DE4019218A1 - Verfahren und system zur regelung des mittleren stroms durch eine last sowie elektrische fernsteuervorrichtung nach art eines manipulators, bei der das verfahren bzw. das system angewendet werden - Google Patents
Verfahren und system zur regelung des mittleren stroms durch eine last sowie elektrische fernsteuervorrichtung nach art eines manipulators, bei der das verfahren bzw. das system angewendet werdenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Regelung des mittleren Stroms,
der durch eine Last fließt. Sie befaßt sich insbesondere
mit einem elektrischen Steuerorgan zur Steuerung eines zu
regelnden Phänomens, wobei diese Regelung auf der
Grundlage einer variablen Steuerinformation (α) und des
Effektivwerts einer Versorgungsspannung zur Speisung der
genannten Last erfolgt.
Die Regelung eines Phänomens (z.B. eines Fluid-Durchsatzes
in einem hydraulischen oder pneumatischen Gerät) kann
durch eine gleichlaufende Regelung des Stroms erreicht
werden, der ein elektrisches Steuerorgan einer
Regelungsvorrichtung (z.B. die Steuerspule des Schiebers
in einem hydraulischen Verteiler) durchfließt. Dieser
Strom kann der mittlere Strom sein, der von einem
rechteckförmigen Spannungssignal erzeugt wird, dessen
Impulse feste Frequenz haben und ihrer Breite gesteuert
werden. In diesem Falle ist die mittlere Größe des Stroms
nicht nur von dem Zyklusverhältnis der Impulse sondern
auch von ihrer Amplitude abhängig. Letztere kann direkt
dem Wert einer Speisegleichspannung entsprechen. Diese
kann (z.B. im Fall einer Batterie) einen variablen Wert
haben, der bei gegebenem Zyklusverhältnis den Wert des
mittleren Stroms in unerwünschter Weise beeinflussen kann.
Es ergibt sich hieraus, daß die Steuerung des zu regelnden
Phänomens durch Änderungen der Versorgungsspannung gestört
werden kann.
Es ist deshalb eine wesentliche Aufgabe der Erfindung, ein
Verfahren und/oder ein System zur wirksamen Regelung des
mittleren Stroms anzugeben, der durch eine Last fließt,
beispielsweise ein elektrisches Organ zur Steuerung eines
zu regelnden Phänomens, wobei die Regelung frei sein soll
von den Nachteilen, die durch Schwankungen der
Versorungsspannung entstehen können; die Regelung soll
ausschließlich eine möglichst getreue und exakte
Übersetzung einer variablen Steuergröße sein.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus Anspruch 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Festsetzung
des Zyklusverhältnisses, die nicht nur der Steuer- oder
Einstellinformation Rechnung trägt sondern auch dem
Effektivwert der Versorgungsspannung, derart, daß der Wert
des mittleren Stroms dem entspricht, den das Organ zur
Steuerung des Phänomens effektiv empfangen soll, und zwar
unabhängig von Änderungen der Speisespannung. Ein anderer
wichtiger Aspekt des Verfahrens gemäß der Erfindung
besteht darin, daß die Erzeugung des rechteckförmigen
Spannungssignal in zwei Stufen erfolgt, die zunächst in
der vorausgehenden Erzeugung eines Signals auf der Basis
theoretischer Daten und sodann in der Verfeinerung des so
vorbereiteten Signals bestehen, derart, daß es den
tatsächlichen Bedingungen entspricht. Eine solche Regelung
ist wirksam, und die Ansprechzeit ist kurz.
Die variable Steuerinformation kann insbesondere der
Neigungswinkel eines manuellen Betätigungsglieds oder
dergleichen sein.
Die Last kann insbesondere die elektrische Spule eines
Elektromagneten sein.
Das Steuerorgan kann die Regelung des Durchsatzes eines
Antriebsfluids in einer Fluid-Betätigungsvorrichtung
ermöglichen.
