DE10006977A1

DE10006977A1 - Regulator for hydro transformer has pressure regulator, delivery flow regulator, limiter driving revolution rate regulator that produces control parameter for motor intake volume actuator

Info

Publication number: DE10006977A1
Application number: DE10006977A
Authority: DE
Inventors: Joerg Dantlgraber
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2001-09-13

Abstract

The regulator has pressure and delivery flow regulators and a limiter circuit that limits the control parameter for one regulator to that of the other if the other regulator's actual value equals its demand value and does not limit it if the other regulator's actual value is less than its demand value. The limiter output drives a revolution rate regulator that produces a control parameter for the motor's intake volume control actuator. The regulator has a pressure regulator (30), a delivery flow regulator (32) and a limiter circuit. The limiter circuit limits the control parameter for one regulator to that of the other if the actual value of the other regulator equals its demand value and does not limit it if the other regulator's actual value is less than its demand value. The limiter circuit (31) output drives a revolution rate regulator (25) that produces a control parameter for the motor's (11) intake volume control actuator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für einen Hydro transformator, bei dem ein hydraulischer Motor, dessen Schluckvolumen von einer Stelleinrichtung verstellbar ist, eine Pumpe antreibt, die einem hydraulischen Verbraucher Druckmittel zuführt.The invention relates to a control device for a hydro transformer in which a hydraulic motor whose Swallowing volume is adjustable by an adjusting device, a pump that drives a hydraulic consumer Feeds pressure medium.

Als Hydrotransformator werden aus einem hydraulischen Motor und einer hydraulische Pumpe gebildete Anordnungen bezeich net, deren Wellen miteinander verbunden sind. Der Motor des Hydrotransformators wird aus einem Hydrauliknetz mit einge prägtem Druck gespeist. Die Pumpe fördert Druckmittel aus einem Tank zu einem hydraulischen Verbraucher, z. B. einem Zylinder. Hydrotransformatoren erlauben - im Gegensatz zu Ventilen - eine Steuerung des dem Verbraucher zugeführten Druckmittels ohne Drosselverluste. Die Drehzahl des Motors läßt sich durch Änderung seines Schluckvolumens, die z. B. durch Verstellung des Schwenkwinkels einer Steuerscheibe des Motors erfolgt, steuern. Die Drehzahl, mit der die Pumpe an getrieben wird, bestimmt dann zusammen mit dem Fördervolumen der Pumpe den zum Verbraucher fließenden Druckmittelstrom. Bei einer Konstantpumpe, d. h. einer Pumpe, deren Förder volumen nicht verstellbar ist, erfolgt die Verstellung des von der Pumpe geförderten Druckmittelstroms über die Drehzahl des die Pumpe antreibenden Motors, die ihrerseits über den Schwenkwinkel des Motors verstellbar ist. Durch den Einsatz von Regeleinrichtungen läßt sich der Einfluß einer auf den Verbraucher wirkenden Last sowie weiterer Einflußgrößen auf den Hydrotransformator berücksichtigen.A hydraulic motor is used as the hydrotransformer and a hydraulic pump formed arrangements net, whose waves are interconnected. The engine of the The hydrotransformer is integrated from a hydraulic network embossed pressure. The pump delivers pressure medium a tank to a hydraulic consumer, e.g. B. one Cylinder. Hydrotransformers allow - in contrast to Valves - a control of the supplied to the consumer Pressure fluid without throttling losses. The speed of the engine can by changing its swallowing volume, the z. B. by adjusting the swivel angle of a control disc Motors done, control. The speed at which the pump starts is then determined together with the funding volume the pump the pressure medium flow flowing to the consumer. With a constant pump, i.e. H. a pump whose delivery volume is not adjustable, the pressure medium flow conveyed by the pump via the speed of the motor driving the pump, which in turn over the Swivel angle of the motor is adjustable. Because of the engagement the influence of a control device on the Consumer acting load and other influencing factors consider the hydrotransformer.

Es ist auch möglich, bei einem Hydrotransformator sowohl einen Motor als auch eine Pumpe mit verstellbarem Volumen zu verwenden. Bei einem derartigen aus der WO 99/40318 bekannten Hydrotransformator sind Motor und Pumpe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Dabei erfolgt die Volumenverstellung durch Drehung einer gemeinsamen Steuerscheibe, die das Schluckvolumen des Motors und das Fördervolumen der Pumpe in gegenläufigem Sinn verstellt.It is also possible with both a hydrotransformer a motor as well as a pump with adjustable volume use. In such a known from WO 99/40318 Hydrotransformer are motor and pump in one Housing arranged. The volume is adjusted by rotating a common control disc that the Displacement of the motor and the delivery volume of the pump opposed sense.

