DE2038673A1

DE2038673A1 - Stepping optimal step control system and method of control

Info

Publication number: DE2038673A1
Application number: DE19702038673
Authority: DE
Inventors: Mario Dipl-Ing Gheciulescu; Sergiu Dipl-Ing Granescu
Original assignee: UZINELE ELECTROPUTERE CRAIOVA
Current assignee: UZINELE ELECTROPUTERE CRAIOVA
Priority date: 1970-08-04
Filing date: 1970-08-04
Publication date: 1972-02-10

Description

Unstetiges optimales Stufenregelsystem und Verfahren zur Regelung Die vorliegende Erfindung betrifft ein optimales Regelsystem unstetiger Art mit gleichen Arbei-tss tuSen, durch welches für den Betrieb des gesamten Regelsystems optimale technisch ökonomische Leistungen erreicht werden, sowie ein Verfahren zur Ausarbeitung dieses Systemes.Discontinuous optimal step control system and method of control The present invention relates to an optimal control system of a discontinuous type the same work done through which for the operation of the entire control system optimal technically economic performance can be achieved, as well as a method for Elaboration of this system.

Ein derartiges Regelsystem kann eine elektrische oder nicht elektrische stetige oder unstetige Größe regeln, damit eine vorgeschriebene Eintrittsgröße (z.B. Leistung, Strom, Spannung usw.) konstant gehalten oder verfolgt werden dann, und zwar mit Hilfe von unstetigen Stellgliedern, wie zum Beispiel (für den Fall elektrischer Größen): Widerstände, Drosselspulen, Kondensatoren. Die Ausgangsgröße des unstetigen Regelsystemes hat einen stufenförmigen Verlauf, so daß es die schnelle Rückbringung in das Gebiet der ständig zulässigen Abweichungen der Regelgröße sicherstellt (Anlaufregelung der Asynchronmotoren, Regelung der Erregung von Synchrongeneratoren, Kondensatorregelung usw.). Die Regelung erfolgt im geschlossenen Kreis mit Hand- oder selbsttätiger Betätigung.Such a control system can be electrical or non-electrical regulate constant or discontinuous variable so that a prescribed entry variable (e.g. Power, Current, voltage, etc.) kept constant or tracked are then, with the help of discontinuous actuators, such as (for in the case of electrical quantities): resistors, inductors, capacitors. The output size the discontinuous control system has a stepped course, so that it is the fast Returning to the area of the constantly permissible deviations of the controlled variable ensures (Start-up control of asynchronous motors, control of the excitation of synchronous generators, Capacitor control, etc.). The regulation takes place in a closed circuit with manual or automatic actuation.

Die Stellgröße (Abwelchung) erhält man durch den Vergleich der Eintritts- und Austrittsgröße. Die Regelabwelchung in analoger Form wird am Eingang des Steuerelementes angelegt und in diesem in Digital form umgewandelt und kombiniert, und zwar abhängig von der Größe der tegelabweichung, so daß eine Reihe von Regelüwpulsen für die stufenweise Betätigung der Schaltstufen des Stelltriebes durch die Betätigungselemente erzeugt wird.The manipulated variable (deviation) is obtained by comparing the entry and outlet size. The rule deviation in analog form is shown at the input of the control element created and in this converted into digital form and combined, depending on on the size of the tegel deviation, so that a series of control pulses for the step-by-step Actuation of the switching stages of the actuator generated by the actuating elements will.

Es sind klassische unstetige Regelsysteme bekannt, welche die schrittweise Regelung der Ausgangsgröße in Abhangigkeit von der 3ingang5große ausführen, so daß die Austrittsgröße an die Eintrittsgröße durch Addieren von gleichen Nengen entsprechend den gleichgroßen Betriebsstufen der Austrittsgröße angenähert wird.There are classic discontinuous control systems known, which the step-by-step Execute regulation of the output variable as a function of the 3input5size, so that the exit size to the entry size by adding equal amounts accordingly the equal operating stages of the outlet size is approximated.

Die Leistungen der unstetigen Stufenregelungen hängen im allgemeinen von der Art ab, wie die Digitalimpulse alis der Regelabweichung, die ;:q Steuerelement auftritt, erkalten werden und der Art, in welcher die gleichgroßen Betriebsstufen mit Hilfe der Schaltstufen des Betätigungselementes eingestellt werden. So haben die Systeme ohne konstruktiv getrennte Elemente für die erzeugung und Kombination der Digitalimpulse Steuerorgane, welche nicht für den Aufbau aus genormten Elementen geeignet sind, sondern benötigen eine Sonderfertigung, welche meistens eine kleinere Leistungsfähigkeit und eine geringe etriebssicherJieit hat und auch schwierig im Aufbau und der Erzeugung sind. Die Regelsysteme, bei welchen die Digitalimpulse mit hilfe von Dreipunktreglern tätig werden, können aus genormten Bauteilen hergestellt werden, aber sie benötigen gewöhnlich eine Anpassung der eigenen dynamischen Kennlinie an die der Regelabweichung, und dies ist nicht immer möglich.The services of the discontinuous step regulations generally depend on the way the digital impulses alis the control deviation, the;: q control occurs, will cool down and the way in which the same-sized Operating levels can be set using the switching levels of the actuating element. The systems have no structurally separate elements for generation and combination of the digital impulse control organs, which are not designed for the construction of standardized elements are suitable, but require a special production, which is usually a smaller one Efficiency and low operational reliability and also difficult to operate Construction and generation are. The control systems in which the digital impulses with the help of three-point controllers can be made from standardized components but they usually need an adaptation of their own dynamic characteristic to that of the system deviation, and this is not always possible.