Man speichert vorteilhafterweise wenigstens eine zuvor
festgesetzte Relation I = f (α) zwischen den Werten der
variablen Steuerinformation (α) und entsprechenden Werten
des mittleren theoretischen Stroms und ordnet jedem
Meßwert der variablen Steuerinformation (α) den
entsprechenden vorbestimmten Wert des mittleren
theoretischen Stroms zu. Es ist dann leicht, mehrere zuvor
festgelegte Relationen I = f1 (α), I = f2 (α), ... zu
speichern. Man wählt zuvor die gewünschte Kennlinie aus,
indem man eine der zuvor festgelegten Relationen auswählt.
Diese Anordnung ermöglicht auf besonders einfache und
rasche Weise (beispielsweise durch Betätigen eines
einfachen Schalters) eine beträchtliche Vergrößerung des
Anwendungsgebiets des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der
Benutzer setzt wahlweise eine Kennlinie ein, die den
Bedingungen am besten entspricht, ohne daß hiermit eine
übermäßige Komplikation der Mittel zur Durchführung des
Verfahrens verbunden ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein System
zur Regelung des durch eine Last fließenden Stroms
vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines solchen Systems
ist in Anspruch 7 angegeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieses
Systems ergeben sich aus den Ansprüchen 8-12.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zur elektrischen Fernsteuerung nach Art eines
Manipulators oder dergleichen.
Solche Vorrichtungen sind Gegenstand der Ansprüche 13, 14
und 15, auf die hiermit zur Verkürzung der Beschreibung
ausdrücklich verwiesen wird.
Im folgenden sei die Erfindung an Hand der Zeichnungen
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung
eines Regelungssystems gemäß der Erfindung,
Fig. 2 zeigt ebenfalls als Blockschaltbild eine
Variante eines Teils des Regelungssystems von
Fig. 1,
Fig. 3 zeigt schematisch eine elektrische
Fernsteuervorrichtung, bei der das
erfindungsgemäße Regelungssystem Anwendung
findet.
Zunächst sei auf Fig. 1 Bezug genommen. Eine Last 1, die
von einem elektrischen Steuerorgan zur Steuerung eines zu
regelnden Phänomens gebildet ist, (beispielsweise die
Spule eines Elektromagneten zur Betätigung eines
hydraulischen Verteilers zur Regelung des Durchsatzes
eines Antriebsflügels in einem hydraulischen Kreis) wird
von einer rechteckförmigen oder zerhackten Spannung
gespeist, die von einem Generator oder Zerhacker 2 aus
einer Versorgungsgleichspannung Valim, die z.B. an den
Anschlüssen einer Batterie zur Verfügung steht, erzeugt
wird. Der Spitzenwert der Rechteckspannung entspricht dem
Wert der Versorgungsspannung oder einem festen Bruchteil
derselben.
Die Last spricht auf den Augenblickswert des mittleren
Stroms an, der durch sie fließt und dessen Wert einerseits
von dem Zyklusverhältnis pwm und andererseits von der
Amplitude der Rechteckspannung abhängt.
Nun kann sich der Wert der Speisespannung Valim im Laufe
der Zeit (z.B. aufgrund des Ladungszustands der Batterie)
oder momentan (z.B. durch die gelieferte elektrische
Leistung) ändern.
Es ergibt sich hieraus, daß eine Steuerung der Last 1
durch Regelung des mittleren momentanen Stroms, der durch
die Last fließt, in der Lage sein muß, das
Zyklusverhältnis pwm in Abhängigkeit einerseits von einer
Steuerinformation und andererseits von der Speisespannung
Valim so einzustellen, daß diese Spannungsänderungen ohne
Einfluß auf den Wert des mittleren Stroms bleiben.
Die Erfindung schlägt ein Servosteuersystem 3 vor, das
diesem Ziel entspricht.
Die gewünschte Regelung erfolgt auf der Grundlage einer
variablen Anfangssteuerinformation α, deren tatsächlicher
Wert in 4 ständig gemessen wird. Diese Information kann
beispielsweise der Neigungswinkel eines Steuerhebels in
Form eines Manipulators sein. Die Information α kann der
wahre Wert der Steuergröße sein (beispielsweise der Wert
des Neigungswinkels des Manipulatorhebels), oder aber der
Wert einer insbesondere elektrischen Ersatzgröße, die für
diese Steuergröße kennzeichnend ist und die mit Hilfe von
Wandlermitteln gewonnen wird (beispielsweise ein
elektrisches Signal, das mit einem Parameterwert wie
Amplitude, Frequenz usw. den Wert der Steuergröße
repräsentiert).
