DE4016018C1 - Process regulating circuitry using two measurers in parallel - has range selection stage cooperating with proportional member and lowest and highest value limiting stages - Google Patents
Process regulating circuitry using two measurers in parallel - has range selection stage cooperating with proportional member and lowest and highest value limiting stagesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Regelung von verfahrenstechnischen Prozessen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 (DE 35 17 008 C3).The invention relates to a circuit arrangement for regulation of process engineering processes according to the generic term of Claim 1 (DE 35 17 008 C3).
Die üblicherweise in Regelkreisschaltungen angeordneten Meßgeräte sind unvermeidlicherweise mit einem gewissen Meßfehler behaftet, welcher prozentual angegeben und jeweils auf den Endwert des für das Gerät vorgesehenen Meßbereichs bezogen wird. So ergibt beispielsweise ein guter Meßumformer zur Druckmessung mit einem Meßfehler von nur 0,5% bei 100 bar Endwert einen Fehler von 0,5 bar. Bei 10 bar entspricht dies jedoch einer oftmals nicht tolerierbaren Meßunsicherheit von 5% bezogen auf den aktuellen Meßwert. Besonders ungünstig wirkt sich dies beim Anfahren von Regelkreisen oder während des Schwachlastbetriebes einer Anlage aus, da dann die Meßgeräte im unteren Bereich des Meßumformers arbeiten und entsprechend niedrige Meßwerte liefern.The measuring devices usually arranged in control circuit circuits are inevitably with a certain measurement error afflicted, which is given as a percentage and in each case on the End value of the measuring range provided for the device becomes. For example, a good transmitter for Pressure measurement with a measurement error of only 0.5% at 100 bar Final value an error of 0.5 bar. This corresponds to 10 bar however an often unacceptable measurement uncertainty of 5% based on the current measured value. Looks particularly unfavorable this occurs when starting up control loops or during Low-load operation of a plant, because then the measuring devices work in the lower area of the transmitter and accordingly deliver low measured values.
Die Genauigkeit von Regelungen mit den üblichen Regelkreisanordnungen läßt daher zu wünschen übrig, wenn die Regelung sich über einen großen Regelbereich, z. B. mehrere Zehnerpotenzen der Regelgröße, erstreckt. Noch mangelhafter ist die Situation, wenn die zu erfassende Meßgröße, also die Regelgröße, stärker als linear mit einem anwachsenden Wert der einzustellenden Größe, also der Rückführgröße, ansteigt. Dies ist beispielsweise bei der Durchflußmessung nach dem Wirkdruckverfahren der Fall, wo der vom Meßgerät erfaßte Wirkdruck quadratisch von der Durchflußmenge abhängt, die von einer Regelkreisanordnung eingestellt werden soll. Eine Durchflußänderung um den Faktor 10 entspricht bereits einer Wirkdruckänderung um einen Faktor 100. Ein Differenzdruckmeßumformer, der beispielsweise bei 100 mbar Endwert 0,5% Meßunsicherheit hat, würde im Bereich von 1 mbar, was immerhin bereits 10% des Durchflußendwerts entspricht, bereits einen Meßfehler von 50% aufweisen. Mit einem einzigen Differenzdruckmesserumformer ist aus diesen Gründen nur ein Durchflußmeßbereich von etwa 1 : 3 zu beherrschen. Dann ist die Messung an der unteren Bereichsgrenze bezogen auf den aktuellen Meßwert neunmal ungenauer als an der oberen.The accuracy of controls with the usual control loop arrangements therefore leaves something to be desired if the regulation over a large control range, e.g. B. several powers of ten of Controlled variable, extends. The situation is even worse, if the measured variable to be recorded, i.e. the controlled variable, is stronger as linear with an increasing value of the to be set Size, i.e. the return size, increases. For example, this is in the flow measurement according to the differential pressure method Case where the differential pressure detected by the measuring device is quadratic from the Flow rate depends on a control loop arrangement should be set. A flow change by a factor 10 already corresponds to a change in differential pressure by a factor 100. A differential pressure transmitter, for example at 100 mbar End value 0.5% measurement uncertainty, would be in the range of 1 mbar, which already corresponds to 10% of the final flow value, already have a measurement error of 50%. With a single differential pressure transducer is only for these reasons to master a flow measuring range of about 1: 3. Then the measurement at the lower range limit based on the current one Measured value nine times less precise than on the upper one.
Zur Regelung von derartigen Prozessen mit möglicherweise sehr großen Änderungen des Sollwerts der Regelgröße sind daher die üblichen, einschleifigen Regelkreisanordnungen unzureichend. Es ist vielmehr unvermeidlich, mehrere Meßeinrichtungen mit unterschiedlichen Meßbereichen zu verwenden. Dabei wäre es zwar denkbar, das Regelkreissystem durch Vorsehen einer der Zahl der Meßeinrichtungen entsprechenden Anzahl von Prozeßsträngen vollständig mehrfach auszulegen und zwischen den Untersystemen jeweils umzuschalten, häufig ist diese Vorgehensweise aber in der Praxis unerwünscht oder gar nicht mehr möglich (z. B. Nachrüstung bereits installierter Anlagen). Eine derartige Mehrfachauslegung von Prozeßsträngen ist auch mit einem höheren Aufwand verbunden. Unabhängig davon entsteht das Problem, daß verschiedene Übertragungsbeiwerte der Meßeinrichtungen vorliegen werden, wodurch Anpassungsmaßnahmen erforderlich sind, um die Regelkreisverstärkung für eine gleichmäßige Regelung möglich konstant zu halten. Außerdem ist zu beachten, daß die Regelung auch in den Übergangsbereichen von einem Meßbereich in den anderen stoßfrei erfolgt. To control such processes with possibly very major changes in the setpoint of the controlled variable are therefore the usual, single-loop control loop arrangements are inadequate. It is rather inevitable, several measuring devices with different To use measuring ranges. It would be conceivable the control loop system by providing one of the number of measuring devices corresponding number of process strands completely to be interpreted several times and between the subsystems to switch over, but this procedure is often in undesirable in practice or no longer possible (e.g. retrofitting already installed systems). Such a multiple interpretation of process strands is also with a higher Associated effort. Regardless, the problem arises that different transmission coefficients of the measuring devices are available which will require adaptation measures to the control loop gain is possible for even control to keep constant. It should also be noted that the Regulation also in the transition areas from a measuring range in the other is bumpless.