Die Kennlinie des Kombinations-Stufensteuerorgans entspricnt gewöhnlich folgenden zwei Grundtypen: a) für die Regelung in gleich großen Schaltstufen wird die Ausgangsgröße durch entsprechende Betätigung der Antriebselemente, und zwar zeitgestaffelt in beiden Richtungen in arithmetischer Reihe mit der Differenz 1, eregelt b) für die Regelung mit ungleichen Schaltstufen, deren Größe noch einer geometrischen Reihe mit dem Quotienten 2 gestuft sind, wird die Stellgröße durch entsprechende betätigung der Stellelemente gesteuert, und zwar gestaffelt und in beiden Richtungen durch eine Binärkodierung.The characteristic of the combination stage control element usually corresponds the following two basic types: a) for regulation in switching steps of the same size the output variable by appropriate actuation of the drive elements, namely time-staggered in both directions in arithmetic series with the difference 1, regulates b) for the regulation with unequal switching steps, the size of which is still one geometric series are graded with the quotient 2, the manipulated variable is through corresponding actuation of the actuators controlled, staggered and in in both directions by binary coding.

Für eine gewisse Leistungsfähigkeit haben die Systeme des Typs "a" den Nachteil, daß sie viel mehr Bauelemente als der Typ "b" benötigen, während der Typ "b" den Nachteil hat, daß groBe Änderungen der Ausgangsgröße, und zwar in Abhängigkeit von dem Kehrwert des Regelkreises, auftreten. Beide Regelsysteme haben ausserdem den Nachteil der Verkleinerung der Regelgeschwindigkeit beim Zur höhen der Regelungenauigkeit und umgekehrt.For a certain efficiency, the systems of type "a" the disadvantage that they require many more components than type "b" during the Type "b" has the disadvantage that large changes in the output variable are dependent on of the reciprocal of the control loop. Both control systems also have the disadvantage of reducing the control speed when increasing the control inaccuracy and vice versa.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile.The invention avoids these disadvantages.

Die Erfindung besteht darin, daß zwei zusammenarbeitende Steuerregister und ein wiederholbarer digitaler Signalerzeuger mit fünf Stellungen verwendet werden, wodurch eine anpassbare Schrittregelung der Stellgröße in Abhängigkeit von der Regelabweichung am Eingang des Steuerelementes erreicht wird.The invention consists in that two cooperating control registers and a repeatable digital signal generator with five positions are used, whereby an adaptable step control of the manipulated variable depending on the control deviation is reached at the input of the control element.

Der Digitalsignalerzeuger erlaubt eine angepasste Schrittregelung in Abhängigkeit von der Größe der Regelabweichung dadurch, daß im Rahmen des Regelbereiches innerhalb der Leistungsgrenzen des Steuerelementes zwei verschiedene digitale Steuersignale erzeugt werden, ein flatiptdigitalsignal für Abweichungen größer ols eine obere Signalstufe (Hauptstufe benannt 3 und ein digitales Nebenstufensignal für die Abweichungen, deren Größe zwischen der Hauptstufe und einem kleineren Wert (Nebenstufe genannt) liegt. Beim Erreichen der oberen oder unteren Grenze der zwei Steuerregister für die Haupt- und Nebenstufe, entsprechend der Leistungsfähigkeit der beiden Reunter, wird die Anpassung der Steuerstufen an die Größe der Abweichung gesperrt, so daß beim Erhöhen oder Vermindern der Ausgangsgröße nacheinander die Erzeugunt, der digitalen Haupt- und nachher der Itebensignale in Abhängigkeit von der leistungsfähigkeit des Hauptregisters gesperrt wird.The digital signal generator allows an adapted step control depending on the size of the control deviation, in that within the control range two different digital control signals within the performance limits of the control element can be generated, a flatipt digital signal for deviations greater than ols an upper one Signal level (main level named 3 and a digital secondary level signal for the deviations, their size between the main level and a smaller value (called secondary level) lies. When the upper or lower limit of the two control registers for the main and minor level, according to the performance of the two reunter, the adjustment of the tax levels to the size of the deviation locked so that when increasing or decreasing the output size one after the other the Generates the main digital and subsequently ite signals depending on the performance of the main register is blocked.

Die Folge der digitalen Jignale, bzw. die Folge der Stufen des Regelsystems, entspricht der Folge der Regelabweichungen, deren Größe den einfachen oder doppelten Signalstufen entsprechen, wenn die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regelabweichungen gleich oder größer als die Totzeit des Regelsystemes ist. Falls die Regelabweichung den doppelten Wert der Signalstufen überschreitet, erzeugt der Steuergenerator eine Reihe von digitalen Steuersignalen in einer Zeitfolge, die dem Eigenwert des Regelsystems entspricht, also ihrer Totzeit. Die Totzeit ist die Dauer der Unempfindlichkeit des Systems in bezug auf die Steuergroße (Abweichung), welche durch interne Rückführung erreicht wird und so eingestellt wird, daß sie großer als die maximale Nachfolgezeitdauer der Stellgröße ist. Der Sigenrhythmuvs kann auf diese Art von Anfang an auf.den gewünschten Wert eingestellt werden, und zwar abhängig vom dynamischen Parameter der Regelabweichung des Systemes, und ist eine Folgerung aus der Wiederholung des Auftre teiis der Abweichung am Eingang des Signalgenerators mit fünf Stellungen. Die zwei Steuerregister, das Haupt- und Nebenregister, bestimmen die unstetige Regelung durch gleich große zeitgestaffelte Regelstufen in beiden Richtungen und in arithmetischer Reihe mit der Differenz 1 der Hauptschaltstufen, bzw. die Betätigung der ungleichen Nebenschaltstufen - entsprechend den Werten der geometrischen Reihe mit dem Quotienten 2 - auf Grund der Binärkodierung, oder die Betätigung der gleichgroßen nebenstufen auf Grund elerseLben Kodierung wie fi, daJ Hauptregister.The sequence of digital signals, or the sequence of levels of the control system, corresponds to the sequence of control deviations, the size of which is single or double Signal levels correspond if the time between two successive system deviations is equal to or greater than the dead time of the control system. If the system deviation exceeds twice the value of the signal levels, the control generator generates a Series of digital control signals in a time sequence that is the eigenvalue of the control system corresponds to their dead time. The dead time is the duration of the insensitivity of the system with respect to the control variable (deviation), which is determined by internal feedback is reached and is set so that it is greater than the maximum follow-up period is the manipulated variable. In this way, the rhythm can begin from the beginning desired value can be set, depending on the dynamic parameter the system deviation, and is a consequence of the repetition of the Occurrence of the deviation at the input of the signal generator with five positions. The two control registers, the main register and the secondary register, determine the discontinuous regulation through equally large time-staggered regulation levels in both directions and in arithmetic series with the difference 1 of the main switching stages or the Actuation of the unequal secondary gear steps - according to the values of the geometric Row with the quotient 2 - due to the binary coding, or the actuation of the secondary levels of the same size due to the same coding as fi, the main register.