Es sind auch Hydrotransformatoren bekannt, bei denen die Änderung des Druckmittelstroms zum Verbraucher durch einen Konstantmotor und eine Verstellpumpe erfolgt. Ein derartiger Hydrotransformator ist z. B. in dem Fach-Lexikon "Der Hydraulik Trainer (Band 5) - Fluidtechnik von A bis Z", 1. Auflage 1989, Vereinigte Fachverlage, Mainz, ISBN 3-7830-0243-5, Seite 171 angegeben.Hydrotransformers are also known in which the pressure medium flow to the consumer is changed by a constant motor and a variable displacement pump. Such a hydrotransformer is e.g. B. in the specialist lexicon "The hydraulic trainer (Volume 5 ) - fluid technology from A to Z", 1st edition 1989, United publishers, Mainz, ISBN 3-7830-0243-5, page 171.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrich tung für einen Hydrotransformator der eingangs genannten Art zu schaffen, die Druck und Menge eines Druckmittels regelt, das einem von einer Last beaufschlagten hydraulischen Ver braucher zugeführt ist.The invention has for its object a Regeleinrich device for a hydrotransformer of the type mentioned to create that regulates pressure and quantity of a pressure medium, the one loaded by a hydraulic Ver is fed to the consumer.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Die Erfindung ermöglicht es, entweder den Druck unter Berücksichtigung des Förderstroms zu regeln oder den Förderstrom unter Berücksichtigung des Drucks. This object is characterized by those in claim 1 Features resolved. The invention enables either Regulate pressure taking into account the flow rate or the flow rate taking into account the pressure.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen gekennzeichnet. Anspruch 2 betrifft die Druckrege lung und Anspruch 3 die Regelung des Förderstroms. Das Regel ergebnis läßt sich verbessern, wenn den Reglern für Druck und/oder Förderstrom zusätzlich zu den entsprechenden Ist werten auch - wie in den Ansprüchen 4 bis 6 angegeben - die zeitliche Ableitungen dieser Größen zugeführt werden. Im Anspruch 7 sind Einzelheiten einer vorteilhaften Verstellung des Schwenkwinkels des Motors angegeben. Wie im Anspruch 8 angegeben, ist die Erfindung auch für Hydrotransformatoren einsetzbar, bei denen außer dem Schluckvolumen des Motors auch das Fördervolumen der Pumpe einstellbar ist, wobei ins besondere die Verstellung der Volumina gemeinsam und gegen läufig erfolgt. Der Anspruch 9 betrifft eine vorteilhafte Ausgestaltung dieses Hydrotransformators. In den Ansprüchen 10 und 11 sind Recheneinrichtungen angegeben, die eine Bildung von Zustandsgrößen durch Verknüpfung von gemessenen Zustandsgrößen ermöglichen. Im Fall der Ermittlung des Förderstroms aus der Drehzahl und dem Fördervolumen der Pumpe entfallen z. B. Verluste, die durch den Druckabfall an der Meßblende eines Durchflußmeßgerätes bedingt sind. Wie in den Ansprüchen 12 und 13 angegeben, läßt sich die erfindungs gemäße Anordnung als Bestandteil einer Positionsregelung einsetzen. Dabei läßt sich das Regelverhalten der Positions regelung - wie in den Ansprüchen 14 und 15 angegeben - verbessern, wenn dem Positionsregler zusätzlich zu dem Positions-Istwert auch die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung als Eingangsgrößen zugeführt werden. Advantageous developments of the invention are in the sub claims marked. Claim 2 relates to the pressure rain ment and claim 3 the regulation of the flow. The rule result can be improved if the regulator for pressure and / or flow in addition to the corresponding actual also evaluate - as stated in claims 4 to 6 Time derivatives of these quantities can be supplied. in the Claim 7 are details of an advantageous adjustment of the swivel angle of the motor. As in claim 8 specified, the invention is also for hydrotransformers can be used where, in addition to the absorption volume of the engine the delivery volume of the pump is adjustable, ins especially the adjustment of the volumes together and against done frequently. The claim 9 relates to an advantageous Design of this hydrotransformer. In the claims 10 and 11 computing devices are specified, the one Formation of state variables by linking measured ones Enable state variables. In the case of determining the Flow rate from the speed and the delivery volume of the pump omitted z. B. losses caused by the pressure drop at the Orifice of a flow meter are required. As in the Claims 12 and 13 indicated, the fiction appropriate arrangement as part of a position control deploy. The control behavior of the positions can be regulation - as specified in claims 14 and 15 - improve if the position controller in addition to the Actual position value also the speed and / or the Acceleration can be supplied as input variables.

Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzel heiten anhand von in den Zeichnungen dargestellten Aus führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigenThe invention will hereinafter be described with its further details units based on the illustrated in the drawings management examples explained in more detail. Show it

Fig. 1 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Regel einrichtung für einen Hydrotransformator zur Rege lung des Drucks unter Berücksichtigung des Förder stroms, Fig. 1 is a block diagram of a control device according to the invention for a hydraulic transformer for Rege development of the pressure, taking into account the flow rate,

Fig. 2 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Regel einrichtung für einen Hydrotransformator zur Rege lung des Förderstroms unter Berücksichtigung des Drucks, Fig. 2 is a block diagram of a control device according to the invention for a hydraulic transformer for Rege development of the delivery flow, taking into account the pressure,

Fig. 3 einen Teilbereich der in den Fig. 1 und 2 dar gestellten Blockschaltbilder für einen Hydrotrans formator mit Verstellmotor und Verstellpumpe, Fig. 3 is a partial area of the block diagrams provided in FIGS. 1 and 2 is for a Hydrotrans formator with variable displacement and variable displacement pump,

Fig. 4 das Blockschaltbild einer Positionsregelung mit unterlagerter Druckregelung und Fig. 4 shows the block diagram of a position control with subordinate pressure control and

Fig. 5 das Blockschaltbild einer Positionsregelung mit unterlagerter Förderstromregelung. Fig. 5 shows the block diagram of a position control with subordinate flow control.