Aus der DE-OS 24 15 503 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, die von einem einzigen Meßgrößengeber erzeugte Meßsignalfrequenzen auftrennt und auf zwei unterschiedlichen parallelen Zweigen um einen über einen Bandpaß, zum anderen über eine Bandsperre weiterverarbeitet. Diese Schaltung enthält auch nur einen Regler für einen der beiden Signalverarbeitungszweige und ist nicht zur Anwendung im Rahmen des oben angesprochenen Problemkreises geeignet.A circuit arrangement is known from DE-OS 24 15 503, the measurement signal frequencies generated by a single transducer separates and on two different parallels Twigs around one over a band pass, the other over one Bandstop further processed. This circuit also only contains a controller for one of the two signal processing branches and is not for use in the context of the above Suitable problem area.
Eine nachgeführte Ablöseregelung von mehreren parallel angeordneten Regelverstärkern ist in der DE 35 17 008 C3 offenbart. Dort sind parallel angeordnete Regelverstärker vorgesehen, die sich gegenseitig ablösend ein gemeinsames Stellglied ansteuern. Die Ablösung erfolgt dabei dergestalt, daß die einzelnen Regelverstärker über jeweilige Begrenzungseingänge elektrisch miteinander gekoppelt sind, wobei jeder Ablöseregelverstärker selbst wiederum aus mehreren zusammengeschalteten Verstärkern aufgebaut ist. Über diese Begrenzungseingänge erfolgt auch die Nachführung der abgelösten Regelverstärker, eine gezielte Beeinflussung der an Potentiometern fest eingestellten Führungsgrößen ist nicht vorgesehen. Konstruktionsbedingt findet diese Ablöseregelung vor allem in elektrotechnischen Einrichtungen Verwendung.A follow-up transfer regulation of several arranged in parallel Control amplifiers are disclosed in DE 35 17 008 C3. Control amplifiers arranged in parallel are provided there control a common actuator to replace each other. The replacement takes place in such a way that the individual control amplifiers electrically with each other via respective limit inputs are coupled, each separation control amplifier itself again from several interconnected amplifiers is constructed. This is also done via these limit inputs Tracking the replaced control amplifier, a targeted influence of the command variables fixed on potentiometers is not scheduled. Due to the design, this takes place Transfer regulation especially in electrical engineering facilities Use.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Regelung von verfahrenstechnischen Prozessen mit einem einzelnen Prozeßstrang in einfacher Weise so auszubilden, daß eine optimale Regelung auch für den Fall möglich ist, daß der Sollwert der Regelgröße sich über einen größeren Bereich, z. B. über mehrere Zehnerpotenzen, ändern kann.It is therefore the object of the present invention, a Circuit arrangement for regulating process engineering Processes with a single process line in a simple way to train so that an optimal regulation also for the case it is possible that the setpoint of the controlled variable is over a larger area, e.g. B. change over several powers of ten can.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Schaltungsanordnung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. This problem is solved in a generic circuit arrangement by the characterizing features of claim 1.
Die Verwendung wenigstens zweier Meßeinrichtungen ermöglicht die Erfassung der Regelgröße mit hinreichender Meßgenauigkeit im gesamten Regelbereich.The use of at least two measuring devices enables the acquisition of the controlled variable with sufficient measuring accuracy in the entire control range.
Im allgemeinen wird es hierzu erforderlich sein, Meßeinrichtungen mit unterschiedlichen Übertragungsbeiwerten vorzusehen. Um dennoch eine konstante Regelkreisverstärkung und mithin eine optimale Regelung zu gewährleisten, ist jeder Meßeinrichtung ein Regler mit entsprechend angepaßter Reglerverstärkung zugeordnet. Die Auswahlstufe sorgt dafür, daß je nachdem, in welchem Bereich sich gerade der Sollwert der Regelgröße befindet, das Ausgangssignal des einen oder des anderen Reglers als Stellsignal dient. Die weiteren Einrichtungen dienen einmal dazu, die den Reglern jeweils zugeführten Führungsgrößen optimal an die Meßbereiche der jeweiligen Meßeinrichtungen anzupassen und zum anderen dazu, an dem Regler, dem diejenige Meßeinrichtung zugeordnet ist, deren Meßsignal aufgrund des gewählten Regelgrößensollwertes gerade nicht für die Regelung herangezogen werden soll, eine gewillkürte Regeldifferenz zu erzeugen. Dies ermöglicht der Auswahlstufe, selbsttätig denjenigen Regler zu erkennen, der die Regelung durchführen soll. Durch die stetige Veränderung der Kennlinien der Führungs- oder Rückführgrößen mittels dieser Einrichtungen wird bewirkt, daß bei Übergang des Regelgrößensollwertes von einem Meßbereich in den anderen die Regelung automatisch und stoßfrei, d. h. unter stetiger Änderung des Stellsignals von einem auf den anderen Regler übergeht.In general, this will require measuring equipment to be provided with different transfer coefficients. Around nevertheless a constant control loop gain and therefore one Every measuring device must ensure optimal control assigned a controller with a correspondingly adjusted controller gain. The selection level ensures that depending on which Range is currently the setpoint of the controlled variable, the output signal of one or the other controller as Serving signal is used. The other facilities serve once the reference variables supplied to the controllers optimally to adapt to the measuring ranges of the respective measuring devices and on the other hand, on the controller to which that measuring device is assigned, whose measurement signal is based on the selected controlled variable setpoint just not used for the regulation should be to generate an arbitrary control difference. This enables the selection stage to automatically switch to the controller recognize who should perform the control. By steady Change in the characteristics of the reference or feedback variables by means of these devices it is caused that when the Control variable setpoint from one measuring range to the other Regulation automatic and bumpless, d. H. under constant change of the control signal passes from one controller to the other.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantages of the invention result from the subclaims.
So ist es insbesondere möglich, für beide den Reglern zugeführte Führungsgrößen vorgeschaltete Einrichtungen zur Meßbereichsanpassung vorzusehen.In particular, it is possible for both to be fed to the controllers Reference devices upstream for measuring range adjustment to provide.
Günstig ist es weiterhin auch, als Auswahlstufe je nach der Wirkungsrichtung des Stellgliedes und der Regler eine Maximal- oder Minimalauswahlstufe vorzusehen, deren Ausgangssignal einerseits das Stellglied beaufschlagt und andererseits jeweils zu den Reglern zurückgeführt ist. Diese sind vorzugsweise so ausgebildet, daß sie zu diesem rückgeführten Signal ein der Differenz von Führungs- und Rückführgröße proportionales Signal aufaddieren.It is also cheap, depending on the selection level Direction of action of the actuator and the controller a maximum or minimum selection stage to provide the output signal on the one hand the actuator and on the other hand each is returned to the controllers. These are preferably like this trained that one of the returned signal Difference between command and feedback variable proportional signal add up.