Die Beziehungen zwischen den vtellregistern tuid dem Signalerzeuger sichern: 1. Die Erzeugung von zwei digitalen Steuerbefehlen, und zwar einer für die Erhöhung bzw. die Erniedrigung des Hauptstellregisters um eine Einheit des Hauptregisters, und der zweite für die Aufhebung bzw. Erhöhung auf den Höchstwert der Ausgangsgröße des Nebenregisters, falls durch ein digitales Steuersignal die höchste oder kleinste (Null-) Größe des Nebenregisters überschritten wird; 2. Die Aufhebung der Funktionspriorität dieses Registers, so daß die Abweichung das Nebenregister auch dann betätigen kann, wenn ihre Größe die Hauptsignalstufe iiberschreitet und falls der Maximal- oder Minimalwert (Null) des Hauptregisters überschritten wird (beim Erhöhen bzw.The relationships between the virtual registers are made by the signal generator secure: 1. The generation of two digital control commands, one for the increase or decrease of the main register by one unit of the main register, and the second for canceling or increasing to the maximum value of the initial value of the secondary register, if the highest or lowest due to a digital control signal The (zero) size of the secondary register is exceeded; 2. The cancellation of the functional priority this register, so that the deviation can also operate the secondary register if their size exceeds the main signal level and if the maximum or The minimum value (zero) of the main register is exceeded (when increasing or

Vermindern der Ausgangsgröße des Hauptregisters).Reducing the output size of the main register).

3. Sperren des Nebenregisters, beim Erreichen des Maximal-oder Minimalwertes (Null-) des Nebenregisters, wenn das Hauptregister schon vorher den MaximaL- bzw. Minimalwert erreicht hat.3. Blocking of the secondary register when the maximum or minimum value is reached (Zero) of the secondary register if the main register has already exceeded the maximum or Has reached the minimum value.

Das Wesen der Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Blockschaltplan des vorgeschlagenen Regelsystemes.The essence of the invention is schematically based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. They show: FIG. 1 a block diagram of the proposed control system.

Fig. 2 Statische Kennlinie des Impulsformers mit fünf Stellungen.Fig. 2 Static characteristic curve of the pulse shaper with five positions.

Fig. 3 vereinfachte dynamische Kennlinie des Signalformers mit fünf Stellungen.Fig. 3 simplified dynamic characteristic curve of the signal shaper with five Positions.

Fig. 4 Kennlinie der kombinierten Kodierung mit Stufung in arithmetischer Reihe.Fig. 4 Characteristic curve of the combined coding with graduation in arithmetic Line.

Fig. 5 Kennlinie der kombinierten Binärkodierung.Fig. 5 Characteristic curve of the combined binary coding.

Fig. 6 Dynamische Kennlinien der Steuerregister.Fig. 6 Dynamic characteristics of the control registers.

Brfindungsgemäß wird das optimale, unstetige Stufenregelsystem durch Herstellung eines geschlossenen Regelkreises gemäß Fig. 1 erreicht. Das Regelsystem wird durch die Abweichung 1 gesteuert, welche im Differentialvergleicher 2 durch Abziehen der Ausgangsgröße 3 von der Eingangsgröße 4 erhalten wird. Diese Abweichung wird im Steuerelement mit Hilfe des Digitalsignalformers in Schrittschaltung 6 mit dem Hauptsteuerregister 7 und dem Nebensteuerregister 8 bearbeitet. Der Digitalsignalformer in Schrittschaltung 6 erzeugt in Abhängigkeit von der Abweichung 1 digitale Hauptsteuersignale 9, falls die Abweichung den Wert der Hauptstufen überschreitet, oder die digitalen Nebensteuersignale 10, wenn die Abweichung zwischen den inerten der Haupt- und Nebenstufe liegt. -Im Schaltbild werden auch die funktionellen Verbindungen zwischen dem Signalformer 6, dem Hauptregister 7 und dem Nebenregister 8 wiedergegeben.According to the invention, the optimal, discontinuous step control system is implemented Production of a closed control loop according to FIG. 1 is achieved. The rule system is controlled by the deviation 1, which in the differential comparator 2 by Subtracting the output 3 from the input 4 is obtained. This deviation is in the control element with the help of the digital signal shaper in step circuit 6 with the main control register 7 and the secondary control register 8 processed. The digital signal shaper In step circuit 6, 1 generates digital main control signals as a function of the deviation 9, if the deviation exceeds the value of the main stages, or the digital ones Secondary control signals 10 when the deviation between the inert ones of the main and secondary stages lies. -The schematic also shows the functional connections between the signal conditioner 6, the main register 7 and the secondary register 8 reproduced.

Das Nebenregi.ster in Ausführung mit Binärkodierung erzeugt beim Überschreiten sei.ner Höchst- oder Kleinstleistung (Null) um einen Schritt im Sinne der Vergrößerung oder Verkleinerung der Ausgangsgröße des Systemes ein Steuersignal 11, welches die Ausgangsgröße des Hauptsteuerregisters um eine Einheit vergrößert bzw. verkleinert, wenn das Nebenregister den kleinsten (Null) bzw. größten Wert entsprechend seiner Betriebskennlinie erreicht.The secondary register in execution with binary coding generates when exceeded be it maximum or minimum output (zero) by one step in the sense of enlargement or reduction of the output of the system a control signal 11 which the Output variable of the main control register increased or decreased by one unit, if the secondary register has the smallest (zero) or largest value according to its Operating characteristic reached.