Die Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung für einen Hydrotransformator 10 am Beispiel einer Druckregelung unter Berücksichtigung des Förderstroms. Der Hydrotransformator 10 weist einen Motor 11 mit verstell barem Schluckvolumen und eine Pumpe 12 mit konstantem Förder volumen auf. Die Wellen des Motors 11 und der Pumpe 12 sind miteinander verbunden. Der Motor 11 wird aus einem Hydraulik netz mit eingeprägtem Druck psp versorgt, das durch einen Speicher 13 angedeutet ist. Eine Änderung der Drehzahl ω des Motors 11 erfolgt durch Verstellung seines Schluckvolumens. Das Schluckvolumen des Motors 11 läßt sich durch Verstellung des Schwenkwinkels einer Steuerscheibe ändern. Die Drehrich tung des Motors 11 ist durch die Richtung, in die die Steuer scheibe aus ihrer neutralen Stellung heraus ausgelenkt wird, bestimmt. Der Schwenkwinkel der Steuerscheibe ist im folgen den mit α bezeichnet. Vorzeichen und Betrag dieses Winkels bestimmen somit Drehrichtung und Drehzahl des Motors 11. Eine Stelleinrichtung 14 setzt ein Steuersignal yα in den Winkel α um. Bei der Stelleinrichtung 14 handelt es sich z. B. um ein von einem elektrischen Signal gesteuertes Ventil, das die Zufuhr von Druckmittel zu einem hydraulischen Zylinder steuert, dessen Kolben die Steuerscheibe verstellt. Ein mit der Steuerscheibe verbundener Winkelgeber 15 formt den Winkel α in ein Signal αi, den Schwenkwinkel-Istwert, um. Ein Dreh zahlgeber 16 formt die Drehzahl ω des Motors 11 und der Pumpe 12 in ein Signal ωi, den Drehzahl-Istwert, um. Die Pumpe 12 fördert in der einen Drehrichtung aus einem Tank 17 Druckmittel über eine Leitung 18 zu einem hydraulischen Ver braucher, der in den Fig. 1 und 2 sowie 4 und 5 als ein fach wirkender Zylinder 19 mit einem Kolben 20 dargestellt ist. In der anderen Drehrichtung führt die Pumpe 12 Druck mittel aus dem Zylinder 18 zum Tank 17. Auf den Kolben 20 wirkt eine Kraft F. Ein an die Leitung 18 angeschlossener Druckgeber 20 formt den Druck p des Druckmittels in ein Signal pi, den Druck-Istwert, um. Dabei wird davon ausgegangen, daß sowohl in der Leitung 18 als auch in dem Zylinder 20 derselbe Druck, nämlich Lastdruck, herrscht. Fig. 1 shows the block diagram of a control device according to the invention for a hydraulic transformer 10 an example of pressure control under consideration of the flow rate. The hydrotransformer 10 has a motor 11 with adjustable absorption volume and a pump 12 with a constant delivery volume. The shafts of the motor 11 and the pump 12 are connected to one another. The motor 11 is supplied from a hydraulic network with an impressed pressure psp, which is indicated by a memory 13 . The speed ω of the motor 11 is changed by adjusting its swallowing volume. The absorption volume of the motor 11 can be changed by adjusting the swivel angle of a control disk. The direction of rotation of the motor 11 is determined by the direction in which the control disc is deflected out of its neutral position. The pivot angle of the control disc is referred to in the following with α. The sign and amount of this angle thus determine the direction of rotation and speed of the motor 11 . An adjusting device 14 converts a control signal yα into the angle α. The actuating device 14 is, for. B. a valve controlled by an electrical signal, which controls the supply of pressure medium to a hydraulic cylinder whose piston adjusts the control disc. An angle sensor 15 connected to the control disk converts the angle α into a signal αi, the actual swivel angle value. A speed sensor 16 forms the speed ω of the motor 11 and the pump 12 into a signal ωi, the actual speed value. The pump 12 promotes in one direction of rotation from a tank 17 pressure medium via a line 18 to a hydraulic Ver consumer, which is shown in FIGS . 1 and 2 and 4 and 5 as a cylinder 19 with a piston 20 acting. In the other direction of rotation, the pump 12 leads pressure medium from the cylinder 18 to the tank 17th A force F acts on the piston 20. A pressure transmitter 20 connected to the line 18 converts the pressure p of the pressure medium into a signal pi, the actual pressure value. It is assumed that both the line 18 and the cylinder 20 have the same pressure, namely load pressure.