Bei einer nichtlinearen Abhängigkeit der eigentlich interessierenden Größe, z. B. einer Durchflußmenge, von der meßtechnisch erfaßten Regelgröße, z. B. einem Wirkdruck, ist es vorteilhaft, diese Nichtlinearität durch entsprechende Zusatzglieder so zu kompensieren, daß die Rückführgröße der interessierenden Größe proportional ist. Bei der Durchflußmessung nach dem Wirkdruckverfahren kann die quadratische Abhängigkeit des Wirkdrucks von der Durchflußmenge dementsprechend durch Radizierglieder kompensiert werden.In the case of a non-linear dependency of the actually interested Size, e.g. B. a flow rate from the metrological detected controlled variable, e.g. B. a differential pressure, it is advantageous this non-linearity through appropriate additional elements to compensate for the return size of the interested Size is proportional. With the flow measurement after the differential pressure method, the quadratic dependence of the Effective pressure from the flow rate accordingly by square root elements be compensated.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigtPreferred embodiments of the invention are in the drawings are shown and are described below. It shows
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Regelung einer Durchflußmenge, welche meßtechnisch nach dem Wirkdruckverfahren erfaßt wird, Fig. 1 shows a circuit arrangement for regulating a flow rate which is detected by measurement by the differential pressure method,
Fig. 2 die Kennlinie der Führungs- und Rückführgrößen der Schaltungsanordnung nach Fig. 1, Fig. 2 shows the characteristic of the command and feedback variables of the circuit of Fig. 1,
Fig. 3 eine Schaltungsanordnung für eine feinfühlige Druckregelung und Fig. 3 shows a circuit arrangement for a sensitive pressure control and
Fig. 4 die Kennlinien der Führungs- und Rückführgrößen der Schaltungsanordnung nach Fig. 3. Fig. 4 shows the characteristics of the command and feedback variables of the circuit of FIG. 3.
In Fig. 1 ist symbolisch ein Prozeßstrang (1) dargestellt, dessen Durchflußmenge (Q) geregelt werden soll. Meßtechnisch erfaßt wird allerdings nicht die Durchflußmenge (Q) selbst, sondern ein von dieser in eindeutiger Weise quadratisch abhängiger Wirkdruck (pw), d. h. pw ist proportional zu Q². Der Wirkdruck dient daher als Regelgröße (x), deren Sollwert über eine extern zugeführte Führungsgröße (w) bestimmt ist. Der Wert der Regelgröße (x) wird von zwei parallelgeschalteten Meßeinrichtungen (21, 22) im Punkt (6) der Prozeßstrecke (1) abgetastet und jeweils in eine Rückführgröße (r₁, r₂) umgewandelt. Die Meßeinrichtungen (21, 22) bestehen jeweils aus einem Meßumformer (7, 8), der die Regelgröße (x) in ein proportionales, normiertes Ausgangssignal transformiert, sowie einem nachgeschalteten Radizierer (9, 10). Letztere bewirken, daß die Ausgangssignale der Meßeinrichtungen (21, 22) der Durchflußmenge (Q) proportional sind.In Fig. 1, a process line ( 1 ) is shown symbolically, the flow rate (Q) of which is to be regulated. However, the flow rate (Q) itself is not measured, but an effective pressure (p w ), which is uniquely quadratic dependent on it, ie p w is proportional to Q². The differential pressure therefore serves as a controlled variable (x), the setpoint of which is determined via an externally supplied reference variable (w). The value of the controlled variable (x) is scanned by two parallel measuring devices ( 21, 22 ) at point ( 6 ) of the process section ( 1 ) and each converted into a feedback variable (r₁, r₂). The measuring devices ( 21, 22 ) each consist of a transmitter ( 7, 8 ), which transforms the controlled variable (x) into a proportional, standardized output signal, as well as a downstream eraser ( 9, 10 ). The latter cause the output signals of the measuring devices ( 21, 22 ) to be proportional to the flow rate (Q).
Ein Teil (20) der Schaltungsanordnung, der ebenso wie die Meßeinrichtungen (21, 22) gestrichelt eingerahmt ist, dient als Regeleinrichtung, der neben der Führungsgröße (w) die Rückführgrößen (r₁, r₂) zugeführt sind und deren Ausgangssignal (y₀) als Stellsignal für ein in die Prozeßstrecke (1) eingreifendes Stellgerät (5) dient. Angepaßt an die Anordnung zweier Meßeinrichtungen (21, 22) enthält die Regeleinrichtung (20) zwei parallel angeordnete Regler (2, 3). Der Eingang für die Rückführgröße (r₁) des ersten Reglers (2) ist direkt mit dem Ausgangssignal der ersten Meßeinrichtung (21) beaufschlagt. An seinem Führungsgrößeneingang liegt die Führungsgröße (w₁) an, die sich aus der extern zugeführten Führungsgröße (w) dadurch ergibt, daß letztere zunächst in einem Proportionalglied (12) mit einem konstanten Faktor multipliziert und danach der erhaltene Wert mittels einer Größtwert-Begrenzerstufe (13) nach oben begrenzt wird.A part ( 20 ) of the circuit arrangement, which, like the measuring devices ( 21, 22 ), is framed in dashed lines, serves as a control device which, in addition to the reference variable (w), supplies the feedback variables (r₁, r₂) and their output signal (y₀) as a control signal for an actuator ( 5 ) which engages in the process line ( 1 ). Adapted to the arrangement of two measuring devices ( 21, 22 ), the control device ( 20 ) contains two controllers ( 2, 3 ) arranged in parallel. The input for the feedback variable (r₁) of the first controller ( 2 ) is acted upon directly by the output signal of the first measuring device ( 21 ). The command variable (w 1) is present at its command variable input, which results from the externally supplied command variable (w) in that the latter is first multiplied in a proportional element ( 12 ) by a constant factor and then the value obtained is determined by means of a maximum value limiting stage ( 13 ) is capped.
Parallel dazu ist der Führungsgrößeneingang des zweiten Reglers (3) mit der Führungsgröße (w₂) beaufschlagt, welche direkt der externen Führungsgröße (w) entspricht. Als Signal für die Rückführgröße (r₂) für diesen Regler (3) dient das Ausgangssignal der zweiten Meßeinrichtung (22), welches von einer Kleinstwert- Begrenzerstufe (11) nach unten begrenzt wird.At the same time, the reference variable input of the second controller ( 3 ) is acted upon by the reference variable (w₂), which corresponds directly to the external reference variable (w). As a signal for the feedback variable (r₂) for this controller ( 3 ), the output signal of the second measuring device ( 22 ) is used, which is limited by a minimum value limiter stage ( 11 ).