Beim Überschreiten der höchsten Nernüast, bzw. des kleinsten Wertes (Null) beim Vergrößern oder Verkleinern der Ausgangsgröße des Systemes um eine Einheit werden beim Nebenregister 8 in Ausführung mit arithmetischer Reihenstufung gleichzeitig zwei Signale erzeugt, so daß das Steuersignal 11 die Ausgangsgröße des Hauptregisters 7 um eine Einheit vergrößert bzw. verkleinert und das besondere Rückkopplungssignal 12 die Null- oder Maximalstellung der Ausgangsgröße des Nebenregisters 8 bewirkt. Beim Brreichen (im Sinne der Erhöhung oder Verminderung der Ausgangsgröße des Systemes) des höchsten oder kleinsten (Null) wertes des Hauptregisters 7 werden durch die Rückkopplung 13 zum Signalformer in Schrittschaltung 6 die Steuersignale für das Hauptregister gesperrt, so daß alle von diesem Signalformer erzeugten Digitalsignale nur das Nebenregister im Sinne der Erhöhung bzw. der Verkleinerung seiner Ausgangsgröße steuern.When the highest Nernüast or the smallest value is exceeded (Zero) when increasing or decreasing the output size of the system by one unit are simultaneously in secondary register 8 in execution with arithmetic series grading two signals are generated so that the control signal 11 is the output of the main register 7 enlarged or reduced by one unit and the special feedback signal 12 causes the zero or maximum position of the output variable of the secondary register 8. When reaching (in the sense of increasing or decreasing the output size of the system) of the highest or lowest (zero) value of the main register 7 are determined by the Feedback 13 to the signal shaper in step circuit 6 the control signals for the Main register locked so that all digital signals generated by this signal shaper only the secondary register in the sense of increasing or decreasing its output size steer.

Beim Erreichen des absoluten Maximal- oder Ninimal-(Null-)-wertes des Steuerelementes sichern die digitalen Rückkopplungssignale 13 und 14 das Sperren der Steuersignale für das erhöhen bzw, das Verkleinern der Ausgangsgröße 17 des Steuerelementes, die vom Signalformer 6 erzeugt werden können. Der Wert dieser Ausgangsgröße kann durch Addieren des Ausgangswertes 15 des Hauptregisters und 16 des llebenregisters erhalten werden.-Zum Zweck der Auslegung und Auswahl des optimalen Kombinations-Systerles sind die Ausgangsgrößen der St euerregister zu einer bestimmten Zeit zu betrachten.When the absolute maximum or ninimal (zero) value is reached of the control element, the digital feedback signals 13 and 14 secure the locking the control signals for increasing or reducing the output size 17 of the control element, which can be generated by the signal shaper 6. The value of this Output variable can be determined by adding the output value 15 of the main register and 16 of the life register.-For the purpose of interpretation and selection of the optimal Combination systerles are the output variables of the control register for a specific one Time to look at.

Ihr Wert ist gleich der Anzahl der etriebsstufen entsprechend den gesteuerten physikalischen StuSen für jedes betrachtete Register. Wegen der Grundbedingung, daß die etriebsstufen gleich groß sind, muß das Verhältnis zwischen dem Wert der Hauptstufe und der Nebenstufe gleich ns+1 sein, wobei mit ns die Stufenanzahl bezeichnet wird, die der Gesamtkapazität des Nebenregisters 8, bzw. seinem maximalen Austrittssignal 16, entspricht.Their value is equal to the number of operating levels corresponding to the controlled physical studies for each register considered. Because of the basic condition The ratio between the value of the The main stage and the secondary stage are equal to ns + 1, where ns denotes the number of stages that of the total capacity of the secondary register 8, or its maximum exit signal 16, corresponds.

Wenn man mit np die Stufenzahl des Hauptregisters 7, die der Höchstleistung entspricht, bezeichnet, bzw. den Höchstwert seines Ausgangssignales 15, ist die höchste Stufe des Steuerelementes : nt=np(ns+1)+ns.If you use np to determine the number of stages in the main register 7, the maximum output corresponds, denotes, or the maximum value of its output signal 15, is the highest level of the control element: nt = np (ns + 1) + ns.

Die Beziehungen zwischen der Anzahl der physikalischen Stufen und der Anzahl der Betriebsstufen im Falle der zwei Register, die dadurch gekennzeichnet sind, daß das Haup-tregister nur gleich große effektive Stufen hat (npf), während das Nebenregister gleiche oder ungleiche physikalische Stu-fen haben kaiin (deren Werte einer geometrischen Reihe mit dem Quotient;en 2 entsprechen), sind folgende: - für das Hauptregister: np=npf - fLir das Nebenregister, im t1all der physikalisch gleich großen Stuten: ns= nsf - für das Nebenregister, im Falle der physikalisch ungleichen Stufen: ns = 2 Für die optimale Auslegung des Hauptregisters muß man zum Beispiel die Notwendigkeit einer großen Regelgeschwindigkeit bei einem vorgegebenen Grenzwert der Schwankungen der Ausgangsgröße 21 - Schwankungen, die von der unstetigen Reglerart herrühren - oder umgekehrt, in Betracht ziehen.The relationships between the number of physical levels and the number of operating levels in the case of two registers that result are indicated that the main register only has effective levels of equal size (npf), while the secondary register have the same or different physical levels kaiin (whose values correspond to a geometric series with the quotient; en 2), are the following: - for the main register: np = npf - for the secondary register, in t1all of mares of the same size physically: ns = nsf - for the secondary register, in the case of of the physically unequal levels: ns = 2 For the optimal design of the main register one must for example the need for a high control speed with one predetermined limit value of the fluctuations of the output variable 21 - fluctuations that originate from the discontinuous type of controller - or vice versa, take into account.

