sgn a liefert für positive a den Wert +1, für negative a den Wert -1 und 0 für a=0. Bezeichnet man die maximale Distanz mit edmax (das ist ed im Abschnitt t1 der Kennlinie) und die minimale Distanz mit e dmin (das ist ed im Abschnitt t3 ), dann ergibt
    wobei c eine Konstante ist, die vorzugsweise 1 bis 10 annehmen kann. Es empfiehlt sich, den Betrag von k ganzzahlig zu runden.
    [0014] Wird k zur nächstliegenden Potenz 2m (m = 1,2,3...) auf- bzw. abgerundet, so können anstelle der Division Binärausdrücke stellenverschoben werden, was die Rechenzeit verkürzt.
    [0015] An Fig. 1 sei die Arbeitsweise des Reglers (1) mit der additiven Vorausberechnung der sekundären Führungsgröße für zwei Takte und verzögerungsarme Regelstrecken erläutert. (Alle Beispiele gelten für den Fall, daß eine Erhöhung der Stellgroße eine Erhöhung der Regelgröße nach sich zieht.)
    [0016] Aus der Regelabweichung e1 = w1 - x ermittelt die Vorgabesteuerung (2) die sekundäre Führungsgröße w2 = x + ed. Diese wird zwischengespeichert und die bereits zwischengespeicherte sekundäre Führungsgröße des 2. vorausgegangenen Taktes ausgegeben. Der Sekundärregler (3) prüft, ob e2 = w2 - x kleiner, größer oder gleich null ist. Gilt e2 < 0 (entspricht w2<x), so subtrahiert der Sekundärregler (3) ein Signal definierter Größe von einem aus den vergangenen Takten resultierenden Stellgrößensignal, das anschließend gespeichert und mit seinem neuen Wert an das Stellglied (5) weitergegeben wird. Bei e2>0 (entspricht w2>x) wird das Signal definierter Größe zum resultierenden Stellgrößensignal addiert. Bei e2 = 0 wird das resultierende Stellgrößensignal unverändert an das Stellglied (5) weitergegeben. Das addierte bzw. subtrahierte Signal definierter Größe wird über den Gewichtsfaktor r der Regelung eingestellt. Über ihn wird die bleibende Regelabweichung minimiert.
    [0017] Bei der subtraktiven Berechnung in Fig. 2 gilt für die sekundäre Führungsgröße ew = e1 - ed und für den Eingang des Sekundärreglers (3) e2 = e 1 - ew. Das resultierende Stellgrößensignal kann sowohl als Pegel (Amplitudenmodulation) als auch getastet (Impulsbreitenmodulation) ausgegeben werden. Einen Sonderfall bilden getastete Regelungen mit konstanter Impulsbreite. Die Modulationsart wird im Ausgabeteil des Reglers (1) festgelegt.
    [0018] Der Regler (1) gibt bei Speicherstrecken - im Gegensatz zu verzögerungsarmen Regelstrecken - nur dann das Stellgrößensignal aus, wenn der Sekundarregier (3) das resultierende Stellgrößensignal erhöhte oder wenn er im vorangegangenen Takt erhöhte und im augenblicklichen Takt e2 = 0 gilt. Auch wenn das resultierende Steilgroßensignal nicht ausgegeben wird, wird die reglerinterne Behandlung, nämlich Erhöhung bzw. Erniedrigung, fortgesetzt. Wird kein Stellgrößensignal ausgegeben, dann liegt der Pegel bzw. die Impulsbreite auf Minimalwert, z.B. auf null.
    [0019] Des weiteren folgt bei amplitudenmoduliertem Stellgrößensignal jedem Takt einer Stellgrößensignalausgabe, ein Takt der AusgabeSperrung. Da nun logische Taktzweiergruppen (Signal/ nicht Signal) entstehen und die Regelgröße erst nach dem Ende einer Taktgruppe die größte Veränderung zeigt, kann die Taktzweiergruppe zu einem Takt zusammengezogen werden, was die Regelgüte verbessert. Jeder Takt teilt sich in Wirk- und Antwortzeit im Verhältnis 1:1. Für die gesamte Taktzeit T gilt nach wie vor T>=Verzugszeit.