In 5 wird eine Korrespondenz I = f (α) gespeichert, die
für jeden Wert der Steuerinformation α einen eindeutig
korrespondierenden Stromwert liefert. In der Praxis
besteht diese Korrespondenz aus einer Tabelle von
Wertepaaren (I, α), die zuvor für alle Werte von α
erstellt wurde, die in einem gegebenen Bereich enthalten
sind und denen man jeweils Werte des Stroms I nach einer
vorbestimmten Transpositionsfunktion zuordnet, die für
eine gewünschte Kennlinie repräsentativ ist.
Auf der Grundlage jedes Meßwerts der Anfangsinformation α
kann man dann in 6 einen Stromwert zuordnen, der einen
vorherbestimmten Wert des theoretischen mittleren Stroms
für die Last 1 darstellt.
Außerdem wird in 7 ständig der tatsächliche Augenblicks
wert der Speisespannung gemessen.
Sodann berechnet man auf der Grundlage des in 6
vorherbestimmten theoretischen Werts des mittleren Stroms
und des in 7 gemessenen tatsächlichen Werts der
Speisespannung in 8 ein theoretisches Zyklusverhältnis pwm
für ein rechteckförmiges Spannungssignal mit fester
Frequenz. Der Wert dieses theoretischen Zyklusverhält
nisses wird einem Addierer 9 zugeführt, der an seinem
Ausgang einen korrigierten Wert des Zyklusverhältnisses
liefert, der als Steuersignal für den Generator oder
Zerhacker 2 dient, welcher die rechteckförmige Spannung
mit fester Frequenz und variablem, gesteuertem Zyklus
verhältnis für die Speisung der Last 1 liefert.
Außerdem wird ständig in 10 der mittlere Strom gemessen,
der tatsächlich durch die Last 1 fließt. Sodann wird in 11
ein Fehlersignal ε berechnet, indem man die
Augenblickswerte der mittleren Ströme vergleicht
(subtrahiert) , die an der Last 1 tatsächlich gemessen und
in 6 theoretisch bestimmt werden. Das Fehlersignal ε wird
dann über eine (nicht dargestellte) Schaltung zur
proportionalen Differentiation und Integration, eine
sogenannte PID-Schaltung, einem Korrektureingang des
Summierers 9 zugeführt. Das Fehlersignal ε ist einem
Prozentsatz des Werts des Zyklusverhältnisses pwm homogen
und wird in dem Summierer 9 zu dem an seinem Eingang
anliegenden theoretischen Wert des Zyklusverhältnisses
hinzugefügt oder von diesem abgezogen, derart, daß man an
dem Ausgang einen korrigierten Wert des Zyklusverhält
nisses erhält, der zur Steuerung des Generators 2
verwendet wird.
Das vorangehend beschriebene System bildet ein
Servosteuerungssystem für den mittleren Strom durch die
Last, bei dem die Vorausbestimmung des Zyklusverhältnisses
pwm eine Verringerung des Funktionsbereiches der
Servosteuerung auf den Abstand ermöglicht, der zwischen
dem tatsächlichen und dem theoretischen Zyklusverhältnis
besteht. Dies hat eine beträchtliche Erhöhung der
Ansprechgeschwindigkeit zur Folge.
Die praktische Realisierung der Servosteuerung wird
außerordentlich erleichtert durch die Verwendung eines
Mikroprozessors, der die Anzahl der diskreten
elektronischen Bauelemente und die Herstellkosten der
Schaltungen erheblich verringert, den Raumbedarf der
Schaltung oder der Schaltungen verkleinert und ihre
Unterbringung in einem sehr begrenzten Raum ermöglicht.
Unter Beibehaltung der erwähnten Vorteile ist es leicht
möglich, zusätzliche Speicher zu verwenden, um die
Leistungsfähigkeit des beschriebenen Systems zu steigern.