Der Signalformer 6 für wiederholbare digitale Signale mit fünf Stellungen ist erfindungsgemäß ein Schrittschaltformer, welcher die Stufe in Abhängigkeit von der Abweichung des Regelsystemes und dem Zustand der steuert register in einer praktisch gleichmäßigen Zeitstaffelung auswählt, entsprechend der Totzeit des Regelsystemes. Die statische Kennlinie dieses digitalen Signalformers der Fig.The signal shaper 6 for repeatable digital signals with five positions is according to the invention a step shaper, which the stage as a function of the deviation of the control system and the state of the controls register in a practical selects uniform time graduation, according to the dead time of the control system. The static characteristic of this digital signal shaper of Fig.

2 gibt die Beziehung zwischen der Abweichung @ des Regelsystemes und den digitalen Signalen für die Steuerung der Register wieder. Das Verhältnis zwischen dem 1dert der digitalen Hauptsignalstufe #p und dem der Nebenstufe J 8 ist gleich dem Verhältnis zwischen der Stufe für die Hauptabweichung #p bzw. für die Nebenabweichung #s: #p #p = #s #s Die statische Kennlinie ist drehsymmetrisch, so daß durch Drehen um 1800 des unteren oder oberen Teiles -in bezug auf den Schnittpunkt des Achsensystemes - der andere Teil (untere bzw. der obere) erhalten wird. Die Abweichung # hat zeitliche Schwankungen, welche von den Schwankungen der Eingangs- und Ausgangsgröße des Regelsystemes abhängen. Falls die Größe der Abweichung in Absolutwerten kleiner als die Nebenstufe der Abweichung ist (-#s<#<+#s) so treten keine digitalen Signale auf (#s=0=#p). Wenn die absolute Größe der Regelabweichung zwischen dem Wert der Neben- und dem der Hauptstufe liegt (-#p<#<#s oder #s<#<#p) treten nur negative (-#s) bzw. positive (+#s) digitale Nebensignale auf. Falls die Regelabweichung größer ist als der Absolutwert der Hauptsignalstufe (#<-#p oder #>#p) treten nur digitale Hauptsignale auf, und zwar mit negativem Wert (-#p) bzw. positivem Wert (+#p) Es wird vereinbart, daß die positiven Signale Steuerbefehle zum Erhöhen der geregelten Größe darstellen, während die negativen eine Verkleinerung dieser Größe bewirken.2 gives the relationship between the deviation @ of the control system and the digital signals for controlling the registers. The relation between the 1dert the digital main signal stage #p and that of the secondary stage J 8 is equal to the ratio between the level for the main deviation #p and for the secondary deviation #s: #p #p = #s #s The static characteristic is rotationally symmetrical, so that by turning 1800 of the lower or upper part -in relation to the point of intersection of the axis system - the other part (lower or upper) is preserved. the Deviation # has temporal fluctuations, which depend on the fluctuations in the input and the output variable of the control system. If the size of the deviation is in Absolute values are smaller than the minor level of the deviation (- # s <# <+ # s) so no digital signals occur (# s = 0 = # p). If the absolute size of the system deviation lies between the value of the secondary and the main level (- # p <# <# s or #s <# <# p) only negative (- # s) or positive (+ # s) digital secondary signals occur. if the Deviation is greater than the absolute value of the main signal level (# <- # p or #> # p) only digital main signals occur with a negative value (- # p) or positive value (+ # p) It is agreed that the positive signals control commands to increase the regulated size, while the negative represent a decrease effect this size.

Der Regelvorgang des Systemes der Erfindung ist von der dynamischen Kennlinie des fünfstelligen Signale zeugers abhängig, die in Fig. 3 wiedergegeben ist.The control process of the system of the invention is of the dynamic type Characteristic curve of the five-digit signals dependent on the producer, which is shown in Fig. 3 is reproduced.

Im vereinfachten Fall einer einzigen Stufe der Abweichung £ D hat die Regelabweichung auf Grund der Änderung der Singangs- und Ausgangswerte einen Scheinwert von # v' welcher im Begriff ist, den doppelten Wert der Abweichung #0 zu überschreiten.In the simplified case of a single level the deviation £ D has the control deviation due to the change in the input and output values Apparent value of # v 'which is about to double the value of the deviation # 0 To exceed.

Beim Überschreiten der Stufe #0 für die Abweichung erzeugt die Steuergröße des Systemes (die Abweichung) ein digitales Signal, welches nach einer Betätigungszeit #a Stellelement steuert, und zwar gemäß der kombinierten Zeitstaffelung des Regelsystemes in Richtung der Erhöhung der Ausgangsgröße dieses Systems um eine Betriebsstufe. Wegen der Steigge schwindigkeiz der scheinbaren Abweichung # v bleibt die Abweichung # weiterhin über dem Wert g 0 Nach der Totzeit, welche die Betätigungszeit # a einschließt, folgt ein neuer digitaler Steuerbefehl für die Stellelemente für eine erneute gleichsinnige Erhöhung um eine Betriebsstufe.When level # 0 for the deviation is exceeded, the control variable generates of the system (the deviation) a digital signal, which after an actuation time #a Actuator controls, according to the combined time graduation of the control system in the direction of increasing the output size of this system by one operating level. Because of the rise speed of the apparent deviation # v, the deviation remains # still above the value g 0 After the dead time, which includes the actuation time # a, a new digital control command follows for the control elements for a new one in the same direction Increase by one operating level.