Die Ausgangssignale (y₁, y₂) der beiden Regler (2, 3) sind einer Maximalauswahlstufe (4) zugeführt. Deren Ausgangssignal bildet einerseits das Stellsignal (y₀) und ist andererseits zu den Reglern (2, 3) zurückgeführt. Die Regler (2, 3) sind so gewählt, daß sie auf das rückgeführte Signal (y₀) jeweils ein der Differenz e₁=w₁-r₁ bzw. e₂=w₂-r₂ der Führungs- und der Rückführgröße proportionales Zusatzsignal aufaddieren.The output signals (y₁, y₂) of the two controllers ( 2, 3 ) are fed to a maximum selection stage ( 4 ). Their output signal forms the control signal (y₀) on the one hand and is fed back to the controllers ( 2, 3 ) on the other hand. The regulators ( 2, 3 ) are selected so that they add an additional signal proportional to the difference signal ₁ = w₁-r₁ or e₂ = w₂-r₂ of the command and the feedback variable to the returned signal (y₀).
Die Funktion der oben beschriebenen Schaltungsanordnung wird im folgenden anhand von Fig. 2 erläutert.The function of the circuit arrangement described above is explained below with reference to FIG. 2.
Im oberen Diagramm ist der Verlauf der Rückführgrößen (r₁, r₂) in Abhängigkeit von der Durchflußmenge (Q) aufgetragen, die, wie bereits erwähnt, in eindeutiger, aber nichtlinearer Weise vom in den Diagrammen nicht gezeigten Wirkdruck (pwx) abhängt. Die Skalierung ist dabei jeweils in Prozenten eines bestimmten, einer Maximaldurchflußmenge entsprechenden Wertes gewählt. Dem gesamten (Wirkdruck-) Regelbereich (B) entspricht also ein Bereich () von 0% bis 100% der Durchflußmenge (Q). Weiterhin entspricht ein erster Teilbereich (₁) zwischen 0% und 30% einem vorbestimmten (Wirkdruck-) Meßbereich der ersten Meßeinrichtung (21). Der (Wirkdruck-) Meßbereich der zweiten Meßeinrichtung (22) ist so gewählt, daß sich der zugehörige Durchflußmengenmeßbereich (₂) über den gesamten Bereich von 0% bis 100% erstreckt. Da die Messung im unteren Bereich mit dieser Meßeinrichtung (22) für eine feinfühlige Regelung zu ungenau ist, soll die Meßeinrichtung (22) lediglich an einem oberen Teil (2t) des Bereichs (₂) zwischen 30% und 100% der Durchflußmenge (Q) wirksam zur Regelung herangezogen werden, während im übrigen Teil (1t) des gesamten Durchflußmengenbereiches (), der hierbei dem Bereich (₁) entspricht, das Signal der anderen Meßeinrichtung (21) zur Regelung dient. Die beiden Teilbereiche (1t, 2t) grenzen im Punkt (s) aneinander an.In the upper diagram, the course of the feedback variables (r₁, r₂) is plotted as a function of the flow rate (Q), which, as already mentioned, depends in a clear but non-linear manner on the differential pressure (p w x) not shown in the diagrams. The scaling is chosen in each case as a percentage of a specific value corresponding to a maximum flow rate. The entire (differential pressure) control range (B) thus corresponds to a range () from 0% to 100% of the flow rate (Q). Furthermore, a first partial range (₁) between 0% and 30% corresponds to a predetermined (differential pressure) measuring range of the first measuring device ( 21 ). The (differential pressure) measuring range of the second measuring device ( 22 ) is selected so that the associated flow rate measuring range (₂) extends over the entire range from 0% to 100%. Since the measurement in the lower area with this measuring device ( 22 ) is too imprecise for sensitive control, the measuring device ( 22 ) should only on an upper part ( 2t ) of the area (₂) between 30% and 100% of the flow rate (Q) are effectively used for control, while in the remaining part ( 1t ) of the entire flow range (), which corresponds to the range (₁), the signal from the other measuring device ( 21 ) is used for control. The two partial areas ( 1t , 2t ) adjoin each other at point ( s ).
Wie oben erwähnt, sind die Rückführgrößen (r₁, r₂) der Durchflußmenge (Q) proportional, was in dem geradlinigen Kennlinienverlauf zum Ausdruck kommt. Der Meßumformer (7) für den Bereich (1t) der kleineren Durchflußmengen mißt empfindlicher als der Meßumformer (8) für die größeren Werte des Durchflusses. Der Meßumformer (7) besitzt also einen höheren Übertragungsbeiwert als der Meßumformer (8), was durch den entsprechend steileren Kennlinienverlauf von (r₁) gegenüber (r₂) zum Ausdruck kommt, er wirkt also quasi als Meßbereichslupe. Dies ermöglicht eine feinfühlige Regelung im Arbeitspunkt (A₁), wenn sich also der dem Sollwert des Wirkdrucks zugeordnete Wert (r1s) der Durchflußmenge (Q) im Bereich (1) befindet. Um eine optimal gleichmäßige Regelung zu erzielen, sind die Reglerverstärkungen der Regler (2, 3) jeweils so an die Übertragungsbeiwerte der Meßeinrichtungen (21, 22) angepaßt, daß das Produkt aus Reglerverstärkung und Übertragungsbeiwert der zugehörigen Meßeinrichtung und damit die Regelkreisverstärkung konstant bleibt.As mentioned above, the feedback variables (r₁, r₂) of the flow rate (Q) are proportional, which is expressed in the straight-line characteristic curve. The transmitter ( 7 ) for the area ( 1t ) of the smaller flow rates measures more sensitively than the transmitter ( 8 ) for the larger flow values. The transmitter ( 7 ) thus has a higher transmission coefficient than the transmitter ( 8 ), which is expressed by the correspondingly steeper characteristic curve of (r₁) versus (r₂), so it acts as a magnifying glass. This enables a sensitive control in the operating point (A₁), that is, if the value (r 1s ) of the flow rate (Q) assigned to the target value of the differential pressure is in the range ( 1 ). In order to achieve optimally uniform control, the controller gains of the controllers ( 2, 3 ) are each adapted to the transmission coefficients of the measuring devices ( 21, 22 ) in such a way that the product of the controller gain and the transmission coefficient of the associated measuring device and thus the control loop gain remains constant.