    [0020] Das Stellgrößensignal verläuft bei den verzögerungsarmen Strecken kontinuierlich, da die periodische Absenkung auf den Mindestwert fehlt. Auch Speicherstrecken lassen sich wie verzögerungsarme Strecken betreiben, wenn bestimmte Regelstreckeneigenschaften vorliegen. Für die Beurteilung ist ein Rückgriff auf das PID-Regelmuster zweckmäßig. Eine Behandlung wie bei verzögerungsarmen Strecken ist dann möglich, wenn auf einen D-Anteil zum schnellen Ausgleich verzichtet v/erden kann. Der Gewichtsfaktor r ist beim Betrieb mit periodischer Stellgrößenabsenkung zu vergrößern.
    [0021] Zusammenfassend unterscheiden sich Regler für Speicherstrecken von denen für verzögerungsarme Strecken in zwei Punkten: 1. Die Ausgabe des Stellgrößensignals hat keinen kontinuierlichen Verlauf, sondern ist von der Absenkung auf den Mindestwert unterbrochen und
    [0022] 2. die Taktzeit T wird geteilt in Wirk- und Antwortzeit im Verhältnis 1:1, wobei die Antwortzeit ebenfalls eine Absenkung auf den Mindestwert bedingt.
    [0023] Der Regler (1) kann bei Speicherstreckenf wie bei verzögerungsarmen Strecken betrieben werden, wenn im Vergleich zum PID-Regelmuster auf einen D-Anteil verzichtet werden kann. Würde für verzögerungsarme Strecken eine Absenkung auf das Minimum der Stellgröße vorgenommen werden, so würde diese Absenkung auch an die Regelgröße weitergegeben werden.
    [0024] Fig. 4 zeigt ein Ablaufschema am Beispiel der subtraktiven Berechnung der sekundären Führungsgröße mit impulsbreitenmoduliertem Stellgrößensignal. Ein Schleifendurchlauf entspricht der Taktzeit T. Die Vergleichsabfragen ew < e1 und ew> e1 entsprechen dem Sekundärregler (3). Die Variable Yi beinhaltet das auszugebende Stellgrößensignal und wird entweder mit dem Inhalt des resultierenden Stellgrößensignal-speichers Py geladen oder auf null gesetzt. Dann wird der resultierende Stellgrößensignalspeicher Py erhöht bzw. erniedrigt. Ma bezeichnet das zulässige maximale und Mi das zulässige minimale Stellgrößensignal. Der Block im Anschluß daran beinhaltet die Vorgabesteuerung (2) mit dem Hilfsparameter ewh, der für eine Zwischenspeicherung sorgt. Durch die läge der Vorgabesteuerung (2) nach dem Sekundärregler (3) ergibt sich eine weitere Zwischenspeicherung für die Gesamtverzögerung um 2 Takte. Wegen der Schleife kommt der Block der Vorgabesteuerung (2) funktionell vor dem Sekundärregler (3) zu liegen. Im untersten Block wird analog dem Variableninhalt von Yi das Stellgrößensignal für die Zeit eines Taktes ausgegeben. Eine Zählschleife zählt bis zum maximalen Zählwert hoch. Ist dieser Zählwert so groß, daß Einlese- und Vergleichszeiten unberücksichtigt bleiben können, so entspricht er der Taktzeit T. Solange die Bedingung Yi>=Zähler erfüllt ist wird Hochpegel, für den Rest der Zeit Nullpegel ausgegeben. Fig. 6 veranschaulicht im w1-Nahbereich für eine kontinuierliche Störgröße, den Übergang der Regelgröße zum Führungsgrößenwert w1. Es soll gezeigt werden, wie sich auch ohne Teilung der Taktzeit T in Wirk- und Antwortzeit, die Antwortzeit aufgrund des Regelverfahrens selbsttätig einstellt. Die Stellgrößensignalspannung ü macht den Erhöhungsschritt des Stellgrößensignals sichtbar.
    [0025] Es ist wichtig, daß der Sekundärregler (3) das resultierende Stellgrößensignal schnell an den Bedarf anpaßt. Das ist der Fall, wenn es nicht mit konstanter, sondern mit steigender Stufung verändert wird. Vor jeder Inkrementierung erhöht sich das zu addierende Signal und vor jeder Dekrementierung das zu subtrahierende Signal. Wechselt das Vorzeichen, so wird die Erhöhung rückgängig gemacht und die Signalgröße erhält wieder ihren kleinsten Wert.