Die Zuschaltung der Betriebsstufen im Sinne der Erhöhung der Ausgangsgröße des Systems wird mit Hilfe des Steuerelementes erreicht, welches die entsprechenden Elemente des Stellwerkes im Rhythmus des Regelsystems steuert, wobei der Rhythmus gleich dem Kehrwert der Totzeit #a a solange ist, bis die Abweichung unter den Wert sinkt. Im Falle der Fig. 3 wird diese Verkleinerung der Abweichung unter den zulässigen Wert t @ in der Zeit 4#m erreicht und hängt im allgemeinen von der Änderung der Scheinabweichung #v ab. Die Sicherstellung einer ständigen Abweichung, deren Größe unabhängig von den dynamischen Kennwerten der Ausgangs- oder Eintrittsgröße ist, wird erfindungsgemäß durch Wiederholen des Abweichungssignales am Bingang des Steuerlementes 5 mit einem Rhythmus gleich dem Eigenrhythmus des Regelsystems erzielt. Diese Wiederholung kann wie in Fig. 3 durch Nullsetzung der Steuerabweichung £ o am Eingang des digitalen Signalformers in Stufen 6 erfolgen, so daß, wenn die Abweichung den Wert 6 O überschreitet, am Anfang jeder Steuerperiode # a das Au-ftreten dieser Steuerabweicllung mit der Größe £ zugelassen wird, so daß nach normen des entsprechenden digitalen Signales, die Regelabweichung für den Rest der Abtastzeit gleich der Totzeit gm des Regelsystems Null wird. Wenn die Regelabweichung des Regelsystems kleiner als der Stufenwert 6o wird, ist die steuernde Abweichung gleich dem Werte der Regelgenauigkeit und es wird keine Wiederholung der Steuerabweichung im Rhythmus des Regelsystemes mehr vorgenommen, Im angenommenen Fall, daß die digitalen Signale nicht erfindungsgemäß wiederholbar sind, kann nach dem ersten Steuerbefehl eine ständige Abweichung v auftreten, welche den voraus bestimmten Wert wie in Fig. 3, überschreitet.The activation of the operating levels in the sense of increasing the output size of the system is reached with the help of the control element, which the corresponding Controls elements of the signal box in the rhythm of the control system, whereby the rhythm is equal to the reciprocal of the dead time #a a until the deviation is below the value sinks. In the case of Fig. 3, this reduction in the deviation becomes below the allowable Value t @ reaches 4 # m in time and generally depends on the change in Apparent deviation #v from. Ensuring a constant deviation, its size regardless of the dynamic characteristic values of the initial or entry variable is, according to the invention by repeating the deviation signal at the input of the Control element 5 achieved with a rhythm equal to the natural rhythm of the control system. This repetition can, as in FIG. 3, by zeroing the control deviation £ o at the input of the digital signal shaper in steps 6, so that if the deviation exceeds the value 6 O, at the beginning of each tax period # a the occurrence of this Tax deviation with the size £ is permitted, so that according to the standards of the corresponding digital signal, the control deviation for the rest of the sampling time is equal to the dead time gm of the control system becomes zero. When the control deviation of the control system is smaller when the step value becomes 6o, the controlling deviation is equal to the value of the control accuracy and there is no repetition of the tax deviation in the rhythm of the control system made more, In the assumed case that the digital signals are not according to the invention are repeatable, after the first control command a constant deviation v occur which exceeds the predetermined value as in FIG. 3.

Das Hauptsteuerregister 7 und das Nebensteuerregister 8 haben erfindungsgemäß gewisse kombinatorische und dynamische Eigenschaften. So wird für das Hauptregister und manchmal auch für das Nebenregister erfindungsgemäß eine arithmetische Kodierung mit kombinatorischen Eigenschaften verwendet, welche erreicht, daß die Anzahl der Betriebs stufen und die Anzahl der vorhandenen Stufen gleich sind. Die graphische Darstellung aus Fig. 4 @@@@@@ @inkelhalbierenden der Achsen für le Betriebsstufen "n" und die Schaltstufen "nf".The main control register 7 and the secondary control register 8 have according to the invention certain combinatorial and dynamic properties. So will for the main register and sometimes also an arithmetic coding according to the invention for the secondary register with combinatorial properties used, which achieves that the number of Operating levels and the number of available levels are the same. The graphic Illustration from FIG. 4 @@@@@@ @ bisecting the axes for le operating levels "n" and the switching levels "nf".

s@@ man annimmt, daß nM, nfM und nM, nfM die Maximal-und Minimalwerte der Betriebs- und Schaltstufen sind, erhält man folgende Beziehungen: nM = nfM und nM = nfM = 0.s @@ one assumes that nM, nfM and nM, nfM are the maximum and minimum values of the operating and switching stages, the following relationships are obtained: nM = nfM and nM = nfM = 0.

Für das Nebenregister wird vorzugsweise die klassische Binärkodierung mit der kombinatorischen Kennlinie aus 5 5 verwendet. Mit den gleichen mezeichnunen wie Für Fig. 4 erhält man für die Kennlinie den bekannten analytischen Ausdruck: n = 2nf 1 das dynamische Verhalten des Hauptregisters 7 und des Nebenregisters 8 im rahmen des Steuerelementes 5 wie in Fig. 1 folgt aiiS der Arbeitsweise jedes registers und aus ihren betriebslichen Verknüpfungen (sowohl zwischen den registern als auch mit dem digitalen Signalformer).The classic binary coding is preferred for the secondary register with the combinatorial characteristic from 5 5 is used. With the same symbols As for Fig. 4, the well-known analytical expression is obtained for the characteristic: n = 2nf 1 the dynamic behavior of main register 7 and secondary register 8 Within the framework of the control element 5, as in FIG. 1, aiiS follows the mode of operation of each registers and their operational links (both between the registers as well as with the digital signal shaper).

Wenn das Regelelement ein Hauptregisters mit arithmetischer Kodierung nach der Erfindung ist und das Nebenregister eine klassische Binärkodierung aufweist, läuft der kombinatorische gestaffelte Vorgang in Abhängigkeit vom Typ der Digitalsignale ab, die vom Former und von der gespeicherten Größe des Ausgangssignales für jedes behandelte Regis-ter abgegeben werden, wobei die Größe durch die Betriebsstufenanzahl des Hauptregisters "np" und des Nebenregisters "ns" ausgedrückt wird.If the rule element is a main register with arithmetic coding is according to the invention and the secondary register has a classic binary coding, the combinatorial staggered process runs depending on the type of digital signals from that of the shaper and from the stored size of the output signal for each treated registers are submitted, the size by the number of operating levels of the main register "np" and the sub-register "ns" is expressed.

Bin Beispiel ist in Fig. 6 gezeigt. Wenn zur Zeit t = ti die gespeicherte Ausgangsgröße "npi" für das Hauptregister und für das Nebenregister "nst" ist, erzeugt das Auftreten des ersten Hauptsignales jp die Einführung p einer Hauptstufe, so daß das Hauptregister den Ausgangswert (npi+1) erreicht. Zur Zeit (t1+#m), wobei #m die Totzeit des Systems ist, tritt gemäß Fig. 6 ein digitales Sekundärsignal #s auf, das die Erhöhung des Ausgangs aus dem Nebenregister auf den Wert (nBi + 1) bewirkt, wobei die Ausgangsgröße des Hauptregisters mit vorhergehendem Wert (npi + 1) gespeichert wird.An example is shown in FIG. If at the time t = ti the Stored output variable "npi" for the main register and for the secondary register is "nst", the appearance of the first main signal jp produces the introduction p a Main stage, so that the main register reaches the initial value (npi + 1). For now (t1 + # m), where #m is the dead time of the system, a digital occurs as shown in FIG Secondary signal #s that increases the output from the secondary register to the Value (nBi + 1) causes the output size of the main register with the previous Value (npi + 1) is saved.

Der Zustand des Hauptregisters ändert sich erst zum Zeitpunkt (ti + 3#m ) wenn ein digitales Hauptsignal mit negativem Vorzeichen auftritt (-#p), so daß der Ausgang des hauptregisters wieder den Wert (npi) annimmt. Zur Zeit (t1+4#m) wird der Ausgang des Hauptregisters weiter verkleinert, und zwar auf den Wert (npi-1), , wegen des Auftretens eines neuen negativen Hauptsignales (-#p). Im Zeitabschnitt von (ti+#m) bis zu (ti+4#m) bleibt der Ausgang des Sekundärregisters unverändert auf dem Wert (nsi + 1), aber bei (ti + 5#m) wird der Ausgang des Nebenregisters auf den Wert (nsi) verkleinert, und zwar durch das Auftreten des digitalen negativen Nebensignales (-#s), während das Hauptregister unverändert auf dem vorher gespeicherten Wert (npl-l) bleibt.The state of the main register does not change until the point in time (ti + 3 # m) if a digital main signal occurs with a negative sign (- # p), so that the output of the main register assumes the value (npi) again. Currently (t1 + 4 # m) the output of the main register is further reduced to the value (npi-1), , because of the appearance of a new negative main signal (- # p). In the period of time from (ti + # m) to (ti + 4 # m) the output of the secondary register remains unchanged to the value (nsi + 1), but at (ti + 5 # m) the output of the slave register reduced to the value (nsi) by the appearance of the digital negative Secondary signal (- # s), while the main register remains unchanged on the previously stored one Value (npl-l) remains.

Nach der gegebenen Zeitfolge der digitalen Signale gemäß Fig. 6 erreicht man erfindungsgemäß die Änderung der Anfangsgrößen für das haupt- und Nebenregister "npi" und "nsi", so daß durch Selbstwahl des digitalen Signales beim Signalformer mit Schritten ihre Speicherung und Verteilung (gemäß den Eigenschaften der Steuerregister) die Endwerte (npi-1) für das Hauptregister und "nsi" für das Nebenregister, erreicht werden.Reached after the given time sequence of the digital signals according to FIG according to the invention, the change in the initial sizes for the main and secondary registers "npi" and "nsi", so that by selecting the digital signal for the signal shaper with steps their storage and distribution (according to the properties the control register) the final values (npi-1) for the main register and "nsi" for the Secondary register, can be reached.

Fig. 6 stellt nur ein kennzeichnendes Beispiel für das Steuer- und Betätigungssystem der Erfindung dar, denn es können auch andere Situationen und eine andere Zeitfolge der Steuerbefehle für beide Register ausgedacht werden.Fig. 6 shows only a representative example of the control and Actuation system of the invention, because there can also be other situations and a different time sequence of the control commands for both registers can be devised.

Das unstotige Stufenregelsystem und das Arbeitsverfahren der Erfindung haben folgende Vorteile: - Optimale tecbnisch-wirtschaftliche Bedigungen für das gesamte Regelsystem sind gesichert.The non-trivial step control system and method of operation of the invention have the following advantages: - Optimal technical and economic conditions for the entire control system is secured.

- Das Erreichen einer höchsten Regelgenauigkeit bei hoher Ansprechgeschwindigkeit und für eine vorgegebene Begrenzung der Änderungen der Ausgangs- und Eingangsgröße ist ermöglicht. (Die Änderungen werden von den Eigenschaften des Regelprozesses bestimmt).- Achieving the highest level of control accuracy with a high response speed and for a predetermined limit on the changes in the output and input quantities is made possible. (The changes are made by the properties of the control process certainly).

- Eine große Ersparnis an Betätigungs- und Steuerelementen und damit eine bedeutende Ersparnis an den Gesantkosten der Anlage dieses Regelsystems im Vergleich zu Aulagen mit gleichwertigen technischen Leistungen ist ermöglicht. Für die Betätigungselemente kann die Ersparnis im Vergleich zu einer technisch gleichwertigen Anlage in klassischer Ausführung mellllere Zehner--¢rozente ausmachen.- A great saving in actuation and control elements and thus a significant saving in the total costs of the installation of this control system in Comparison to editions with equivalent technical performance is possible. For the actuators can be the saving compared to a technically equivalent Classical design of the system makes up several tens of digits.

- Wegen der Betriebseigenschaften wird eine größere Betriebssicherheit sichergestellt, und zwar durch die Mögligkeit, das Kombinations-Staffelsystem mit kleiner Leistung in der Steuerstufe zu verwirklichen.- Because of the operational properties, there is greater operational reliability ensured by the possibility of using the combination staggering system smaller Realize performance in the tax bracket.

- Eine leichte Aufnahme der Erzeugung ist wegen der Mögligkeit gegeben, ohne Schwierigkeit die Funktionen der verschiedenen Elemente des Regelsystemes mit Hilfe von s statischen Au toma-tikbausteinen zu verwirklichen.- An easy start of the generation is given because of the possibility the functions of the various elements of the control system with no difficulty With the help of static automatic modules.

- Durch Verminderung der Betätigungen, bzw. der ochaltschritte, also der Abnutzung, insbesondere der Betägigungs-und Stellorgane, wird bei gleichen technischen Kennwerten eine grbßere Betriebsdauer erreicht.- By reducing the number of operations or switching steps, that is the wear and tear, especially of the actuating and actuating elements, will be at the same technical level Characteristic values achieved a longer service life.

Claims

P a t e n t a n s p r Ü c ii e

1. Discontinuous, time-staggered control system with equally large operating levels, characterized in that the step regulation is a technical-economic optimal performance is adjustable with the help of two control registers, namely by a main register for controlling high level values and a secondary register for Levels with small values.

2. Control system according to claim 1, characterized in that the digital Step control of the register the possibility of selecting the step size depending on fully ensures the control deviation, on an adaptable optimal regulation in relation on the control accuracy to behave that two digital stage signals symmetrically are present at the zero point corresponding to each of the control registers, namely that one with the smaller absolute value for the secondary register and the one with the larger absolute value for the main register and that the digital signals are only output when the controlling deviation exceeds the corresponding signal level.

3. Control system according to claim 1 and 2, characterized in that that digital step control to achieve an adaptable, optimal control the register has a time sequence equal to or sometimes less than the proper time of the control system ensures that there are discrepancies between the single and the double The value of the digital signal levels lie, the time sequence of the generated digital signals from em random or periodic occurrence of the deviation, which is the signal threshold exceeds, is dependent, and so that for deviations whose value is between the double the value of the digital signal of the secondary stage and the main signal stage or for deviations that exceed twice the main stage value, the signals be generated in a steady rhythm equal to the proper time of the control system.

4. cone system according to claim 1 and 2, characterized in that for realizing an adaptable optimal regulation in terms of conservation or even increase the control speed when increasing the absolute value of the deviation, the digital stage control of the registers is self-selecting, and depending on the relationship between the deviation and the signal levels of the main register, so that when controlling the deviation is greater than the main stage only the signals for the main register are transmitted, while with deviations with Values between the signal levels for the main register and those for the secondary register only transmit the digital signals for the secondary register will.

5. Control system according to claim 1 to 4, characterized in that for a regulation with equally large steps with unequal switching steps of the two Register the relationship between the signal level of the main register and that of the Slave register is equal to (ns + 1), where "ns" is the total size of the slave register represents which is equal to the number of equally large operating levels.

6. Control system according to claim 1 to 3, characterized in that to achieve a predetermined control accuracy, regardless of the dynamic Characteristic value of the deviation, the application of the deviation at the entrance of the controlling body is repeated after the dead time, so in the rhythm of the control system, where the system is now insensitive to the control variable (deviation) is.

7. Control system according to claim 1 to 3, characterized in that to obtain a high response speed and a corresponding limitation of fluctuations of the output variables, which are due to the nature of the discontinuous Regulation are caused, the main register is made so that the output signals a control with equally large operating levels through discontinuous, staggered level control reached in arithmetic series and both directions of the same size main stages.

8. Control system according to claim 1 to 3, characterized in that the secondary register to achieve a high level of control accuracy and with a large Saving on components for the control loop is made so that the output signals the regulation with equally large operating levels with the help of unequal secondary switching levels, whose values correspond to a geometric series with the quotient 2, through a discontinuous staggered binary actuation in both directions or with the help of equal large secondary steps by discontinuous staggered actuation in both directions in an arithmetic series with the difference 1.

9. Control system according to claim 1,4p7,8r, characterized in that There are operational relationships between the two registers of the control element, so that the secondary register, when it is in the maximum or minimum position (zero position) stands, and in the direction of increasing or Decrease in its initial size is operated, emits a digital control signal for the main register, - namely in the direction of increasing or decreasing the output from the riau) t register by one level - and at the same time storing the position of the secondary register in brings the zero or maximum position of the secondary register.

10. Control system according to claim 1, 2, 7, 8, characterized in that the secondary register to achieve an optimal control accuracy in relation to the Nominal output of the final control element is preferably carried out with unequal switching stages is excluded, the cases in which the optimization calculation or other special It is necessary to use a secondary register with levels of the same size.

11. Control system according to claim 1, 2, 7 to 10, characterized in that that for maximum utilization of the performance of the control system at the end points ueo main register its operational primacy in relation to the subsidiary register is canceled, so that the deviation in these positions of the main register the Can operate secondary register, even if its value exceeds the value of the secondary level, in the sense of increasing or decreasing the initial value eo main register.

12. Control system according to claim 1, 2, 7 to 10, characterized in that that to exclude the erroneous operation of the secondary register this register is blocked when it reaches its maximum or minimum (zero) position, namely for appropriately directed signals, and in the case that the main register has reached its IvIaximal or linimal (NulI) position earlier.

13. A method for working out the optimal control system according to claim 2.6, characterized in that it is used to obtain the necessary digital signals the output variable of the system control (deviation) for the two control registers With the help of a shaping for digital signals and five positions is processed, whereby four signal levels at the output are designed so that equality between the ratios the absolute values of the deviation levels and the corresponding levels of the logical Signals and also a rotational symmetry, so that the positive branch of the Characteristic curve is obtained by turning the negative branch by 1800 or vice versa.

14. Procedure for the elaboration of an optimal control system according to the Claims 2,5,13, characterized in that that for the purpose of conservation of equally large operating levels, the ratio between the threshold value of the deviation for the main register and that for the secondary register equal to the ratio between the main stage and the smallest secondary stage of the actuators and execution elements is equal to the operating levels (ns + 1), where ns is the size of the secondary register is.

15. A method for working out the optimal control system according to claim 3, characterized in that to prevent incorrect control commands because of the temporary changes in the deviations due to the discontinuous control system appear, the dead time of the control system - according to the big rhythm - like this is set so that it is greater than the maximum response time of the output variable is.

L e r s e i t e