Zwar liefert die zweite Meßeinrichtung (22) ein Meßsignal über den gesamten Bereich (), jedoch, wie oben erwähnt, mit geringerer Meßempfindlichkeit und höherem Meßfehler als die erste Meßeinrichtung (21). Diese Eigenschaft ist jedoch gerade im Bereich (1t) kleiner Durchflußmengen (Q) unerwünscht. Die Kleinstwert- Begrenzerstufe (11) sorgt deshalb dafür, daß die Kennlinie für die Rückführgröße (r₂) im Bereich (1t) von dessen Bereichsendpunkt (S) aus nicht dem Ausgangssignal der Meßeinrichtung (22) folgend linear auf Null abfällt (gestrichelt gezeichnet), sondern auf dem im Punkt (s) erreichten Wert konstant gehalten wird. Wie weiter unten erklärt wird, führt dies dazu, daß im Bereich (1t) als Stellsignal (y₀) das Ausgangssignal (y₁) desjenigen Reglers (2) dient, der vom Meßsignal der in diesem Bereich (1t) empfindlicher messenden Meßeinrichtung (21) beaufschlagt wird.Although the second measuring device ( 22 ) supplies a measuring signal over the entire area (), however, as mentioned above, it has a lower measuring sensitivity and a higher measuring error than the first measuring device ( 21 ). However, this property is undesirable especially in the range ( 1t ) of small flow rates (Q). The minimum value limiter stage ( 11 ) therefore ensures that the characteristic curve for the feedback variable (r₂) in the area ( 1t ) from its end point ( S ) does not fall linearly to zero following the output signal of the measuring device ( 22 ) (shown in dashed lines), but is kept constant at the value reached in point ( s ). As explained below, this leads to the fact that in the area ( 1t ) as the control signal (y₀) the output signal (y₁) of that controller ( 2 ) is used, which acts on the measuring signal of the measuring device ( 21 ) which is more sensitive in this area ( 1t ) becomes.
Befindet sich dagegen der dem Sollwert für den Wirkdruck zugeordnete Sollwert (r2s) der Durchflußmenge (Q) im Bereich (2t), so dient als Stellsignal (y₀) das Ausgangssignal (y₂) des anderen Reglers (3), welcher von der Rückführgröße (r₂) beaufschlagt ist. Die Regelung erfolgt also um einen Arbeitspunkt (A₂) auf der Kennlinie der Rückführgröße (r₂). Die empfindlichere Meßeinrichtung (21) ist so ausgelegt, daß sie zwar bei Überschreiten des vorbestimmten Bereiches (1t) im Bereich (2t) übersteuert ist, jedoch trotzdem noch ein verarbeitungsfähiges Ausgangssignal liefert, das jedenfalls größer ist als das Signal am Bereichsendpunkt (s). Dies ermöglicht es, wie nachfolgend beschrieben, daß im Bereich (2t) das Ausgangssignal der ersten Meßeinrichtung (21) nicht mehr zur Regelung herangezogen wird und statt dessen die Regelung mit Hilfe der zweiten Meßeinrichtung (22) erfolgt.If, on the other hand, the setpoint (r 2s ) of the flow rate (Q) assigned to the setpoint for the differential pressure is in the range ( 2t ), the output signal (y₂) from the other controller ( 3 ), which depends on the feedback variable ( r₂) is applied. The control takes place around an operating point (A₂) on the characteristic of the feedback variable (r₂). The more sensitive measuring device ( 21 ) is designed in such a way that, although the predetermined range ( 1t ) is exceeded in the range ( 2t ), it still delivers a processable output signal that is in any case larger than the signal at the end point ( s ). As described below, this makes it possible for the output signal of the first measuring device ( 21 ) to no longer be used for regulation in the region ( 2t ) and for the regulation to take place with the aid of the second measuring device ( 22 ) instead.
Im unteren Diagramm sind die den beiden Reglern (2, 3) zugeführten Führungsgrößen (w₁, w₂) in Abhängigkeit von der extern zugeführten Führungsgröße (w) jeweils wiederum in Prozentanteilen aufgetragen. Da der Regler (3) direkt mit der Führungsgröße (w) beaufschlagt ist, besteht die Kennlinie für die Führungsgröße (w₂) aus einer Geraden vom unteren zum oberen Bereichsendwert. Zur Bildung der Führungsgröße (w₁) wird hingegen die Führungsgröße (w) zunächst in dem Proportionalglied (12) mit einem Faktor größer eins multipliziert. Die entsprechende Kennlinie für die Führungsgröße (w₁) weist daher eine entsprechend größere Steigung als diejenige für die Führungsgröße (w₂) auf. Die Steigung wird gerade so gewählt, daß der Bereichsendwert für die Führungsgröße (w₁) im Punkt (s) erreicht wird, in dem auch das Meßsignal der Meßeinrichtung (21) und damit die Rückführgröße (r₁) den Bereichsendwert erreicht. Die Kennlinien für (r₁) bzw. (w₁) sind also im Bereich (1t) identisch.In the diagram below, the command variables (w 1, w 2 ) supplied to the two controllers ( 2, 3 ) are in turn plotted in percentages as a function of the externally supplied control variable (w). Since the controller ( 3 ) is directly loaded with the reference variable (w), the characteristic curve for the reference variable (w₂) consists of a straight line from the lower to the upper end of the range. To form the command variable (w 1), however, the command variable (w) is first multiplied in the proportional element ( 12 ) by a factor greater than one. The corresponding characteristic curve for the command variable (w 1) therefore has a correspondingly greater slope than that for the command variable (w 2). The slope is chosen so that the range end value for the reference variable (w₁) is reached at point ( s ), in which the measurement signal of the measuring device ( 21 ) and thus the feedback variable (r₁) reaches the end range value. The characteristics for (r₁) and (w₁) are therefore identical in the area ( 1t ).
