DE1798326A1

DE1798326A1 - Selbstorganisierendes Regelsystem fuer die Regelung einer Anlage mit einer Mehrzahl veraenderlicher Groessen und einer Mehrzahl von Betaetigungsorganen fuer die Verstellung der Anlage

Info

Publication number: DE1798326A1
Application number: DE19681798326
Authority: DE
Inventors: Barron Roger L
Original assignee: Adaptronics Inc
Current assignee: Adaptronics Inc
Priority date: 1967-09-29
Filing date: 1968-09-26
Publication date: 1972-01-27
Also published as: US3519998A; FR1582742A; GB1220725A

Description

Potcntonwait Düsseldorf, 24. September 1968

4 Düisaldorf-Eller Am Stnusscnkreiiz 53, TeWM 2I2S5S

6848

Adaptronics, Inc.

McLean, Virginia, V. St. A.

Selbstorganisierendes Regelsystem für die Regelung einer Anlage mit einer Hehrzahl veränderlicher Größen und einer Mehrzahl von Betätigungsorganen für die Verstellung der Anlage

Die vorliegende Erfindung betrifft ein selbstorganisierendes Regelsystem für die Regelung einer Anlage mit einer Mehrzahl veränderlicher Größen und einer Mehrzahl von Betätigungsorganen für die Verstellung der Anlage. Insbesondere betrifft die Erfindung dabei ein Regelsystem, das mit hoher Geschwindigkeit arbeit und ein Minimum an gespeicherter Information erfordert und sich auch für Anlagen einsetzen läßt, bei denen zwischen den einzelnen veränderlichen Größen eine gegenseitige Abhängigkeit besteht, die dann mit Hilfe des Regelsystems nach der Erfindung kompensiert werden kann.

Selbstorganisierende Regelsysteme (self-organizing control systems) sind an sich bekannt und beispielsweise in einer Veröffentlichung "Self-Organizing and Learning Control Systems",

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herausgegeben aus Anlaß des Bionics SyraposiuttBl966, gehalten vom 2.-6. Mai 1966 in Dayton, Ohio, von Roger L. Barron beschrieben worden. Solche selbstorganisierenden Regelsysteme haben sich als sehr wertvoll erwiesen und Regelungen ermöglicht, die sich bisher nicht durchführen ließen. Diese bekannten selbstorganisierenden Regelsysteme (SORS) sind jedoch nur in der Lage, die Regelung einer einzigen Veränderlichen mit Hilfe eines einzigen Betätigungsorgans vorzunehmen. Eine Regelung mehrerer Veränderlicher mit Hilfe einer Mehrzahl von Betätigungsorganen bei einer einzigen Anlage (Regelstrecke) ist dagegen nur dann möglich, wenn die geregelten Veränderlichen einander nicht oder jedenfalls nur in vernachlässigbarem Maße beeinflussen.

Viele Regelsysteme müssen eine Vielzahl von veränderlichen Größen mit Hilfe einer Mehrzahl von Betätigungsorganen regeln können, von denen jeweils eins zur Regelung jeder Veränderlichen dient. Bei vielen Anlagen mit mehreren Veränderlichen und mehreren Betätigungsorganen besteht zwischen den Veränderlichen auch eine gegenseitige Abhängigkeit. Das heißt, die Betätigung eines Betätigungsorgans zur Regelung einer der Veränderlichen führt zu einer erheblichen Änderung der übrigen veränderlichen Größen der Anlage , so daß das Regelsystem trotz der gegenseitigen Abhängigkeit der verschiedenen Veränderlichen sowie der in der Anlage dafür vorgesehenen Betätigungsorgane eine Regelung ausführen können

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muß. Bisher bekannte Regelsysteme sind diesem Problem nicht in ausreichendem Maße gerecht geworden, insbesondere, wenn die gegenseitige Abhängigkeit der Veränderlichen nichtlinear ist.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist daher die Schaffung eines selbstorganisierenden Regelsystems, das eine leitungsverbundene Arbeitsweise (on-line operation) sowie ein schnelles, jedoch sanftes Ansprechen bei minimaler Überschwingweite und geringen bleibenden Sollwertabweichungen gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein selbstorganisierendes Regelsystem für die Regelung einer Anlage mit einer Mehrzahl veränderlicher Größen und einer Mehrzahl von Betätigungsorganen für die Verstellung der Anlage erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine der Anlage zugeordnete Einrichtung zur Erfassung der Istwerte einer Mehrzahl der veränderlichen Größen der Anlage; eine Einrichtung, die auf den veränderlichen Größen zugeordnete Stellsignale sowie auf die erfaßten Istwerte für die einzelnen Größen anspricht und als Ergebnis für die einzelnen Größen die jeweiligen Fehlersignale liefert; eine auf die Fehlersignale ansprechende Einrichtung zur Lieferung mehrerer Gruppen von Signalen für die Auslösung der Betätigungsorgane; sowie dadurch, daß die Betätigungsorgane auf Auflösesignale von einer Mehrzahl der mehreren Gruppen von Signalen für die Auslösung der Betätigungsorgane ansprechen.

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Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird das vorausgesagte Systemverhalten mehrerer Veränderlicher entweder kontinuierlich oder periodisch "on-line" ausgewertet, um die weitere Arbeitsweise der selbstorganisierenden Elemente für eine Anlage mit mehreren Veränderlichen zu beeinflussen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zur Erzielung einer gleichzeitigen Regelung von mehreren Veränderlichen mit Hilfe einer Mehrzahl von Betätigungsorganen der augenblickliche Einfluß jedes Betätigungsorgans auf die Fehlersignale eines Mehrfachsystems bestimmt, wobei das Regelsystem für eine Kompensation der sich durch die direkten und quergekoppelten Auswirkungen eines Betätigungsorgans ergebenden Polaritätsänderungen sorgt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Einheit vorgesehen, die als Ausgangsgröße einem Wahrscheinlichkeitszustand entsprechende veränderliche Werte liefert (PSV - probability state variable - Einheit) und nach dem Prinzip der Impulsdichte-Codierung (pulse density coding technique) arbeitet und in Verbindung mit einer geeigneten Koppelstufe Steuersignale für die Regelung der Anlage abgibt.

Weitere Einzelheiten und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Ausführungebeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

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Fig. 1 schematisch ein Blockschaltbild des gesamten Regelkreises mit dem selbstorganisierenden Regelsystem nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines entsprechend der Erfindung aufgebauten selbstorganisierenden Regelsystems für eine Mehrzahl von Veränderlichen und Betätigungsorganen;

Fig» 2a eine gegenüber Fig. 2 etwas abgewandelte Ausführungsform eines selbstorganisierenden Regelsystems nach der Erfindung, bei dem im wesentlichen eine Entkopplung von dem Ansprechen der Anlage gegeben ist;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer typischen Einheit für die Bewertung des Verhaltens (PA - performance assessment - Einheit) sowie der zugeordneten logischen Betätigungsschaltkreise gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein Schaltbild einer PA^Einheit nach der Erfindung;

Fig. 5 ein Schaltbild einer Koppelstufe CU₁ (coupling unit) nach der Erfindung;

Fig. 6 ein Schaltbild einer PSV-Einheit nach der Erfindung;

Fig. 7 ein Schaltbild einer Taktimpulsstufe nach der Erfindung; und

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Fig. 8 ein Schaltbild einer Anordnung nach der Erfindung mit logischen Schaltkreisen für die Gewichtung der Veränderlichen.

Im einzelnen läßt Fig. 1 schematisch ein Blockschaltbild eines typischen selbstorganisierenden Regelsystems nach der Erfindung für mehrere Veränderliche und Betätigungsorgane erkennen. Eine Mehrzahl von Eingangsbefehlen (Führungsgrößen) χ ^...χ ....x„_k» die von einer äußeren Quelle, wie etwa dem Steuerknüppel eines Flugzeugs, geliefert werden, gelangen alle gleichzeitig zu einer Additionsstelle 2 . Diese Eingangssignale werden an der Additionsstelle mit gemessenen Ansprechveränderlichen (Istwerten) χ -...x .'''^₁₁V summiert, die von Abfühlelementen geliefert werden, wobei normalerweise für die Erfassung des Ansprechens jeder einzelnen Veränderlichen der Anlage jeweils ein solches Abfühlelement vorgesehen ist. Die Abfühlelemente sind normalerweise in der zu regelnden Anlage untergebracht, brauchen sich jedoch nicht dort zu befinden. Die Additionsstelle liefert eine Mehrzahl von Fehlersignalen (Regelabweichungen)e^...e^...e^ an ein selbstorganisierendes Regelsystem (SORS) nach der vorliegenden Erfindung. Dabei wird auf die Fehlersignale wie das nachstehend beschrieben wird - so eingewirkt, daß sie das Verhalten des gesamten Systems auswerten und dann Signale u₁...u_i...u_k für die Auslösung der Betätigungsorgane abgeben, die auf der Auswertung des Systemverhaltens beruhen.

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Für jedes Betätigungsorgan ist je ein solches Auslösesignal vorgesehen, während für die übrigen Betätigungsorgane quergekoppelte Signale vorgesehen sind, wie das weiter unten beschrieben wird, um die Anlage zu regeln« Die Anlage wird auf diese Weise bei Änderung ihrer Veränderlichen fortlaufend dadurch überwacht, daß die ermittelten Istwerte mit den Eingangsbefehlen an der Additionsstelle verglichen werden und dabei fortlaufend sich ändernde Fehlersignale an den selbstorganisierenden Regler liefern, die repräsentativ für ^ das Systemverhalten sind.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines typischen selbstorganisierenden Reglers nach der Erfindung für mehrere Veränderliche und Betätigungsorgane. Dieser Regler weist eine Mehrzahl von Einheiten PA₁... PA.... PA. für die Bewertung des Verhaltens (PA-Einheiten) auf, von denen jeweils eine für eine Veränderliche vorgesehen ist. Die PA-Einheiten werten jeweils das Verhalten (performance) der Veränderlichen aus, der sie jeweils zugeordnet sind. So wertet die Einheit PA. w

das Verhalten der Veränderlichen No. Eins, deren Regelung zuletzt durch die gesamte Familie der 1-Betätigungsorgane erfolgt. Dasselbe gilt für die übrigen PA-Einheiten. Das Verhalten wird durch Auswertung des Fehlersignals e. und des von dem Abfühlelement χ . gelieferten Signals in einer weiter unten noch zu beschreibenden Weise bewertet. Eine der PA-Einheit, wie sie in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, ähnliche PA-Einheit ist ausführlich

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in der weiter oben genannten Veröffentlichung von Roger L. Barron beschrieben worden.

Jeder PA-Einheit ist jeweils ein Paar Eingangssignale e-.. .e. .. .e, (Fehlersignale bzw. Regelabweichungen) und ^xml* *'^xmi'*·^xmk (g^emessene Ansprechsignale bzw. Istwerte) zugeordnet. Eingangssignale mit entsprechenden Indizes sind jeweils den PA-Einheiten mit demselben Index zugeordnet. Die χ -Eingangssignale werden unmittelbar von den in Fig. 1 gezeigten Abfühlelementen abgenommen. Die e-Eingangssignale (Fehlersignale) werden durch Summierung jedes Befehlssignals χ -...χ ....x , (Fig. 1) mit den korrespondierenden gemessenen Ansprechgrößen χ mit demselben Index erhalten, so daß sich das erforderliche Fehler-Eingangssignal e für die einzelnen PA-Einheiten ergibt. Jede PA-Einheit liefert ein Paar Ausgangssignale, von denen das eine ein vorausgesagtes Fehlersignal ^eol* * *^eDi* * ^#eDk* ^^{as ant}*^ere dagegen ein Wertsignal v-... v. ... v. darstellt.

Die Ausgangssignale der PA-Einheiten werden zu einer Reihe logischer Betätigungsschaltkreise AL₁₁..,AL₁₁...AL^₁ geleitet. Allgemein gesehen müssen jeder PA-Einheit logische Betätigungsschaltkreise zugeordnet sein, d. h. es existieren k.l logische Betätigungsschaltkreise, wenn k der Gesamtzahl an PA-Einheiten, 1 dagegen der Gesamtzahl an Betätigungsorganen entspricht. Wie weiter unten beschrieben, besteht jeder lo-

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gische Betätigungsschaltkreis aus einer Koppelstufe, einer Taktimpulsstufe und einer Einheit, die dem Wahrscheinlichkeitszustand entsprechende Veränderliche liefert (PSV probability state variable - Einheit), wobei die PSV-Einheit der in der vorstehend erwähnten Veröffentlichung von Roger L. Barron beschriebenen PSV-Einheit entspricht. Die dem Wahrscheinlichkeitszustand entsprechende!Veränderlichen dienen als Signalkorrelator, dessen Ausgangssignal hinsichtlich Größe und Vorzeichen sich aus einer fortlaufenden Korrelation zwischen der Polarität des Eingangswertsignals v. (t) und der Polarität des zuvor erzeugten Probewertes Au,, (t- Δι) ergibt, worin Δ t durch den Taktimpuls bestimmt wird. Die PSV-Einheit ist somit in der Lage, Ursache und Wirkung einander zuzuordnen und dabei jede Entscheidung hinsichtlich der Richtung der geeigneten Vorspannungswirkung von dem Ergebnis des zuvor erzeugten Probewertes ausgehen zu lassen, so daß sich eine wirksame Regelung durchführen läßt, auch wenn die Kennwerte der zu regelnden Anlage dem Konstrukteur oder dem Benutzer nur unvollständig bekannt sind.

Die Ausgangssignale der einzelnen logischen Betätigungsschaltkreise U₁₁..«u.....u_fel werden jeweils zu einem von mehreren logischen Schaltkreisen GWL₁...GWL....GWL₁ (GWL - goal weighting logic - Schaltkreis) geleitet, wobei jedem Betätigungsorgan des Systems ein solcher GWL-Schaltkreis zugeordnet ist. Die maßgeblichen GWL-Schaltkreise sind jeweils mit dem zweiten Index der u-Ausgangseignale der logischen Be-

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zukommt.

tätigungsschaltkreiseversehen, so daß also das u^-Ausgangs· signal zu dem GWL₁-Schaltkreis, das U₁.-Ausgangssignal zu dem j-ten GWL-Schaltkreis, das Ausgangssignal u., zu dem 1-ten GWL-Schaltkreis gelangt usf. Die GWL-Schaltkreise stellen eine Summierschaltung dar, mit deren Hilfe alle zugeführten Eingangssignale addiert werden , und erteilen jedem zugeführten Eingangssignal ein vorgegebenes Gewicht, wenn einem oder mehreren der Eingangssignale eine größere oder geringere Bedeutung als den anderen Eingangssignalen

Die Ausgangssignale der GWL-Schaltkreise UJ...U....U, speisen dann die Betätigungsorgane der zu regelnden Anlage und führen somit zu einer Änderung im Zustand bzw. Verhalten der Anlage, wobei im Anschluß daran eine fortlaufende Überprüfung erfolgt, um das Verhalten der Anlage ständig verbessern zu können. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß das selbstorganisierende Regelsystem nach der Erfindung in der Lage ist, Anlagen von einer Veränderlichen und einem Betätigungsorgan an aufwärts zu regeln und für eine Anpassung aufgrund von änderungen einer Veränderlichen zu sorgen, die durch die Betätigung aller Betätigungsorgane bzw., mathematisch ausgedrückt, durch Betätigung der außerhalb der Diagonalen der Ansprechmatrix der Anlage liegenden Komponenten hervorgerufen wurden. Die Theorie dieser Vorgänge wird in einer Veröffentlichung "Analysis and Synthesis of Advanced Self-Organizing Control System" von R. L. Barron, in "Interim Technical Report No. 1" vc« August 1967 erläutert. Die hier

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zugrunde liegende mathematische Theorie geht über den Rahmen der vorliegenden Erfindung hinaus, ist jedoch in einer weiteren Veröffentlichung "Technical Report AFAL-TR-67-93" vom April 1967 unter dem Titel "Analysis and Synthesis of Advanced Self-Organizing Control Systems" von Roger L. Barron beschrieben worden.

Fig. 2A zeigt, wie bereits erwähnt, eine etwas abgewandelte Ausführungsforra der Regelanordnung nach Fig. 2, bei der die PA-Einheiten mit den logischen Betätigungsschaltkreisen AL in abweichender Form gekoppelt sind, so daß im wesentlichen eine Entkopplung von den Ansprechwerten der Anlage erfolgt.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer typischen PA-Einheit PA₁ und eines logischen Betätigungsschaltkreises AL.., wie sie in Fig. 2 angedeutet sind. Die PA-Einheit PA.^ wird mit zwei Eingangssignalen gespeist, von denen das eine durch Summierung der gemessenen Ansprechveränderlichen χ . und des Eingangsbefehls χ . in Form des Eingangssignals e. erhalten wird. Das andere Eingangssignal für die PA-Einheit ist die gemessene Ansprechveränderliche χ . selbst. Die PA-Einheit liefert ein erstes Ausgangssignal e . , das das vorausgesagte Fehlersignal darstellt und durch Multiplikation des Eingangssignals e. mit dem Wert 1+Ts in dem Funktionsblock 1 erhalten wird. Das zweite Ausgangssignal der PA-Einheit PA. ist das Ausgangssignal v-. Dieses Ausgangssignal v. wird durch Ermittlung des Vorzeichens des Signals e . in einem

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Vorzeichendetektor 3 erhalten, der bei positivem Vorzeichen des Signals e . einen ersten Spannungswert, bei negativem Vorzeichen des Signals e . einen zweiten Spannungswert liefert. Das Eingangssignal x_mi wird in einem zweiten Funktionsblock 5 mit einem Wert (1+Ts) multipliziert und anschließend durch Differentiierglieder 7 und 9 zweimal differentiiert.' Das Vorzeichen der zweiten Ableitung, die am Ausgang des Differentiergliedes 9 auftritt, wird ermittelt und zu einem Vorzeichendetektor 11 geleitet, der bei positivem Vorzeichen einen ersten Spannungswert, bei negativem Vorzeichen einen zweiten Spannungswert an seinem Ausgang abgibt. Die Vorzeichenwerte für das Signal e . einerseits und das Signal χ . andererseits werden dann zu einem Halbaddierer 13 geleitet. Der Halbaddierer 13 liefert -je nachdem, welche Vorzeichenkombination ihn beaufschlagt - entweder ein Ausgangssignal v., das "Zustimmung" (reward) bedeutet und eine Verbesserung des Systemzustandes anzeigt, wenn nämlich die Vorzeichen der Signale e . und x_mDl verschieden sind,oder ein Ausgangssignal v., das einer "Ablehnung" (punishment) entspricht und ein regressives Verhalten des Systems anzeigt. Diese Zusammenhänge ergeben sich auch aus der Booleschen Beziehung:

- Zustimmung^. - SGN e . . SCH* X₁ U SGN e_ .

SGN

Die Theorie der Multiplikation des Vorzeichens des vorausgesagten (predicted) Fehlersignals e . mit dem Vorzeichen der Be schleunigung der gemessenen Ansprechveränderlichen vollständig in den vorstehend erwähnten technischen Berichten dargelegt.

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Der Schaltungsaufbau für die Ausführung der Funktionen der verschiedenen Blöcke der PA-Einheit der Fig. 3 ist in der Technik bekannt. Typische Schaltkreise sind mit Fig. 4 veranschaulicht, wo durch die gestrichelten Begrenzungen jeweils angedeutet ist, welche Schaltgruppen Blöcken der Fig. 3 mit gleichen Bezugszeichen entsprechen. Die mit 19, 21, 23 und bezeichneten Inverter oder Negatoren sind in logischer Hinsicht ohne Bedeutung und sorgen außer einer Invertierung des Signals für eine Verstärkung. Der Kondensator C kann

verändert werden, so daß sich die Zeitkonstante T verstellt.

Die Koppelstufe erhält von der PA-Einheit PA₁ ein Eingangssignal e ., das einen nichtlinearen Funktionsgenerator 15 speist. Der Ausgang des Funktionsgenerators 15 speist einen Modulator 17 mit verteiltem Spektrum, der einen Generator 27 aufweist, mit dessen Hilfe eine regellose Rauschspannung mit dem Mittelwert Null erzeugt werden kann. Der Ausgang des Rauschgenerators 27 beaufschlagt eine Additionsstelle 29, die außerdem von dem Funktionsgenerator 15 gespeist wird. Der Ausgang des Funktionsgenerators 15 liefert einen Vorspannungswert, um den heru« die Rauschsignale regellos verteilt werden. Auf diese Weise bestimmt der Pegel des von dem Funktionsgenerator gelieferten Signals entsprechend der Gaußschen Fehlerkurve den Prozentsatz des von der Additionsstelle 29 gelieferten Signals, der oberhalb bzw. unterhalb des Mittelwertes der Rauschspannung liegt. Die Ausgangs spannung der Additionestelle 29 speist einen Vorzeichende-

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tektor 31, der ein Ausgangssignal abgibt, das eine Anzeige für das Vorzeichen des Ausgangssignals der Additionsstelle 29 liefert. Der Ausgang des Vorzeichendetektors 31 ist mit F(e .^pp bezeichnet, da er in einem Impulsdichte-Code (PD pulse density - Code) vorliegt, wie er ausführlich in einer früheren Anmeldung von Lewey 0. GiIstrap, Jr., mit dem amtlichen Aktenzeichen Ser. No. 660,640, eingereicht am 15. August 1967 in den USA, beschrieben wird. In dieser Anmeldung findet sich auch die Beschreibung eines typischen Modulators mit verteiltem Spektrum.

Der Schaltungsaufbau für die Ausführung der Funktionen der verschiedenen Blöcke der Koppelstufe ist bekannt. Typische Schaltungen hierfür sind mit Fig. 5 wiedergegeben, wo mit den gestrichelten Begrenzungslinien wieder die entsprechenden, jeweils dieselben Bezugszeichen tragenden Blöcke der Fig. 3 angedeutet sind. Die mit 33 und 35 bezeichneten Inverter oder Negatoren sind logisch nicht bedeutend und sorgen außer für eine Inversion des Signals auch für dessen Verstärkung.

Das Ausgangssignal des Modulators 17 mit dem verteilten Spektrum wird zusammen mit dem Ausgangswert u.. (t) von der PSV-Einheit PSV₁- einem Multiplikator 37 (Halbaddierer) zugeführt, der seinerseits ein Ausgangssignal Uj. _pD in einem Impulsdichte-Code liefert, wie das weiter unten erläutert wird.

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Das Ausgangssignal der PSV-Einheit PSV.. wird durch Multiplikation des Ausgangswertes v. der PA-Einheit mit dem Ausgang eines Tast/Halte-Flip-Flops 39 in einem Multiplikator 41 (Halbaddierer) erhalten. Der Ausgangswert des Multiplikators oder Halbaddierers 41 wird in einer Integrier/Begrenzer-Stufe 43 integriert und begrenzt. Der dabei erhaltene Ausgangswert speist als Vorspannungswert eine Summierstufe 45, die außerdem mit der Rauschspannung eines Rauschgenerators 47 beaufschlagt wird. Der von der Integrier/Begrenzer-Stufe gelieferte Vorspannungswert bestimmt - in der gleichen Weise, wie das weiter oben für den Modulator 17 mit dem verteilten Spektrum beschrieben wurde - statistisch die Anzahl der Ausgangssignale von der Summierstufe 45, die ein positives bzw. ein negatives Vorzeichen haben. Der Vorzeichendetektor 49 liefert ein Ausgangssignal, das das Vorzeichen des Ausgangssignals der Summierstufe 45 anzeigt und ein Tast/Halte-Flip-Flop 51 setzt, das dann eine Anzeige des Ausgangs des Vorzeichendetektors 49 gibt. Der Ausgang des Tast/THalte-Flip-Flops 51 bildet den zweiten Eingang für den Multiplikator 37, der in Verbindung mit dem Ausgang des Modulators 17 der Koppelstufe das Ausgangssignal (Ujl-Ppd ^liefert· Durch die Funktion der Taktimpulsstufe 53 wird von den beiden Tast/Halte-Flip-Flops 39 und 51 jeweils periodisch ein Auegangssignal abgegeben. Bei Betrieb der Taktimpulsstufe 53 wird das Ausgangesignal des Tast/Halte-Flip-Flops 51 sowohl zu dem Eingang des Tast/ Halte-Flip-Flops 39 als auch zu dem Multiplikator 37 ge-