Ein Schwenkwinkelregler 23 bildet aus der Abweichung des Schwenkwinkel-Istwerts αi von einem Schwenkwinkel-Sollwert αs eine Stellgröße yα, die der Stelleinrichtung 14 zugeführt ist. Die Regelung des Schwenkwinkels läßt sich verbessern, wenn dem Eingang des Schwenkwinkelreglers 23 zusätzlich zu dem Schwenkwinkel-Istwert αi dessen erste zeitliche Ablei tung i zugeführt ist, die von einem Differenzierglied 24 aus dem Schwenkwinkel-Istwert αi gebildet ist. Ein Drehzahl regler 25 bildet aus der Abweichung des Drehzahl-Istwerts ωi von einem Drehzahl-Sollwert ωs eine Stellgröße yω, die dem zuvor beschriebenen Schwenkwinkelregelkreis als Sollwert αs zugeführt ist. Multipliziert man den Drehzahl-Istwert ωi mit einem konstanten Faktor k1, der das konstante Fördervolumen der Pumpe 12 berücksichtigt, erhält man ein Signal Qi, den Durchfluß-Istwert. Der Drehzahlregelkreis ist von einer Strichlinie umschlossen, die mit dem Bezugszeichen 26 ver sehen ist.A swivel angle controller 23 forms a manipulated variable yα from the deviation of the swivel angle actual value αi from a swivel angle setpoint αs, which is fed to the actuating device 14 . The control of the swivel angle can be improved if the input of the swivel angle controller 23 in addition to the swivel angle actual value αi is supplied with its first time derivative i, which is formed by a differentiating element 24 from the swivel angle actual value αi. A speed controller 25 forms a manipulated variable yω from the deviation of the actual speed value ωi from a desired speed value ωs, which is supplied to the previously described swivel angle control loop as the desired value αs. If the actual speed value ωi is multiplied by a constant factor k1, which takes into account the constant delivery volume of the pump 12 , a signal Qi, the actual flow value, is obtained. The speed control loop is enclosed by a dashed line, which is seen with the reference numeral 26 ver.

Ein Druckregler 30 bildet aus der Abweichung des Druck-Ist werts pi von einem Druck-Sollwert ps eine Stellgröße yp. Die Stellgröße yp ist einer Begrenzungsschaltung 31 zugeführt. Ein Förderstromregler 32 bildet aus der Abweichung des Durch fluß-Istwerts Qi von einem Durchfluß-Sollwert Qs eine Stell größe yQ. Die Stellgröße yQ ist ebenfalls der Begrenzungs schaltung 31 zugeführt und bestimmt die Grenzwerte der Begrenzungsschaltung 31. Die Ausgangsgröße der Begrenzungs schaltung 31 ist mit ypQ bezeichnet. Sie ist dem Drehzahlregelkreis 26 als Sollwert ωs zugeführt. Die Begrenzungs schaltung 31 begrenzt die Stellgröße yp des Druckreglers 30 auf den Wert der Stellgröße yQ des Förderstromreglers 32, wenn der Durchfluß-Istwert Qi gleich dem Durchfluß-Sollwert Qs ist, und leitet die Stellgröße yp des Druckreglers 30 ohne Begrenzung weiter, wenn der Durchfluß-Istwert Qi kleiner als der Durchfluß-Sollwert Qs ist. Zur Verbesserung der Regelung sind dem Eingang des Druckreglers 30 zusätzlich die erste zeitliche Ableitung i des Druck-Istwerts pi und die zweite zeitliche Ableitung i des Druck-Istwerts pi zugeführt. Für die Bildung der zeitlichen Ableitungen i und i des Druck- Istwerts pi sind zwei Differenzierglieder 33 und 34 vorge sehen. Zur weiteren Verbesserung der Regelung ist dem Eingang des Förderstromreglers 32 zusätzlich die erste zeitliche Ableitung i des Durchfluß-Istwerts Qi zugeführt, die von einem weiteren Differenzierglied 35 aus dem Durchfluß-Istwert Qi gebildet ist. Die Erfindung ermöglicht eine Regelung von Druck und Förderstrom, wobei die Stellgröße yp des Druck reglers 30 als Drehzahl-Sollwert ωs dient, solange der Durchfluß-Istwert Qi kleiner als der Durchfluß-Sollwert Qs ist. Erreicht der Durchfluß-Istwert Qi den Durchluß-Sollwert Qs, wird die Begrenzungsschaltung 31 wirksam und begrenzt die Stellgröße ypQ auf den Wert der Stellgröße yQ des Förder stromreglers 32.A pressure regulator 30 forms a manipulated variable yp from the deviation of the actual pressure value pi from a desired pressure value ps. The manipulated variable yp is fed to a limiting circuit 31 . A flow controller 32 forms a control variable yQ from the deviation of the actual flow value Qi from a desired flow value Qs. The manipulated variable yQ is also supplied to the limiting circuit 31 and determines the limit values of the limiting circuit 31 . The output variable of the limiting circuit 31 is designated ypQ. It is fed to the speed control loop 26 as the setpoint value ωs. The limiting circuit 31 limits the manipulated variable yp of the pressure regulator 30 to the value of the manipulated variable yQ of the flow controller 32 when the actual flow value Qi is equal to the desired flow rate Qs, and passes on the manipulated variable yp of the pressure regulator 30 without limitation if the flow Actual value Qi is less than the flow setpoint Qs. To improve the control, the input of the pressure regulator 30 is additionally supplied with the first time derivative i of the actual pressure value pi and the second time derivative i of the actual pressure value pi. For the formation of the time derivatives i and i of the actual pressure value pi, two differentiators 33 and 34 are provided. To further improve the control, the input of the flow rate controller 32 is additionally supplied with the first time derivative i of the actual flow value Qi, which is formed by a further differentiator 35 from the actual flow value Qi. The invention enables pressure and flow to be controlled, the manipulated variable yp of the pressure controller 30 serving as the speed setpoint ωs as long as the actual flow value Qi is less than the flow setpoint Qs. If the actual flow value Qi reaches the desired flow value Qs, the limiting circuit 31 becomes effective and limits the manipulated variable ypQ to the value of the manipulated variable yQ of the flow rate controller 32 .

Die Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer weiteren erfin dungsgemäßen Regeleinrichtung für einen Hydrotransformator 10 am Beispiel einer Förderstromregelung unter Berücksichtigung des Drucks. Soweit das in der Fig. 2 dargestellte Block schaltbild mit dem in der Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild übereinstimmt, werden die gleichen Bezugszeichen ver wendet. In der in der Fig. 2 dargestellten Regeleinrichtung ist die Stellgröße yQ des Förderstromreglers 32 einer Begren zungsschaltung 31' zugeführt. Die Grenzwerte der Begrenzungs schaltung 31' sind in diesem Ausführungsbeispiel durch die Stellgröße yp des Druckreglers 30 bestimmt. Die Ausgangsgröße der Begrenzungsschaltung 31' ist mit yQp bezeichnet. Sie ist dem Drehzahlregelkreis 26 als Sollwert ωs zugeführt. Die Be grenzungsschaltung 31' begrenzt die Stellgröße yQ des Förder stromreglers 32 auf den Wert der Stellgröße yp des Druckreg lers 30, wenn der Druck-Istwert pi gleich dem Druck-Sollwert ps ist. Sie leitet die Stellgröße yQ des Förderstromreglers 32 dagegen ohne Begrenzung weiter, wenn der Druck-Istwert pi kleiner als der Druck-Sollwert ps ist. Die Erfindung ermög licht eine Regelung von Druck und Förderstrom, wobei die Stellgröße yQ des Förderstromreglers 32 als Drehzahl-Sollwert ωs dient, solange der Druck-Istwert pi kleiner als der Druck-Sollwert ps ist. Erreicht der Druck-Istwert pi den Druck-Sollwert ps, wird die Begrenzungsschaltung 31' wirksam und begrenzt die Stellgröße yQp auf den Wert der Stellgröße yp des Druckreglers 32. Fig. 2 shows the block diagram of another OF INVENTION to the invention control means for a hydraulic transformer 10 the example of a flow control in consideration of the pressure. As far as the block shown in FIG. 2 circuit diagram showing the example shown in FIG. 1, block diagram of matches, the same reference numerals used. In the control device shown in FIG. 2, the manipulated variable yQ of the flow rate controller 32 is supplied to a limiting circuit 31 '. The limit values of the limiting circuit 31 'are determined in this exemplary embodiment by the manipulated variable yp of the pressure regulator 30 . The output variable of the limiting circuit 31 'is designated yQp. It is fed to the speed control loop 26 as the setpoint value ωs. Be the limiting circuit 31 'limits the manipulated variable yQ of the flow controller 32 to the value of the manipulated variable yp of the pressure regulator 30 when the actual pressure value pi is equal to the pressure setpoint ps. On the other hand, it passes on the manipulated variable yQ of the flow rate controller 32 without limitation if the actual pressure value pi is less than the pressure setpoint ps. The invention enables light to regulate the pressure and the flow rate, the manipulated variable yQ of the flow rate controller 32 serving as the speed setpoint value ωs as long as the actual pressure value pi is less than the pressure setpoint value ps. If the actual pressure value pi reaches the pressure setpoint ps, the limiting circuit 31 ′ takes effect and limits the manipulated variable yQp to the value of the manipulated variable yp of the pressure regulator 32 .

Die Fig. 3 zeigt den Drehzahlregelkreis für einen Hydro transformator 40, bei dem nicht nur das Schluckvolumen des Motors 41 verstellbar ist sondern auch das Fördervolumen der Pumpe 42. Die Verstellung des Fördervolumens der Pumpe 42 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel gemeinsam mit der Ver stellung des Schluckvolumens des Motors 41. Die Verstellung der beiden Volumina erfolgt gegenläufig. Das bedeutet, daß bei einer Vergrößerung des Schluckvolumens des Motors 41 eine Verringerung des Fördervolumens der Pumpe 42 erfolgt. Ein derartiger Hydrotransformator ist in der WO 99/40318 beschrie ben. Motor und Pumpe sind in einem gemeinsamen Gehäuse ange ordnet. Die Verstellung der Volumina von Motor und Pumpe erfolgt durch Verdrehen einer für beide gemeinsamen Steuer scheibe. Diese Steuerscheibe ist in der Fig. 3 durch eine Verbindungslinie 43 symbolisiert. Der Schwenkwinkel ist auch in diesem Ausführungsbeispiel mit α bezeichnet. Die Stell einrichtung 14 setzt das dem Hydromotor 40 zugeführte Stell signal yα - wie oben im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschrieben - in den Winkel α um. Der Winkelgeber 15 formt den Schwenkwinkel α in das Signal αi, den Schwenkwinkel-Ist wert, um. Der Drehzahlgeber 16 formt die Drehzahl ω in das Signal ωi, den Drehzahl-Istwert, um. Für die Bildung des Durchfluß-Istwerts Qi ist eine Recheneinrichtung 44 vorge sehen. Ein Block 45 bildet aus dem Schwenkwinkel-Istwert αi ein Signal αPi, das proportional zu dem Fördervolumen der Pumpe 42 ist. Der Zusammenhang zwischen αi und αPi ist durch den konstruktiven Aufbau des Hydrotransformators 40 vorgege ben. Ein Multiplikationsglied 46 bildet das Produkt aus den Signalen αPi und ωi. Durch Multiplikation dieses Signals mit einem konstanten Faktor k2 ergibt sich der Durchfluß-Istwert Qi. Wie in den Fig. 1 und 2 bildet der Schwenkwinkelregler 23 aus der Abweichung des Schwenkwinkel-Istwerts αi von dem Schwenkwinkel-Sollwert αs die Stellgröße yα, die der Stell einrichtung 14 zugeführt ist. Die Regelung des Schwenkwinkels läßt sich noch verbessern, wenn - wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt - dem Eingang des Schwenkwinkelreglers 23 zusätz lich zu dem Schwenkwinkel-Istwert αi dessen erste zeitliche Ableitung i zugeführt ist. Der Drehzahlregler 25 bildet aus der Abweichung des Drehzahl-Istwerts ωi von dem Drehzahl- Sollwert ωs die Stellgröße yω, die dem Schwenkwinkelregler 23 als Sollwert αs zugeführt ist. Die Fig. 3 zeigt einen Drehzahlregelkreis für einen Hydrotransformator mit einem Verstellmotor und einer Verstellpumpe. Die Fig. 3 entspricht dem Drehzahlregelkreis 26 für einen Hydrotransformator mit Verstellmotor und Konstantpumpe in den Fig. 1 und 2. Die ser Regelkreis kann durch den in der Fig. 3 dargestellten Drehzahlregelkreis ersetzt werden. Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung kann also auch für einen Hydrotransformator mit Verstellmotor und Verstellmotor eingesetzt werden. Fig. 3 shows the speed control circuit for a hydraulic transformer 40 , in which not only the displacement volume of the motor 41 is adjustable but also the delivery volume of the pump 42nd The adjustment of the delivery volume of the pump 42 takes place in this embodiment together with the adjustment of the swallowing volume of the motor 41 . The two volumes are adjusted in opposite directions. This means that when the swallowing volume of the motor 41 is increased, the delivery volume of the pump 42 is reduced. Such a hydrotransformer is described in WO 99/40318. Motor and pump are arranged in a common housing. The volume of the motor and pump is adjusted by turning a control disk common to both. This control disk is symbolized in FIG. 3 by a connecting line 43 . The swivel angle is also designated α in this exemplary embodiment. The actuating device 14 converts the hydraulic motor 40 to the actuating signal yα - as described above in connection with FIGS . 1 and 2 - in the angle α. The angle encoder 15 forms the pivot angle α in the signal .alpha..sub.i, the swivel angle actual value in order. The speed encoder 16 forms the rotation speed ω in the signal .omega..sub.i, the actual speed value in order. A computing device 44 is provided for the formation of the actual flow value Qi. A block 45 forms a signal αPi from the actual swivel angle value αi, which is proportional to the delivery volume of the pump 42 . The relationship between αi and αPi is indicated by the structural design of the hydrotransformer 40 ben. A multiplier 46 forms the product of the signals αPi and ωi. Multiplying this signal by a constant factor k2 gives the actual flow value Qi. As shown in Figs. 1 and 2 forms the swivel angle controller 23 from the deviation of the swivel angle actual value .alpha..sub.i of the swivel angle command value αs yα the manipulated variable, the university is the actuator 14 is supplied. The regulation of the swivel angle can be further improved if, as shown in FIGS. 1 and 2, the input of the swivel angle controller 23 is supplied with the first time derivative i in addition to the actual swivel angle value αi. The speed controller 25 forms the manipulated variable yω from the deviation of the actual speed value ωi from the speed setpoint value ωs, which is fed to the swivel angle controller 23 as the setpoint value αs. FIG. 3 shows a speed control circuit for a hydraulic transformer having a variable displacement motor and a variable displacement pump. Fig. 3 corresponds to the speed control loop 26 for a hydraulic transformer with variable motor and constant pump in Figs. 1 and 2. This water control loop can be replaced by the speed control loop shown in Fig. 3. The control device according to the invention can therefore also be used for a hydrotransformer with an adjusting motor and an adjusting motor.

Die Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild einer Positionsregelung für den Kolben 20 des Zylinders 19 mit einer unterlagerten Druckregelung. Einzelheiten der unterlagerten Druckregelung sind in der Fig. 1 dargestellt. Die der Druckregelung unter lagerte Drehzahlregelung kann entweder wie in der Fig. 1 für einen Hydrotransformator mit Verstellmotor und Konstantpumpe anhand des Blocks 26 dargestellt oder für einen Hydrotrans formator mit einem Verstellmotor und einer Verstellpumpe - wie in der Fig. 3 dargestellt - ausgebildet sein. Ein nur schematisch dargestellter Weggeber 50 formt die Position x des Kolbens 20 in ein Signal xi, den Positions-Istwert, um. Ein Differenzierglied 51 bildet aus dem Positions-Istwert xi die erste zeitliche Ableitung i des Positions-Istwerts xi. Ein Positionsregler 52 bildet aus der Abweichung des Posi tions-Istwerts xi von einem Positions-Sollwert xs eine Stell größe yx, die dem Druckregler 30 als Druck-Sollwert ps zuge führt ist. Zur Verbesserung der Positionsregelung ist dem Positionsregler 52 zusätzlich die erste zeitliche Ableitung i des Positions-Istwerts xi zugeführt. Eine weitere Verbes serung der Positionsregelung läßt sich erreichen, wenn dem Positionsregler 52 zusätzlich die zweite zeitliche Ableitung i des Positions-Istwerts xi zugeführt ist. FIG. 4 shows the block diagram of a position control for the piston 20 of the cylinder 19 with a subordinate pressure control. Details of the subordinate pressure control are shown in FIG. 1. The speed control subordinate to the pressure control can either be as shown in FIG. 1 for a hydrotransformer with a variable motor and constant pump using block 26 or for a hydrotransformer with a variable motor and a variable pump - as shown in FIG. 3. A displacement sensor 50 , shown only schematically, converts the position x of the piston 20 into a signal xi, the actual position value. A differentiator 51 forms the first time derivative i of the actual position value xi from the actual position value xi. A position controller 52 forms an actuating variable yx from the deviation of the actual position value xi from a position setpoint xs, which is supplied to the pressure controller 30 as the pressure setpoint ps. To improve the position control to the position regulator 52 is additionally supplied to the first time derivative of the position actual value xi i. A further improvement of the position control can be achieved if the position controller 52 is additionally supplied with the second time derivative i of the actual position value xi.

Die Fig. 5 zeigt das Blockschaltbild einer Positionsregelung für den Kolben 20 des Zylinders 19 mit einer unterlagerten Förderstromregelung. Einzelheiten der unterlagerten Förder stromregelung sind in der Fig. 2 dargestellt. Die der För derstromregelung unterlagerte Drehzahlregelung kann entweder wie in der Fig. 2 für einen Hydrotransformator mit Verstell motor und Konstantpumpe anhand des Blocks 26 dargestellt oder für einen Hydrotransformator mit einem Verstellmotor und einer Verstellpumpe - wie in der Fig. 3 dargestellt - ausge bildet sein. Der Weggeber 50 formt die Position x des Kolbens 20 in den Positions-Istwert xi um. Das Differenzierglied 51 bildet aus dem Positions-Istwert xi die erste zeitliche Ableitung i des Positions-Istwerts xi. Der Positionsregler 52 bildet aus der Abweichung des Positions-Istwerts xi von dem Positions-Sollwert xs die Stellgröße yx, die dem Druck regler 30 als Druck-Sollwert ps zugeführt ist. Zur Verbesse rung der Positionsregelung ist dem Positionsregler 52 zusätz lich die erste zeitliche Ableitung i des Positions-Istwerts xi zugeführt. Eine weitere Verbesserung der Positionsregelung läßt sich erreichen, wenn dem Positionsregler 52 zusätzlich die zweite zeitliche Ableitung i des Positions-Istwerts xi zugeführt ist. FIG. 5 shows the block diagram of a position control for the piston 20 of the cylinder 19 with a lower-level flow control. Details of the subordinate flow control are shown in FIG. 2. The speed control subordinate to the flow control can either be as shown in FIG. 2 for a hydrotransformer with variable motor and constant pump using block 26 or for a hydrotransformer with a variable motor and a variable pump - as shown in FIG. 3 - be formed. The displacement encoder 50 converts the position x of the piston 20 into the actual position value xi. The differentiator 51 forms the first time derivative i of the actual position value xi from the actual position value xi. The position controller 52 forms the manipulated variable yx from the deviation of the actual position value xi from the desired position value xs, which is supplied to the pressure regulator 30 as the desired pressure value ps. To improve the position control, the position controller 52 is additionally supplied with the first time derivative i of the actual position value xi. A further improvement in the position control can be achieved if the position controller 52 is additionally supplied with the second time derivative i of the actual position value xi.