Befindet sich der Arbeitspunkt (A₁) an einer beliebigen Stelle im Bereich (1t), so tritt im Regelgleichgewicht keine Regelabweichung am Regler (2) auf. Sein Ausgangssignal (y₁) entspricht daher dem rückgeführten Stellsignal (y₀). Dagegen tritt am Regler (3) im Regelgleichgewicht im selben Bereich (1t) eine negative Regeldifferenz (e₂=w₂-r₂) deswegen auf, weil die Rückführgröße (r₂) von der Kleinstwert-Begrenzerstufe (11) auf einem konstanten Wert gehalten wird und nicht wie die Führungsgröße (w₂) auf Null abfällt. Mit einem angenommenen Wert von (Kp2) für die Regelverstärkung des Reglers (3) ergibt sich als Ausgangssignal (y₂) in einem Arbeitspunkt (A₁) im Bereich (1t) deshalb die Beziehung (y₂=Kp2 · e₂ + y₀ < y₀). In jedem Arbeitspunkt (A₁) des Bereichs (1t) ist daher das Ausgangssignal (y₂) des Reglers (3) kleiner als das Ausgangssignal (y₁) des Reglers (2). Die beiden Ausgangssignale (y₁, y₂) werden in der Maximalauswahlstufe (4) miteinander verglichen, was dazu führt, daß als Stellsignal (y₀) wie gewünscht das Ausgangssignal (y₁) desjenigen Reglers (2) dient, der mit der empfindlicher messenden Meßeinrichtung (21) verbunden ist.Is the working point (A₁) at any point in the range ( 1t ), then no control deviation occurs on the controller ( 2 ) in the control equilibrium . Its output signal (y₁) therefore corresponds to the feedback control signal (y₀). In contrast, a negative control difference (e₂ = w₂-r₂) occurs on the controller ( 3 ) in the control equilibrium in the same area ( 1t ) because the feedback variable (r₂) is kept at a constant value by the minimum value limiter stage ( 11 ) and not how the reference variable (w₂) drops to zero. With an assumed value of (K p2 ) for the control gain of the controller ( 3 ), the result (y₂) at an operating point (A₁) in the range ( 1t ) is therefore the relationship (y₂ = K p2 · e₂ + y₀ <y₀) . At each operating point (A₁) of the range ( 1t ), the output signal (y₂) of the controller ( 3 ) is therefore smaller than the output signal (y₁) of the controller ( 2 ). The two output signals (y₁, y₂) are compared with each other in the maximum selection stage ( 4 ), which leads to the fact that the output signal (y₁) of the controller ( 2 ) serving as the control signal (y₀) serves as the one that is used with the more sensitive measuring device ( 21 ) connected is.
Eine analoge Situation ergibt sich umgekehrt, wenn sich die Regelung in einem Arbeitspunkt (A₂) im Bereich (2t) befindet. In diesem Bereich sorgt die Größtwert-Begrenzerstufe (13) dafür, daß die Kennlinie für die Führungsgröße (w₁) auf dem Bereichsendwert konstant gehalten wird und nicht etwa weiter ansteigt. Andererseits steigt jedoch die Rückführgröße (r₁) im übersteuerten Bereich der Meßeinrichtung (21) weiter an, so daß am Regler (2) auch im Regelgleichgewicht eine künstliche Regelabweichung (e₁=w₁-r₁) erzeugt wird. Bei einer angenommenen Reglerverstärkung von (Kp1) für diesen Regler (2) ergibt sich als dessen Ausgangssignal (y₁=Kp1 e₁+y₀ y₀). Dagegen sind im Bereich (M2) die Kennlinien von Führungsgröße (w₂) und Rückführgröße (r₂) des Reglers (3) identisch, so daß im Regelgleichgewicht keine Regeldifferenz am Eingang des Reglers (3) auftritt. Damit gilt in jedem Arbeitspunkt (A₂) im Bereich (M2) die Beziehung (y₂= y₀ y₁), und die Maximalauswahlstufe (4) wählt nun das Ausgangssignal (y₂) als Stellsignal (y₀) aus.An analogous situation arises the other way round if the control is in an operating point (A₂) in the area ( 2t ). In this area, the maximum value limiter stage ( 13 ) ensures that the characteristic for the command variable (w 1) is kept constant at the final value of the range and does not increase further. On the other hand, however, the feedback variable (r 1) continues to increase in the overdriven area of the measuring device ( 21 ), so that an artificial control deviation (e 1 = w 1-r 1) is also generated in the control equilibrium ( 2 ). Assuming a controller gain of (K p1 ) for this controller ( 2 ) results as its output signal (y₁ = K p1 e₁ + y₀ y₀). In contrast, the characteristics of the reference variable (w₂) and feedback variable (r₂) of the controller ( 3 ) are identical in the area (M 2 ), so that there is no control difference at the input of the controller ( 3 ) in the control equilibrium. This applies at every operating point (A₂) in the area (M 2 ) the relationship (y₂ = y₀ y₁), and the maximum selection stage ( 4 ) now selects the output signal (y₂) as the control signal (y₀).
Der Übergang im Schnittpunkt (Bs) der beiden Bereiche (M1) und (M2t) erfolgt für die Regelung stoßfrei. Dies wird dadurch garantiert, daß die in denjenigen Bereichen von den Zusatzeinrichtungen (11, 13) bewirken Regeldifferenzen (e₁, e₂), in denen der jeweilige Regler (2, 3) nicht in Eingriff kommen soll, in Richtung auf den Schnittpunkt (Bs) hin jeweils betragsmäßig geringer werden und in diesem Punkt selbst jeweils den Wert Null aufweisen. Dies gewährleistet gerade eine stetige Übernahme der Regelung vom einen auf den anderen Regler, wenn beim Durchfahren des Durchflußmengensollwertes der Schnittpunkt (Bs) in der einen oder der anderen Richtung überschritten wird.The transition at the intersection (B s ) of the two areas (M 1 ) and (M 2t ) is smooth for the control. This is guaranteed by the fact that in those areas of the additional devices ( 11, 13 ) cause control differences (e₁, e₂) in which the respective controller ( 2, 3 ) should not come into engagement in the direction of the intersection (B s ) decrease in each case in terms of amount and each have the value zero at this point. This ensures a constant transfer of control from one controller to the other if the point of intersection (B s ) is exceeded in one direction or the other when the flow rate setpoint is passed.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt, die im wesentlichen ähnlich zu der Anordnung der Fig. 1 aufgebaut ist. Dabei sind gleichwirkende Mittel mit gleichen Bezugszeichen versehen, zu deren Erläuterung daher auf das zu Fig. 1 Gesagte verwiesen wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel soll in der Prozeßstrecke (1) eine Druckregelung, beispielsweise für die druckabhängige Beheizung von Papiermaschinenwalzen bei der Papierherstellung erfolgen. Entsprechend bestehen die Meßeinrichtungen hier aus Meßumformern (17, 18), welche den Druck (p) als Regelgröße (x) in ein normiertes Ausgangssignal umwandeln. Da hier direkt der Druck (p) die interessierende Größe ist, die auch gemessen wird, kann das Ausgangssignal der Meßumformer (17, 18) direkt als Rückführgröße (r₁, r₂) dienen. Als weiterer Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Führungsgröße (w) nicht mehr direkt als Führungsgröße (w₂) für den zweiten Regler (3) zugeführt, sondern beaufschlagt eine zwischengeschaltete Anpassungsstufe (19), die im wesentlichen aus einer Multiplizier- und einer Addierstufe besteht und so ein modifiziertes Führungsgrößensignal (w₂) bildet.A second embodiment of the invention is shown in FIG. 3, which is essentially similar to the arrangement of FIG. 1. Means having the same effect are provided with the same reference numerals, for the explanation of which reference is therefore made to what has been said about FIG . In this exemplary embodiment, pressure control is to take place in the process line ( 1 ), for example for the pressure-dependent heating of paper machine rollers in paper production. Accordingly, the measuring devices here consist of transmitters ( 17, 18 ) which convert the pressure (p) as a controlled variable (x) into a standardized output signal. Since here directly the pressure (p) is the variable of interest, which is also measured, the output signal of the transmitter ( 17, 18 ) can serve directly as a feedback variable (r₁, r₂). As a further difference to the embodiment of FIG. 1, the command variable (w) is no longer fed directly as a command variable (w₂) for the second controller ( 3 ), but rather acts on an intermediate adaptation stage ( 19 ), which essentially consists of a multiplier and one Adding stage exists and so forms a modified reference variable signal (w₂).