    [0026] Fordert z.B. der Sekundärregier (3) aufgrund einer plötzlichen Störgrößenänderung eine Inkrementierung, so könnte bei anhaltender Forderung für 5 Takte die Stellgrößensignalausgabe lauten: 150, 151, 153, 156, 160. Wäre nun die sekundäre Führungsgröße überschritten, so würde die Dekrementierung wieder mit kleinster Stufung beginnen, nämlich 159, 157, 154 etc.. Potenzfolgen sind für allgemeine Anwendungen nicht zu empfehlen, da die Stufung zu schnell zu steil wird.
    [0027] Da das selbsttätig angepaßte Stellgrößensignal als das Produkt einer Konstanten und einem variablen Faktor aufgefaßt werden kann und der Gewichtsfaktor r ein weiteres Glied dieser Faktorenkette darstellt, kann mit dem Gewichtsfaktor r die bleibende Regelabweichung minimiert werden. Zur Regelgüteoptimierung für einen breiteren Arbeitsbereich werden die unteren und die oberen Grenzen der möglichen Stellgrößensignalantwort, beispielsweise auf eine variable Störgröße, herangezogen.
    [0028] Für Speicherstrecken, bei denen im Vergleich zum PID-Regel-muster auf einen D-Anteil verzichtet werden kann, läßt sich bleibende die Regelabweichung unter Beibehaltung der Taktzeit T vermindern. Voraussetzung ist die regeltechnische Behandlung wie bei verzögerungsarmen Regelstecken, d.h. keine plötzliche Absenkung des Stellgrößensignals auf seinen Mindestwert. Nun wird dem Stellgrößensignal ein Signalanteil zugefügt, dessen Größe sich entweder mit Hilfe eines Regelgütekriteriums einstellt und/ oder dessen Größe aus dem zum Regelgrößenwert phasenverschoben schwankenden Stellgrößensignal selbst gewonnen wird.
    [0029] Das Stellgrößensignal ist infolge seiner Schwankungsbreite ebenfalls ein Gütekriterium. Im Nahbereich der Führungsgröße w1 (z.B. bei e1 im Bereich ±eg2) wird die Differenz aus dem jeweils letzten Stellgrößensignal-Maximum (Yimax) und -Minimum (Yimin) gebildet. Diese Schwankungsbreite wird mit einem vorwiegend von der Taktzeit T abhängigen Faktor multipliziert. Er liegt vorzugsweise im Bereich 1 bis 3. Dieser Signalanteil mit
    [0030] Signalanteil = (Yimax - γimin) * Faktor ist der die. Regelabweichung bedingenden Stellgröße proportional (P-Anteil). Er wird nur dann zum Stellgrößensignal addiert, wenn sich das Stellgrößensignal zur Führungsgröße w1 hin erhöht. Er wird nur dann vom Stellgrößensignal subtrahiert, wenn sich das Stellgrößensignal zur Führungsgröße w1 hin erniedrigt.
    [0031] Die Wirkung dieser Kompensation wird verstärkt, wenn zum P-Anteil noch ein I-Anteil hinzukommt. Dazu wird das resultierende Stellgrößensignal innerhalb des gleichen Nahbereichs konstant, vorzugsweise mit der kleinsten Stufung verändert oder bei langsamen Strecken mit einem Bruchteil davon. Das kann z.B. 1/8 der kleinsten regulären Veränderung des resultierenden Steϊlgrößensignals sein. Wäre die übliche Erhöhung 150, 151, 153, 156, dann ergäbe das jetzt bei ganzzahliger Darstellung 1200, 1208, 1224, 1248 und im w1-Nahbereich 1200, 1201, 1202, 1203 (bei 1/1 Stufen: 150, 151, 152, 153).
    [0032] Der Vorteil der Gewinnung eines P-Anteils aus dem Stellgrößensignal liegt darin, daß die Phasenverschiebung der Stellgröße zur Regelgröße unberücksichtigt bleiben kann und sich der Wert des P-Anteils aus der Schwankungsbreite des Stellgrößensignals selbst ergibt. Bleibt der Regler (1) innerhalb weniger Takte auf der Spur der sekundären Führungsgröße, so befindet er sich im eingeregelten Zustand. Die kleinste bleibende Regelabweichung des Sekundärreglers (3) ist dann Δeg2 und die größte Δeg1 :
    [0033] Δeg2 = edmin + ΔS mit edmin >= ΔN und
    [0034] Δeg1 = edmax + ΔS Die statischen Distanzen edmin und edmax sind die rechnerischen Vorgabewerte und ΔS ist der in der Entwurfsphase unbekannte dynamische Anteil. Er ist abhängig von der Taktzeit T und von der Veränderung der Störgröße z. ΔN bezeichnet bei digitaler Technik den kleinsten darstellbaren Betrag bzw. die Auflösung des Regelsystems.
    [0035] Der dynamische Anteil ΔS summiert sich nicht auf, da bei unveränderter Übertragungsfunktion der Regelstrecke für jeden Takt die sekundäre Führungsgröße, unter Beibehaltung der variablen Differenz ΔS, erreicht wird. Eine veränderte Regelstrecke bedingt ein verändertes ΔS. Ist die kleinste Stufung zur Stellgrößensignalanpassung gering, so ist auch ΔS gering. Erfahrungsgemäß kann bei digitaler Technik das numerische Maximum des Stellgrößensignals zwischen 100 und 10000 liegen. Seine Bestimmung ist einfach, wenn man immer vom Höchstwert ausgeht und nur über den Gewichtsfaktor r die Reglereinstellung vornimmt.
    [0036] Für die beiden Grenzabweichungen eg2 und eg1 gilt allgemein
    [0037] eg2 = edmin * k + ΔS eg1 = edmax * k + ΔS Bei digitaler Technik kann man für die geringste bleibende
    [0038] Regelabweichung
    edmin=ΔN setzen.
    [0039] Beim herkömmlichen Reglerentwurf muß zu einer Vielzahl von möglichen Regelstrecken, der Regler mit der geeigneten Übergangsfunktion gefunden werden. Beim Regler (1) gilt es, für nur zwei grundsätzliche Regelstreckentypen die Taktzeit T möglichst nahe an die Verzugszeit zu bringen. Bei Speicherstrecken ohne. Stellgrößensignalabsenkung ist es möglich, die Regelgüte bei gegebener Taktzeit T zu verbessern.
    [0040] Bleibt die sekundäre Führungsgröße im Streubereich von ΔS, d.h. der Differenz von ΔS eines Taktes und ΔS des darauffolgenden Taktes, dann bewegt sich die Regelgröße x nicht zur Führungsgröße w1 weiter. In diesem Falle sind edmin und/oder edmax so zu wählen, daß sich der Betrag von k verkleinert.
    [0041] Der Betrag von k liegt erfahrungsgemäß zwischen 4 und 256.
    [0042] Die Verkürzung der Distanz ed am Beginn des nicht linearen Kennlinienabschnitts t2 beträgt c * edmin. Je größer c ist, um so mehr verkürzt sich der Abschnitt t2.
    [0043] Wird beim Anlauf des Reglers (1) kein Wert für das resultierende Stellgrößensignal vorgegeben, so vergeht eine gewisse Zeit, bis sich nach einem Abfall der Regelgröße x die Reglerkennlinie einstellt, Ist der eingeregelte Zustand erreicht, dann ist der Motor der Stellgrößenanpassung nur mehr die Differenz der Differenzen der Regelabweichung e1.
    [0044] Soweit bei Störgrößenänderungen die geforderte Stellgröße verfügbar ist, paßt sich der Regler (1) an. Wird eine Stellgröße über die Grenzen hinaus gefordert, so verändert sich die Distanz ed und damit die Reglerkennlinie entsprechend, Sie wird flacher, wenn ein gefordertes hohes Stellgrößensignal nicht zur Verfügung steht und steiler, wenn ein gefordertes kleines Stellgrößensignal nicht geliefert werden kann.
    [0045] Dem nicht linearen Abschnitt t2 liegt die Beziehung
    zugrunde. Dabei drückt n die Anzahl der Takte aus. Die Vorausberechnung der sekundären Führungsgröße für einen Takt mit n=1 ergibt subtraktiv für den Abschnitt t2
    und für 2 Takte mit n=2
    [0046] 1/k2 ist 2k-mal in 2/k enthalten und vernachlässigbar. Es kann dann geschrieben werden
    [0047] Für den Abschnitt t1 ist e1/k1 begrenzt, indem für e 1 der Wert von eg1 mit dem Vorzeichen von e1 und für einen vorhandenen Abschnitt t3 der vorzeichenrichtige Wert von eg2 eingesetzt wird. In kurzer Schreibweise ist das mit den Funktionen "min" und "max" zu erreichen.
    [0048] Die Annäherungszeit tAN1 beträgt unter Belassung gebrochener Takte und für gleiche Größeneinheiten mit k>1 und edmin<= edmax tAN1= T * n
    [0049] 1. für den Fall Regelabweichung e1>= eg1 - eg2
    [0050]
    [0051] 2. für den Fall e1<= eg1 - eg2
    [0052]
    [0053] Bei den Parametern eg1 und eg2 wird As in der Entwurfsphase nicht berücksichtigt.
    [0054] Ist eine maximal zulässige Regelabweichung eo gegeben, dann läßt sich k mit gegebenen edmin=ΔN und edmax=k * c * edmin (z.B. mit c=3) über die Minimierung von n iterativ mit ganzzahligem k nach Formel (I) oder (II) ermitteln. Formel (I) gilt für eo>=eg1-eg2 und FormeI (II) für eo<=eg1-eg2. Aus k läßt sich die optimale größte Distanz edmax zum schnellsten
    [0055] Abbau von eo zurückgewinnen.
    [0056] Neigt die Regelung beim errechneten, zeitlich optimalem k zu einer gedämpften Schwingung, dann kann die Steigung der Reglerkennlinie durch Vergrößerung von k abgeflacht werden.
    [0057] Mit dem Regler (1) lassen sich schnelle adaptive Regelungen realisieren. Dabei ist zu beachten, daß eine für den Regler (1) spezifizierte Speicherstrecke dann vorliegt, wenn die periodische Absenkung des Stellgrößensignals auf seinen Mindestwert nicht ebenfalls die Regelgröße x stark absenkt. In diesem Sinne können z.B. Regelstrecken mit Induktivitäten zu Speicherstrecken mit sehr kurzen Taktzeiten zählen.
    [0058] Die Reglereinstellung erfolgt im geschlossenen Regelkreis. Es gibt dazu nur die Maßnahmenfälle A und B. Im Falle A werden der Gewichtsfaktor r (Stellgrößenverstärkung) und/oder die Taktzeit T und/oder die Konstante k vergrößert. Im Falle B werden r und/oder T und/oder k verkleinert.
    [0059] Fall A -Maßnahmen werden getroffen bei
    [0060] - sehr geringer Veränderung der Regelgröße x
    [0061] - unbewegtem (ohne Pendelbewegung) Verharren der Regelgröße ohne die Führungsgröße w1 zu erreichen
    [0062] - einer zu großen Annäherungszeit tAN1
    [0063] - dem Hauptfall größerer, gedämpft abklingender Regelschwingungen, die auch eine lange Periodendauer haben können.
    [0064] Fall B -Maßnahmen werden getroffen wenn
    [0065] - die Regelgröße x mit periodischen Regelbewegungen auf der Stelle verharrt, ohne die Führungsgröße w1 zu erreichen
    [0066] - als Hauptfall die bleibende periodische Regelbewegung um die Führungsgröße w1 zu groß ist.
    [0067] Bringt die Veränderung eines der frei wählbaren Parameter r, T und k kein besseres Resultat, so wird einer der beiden restlichen Parameter verändert. Eine bestimmte Einstellfolge ist nicht erforderlich. Zur differenzierten Parameterfestlegung ist eine gute Signalauflösung unerläßlich. Bei fester Vorgabe der Stellgrößenleistung, entfällt für die Impulsbreitenmodulation die Einstellung des Gewichtsfaktors r. Weil sich die Stellgröße approximativ einstellt, lassen sich mit parallelgeschalteten Reglern Gleichungssysteme lösen. Jedem Regler ist eine Gleichung mit der Unbekannten Stellgröße y zugeordnet. Wird z.B. die 1. Ableitung als Regelgröße × mit w1=0 eingesetzt, so werden regelsinnabhängig nur Minima bzw. Maxima der Stammfunktion gefunden. Diese Eigenschaften können unter Zwischenschaltung von Optimierungsalgorithmen zur Lösungsbegrenzung, bei der Realisierung von Mehrgrößenregelungen eingesetzt werden.
    权利要求:
    Claims Patentansprüche:
    1. Regler, bestehend aus einer getakteten Vorgabesteuerung (2), die eine sekundäre Führungsgröße erzeugt, und einem getakteten Sekundärregler (3), dadurch gekennzeichnet, a) daß die zu jedem Takt erzeugte sekundäre Führungsgröße (W2) zwischengespeichert und zu einem nachfolgenden Takt ausgegeben wird, b) daß die Differenz aus der sekundären Führungsgröße (W2) und der Regelgröße (x) als sekundäre Regelabweichung (e2) dem getakteten Sekundärregler (3) zugeführt wird, c) daß sich die sekundäre Führungsgröße (W2) additiv aus der Regelgröße (x) und der Distanz ed zusammensetzt, mit der e1 = Regelabweichung eg1 = 1. Grenzabweichung als positiver Wert eg2 = 2. Grenzabweichung als positiver Wert k1 = von der kleinsten und größten Distanz ed abhängige positive Konstante größer 1 d) daß der getaktete Sekundärregler (3) das Stellsignal additiv aus dem vorhergehenden, zwischengespeicherten Stellsignal und einem Betrag erzeugt, dessen Vorzeichen dem Vorzeichen der sekundären Regelabweichung (e2) entspricht und der Betrag bei gleichbleibendem Vorzeichen taktweise mit steigender Stufung erhöht wird und daß bei einem Vorzeichenwechsel der sekundären Regelabweichung (e2), die Stufung auf ihren niedrigsten Ausgangswert zurückgesetzt wird und für den Fall, daß die sekundäre Regelabweichung (e2) null ist, der Betrag null wird, wobei der Sprung auf null ein Vorzeichenwechsel ist.
    2. Regler, bestehend aus einer getakteten Vorgabesteuerung (2), die eine, sekundäre Führungsgröße erzeugt, und einem getakteten Sekundärregler (3), dadurch gekennzeichnet, a) daß die zu jedem Takt erzeugte sekundäre Führungsgröße (ew) zwischengespeichert und zu einem nachfolgenden Takt ausgegeben wird, b) daß die Differenz aus der Regelabweichung (e1) und der sekundären Führungsgröße (ew) als sekundäre Regelabwei chung (e2) dem getakteten Sekundärregler (3) zugeführt wird, c) daß sich die sekundäre Führungsgröße (ew) subtraktiv aus der Regelabweichung (e1) und der Distanz ed zusammensetzt, it d e1 = Regelabweichung eg1 = 1. Grenzabweichung als positiver Wert eg2 = 2. Grenzabweichung als positiver Wert k1 = von der kleinsten und größten Distanz ed abhängige positive Konstante größer 1 d) daß der getaktete Sekundärregler (3) das Stellsignal additiv aus dem vorhergehenden, zwischengespeicherten Stellsignal und einem Betrag erzeugt, dessen Vorzeichen dem Vorzeichen der sekundären Regelabweichung (e2) entspricht und der Betrag bei gleichbleibendem Vorzeichen taktweise mit steigender Stufung erhöht wird und daß bei einem Vorzeichenwechsel der sekundären Regelabweichung (e2), die Stufung auf ihren niedrigsten Ausgangswert zurückgesetzt wird und für den Fall, daß die sekundäre Regelabweichung (e2) null ist, der Betrag null wird, wobei der Sprung auf null ein Vorzeichenwechsel ist.
    3. Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der getaktete Sekundärregler (3) ein 2-Punkt-Regler ist.
    4. Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der getaktete Sekundärregler (3) ein 3-Punkt-Regler ist.
    5. Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Führungsgröße 2 Takte zeitversetzt ausgegeben wird.
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    US6571135B2|2003-05-27|Control unit for controlling a system with several coupled variables
    US5241651A|1993-08-31|Operating method and adjusting device in fuzzy control apparatus
    US5745362A|1998-04-28|Digital PID control apparatus
    CN100524106C|2009-08-05|电动机控制装置的自动调整法及装置
    JP2009245419A|2009-10-22|システム制御装置及びシステム制御方法
    US4498036A|1985-02-05|Adaptive control system
    GB2380562A|2003-04-09|Model-free adaption of a process controller
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    AU2824589A|1989-07-19|
    DE3743892C1|1988-12-15|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-06-29| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT AU BB BG BR CH DK FI GB HU JP KP KR LK LU MC MG MW NL NO RO SD SE SU US |
    1989-06-29| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE BJ CF CG CH CM DE FR GA GB IT LU ML MR NL SE SN TD TG |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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