Claims

1. Control device for a hydraulic transformer, in which a hydraulic motor, the absorption volume of which can be adjusted by an actuating device, drives a pump which supplies pressure medium to a hydraulic consumer, characterized in that

- That a pressure regulator ( 30 ) a signal corresponding to the load pressure (p) is supplied as the actual pressure value (pi),
- That a delivery flow controller ( 32 ) a pressure medium flow between the pump ( 12 ; 42 ) and the consumer ( 19 ) ent speaking signal as the actual flow value (Qi) is supplied,
- that the pressure regulator (30) from the deviation of the pressure actual value (pi) from a pressure set value (ps) forms a first manipulated variable (y p),
- in that the flow controller (32) from the deviation of the flow actual value (Q i) from a flow set value (Q) forms a second manipulated variable (y Q),
- that a limiting circuit ( 31 ; 31 ') is provided which limits the manipulated variable (yp; yQ) of one controller ( 30 ; 32 ) to the value of the manipulated variable (yQ; yp) of the other controller ( 32 ; 30 ), if the actual value supplied to the other controller is equal to its setpoint value and which passes on the manipulated variable (yp; yQ) of one controller ( 30 ; 32 ) without limitation if the actual value supplied to the other controller ( 32 ; 30 ) is smaller than the corresponding one Setpoint is
- That the output variable (ypQ) of the limiting circuit ( 31 ; 31 ') a speed controller ( 25 ) is supplied as a speed setpoint (ωs) and
- That the speed controller ( 25 ) from the deviation of the speed actual value (ωi) of the motor ( 11 ; 41 ) from the speed setpoint (ωs) forms a third manipulated variable (yω), which the actuator ( 14 ) for the swallowing volume of the motor ( 11 ; 41 ) is supplied.

2. Control device according to claim 1, characterized in that the limiting circuit ( 31 ) limits the manipulated variable (yp) of the pressure controller ( 30 ) to the value of the manipulated variable (yQ) of the flow rate controller ( 32 ) when the actual flow value (Qi) is equal to the flow setpoint (Qs), and the manipulated variable (yp) of the pressure controller ( 30 ) passes on without limitation if the actual flow value (Qi) is less than the flow setpoint (Qs).

3. Control device according to claim 1, characterized in that the limiting circuit ( 31 ') limits the manipulated variable (yQ) of the flow controller ( 32 ) to the value of the manipulated variable (yp) of the pressure regulator ( 30 ) when the actual pressure value (pi ) is equal to the pressure setpoint (ps), and transmits the manipulated variable (yQ) of the flow rate controller ( 32 ) without limitation if the actual pressure value (pi) is less than the pressure setpoint (ps).

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure regulator ( 30 ), the first time derivative (i) of the actual pressure value is supplied as an additional input variable.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the pressure regulator ( 30 ), the second time derivative (i) of the actual pressure value is supplied as an additional input variable.

6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the flow controller ( 32 ), the first time derivative (i) of the actual flow value (Qi) is supplied as an additional input variable.

7. Control device according to one of the preceding claims, characterized in

- That the swallowing volume of the motor ( 11 ; 41 ) is adjusted by adjusting the swivel angle (α) of the motor ( 11 ; 41 ),
- That the third manipulated variable (yω) a swivel angle controller ( 23 ) is supplied as a swivel angle setpoint (αs) and
- that the swivel angle controller (23) from the deviation of the swivel angle actual value (.alpha..sub.i) of the swivel angle command value (αs) forms a fourth correcting variable (yα) and
- That the fourth manipulated variable (yα) of the actuating device ( 14 ) for the swivel angle (α) is supplied.

8. Arrangement according to claim 7, characterized in that the delivery volume of the pump ( 42 ) is adjustable and that the adjustment of the delivery volume of the pump ( 42 ) is carried out together with the adjustment of the swallowing volume of the motor ( 41 ), the two volumes being adjusted in opposite directions become.

9. Arrangement according to claim 8, characterized in that the motor ( 41 ) and the pump ( 42 ) are arranged in a common housing and that the adjustment of the swallowing volume of the motor ( 41 ) and the delivery volume of the pump ( 42 ) by rotating one for the motor ( 41 ) and the pump ( 42 ) common control disc ( 43 ).

10. The arrangement according to claim 9, characterized in that a computing device ( 44 ) is provided, which the actual flow value (Qi) from the angle of rotation (αi) of the control disc ( 43 ) corresponding delivery volume of the pump ( 42 ) and the speed ( ωi) of the pump ( 42 ) forms.

11. The arrangement according to claim 10, characterized in that the computing device ( 44 ) contains a function generator ( 45 ) which generates a signal corresponding to the delivery volume of the pump ( 42 ) from the angle of rotation (αi) of the control disk ( 43 ) (αPi), contains a multiplier ( 46 ) which multiplies the latter signal (αPi) by the actual speed value (ωi) and evaluates the product by a factor (k2).

12. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a position controller ( 52 ) is seen before, which forms a fifth manipulated variable (yxp) from the deviation of the actual position value (xi) from a desired position value (xs) and that the fifth manipulated variable (yxp) is supplied to the pressure regulator ( 30 ) as the pressure setpoint (ps).

13. Arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that a position controller ( 52 ) is provided which forms a sixth manipulated variable (yxQ) from the deviation of the actual position value (xi) from a desired position value (xs) that the sixth manipulated variable (yxQ) is fed to the flow controller ( 32 ) as a flow setpoint (Qs).

14. Arrangement according to claim 12 or claim 13, characterized in that the position controller ( 52 ), the first time derivative (i) of the actual position value (xi) is supplied as an additional input variable.

15. The arrangement according to claim 14, characterized in that the position controller ( 52 ), the second time derivative (i) of the actual position value (xi) is supplied as an additional input variable.