Die Funktionsweise dieser Schaltungsanordnung wird nachfolgend anhand der Diagramme der Fig. 4 erläutert.The mode of operation of this circuit arrangement is explained below using the diagrams in FIG. 4.
Im oberen Diagramm sind wiederum die Kennlinien der Rückführgrößen (r₁, r₂) nunmehr direkt in Abhängigkeit vom Druck (p) als Regelgröße (x) aufgetragen. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind die eigentlichen Meßbereiche (M₁, M₂) der Meßumformer (17, 18) bereits aneinandergrenzend ausgelegt. Der normale Meßbereich (M₁) des Meßumformers (17) erstreckt sich von 0 bis 3 mbar, derjenige (M₂) des Meßumformers (18) von 3 bis 10 mbar. Insbesondere erstreckt sich also der Bereich (M₂) des zweiten Meßumformers (18) nicht über den gesamten Regelbereich von 0 bis 10 mbar. Deshalb geht die zugeordnete Kennlinie für die Rückführgröße (r₂) nicht mehr durch den Nullpunkt des Koordinatensystems, sondern erreicht den Wert Null schon bei 3 mbar, also dem Schnittpunkt (Bs) der beiden Bereiche (M₁ bzw. M₂), in denen die Regelung jeweils wieder vom Meßsignal des einen (17) bzw. des anderen Meßumformers (18) beeinflußt sein soll, so daß in diesem Fall also die Bereiche (M1t, M2t) jeweils den Bereichen (M₁, M₂) entsprechen. Die Kleinstwert-Begrenzerstufe (11) garantiert, daß die Kennlinie der Rückführgröße (r₂) im Bereich (M₁) auf dem Wert Null konstant bleibt. An diese veränderte Kennlinie (r₂) ist die zugeordnete Kennlinie für die Führungsgröße (w₂) entsprechend angepaßt, wozu die Anpassungsstufe (19) dient. Mit ihr wird einerseits in einem Proportionalglied die Steigung entsprechend der Steigung der Kennlinie (r₂) eingestellt und andererseits in einer weiteren Stufe so verschoben, daß sie ebenfalls im Schnittpunkt (Bs) durch Null geht. Die Eigenschaften und Maßnahmen für den Verlauf der Kennlinien der Rückführgröße (r₁) und der Führungsgröße (w₁) entsprechen dagegen völlig den zur Fig. 2 gemachten Ausführungen. Auch ist es durch die geschilderte Anpassung der Kennlinie (w₂) an die Kennlinie (r₂) nunmehr auf die mit der Fig. 2 identischen und dort ausführlich beschriebenen Weise möglich, die jeweiligen Regeldifferenzen (e₁ bzw. e₂) im Regelgleichgewicht an jeweils dem nicht in Eingriff zu bringenden Regler zu erzeugen. Dabei ist zu beachten, daß die Führungsgröße (w₂) im Bereich (M₁) nicht auf Null gehalten wird, sondern dort negative Werte annimmt. Die selbsttätige und stoßfreie Übernahme der Regelung vom einen auf den anderen Regler ist in der zu Fig. 2 geschilderten Weise auch hier erreicht.In the upper diagram, the characteristic curves of the feedback variables (r₁, r₂) are now plotted directly as a controlled variable (x) depending on the pressure (p). In contrast to the first embodiment, the actual measuring ranges (M₁, M₂) of the transmitter ( 17, 18 ) are already designed to be adjacent. The normal measuring range (M₁) of the transmitter ( 17 ) extends from 0 to 3 mbar, that (M₂) of the transmitter ( 18 ) from 3 to 10 mbar. In particular, the area (M₂) of the second transmitter ( 18 ) does not extend over the entire control range from 0 to 10 mbar. Therefore, the assigned characteristic for the feedback variable (r₂) no longer passes through the zero point of the coordinate system, but reaches the value zero at 3 mbar, i.e. the intersection (B s ) of the two areas (M₁ or M₂) in which the control each time again to be influenced by the measurement signal of one ( 17 ) or the other transmitter ( 18 ), so that in this case the areas (M 1t , M 2t ) each correspond to the areas (M₁, M₂). The minimum value limiter stage ( 11 ) guarantees that the characteristic of the feedback variable (r₂) in the area (M₁) remains constant at zero. At this changed characteristic (r₂), the assigned characteristic for the command variable (w₂) is adapted accordingly, for which purpose the adaptation level ( 19 ) is used. With it, on the one hand, the gradient is set in accordance with the gradient of the characteristic (r₂) in a proportional element and, on the other hand, shifted in a further stage so that it also goes through zero at the intersection (B s ). The properties and measures for the course of the characteristic curves of the feedback variable (r 1) and the reference variable (w 1), on the other hand, correspond entirely to the statements made for FIG. 2. It is also possible by the described adjustment of the characteristic curve (w₂) to the characteristic curve (r₂) in the manner identical to FIG. 2 and described in detail there, the respective control differences (e₁ or e₂) in the control equilibrium on each of which is not in Generate controller to be engaged. It should be noted that the command variable (w₂) in the area (M₁) is not kept at zero, but assumes negative values there. The automatic and bumpless takeover of the control from one to the other controller is also achieved here in the manner described in FIG. 2.
Es ist klar, daß für den Fall, daß die Wirkungsrichtung des Stellgeräts (5) eine umgekehrte Regelwirkung an den Reglern erfordert, die Maximalauswahlstufe (4) jeweils durch eine Minimalauswahlstufe zu ersetzen ist, um die erfindungsgemäße Funktion zu gewährleisten. Es wird dann jeweils der Regler mit dem größeren Ausgangssignal am Eingreifen in die Regelung gehindert.It is clear that in the event that the direction of action of the control device ( 5 ) requires a reverse regulating action on the controllers, the maximum selection stage ( 4 ) must be replaced by a minimum selection stage in order to ensure the function according to the invention. The controller with the larger output signal is then prevented from intervening in the control.
Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele von Durchfluß- oder Druckregelungen beschränkt, sondern ist auch für jede andersartige Regelung anwendbar, bei der es aufgrund des großen Regelbereiches sinnvoll erscheint, zur Erfassung der Regelgröße mehrere Meßeinrichtungen zu verwenden.Of course, the circuit arrangement according to the invention not to the described exemplary embodiments of flow or pressure regulations limited, but is also for each different regulation applicable, where it is due to the large Control range seems sensible, for recording the controlled variable to use several measuring devices.
Mit Hilfe der Erfindung ist es schließlich auch möglich, bei Bedarf mehr als zwei Meßeinrichtungen und eine entsprechende Anzahl von Reglern vorzusehen, die in analoger Weise parallel geschaltet sind, so daß die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Regelung von Prozessen mit beliebig großem Regelbereich bzw. beliebig erforderlicher Meßgenauigkeit geeignet ist.Finally, with the help of the invention, it is also possible, if necessary more than two measuring devices and a corresponding number to be provided by controllers which are connected in parallel in an analogous manner are, so that the circuit arrangement according to the invention for controlling processes with any control range or any required measuring accuracy is suitable.
Claims (7)
- (a) wenigstens zwei parallelgeschaltete, jeweils die Regelgröße (x) erfassende Meßeinrichtungen (21, 22; 17, 18) mit unterschiedlichen, sich wenigstens in einem Punkt (s; Bs) überschneidenden Meßbereichen (₁, ₂; M₁, M₂);
- b) eine der Anzahl der Meßeinrichtungen (21, 22; 17, 18) entsprechende
Anzahl von diesen jeweils zugeordneten, parallelgeschalteten
Reglern (2, 3),
- (b.1) welche jeweils mit der von der zugeordneten Meßeinrichtung erzeugten Rückführgröße (r₁, r₂) und mit von der Führungsgröße (w) abhängigen Führungsgrößen (w₁, w₂) beaufschlagt sind und
- (b.2) deren Regelverstärkung jeweils so an den Übertragungsbeiwert der zugeordneten Meßeinrichtung angepaßt ist, daß im gesamten Regelbereich (B) eine im wesentlichen konstante Regelkreisverstärkung vorliegt;
- c) eine mit den Ausgangssignalen (y₁, y₂) der Regler (2, 3) beaufschlagte Auswahlstufe (4), die zur Regelung unterhalb des Punktes (s; Bs) das Ausgangssignal (y₁) des einen (2), oberhalb des Punktes (s; Bs) das Ausgangssignal (y₂) des anderen Reglers (3) als Stellsignal (y₀) auswählt;
- d) erste und zweite Einrichtungen (11, 12, 13) zur Veränderung des Kennlinienverlaufs der Führungs- und/oder Rückführgrößen dergestalt, daß in jedem Arbeitspunkt (A₁ bzw. A₂) unterhalb bzw. oberhalb des Punktes (s; Bs) der Wert der einen Führungsgröße (w₁ bzw. w₂) dem Sollwert (r1s bzw. r2s) der zugeordneten Rückführgröße (r₁ bzw. r₂) entspricht, während der Wert der anderen Führungsgröße (w₂ bzw. w₁) vom Sollwert der zugeordneten Rückführgröße (r₂ bzw. r₁) um einen im Punkt (s; Bs) stetig auf Null abfallenden Differenzbetrag (-e₂ bzw. -e₁) abweicht.
- (a) at least two measuring devices ( 21, 22; 17, 18 ) connected in parallel, each measuring the controlled variable (x), with different measuring ranges (₁, ₂; M₁, M₂) overlapping at least in one point ( s ; B s );
- b) one of the number of measuring devices ( 21, 22; 17, 18 ) corresponding number of parallel-connected controllers ( 2, 3 ) assigned to them,
- (b.1) which are each acted upon with the feedback variable (r₁, r₂) generated by the associated measuring device and with the guide variable (w) dependent reference variables (w₁, w₂) and
- (b.2) whose control gain is in each case adapted to the transmission coefficient of the associated measuring device in such a way that there is an essentially constant control loop gain in the entire control range (B);
- c) with the output signals (y₁, y₂) of the controller ( 2, 3 ) acted upon selection stage ( 4 ) for the regulation below the point ( s ; B s ) the output signal (y₁) of one ( 2 ), above the point ( s ; B s ) selects the output signal (y₂) of the other controller ( 3 ) as a control signal (y₀);
- d) first and second devices ( 11, 12, 13 ) for changing the characteristic curve of the command and / or feedback variables in such a way that in each working point (A₁ or A₂) below or above the point ( s ; B s ) the value one reference variable (w₁ or w₂) corresponds to the setpoint (r 1s or r 2s ) of the assigned feedback variable (r₁ or r₂), while the value of the other reference variable (w₂ or w₁) corresponds to the setpoint of the assigned feedback variable (r₂ or . r₁) deviates by a difference (-e₂ or -e₁) which steadily drops to zero in point ( s ; B s ).
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999024879A1 (en) * | 1997-11-06 | 1999-05-20 | Zf Friedrichshafen Ag | Control method with a characteristic curve defined by interpolation points |
| WO2003067342A1 (en) * | 2002-02-09 | 2003-08-14 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for controlling the speed of an internal combustion engine |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2415503A1 (en) * | 1973-04-18 | 1974-11-07 | Werkzeugmasch Heckert Veb | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR PROCESSING THE MEASURED VIBRATION FOR ADAPTIVE CONTROL ON MACHINE TOOLS |
-
1990
- 1990-05-18 DE DE19904016018 patent/DE4016018C1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2415503A1 (en) * | 1973-04-18 | 1974-11-07 | Werkzeugmasch Heckert Veb | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR PROCESSING THE MEASURED VIBRATION FOR ADAPTIVE CONTROL ON MACHINE TOOLS |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999024879A1 (en) * | 1997-11-06 | 1999-05-20 | Zf Friedrichshafen Ag | Control method with a characteristic curve defined by interpolation points |
| WO2003067342A1 (en) * | 2002-02-09 | 2003-08-14 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for controlling the speed of an internal combustion engine |
| CN1302346C (en) * | 2002-02-09 | 2007-02-28 | 罗伯特-博希股份公司 | Method and device for controlling speed of IC engine |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |