DE102007057502A1 - Control device and method for controlling a mean current through an inductive load - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung zum Regeln eines mittleren Stromes durch eine induktive Last (L, R1), bei welcher die Last durch einen Schalter (T1) mit einer Spannungsquelle (U) verbindbar und der mittlere Strom durch das Tastverhältnis einstellbar ist, wobei das Tastverhältnis zur Ansteuerung des Schalters aus der Summe aus einem ersten Wert (pv) und einem zweiten Wet (pr) gebildet wird, wobei der erste Wert aus einer Vorsteuerung (VS) bestimmbar ist und der zweite Wert aus der Differenz (d) zwischen Soll- und Ist-Wert des mittleren Stromes mittels einer Regelschaltung (CIC) ermittelbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Regelverfahren.The invention relates to a control device for regulating a mean current through an inductive load (L, R1), wherein the load by a switch (T1) with a voltage source (U) connectable and the average current through the duty cycle is adjustable, wherein the duty cycle for the control of the switch from the sum of a first value (pv) and a second Wet (pr) is formed, wherein the first value from a feedforward control (VS) can be determined and the second value of the difference (d) between the setpoint and Actual value of the average current by means of a control circuit (CIC) can be determined. Furthermore, the invention relates to a corresponding control method.
Description
Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung zum Regeln eines mittleren Stromes durch eine induktive Last. Stellgröße ist hierbei die Versorgungsspannung, welche durch ein Stellglied gepulst wird. Messgröße ist der Momentanstrom durch die Last zu einem definierten Zeitpunkt. Solche Regelvorrichtungen kommen beispielsweise zum Einsatz, wenn die Stellung eines Magnetventils stufenlos zwischen zwei Extremwerten eingestellt werden soll.The The invention relates to a control device for regulating a mean current through an inductive load. Manipulated variable is the supply voltage, which is pulsed by an actuator. Measured variable is the instantaneous current through the load at a defined time. Such control devices are used, for example, when the position of a solenoid valve is to be adjusted continuously between two extreme values.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die mittlere Leistung eines elektrischen Verbrauchers zu steuern, indem die Versorgungsspannung zum Verbraucher gepulst wird. Durch Anpassen des Tastverhältnisses zwischen Einschalt- und Ausschaltzeit kann damit die Leistungsaufnahme stufenlos zwischen 0 und 100% eingestellt werden. Nachteilig an dieser Art der Steuerung ist, dass bei einem störgrößenbehafteten System der tatsächlich durch den Verbraucher fließende Strom nicht bekannt ist. Als Störgröße kommt beispielsweise eine schwankende Versorgungsspannung in Betracht. Weiterhin können sich die elektrischen Parameter des Verbrauchers in Abhängigkeit von äußeren Einflüssen verändern, wie beispielsweise Temperatur und Alter. Dies führt dazu, dass die absolute vom Verbraucher aufgenommene Leistung nicht bekannt ist.Out the prior art is known, the average power of an electric Control consumer by changing the supply voltage to the consumer is pulsed. By adjusting the duty cycle between switch-on and turn off time can thus provide power consumption stepless between 0 and 100% can be set. A disadvantage of this type of control is that with an interference-prone System of actually flowing through the consumer Electricity is unknown. As a disturbance comes For example, a fluctuating supply voltage into consideration. You can continue the electrical parameters of the consumer in dependence from external influences, such as Temperature and age. this leads to that the absolute power consumed by the consumer is not is known.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung und ein Regelverfahren anzugeben, bei welchem der durch die Last fließende Strom unabhängig von Störgrößen auf einen Sollwert geregelt werden kann.outgoing From this prior art, the invention is based on the object to provide a control device and a control method in which the one flowing through the load Electricity independent of disturbances a setpoint can be controlled.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Regelvorrichtung zum Regeln eines mittleren Stromes durch eine induktive Last, bei welcher die Last durch einen Schalter mit einer Spannungsquelle verbindbar und der mittlere Strom durch das Tastverhältnis einstellbar ist, wobei das Tastverhältnis zur Ansteuerung des Schalters aus der Summe aus einem ersten Wert und einem zweiten Wert gebildet wird, wobei der erste Wert aus einer Vorsteuerung bestimmbar ist und der zweite Wert aus der Differenz zwischen Soll- und Ist-Wert des mittleren Stromes mittels einer Regelschaltung ermittelbar ist.The The object is achieved by a control device for controlling a mean current through a Inductive load, in which the load through a switch with a Voltage source connectable and the average current through the duty cycle adjustable is, where the duty cycle for controlling the switch from the sum of a first value and a second value, wherein the first value consists of a Precontrol is determinable and the second value from the difference between desired and actual value of the average current by means of a Control circuit can be determined.
Weiterhin besteht die Lösung der Aufgabe in einem Verfahren zum Regeln eines mittleren Stromes durch eine Last, bei welchem die Last durch einen Schalter mit einer Spannungsquelle verbindbar ist und der mittlere Strom durch das Tastverhältnis eingestellt wird, wobei das Tastverhältnis zur Ansteuerung des Schalters aus der Summe aus einem ersten und einem zweiten Wert gebildet wird, wobei der erste Wert aus einer Vorsteuerung bestimmt wird und der zweite Wert aus der Differenz zwischen Soll- und Ist-Wert des mittleren Stromes mittels einer Regelschaltung ermittelt wird.Farther is the solution the task in a method for controlling a mean current by a load in which the load is connected through a switch with a Voltage source is connectable and the average current through the Duty cycle set is, where the duty cycle for driving the switch from the sum of a first and a second value is formed, wherein the first value of a Precontrol is determined and the second value from the difference between desired and actual value of the average current by means of a Control circuit is determined.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine schnelle und zuverlässige Regelung eines Stromes durch einen elektrischen Verbraucher realisiert werden kann, wenn das Tastverhältnis zunächst durch eine Vorsteuerung für einen gewünschten Strom-Soll-Wert vorgegeben wird und lediglich verbleibende Abweichungen des Ist-Wertes vom Soll-Wert des Stromes durch einen Regler, welcher einen Korrekturwert des Tastverhältnisses bereitstellt, korrigiert werden. Auf diese Weise können Störgrößen, wie schwankende Versorgungsspannungen, wechselnde Temperaturen und Alterung der Last ausgeglichen werden. Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung und das zugehörige Verfahren eignen sich insbesondere für induktive Lasten, bei welchen Strom und Spannung nicht in jedem Betriebszustand gleichphasig verlaufen.According to the invention was realized that a fast and reliable control of a current through an electrical consumer can be realized if the duty cycle first by a pilot control for set a desired current setpoint value is and only remaining deviations of the actual value from the target value the current through a regulator, which a correction value of duty cycle provides, be corrected. In this way, disturbances, such as fluctuating supply voltages, changing temperatures and aging be balanced with the load. The control device according to the invention and the associated Methods are particularly suitable for inductive loads, in which Current and voltage do not run in phase in every operating state.
Sofern
die Regelstrecke im statischen Fall annähernd Proportionalverhalten
zeigt, wie beispielsweise eine induktive Last, kann die Vorsteuerung
in besonders einfacher Weise als P-Glied ausgelegt werden. Der Proportionalitätsfaktor
kv des P-Glieds ist dabei der Kehrwert der
statischen Streckenverstärkung:
Sofern die genaue Kennlinie der Last nicht bekannt oder schwer zu ermitteln ist, beispielsweise weil diese von vielen Parametern abhängt wie Spannung, Temperatur oder Alterung, so verbleibt nach Einstellung eines Tastverhältnisses durch die Vorsteuerung eine Abweichung zwischen dem gemessenen Ist-Wert des Stromes und dem gewünschten Soll-Wert. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass zur Regelung dieser Abweichungen ein Regler mit träger Dynamik ausreichend ist. Besonders bevorzugt wird ein Regler mit integraler Charakteristik (I-Regler) eingesetzt.Provided the exact characteristic of the load is unknown or difficult to determine is, for example, because it depends on many parameters like Tension, temperature or aging, remains after adjustment of a duty cycle by the feedforward control a deviation between the measured actual value of the current and the desired reference value. According to the invention was recognized that to regulate these deviations a controller with sluggish dynamics is sufficient. Particularly preferred is a controller with integral Characteristic (I-controller) used.
Die Messung des Strom-Ist-Wertes kann dabei in an sich bekannter Weise durch das Magnetfeld der Zufuhrleitung oder einen Messwiderstand und einen Differenzverstärker erfolgen. Da dem Regler nur die Differenz zwischen Soll- und Ist-Wert als Sollgröße zugeführt werden soll, wird diese Different mit einem analogen oder digitalen Subtrahierer gebildet. Der Regler selbst kann entweder als analoge oder digitale Schaltung realisiert werden. Eine analoge Schaltung kann beispielsweise eine Mehrzahl von Operationsverstärkern aufweisen. Eine digitale Realisierung der Regelschaltung kann mittels eines Mikroprozessors oder eines Mikrocontrollers erfolgen, welcher die entsprechende Aufgabe in Form einer Software ausführt. Die Vorsteuerung kann ebenfalls als analoge oder digitale Schaltung ausgeführt werden. Der erste Wert der Stellgröße kann dabei in der Vorsteuerung berechnet oder aus einer Tabelle ausgelesen werden. Diese Funktionalität kann beispiels weise mit einer numerischen Kennfeldmatrix oder einem neuronalen Netz realisiert werden.The current-actual value can be measured in a manner known per se by the magnetic field of the supply line or a measuring resistor and a differential amplifier. Since the controller only the difference between the setpoint and actual value is to be supplied as a target variable, this difference is formed with an analog or digital subtractor. The controller itself can be realized either as analog or digital circuit. An analog circuit may for example comprise a plurality of operational amplifiers. A digital realization of the control circuit can be done by means of a microprocessor or a microcontroller, which performs the corresponding task in the form of software. The feedforward control can also be executed as analog or digital circuit. The first value of the manipulated variable can be calculated in the feedforward control or read from a table. This functionality can be realized, for example, with a numerical map matrix or a neural network.
Zur Vermeidung von Überschwingern bei Soll-Wert-Änderungen weist der erfindungsgemäße Regler in einer bevorzugten Ausführungsform ein Verzögerungsglied auf, welches vor der Bildung der Differenz zwischen Soll- und Ist-Wert den Soll-Wert verzögert. Dadurch wird vermieden, dass bei Änderung des Soll-Wertes das Tastverhältnis und damit die der Last zugeführte Leistung gleichzeitig von der Vorsteuerung und der Regelschaltung verändert wird. Da der Regelschaltung der Soll-Wert nur verzögert zugeleitet wird, regelt diese nur die Abweichungen, welche verbleiben, nachdem die Vorsteuerung den neuen Soll-Wert für das Tastverhältnis eingestellt hat.to Avoiding overshoots with nominal value changes has the regulator according to the invention in a preferred embodiment a delay element on, which is before the formation of the difference between the setpoint and the actual value delays the target value. This avoids that when changing the setpoint value duty cycle and thus the load fed Power simultaneously from the pilot control and the control circuit is changed. Since the control circuit of the setpoint value only delayed this only controls the deviations that remain, after the feedforward has set the new target value for the duty cycle.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine Einrichtung vorgesehen sein, um den ersten Wert aus der Vorsteuerung anzupassen, wenn der zweite Wert aus der Regelschaltung vorgebbare Grenzwerte über- oder unterschreitet. Dadurch kann verhindert werden, dass die erfindungsgemäße Regelvorrichtung in undefinierte Betriebszustände gerät, wenn die Regelschaltung Korrekturwerte unter 0% und über 100% für das Tastverhältnis ausgibt. Um die Dynamik der Regelschaltung bestmöglich auszunützen, kann darüber hinaus vorgesehen sein, die durch die Regelschaltung bestimmten Korrekturwerte auf kleinere Werte, als die theoretisch möglichen Maximalwerte 0% und 100% zu beschränken. Dadurch ist sichergestellt, dass große und längerfristige Abweichungen durch die Vorsteuerung korrigiert werden und die Regelvorrichtung nur kleine Abweichungen korrigieren muss. Die Regelschaltung kann dann in ihrer Dynamik optimal auf den vorgesehenen Regelbereich abgestimmt werden.In a further embodiment According to the invention, a device may be provided to the first Value from the feedforward to adjust if the second value from the Control circuit exceeds or falls below predefinable limit values. Thereby can be prevented that the control device according to the invention in undefined operating conditions device, if the control circuit correction values below 0% and above 100% for the duty cycle outputs. To best exploit the dynamics of the control circuit, can about that Be provided, which determined by the control circuit Correction values to smaller values than the theoretically possible Limit maximum values 0% and 100%. This ensures that big and longer term Deviations can be corrected by the pilot control and the control device only have to correct small deviations. The control circuit can then optimally matched to the intended control range in terms of dynamics become.
Um die aus der Vorsteuerung ermittelten Werte bestmöglich an die tatsächliche Kennlinie der Last anzupassen, kann die Regelvorrichtung weiterhin eine Einrichtung aufweisen, welche aus der Differenz des Soll-Wertes und des durch ein Verzöge rungsglied verzögerten Soll-Wertes einen weiteren Korrekturwert für das Tastverhältnis bestimmt. Überschreitet diese Differenz zwischen aktuellem und letztem Soll-Wert eine vorgebbare Schwelle, so wird dem Eingang der Regelschaltung ein Gegensteueranteil aufgeschaltet. Diese Maßnahme vermindert Unterschwinger auch in den Bereichen der Kennlinie, in welchen die zweite Ableitung der Kennlinie > 0 ist. Hierdurch wird sicher gestellt, dass ein erwünschter Soll-Wert des Stromes in kürzest möglicher Zeit eingestellt wird.Around the values determined from the feedforward control as best as possible to the actual Adjust the characteristic of the load, the control device can continue have a device which from the difference of the desired value and by a delay element delayed Setpoint determines a further correction value for the duty cycle. exceeds this difference between the current and last target value is a predefinable Threshold, the input of the control circuit is a Gegensteueranteil switched. This measure reduces undershoots also in the areas of the characteristic curve, in which the second derivative of the characteristic is> 0. This will ensure that a desired target value of the stream in the shortest time potential Time is set.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbespielen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele sind in den anliegenden Figuren dargestellt.following the invention is based on Ausführungsbespielen without limitation of General inventive concept will be explained in more detail. The embodiments are shown in the accompanying figures.
Zur Messung des durch die Induktivität L fließenden Stromes dient der Messwiderstand R2. Der Spannungsabfall an R2 ist nach dem Ohm'schen Gesetz direkt proportional zum fließenden Strom. Zur Messung des Spannungsabfalls dient der Differenzverstärker DA. Zur stufenlosen Einstellung des Tastverhältnisses und damit des mittleren Stromes an der Last L dient der Transistor T1, welcher die Versorgungsspannung U ein- bzw. ausschaltet. Durch Verändern des Tastverhältnisses von 0% bis 100% kann die in der Last L umgesetzte Leistung stufenlos zwischen 0 und einem Maximalwert eingestellt werden.to Measurement of the inductance L flowing Stromes serves the measuring resistor R2. The voltage drop across R2 is after Ohm's Law directly proportional to the flowing stream. To measure the Voltage drop serves the differential amplifier DA. For stepless adjustment of the duty cycle and thus the average current at the load L is the transistor T1, which switches the supply voltage U on or off. By changing the duty cycle from 0% to 100%, the power converted in the load L can be steplessly adjusted between 0 and a maximum value.
Das Schalten der Last mit einem einzelnen Bipolartransistor T1 ist hierbei lediglich als symbolhafte Darstellung zu verstehen. Dem Fachmann ist selbstverständlich geläufig, dass zum Schalten auch andere Bauelemente wie Thyristoren oder MOS-FET oder eine Mehrzahl dieser Bauteile verwendet werden können.The Switching the load with a single bipolar transistor T1 is in this case merely to be understood as a symbolic representation. The expert is self-evident familiar, that for switching other components such as thyristors or MOS-FET or a plurality of these components can be used.
Der
Regelvorrichtung nach
Während des Betriebes der Last L mit dem Taktverhältnis Pv stellt sich ein mittlerer Strom in der Zufuhrleitung der Last L ein, welcher mittels des Messwiderstandes R2 und des Differenzverstärkers DA gemessen werden kann. Dieser Messwert Iist wird einem Subtrahierer zugeführt, welcher die Differenz d zwischen Soll-Wert und Ist-Wert des Stromes bildet. Die Abweichung d wird der Regelschaltung CIC zugeführt. Die Regelschaltung CIC berechnet daraus einen Korrekturwert pr für das Tastverhältnis pv. Der Korrekturwert pr wird zum ursprünglich vorgegebenen Wert pv addiert, wobei bei negativem Korrekturwert pr das Ergebnis der Addition auch kleiner als der Ausgangswert pv sein kann. Dieser korrigierte Wert des Tastverhältnisses wird wiederum dem Schalter T1 zugeführt. Durch fortlaufende Regelung liegt damit der gewünschte Sollwert ISoll im Mittel an der Last L an.During operation of the load L with the clock ratio P v , a mean current in the supply line of the load L sets, which can be measured by means of the measuring resistor R2 and the differential amplifier DA. This measured value I ist is supplied to a subtractor, which forms the difference d between the nominal value and the actual value of the current. The deviation d is supplied to the control circuit CIC. The control circuit CIC calculates therefrom a correction value p r for the duty cycle p v . The correction value p r is added to the originally specified value v p, where p r is the result of adding p can also be smaller than the initial value be v with a negative correction value. This corrected value of the duty cycle is in turn supplied to the switch T1. As a result of continuous regulation, the desired setpoint I setpoint is applied to the load L on average.
Bevorzugt
umfasst die Regelschaltung CIC einen I-Regler. Somit bestimmt sich
der Ausgangswert pr aus einem Verstärkungsfaktor
ki und dem Integral der Differenz von Soll-Wert
und Ist-Wert des Stromes:
Bevorzugt,
aber nicht zwingend, erfolgt die Umsetzung des erfindungsgemäßen Regelkonzeptes
in einem Digitalrechner. Dies erlaubt die Implementierung der Integration
mittels eines Summierers und einem Verzögerungsglied. In diesem Fall
ergibt sich der Korrekturwert pr im (n+1)-ten
Schritt aus dem Korrekturwert pr und der
Abweichung d des n-ten Schrittes aus der Formel
Das Verzögerungselement DL bewirkt, dass stets nur Soll-Wert-Abweichungen der Strecke durch die Regelschaltung CIC korrigiert werden, welche nicht auf eine Änderung des Sollwertes selbst zurückgehen. Hierzu wird der Soll-Wert unverzögert auf die Vorsteuereinrichtung VS geleitet, welche hieraus mittels des Proportionalitätsfaktors kv einen Soll-Wert pv des Tastverhältnisses berechnet. Dieser Soll-Wert pv wirkt unverzögert auf die Strecke. Erst wenn diese sich auf den neuen Soll-Wert eingestellt hat, wird auch dieser neue Soll-Wert mit dem gemessenen Ist-Wert verglichen und verbleibende Abweichungen werden ausgeregelt. Hierzu ist die Taktfrequenz einer digitalen Implementierung der erfindungsgemäßen Schaltung bevorzugt kleiner als die Zeitkonstante der Strecke.The delay element DL causes that only target value deviations of the distance are always corrected by the control circuit CIC, which does not go back to a change in the setpoint itself. For this purpose, the desired value is passed without delay to the pilot control device VS, which calculates a desired value p v of the duty cycle therefrom by means of the proportionality factor k v . This target value p v acts on the track without delay. Only when this has adjusted to the new target value, this new target value is compared with the measured actual value and remaining deviations are corrected. For this purpose, the clock frequency of a digital implementation of the circuit according to the invention is preferably smaller than the time constant of the path.
Weiterhin umfasst der I-Regler der Regelschaltung CIC einen Begrenzer LI. Der Begrenzer verhindert, dass der Regler bei Erreichen der Maximalansteuerung von 0% bzw. 100% in einen undefinierten Betriebszustand gelangt. Darüber hinaus kann der Begrenzer LI dazu verwendet werden, den Verstärkungsfaktor kv der Vorsteuereinrichtung VS anzupassen. Hierzu werden vorgebbare Schwellen pr min und pr max festgelegt, innerhalb derer die Regelschaltung CIC einen Korrekturwert pr bestimmen soll. Die Grenzwerte pr min und pr max können dabei an den verwendeten Regler angepasst werden und können auch größer bzw. kleiner sein als 0% und 100% Bei Erreichen des jeweiligen Maximal- bzw. Minimalwertes wird über die Anpassung des Proportionalitätsfaktors kv ein veränderter Soll-Wert pv von der Vorsteuerung bereit gestellt. Hierdurch verringern sich die verbleibenden Abweichungen, welche durch die Regelschaltung CIC korrigiert werden müssen.Furthermore, the I-controller of the control circuit CIC comprises a limiter LI. The limiter prevents the controller from reaching an undefined operating state when the maximum activation of 0% or 100% is reached. In addition, the limiter LI can be used to adjust the gain factor k v of the pilot control device VS. For this predetermined thresholds are p r min and set p r max within which the control circuit CIC is to determine a correction value p r. The limit values p r min and p r max can be adapted to the controller used and can also be larger or smaller than 0% and 100%. When the respective maximum or minimum value is reached, a change is made by adjusting the proportionality factor k v Setpoint value p v provided by the precontrol. This reduces the remaining deviations, which must be corrected by the control circuit CIC.
Um ein Schwingen der Regelvorrichtung bei der Anpassung des Proportionalitätsfaktors kv der Vorsteuereinrichtung zu vermeiden, erfolgt die Anpassung des Proportionalitätsfaktors bevorzugt schrittweise. Weiterhin kann die Adaption ausgesetzt werden, wenn die Vorsteuereinrichtung VS einen maxima len bzw. minimalen Stellwert pv max bzw. pv min erreicht hat. Damit korreliert ist eine obere und eine untere Grenze kv max und kv min des Verstärkungsfaktors kv der Vorsteuereinrichtung.In order to avoid oscillation of the control device in the adaptation of the proportionality factor k v of the pilot control device, the adaptation of the proportionality factor is preferably carried out stepwise. Furthermore, the adaptation can be suspended when the pilot control device VS has reached a maximum or minimum control value p v max or p v min . This correlates to an upper and a lower limit k v max and k v min of the amplification factor k v of the pilot control device.
Zum stabilen Betrieb des Reglers müssen die freien Parameter ki, kv, pr min und pr max an das Verhalten der jeweiligen Last L und die Abtastzeit TA des digitalen Reglers angepasst werden. Die Abtastzeit TA beträgt beispielsweise etwa 1 ms bis etwa 500 ms. Um ein Schwingen der Regelschaltung CIC zu vermeiden, muss ki kleiner als der Kehrwert der maximalen Verstärkung kv max der Vorsteuereinrichtung sein: For stable operation of the controller, the free parameters k i , k v , p r min and p r max must be adapted to the behavior of the respective load L and the sampling time T A of the digital controller. The sampling time T A is for example about 1 ms to about 500 ms. In order to avoid oscillation of the control circuit CIC, k i must be smaller than the reciprocal of the maximum gain k v max of the pilot control device:
Um einen stabileren Betrieb zu ermöglichen, kann der Proportionalitätsfaktor des dem I-Regler vorgeschalteten Verstärkungsgliedes auch kleiner als dieser Maximalwert gewählt werden.To allow more stable operation, the proportionality factor of the I-controller upstream reinforcing member are also selected to be smaller than this maximum value.
Die
Parameter pr min und
pr max werden so
gewählt,
dass für
jeden Betriebszustand bezüglich
der statischen Kennlinie gilt:
Wobei der Faktor kv vom Betriebszustand, nicht aber von p abhängig ist. Dies bedeutet, dass jeder Betriebspunkt auf der Kennlinie von der Vorsteuerung VS im Zusammenwirken mit der Regelvorrichtung CIC angefahren werden kann.The factor k v depends on the operating state, but not on p. This means that each operating point can be approached on the characteristic curve of the pilot control VS in cooperation with the control device CIC.
Eine Adaption der Kennlinie der Vorsteuerung durch Anpassung der Verstärkung kv erfolgt im Idealfall immer dann, wenn sich die Kennlinie der Strecke durch Umwelteinflüsse und/oder durch Alterung geändert hat. Dies wird dadurch erkannt, dass das Begrenzungsglied LI der Regelschaltung den Ausgangswert pr der Regelschaltung begrenzt. Eine besonders vorteilhafte Anpassung der Kennlinie der Vorsteuerung ergibt sich dann, wenn diese möglichst langsam ausgeführt wird, um eine Rückwirkung auf die Regelschaltung CIC zu verhindern. Beispiels weise kann die Anpassung etwa 0,1% bis etwa 5% pro Adaptionsschritt betragen.An adaptation of the characteristic curve of the precontrol by adaptation of the gain k v is ideally carried out whenever the characteristic curve of the route has changed due to environmental influences and / or due to aging. This is recognized by the fact that the limiting element LI of the control circuit limits the output value p r of the control circuit. A particularly advantageous adaptation of the characteristic of the precontrol arises when this is carried out as slowly as possible in order to prevent a reaction on the control circuit CIC. For example, the adjustment may be about 0.1% to about 5% per adaptation step.
Sofern die Differenz id des Verzögerten und des unverzögerten Sollwertes kleiner ist als ein vorgebbarer Schwellenwert, ist eine stabile Änderung des Sollwertes auch ohne Einschreiten der Einrichtung GS möglich. Diese gibt daher keinen Korrekturwert dadd aus.If the difference i d of the delayed and the instantaneous setpoint value is smaller than a predefinable threshold value, a stable change of the setpoint value is possible even without intervention of the device GS. This therefore does not output a correction value d add .
Sofern
die Differenz id des Verzögerten und des
unverzögerten
Sollwertes größer ist
als eine vorgebbare Grenze, erzeugt die Gegensteuerung GS einen
Korrekturwert dadd für das Tastverhältnis, mit
welchem die Regelstrecke angesteuert wird. Für das in der Gegensteuerung
GS erzeugte Korrektursignal dadd gilt bei
einer digitalen Realisierung der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung die folgende
Gesetzmäßigkeit:
Die freien Parameter der Einrichtung GS, kadd und iL, werden als Lose-Parameter bezeichnet. Die Größe dieser Parameter wird der Fachmann individuell an die Kennlinie der anzusteuernden Last L und die Änderungsgeschwindigkeit des Sollwertes ISoll anpassen. Beispielsweise kann gelten: The free parameters of the device GS, k add and i L , are called loose parameters. The expert will adjust the size of these parameters individually to the characteristic curve of the load L to be controlled and the rate of change of the setpoint value I setpoint. For example:
Die Verstärkung kadd ist bevorzugt kleiner als die Verstärkung ki des dem I-Regler vorgeschalteten Verstärkungsgliedes. Ins besondere wird der Fachmann die Verstärkung in Abhängigkeit der Kennlinie der anzusteuernden Last L anpassen.The gain k add is preferably smaller than the gain k i of the gain element connected upstream of the I regulator. In particular, the expert will adjust the gain as a function of the characteristic of the load L to be controlled.
Die Einrichtung GS prüft demnach, ob die Differenz zwischen dem aktuellen und dem letzen Sollwert oberhalb einer vorgebbaren Schwelle liegt. In diesem Fall wird dem Eingang des Integrators des I-Reglers ein Gegensteueranteil dadd zugeführt. Dadurch wird der von der Regelschaltung CIC ausgegebene Korrekturwert pr verringert. Die Anpassung an den neuen Soll-Wert erfolgt langsamer, jedoch werden Über- bzw. Unterschwinger vermindert oder sogar vollständig vermieden.The device GS therefore checks whether the difference between the current and the last setpoint is above a predefinable threshold. In this case, a counter control component d add is supplied to the input of the integrator of the I controller. As a result, the correction value p r output from the control circuit CIC is reduced. The adaptation to the new target value takes place more slowly, but overshoots or undershoots are reduced or even completely avoided.
Dem
Fachmann ist selbstverständlich
geläufig,
dass die in
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