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liefert, während der Ausgang des Tast/ßalte-Flip-Flops 39 den Multiplikator oder Halbaddierer 41 nach weiterem Funktionsablauf der Taktimpulsstufe 53 beaufschlagt, so daß davon ein Ausgangssignal geliefert wird, das das Vorzeichen des bei dem vorhergehenden Tastvorgang abgegebenen Signals ^u.. (t) anzeigt.

Der Ausgangswert des Vorzeichendetektors 49 steht zu jedem Zeitpunkt an dem Eingang des Flip-Flops51 an. Nach dem Eintreffen eines Impulses an dem Flip-Flop 51 zu einem von der Taktgeberstufe 53 bestimmten Zeitpunkt t wird der dann anstehende Ausgangswert des Vorzeichendetektors 49 in dem Flip-Flop 51 gespeichert und an dessen Ausgang wiedergegeben. Dieser Ausgangswert ist dann auch am Eingang des Flip-Flops vorhanden. Der nächste Impuls der Taktgeberstufe 53 erfolgt zum Zeitpunkt t+ Δ t und überträgt die dann am Eingang des Flip-Flops 39 anstehende Information zu deren Ausgang und speichert dort diese Information. Auf diese Weise wirken die FIiρ-Flops 39 und 51 als Schieberegister, das zwischen dem Ausgang des Flip-Flops 51 und dem Ausgang des Flip-Flops 39 eine zeitliche Verschiebung um den Wert Δ t erzeugt. Das Flip-Flop 51 wirkt außerdem als digitales Filter*

Der Schaltungsaufbau für die Ausführung der Funktionen der verschiedenen Schaltstufen der PSV-Einheit der Fig. 3 gehört zum Stand der Technik. Typische Schaltungen sind in

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Fig. 6 wiedergegeben, wo Schaltgruppen innerhalb gestrichelter Begrenzungen jeweils den Blöcken der Fig. 3 mit gleichen Bezugszeichen entsprechen. Die Inverter oder Negatoren 55, und 59 dienen zur Verstärkung und Inversion des Signals.

Das Ausgangssignal u. . p-j der PSV-Einheit PSV. . beaufschlagt dann den zugeordneten GWL-Schaltkreis GWL., so daß es zu der nachstehend beschriebenen Regelung kommt.

Die Schaltung der Taktgeberstufe 53 ist im einzelnen in Fig. 7 wiedergegeben und liefert Impulse mit zeitlichen Abständen Δ t.

Der Aufbau eines typischen GWL-Schaltkreises ist mit Fig. 8 wiedergegeben. Dieser GWL-Schaltkreis wird eingangsseitig mit den Ausgangswerten der zugeordneten PSV-Einheiten gespeist. Jeder Eingang der GWL-Schaltkreise hat ein Potentiometer, mit dessen Hilfe die Eingänge in einer vorbestimmten Weise gerichtet werden können. Nach der Gewichtung werden die Eingangssignale an einer Addierstelle summiert. Jedem GWL-Schaltkreis kann ein Kondensator 61 zugeordnet sein, um die mittels der Impulsdichte modulierten Signale zu glätten.

Die GWL-Schaltkreise liefern als Ergebnis der Summierung der zugeführten Signale Auslöeesignale u^.. .u... .u., für die Betätigungsorgane, mittels derer die Betätigungsorgane

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betätigt werden können und damit der Zustand der Anlage geändert werden kann.

Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß die Halbaddierer an sich Multiplikatoren darstellen, da sie eine Ausgangsanzeige liefern, die auf dem wichtigsten Merkmal Jedes zugeführten Eingangssignals, nämlich dem Jeweiligen Vorzeichen, beruht. Dementsprechend liefern die Halbaddierer bei zwei positiven Eingangssignalen oder zwei negativen Eingangssignalen ein positives Ausgangssignal, beim Auftreten von Eingangssignalen entgegengesetzten Vorzeichens dagegen ein negatives Ausgangssignal.

Patentansprüche:

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Claims

Τ79832Θ Patentansprüche

1. Selbstorganisierendes Regelsystem für die Regelung einer Anlage mit einer Mehrzahl veränderlicher Größen und einer Mehrzahl von Betätigungsorganen für die Verstellung der Anlage, gekennzeichnet durch

a) eine der Anlage zugeordnete Einrichtung zur Erfassung der Ansprechveränderlichen (Istwerte) einer Mehrzahl der veränderlichen Größen der Anlage;

b) eine Einrichtung, die auf den veränderlichen Größen zugeordnete Stellsignale sowie auf die erfaßten Ansprechveränderlichen für die einzelnen Größen anspricht und als Ergebnis die jeweiligen Fehlersignale für die einzelnen Größen liefert;

c) eine auf die Fehlersignale ansprechende Einrichtung zur Lieferung mehrerer Gruppen von Signalen für die Auslösung der Betätigungsorgane; und

d) dadurch, daß die Betätigungsorgane auf Auslöseorgane von einer Mehrzahl der mehreren Gruppen von Signalen für die Auslösung der Betätigungsorgane ansprechen.

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2. Selbstorganisierendes Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Fehlersignale ansprechende Einrichtung eine Mehrzahl auf die Fehlersignale ansprechender PA-Einheiten sowie eine Mehrzahl logischer Betätigungsschaltkreise für die Betätigungsorgane aufweist, die jeweils auf die einzelnen PA-Einheiten ansprechen und dabei die mehreren Gruppen der Auslösesignale für die .Betätigungsorgane abgeben.

3. Selbstorganisierendes Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die logischen Betäigungsschaltkreise jeweils ein Auslösesignal für die Betätigungsorgane liefern und daß die Gruppen von Auslösesignalen für die Betätigungsorgane jeweils von logischen Betätigungsschaltkreisen geliefert werden, die den einzelnen PA-Einheiten zugeordnet sind, und daß jede Gruppe Auslösesignale für die Betätigungsorgane mindestens für eine teilweise Regelung eines unterschiedlichen Betätigungsorganes sorgt.

4. Selbstorganisierendes Regelsystem nach Anspruch 1-3, gekennzeichnet durch eine Koppelstufe für die Kopplung von Auslösesignalen unter einer Mehrzahl der Auslösesignale für die Betätigungsorgane mit einem der Betätigungsorgane.

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5. Selbstorganisierendes Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelstufe den Auslösesignalen für die Betätigungsorgane zugeordnete Einrichtungen für die Einstellung der Größe dieser Auslösesignale aufweist.

6. Selbstorganisierendes Regelsystem nach Anspruch 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß die PA-Einheiten jeweils mit einer Einrichtung für die Lieferung eines vorausgesagten Fehlersignals versehen sind, daß mit den PA-Einheiten jeweils auf die vorausgesagten Fehlersignale ansprechende Einrichtungen gekoppelt sind, die ein von dem vorausgesagten Fehlersignal abhängiges Signal liefern, daß eine Einrichtung für die Erzeugung eines Signals vorgesehen ist, das die logische Koinzidenz der Vorzeichen der beiden zuletzt aufgetretenen Wertsignale anzeigt, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die auf die letztgenannten Wertsignale und auf das in Abhängigkeit von dem vorausgesagten Fehlersignal gebildete Signal ansprechen und damit die gewünschten Auslösesignale für die Betätigungsorgane abgeben.

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