Insbesondere ist es möglich, mehrere Ansprechkurven I = f1
(α), I = f2 (α), I = f3 (α) zur Verfügung zu stellen,
indem man in entsprechenden Speichern 5a, 5b, 5c (Fig. 2)
die jeweiligen Korrespondenztabellen der Wertepaare (I, α)
speichert. Die Wahl der gewünschten Ansprechkennlinie
erfolgt mit Hilfe eines Wählers 12, dessen Ausgang mit den
Mitteln 6 zur Bestimmung des theoretischen mittleren
Stroms verbunden ist.
Fig. 3 zeigt in schematischer Form ein Beispiel für die
Anwendung des beschriebenen Servosteuerungssystems auf die
Steuerung eines hydraulischen Verteilers mit Hilfe einer
elektrischen Fernsteuervorrichtung nach Art eines
Manipulators. Im dargestellten Ausführungsbeispiels
besitzt diese Vorrichtung zwei Steuerkreise, die
Erläuterungen behalten ihre Gültigkeit jedoch auch für
eine Vorrichtung mit drei oder vier solchen Steuerkreisen.
Die in Fig. 3 dargestellte elektrische
Fernsteuervorrichtung in Form eines Manipulators, die
insgesamt mit 20 bezeichnet ist, umfaßt einen manuellen
Betätigungsblock 21 (oberer Teil der Vorrichtung 20 in
Fig. 3), der in herkömmlicher Weise angeordnet ist, wie
sie beispielsweise für die hydraulischen Manipulatoren zur
Steuerung von hydraulischen Verteilern bekannt sind. Ein
mit einem Nocken 23 fest verbundener Betätigungshandgriff
22 ist um eine Achse 24 (im Fall einer Steuerung mit nur
einem oder zwei Kreisen) oder um einen Kippunkt (im Fall
einer Steuerung mit mehr als zwei, z.B. drei oder vier
Kreisen) schwenkbar montiert. Der Körper 25, der den
Handgriff 22 über sein Gelenk 24 trägt, besitzt Bohrungen
26 mit parallelen, vorzugsweise zur Achse des Körpers 25
symmetrischen Achsen, in denen Gleitstäbe oder Stößel 27
eingeordnet sind, die mit ihrem (in Fig. 3) oberen Teil in
Fingern 28 enden, die aus dem Körper 25 herausragen. Den
Stäben 27 zugeordnete Druckfedern 29 drücken diese ständig
nach oben, so daß einer der Finger 28 sich gegen den
Nocken 23 abstützt, wenn dieser seinerseits durch
Betätigung des Handgriffs 22 (z.B. nach links oder rechts,
bezogen auf Fig. 3) gekippt wird.
Die unteren Enden der Stäbe 27 ragen aus dem unteren Teil
des Körpers 25 hervor. Am unteren Ende jedes Stabes 27 ist
eine Platte 30 befestigt, die variable Transparenz
besitzt und zwischen einem Infrarotsender 31 und einem
Infrarotempfänger 32 gleiten kann, die zu beiden Seiten
der Platte 30 angeordnet und von geeigneten mechanischen
Mitteln getragen sind, die dem System die erforderliche
Stabilität verleihen. In Fig. 3 sind aus Gründen einer
übersichtlicheren Darstellung alle elektrischen
Verbindungen des Infrarotsenders und des Empfängers mit
den ihnen zugeordneten elektrischen Schaltungen nicht
dargestellt. Alle diese Schaltungen oder ein Teil von
ihnen kann im übrigen in einem nicht dargestellten, von
dem Körper 25 getragenen Gehäuse untergebracht sein.
Bei jeder Bewegung des Handgriffs 22 nach rechts oder nach
links bewegt sich einer der Stäbe 27 und damit die diesem
zugeordnete Platte in entsprechender Weise, so daß der
jeweilige Empfänger 32 ein elektrisches Signal liefert,
das sich in einem Parameter (z.B. in der Amplitude) in
äquivalenter Weise ändert.
Die Fernsteuerungsvorrichtung 20 bildet also eine
Proportionalsteuerung, die ein elektrisches Signal
liefert, das für eine mechanische Bewegung (Neigungswinkel
des Manipulators 22) kennzeichnend ist.
Es ist wünschenswert, daß in der neutralen oder
Nullstellung der Vorrichtung diejenige Zone der
beweglichen Zone 30, die am wenigstens lichtdurchlässig
ist, zwischen dem Sender 31 und dem Empfänger 32 liegt.
Das von dem Empfänger gelieferte elektrische Signal hat
dann seinen kleinsten Wert (der gegebenenfalls Null ist)
und der Einfluß thermischer Abweichungen, denen es
gegebenenfalls ausgesetzt ist, ist entsprechend reduziert.
Wenn die Zone mit minimaler Transparenz in einem
Endbereich der beweglichen Platte 30 völlig
lichtundurchlässig ist, ist es schwiering, wenn nicht
unmöglich, eine gute Progressivität in der Änderung der
Lichtundurchlässigkeit zwischen dieser völlig
lichtundurchlässigen Zone und dem Beginn der Zone mit
variabler Transparenz zu gewährleisten. Bei der Anwendung
für eine elektrische Fernsteuervorrichtung bringt dieser
nichtprogressive Übergang beispielsweise die Gefahr mit
sich, daß in der Steuerung des zugeordneten Organs (z.B.
des Arms eines Krans) ein Ruck oder Stoß auftreten kann,
der schädlich und/oder gefährlich sein kann. In einem
solchen Fall sollte die Zone mit minimaler Transparenz
also nicht vollständig lichtundurchlässig sein.
Im folgenden sei der elektronische Teil der in Fig. 3
dargestellten elektrischen Fernsteuervorrichtung
beschrieben. Das Ausgangssignal jedes Empfängers 22 wird
in 33 geformt und/oder verstärkt. Die einerseits aus der
beweglichen Platte 30, dem Sender 31 und dem Empfänger 32
(die eine Verschiebung in ein elektrisches Signal
umwandeln) und andererseits aus der Schaltung 33
bestehende Einheit ist mit der Schaltung 4 von Fig. 1
vergleichbar und liefert ein elektrisches Signal, das mit
dem Wert eines seiner Parameter (z.B. der Amplitude) die
variable Steuerinformation (α) bildet oder für diese
Information kennzeichnend ist.
In jedem Steuerungsweg ist die Schaltung 4 mit dem Eingang
einer Servosteuerungsschaltung 3 verbunden, die in der
oben beschriebenen Weise angeordnet ist und einen
Zerhacker 2 steuert, der eine Spule 1 mit einer zerhackten
Spannung speist, wobei die Schaltung derjenigen von Fig. 1
analog ist. Die beiden Spulen 1, die jeweils den beiden
Steuerungswegen zugeordnet sind, sind mechanisch mit den
betreffenden Enden des Schiebers 34 eines hydraulischen
Verteilers derart verbunden, daß die Erregung der einen
oder der anderen Spule 1 die Bewegung des Schiebers 34 in
der einen oder anderen Richtung (Doppelpfeil 35)
hervorruft und so die gewünschten Verbindungen in dem
hydraulischen Kreis 36 herstellt.
Dank dieser Anordnung wird eine genaue und rasche
Korrespondenz zwischen dem Neigungswinkel des Manipulators
22 und dem zu regelnden Phänomen (Regelung des
hydraulischen Durchsatzes durch die Position des Schiebers
des hydraulischen Verteilers im Fall des Beispiels von
Fig. 3) hergestellt. Diese Korrespondenz wird durch
gesteuerte elektrische Mittel erzeugt, die sehr kompakt
sind und eine Fernübertragung der Steuerinformation
erleichtern.
Die folgenden allgemeinen Angaben fassen die Vorteile des
erfindungsgemäßen Regelungssystems, das einer elektrischen
Fernsteuerungsvorrichtung in Form eines Manipulators oder
dergleichen, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, zusammen.
Die Fernsteuerungsvorrichtung kann in jedem Zeitpunkt
einen Ausgang (Vorrichtung mit zwei Wegen) oder zwei
Ausgänge (Vorrichtung mit drei oder vier Wegen) haben, die
gleichzeitig aktiv sind und bei denen der mittlere
Erregungsstrom der entsprechenden Spulen geregelt werden
muß.
Die entsprechenden Lasten (z.B. Spulen, die eine Ohmsche
und eine induktive Last bilden) sind direkt mit der
Speisespannung verbunden. Der Strom, der sie durchfließt,
ist direkt von dem Wert dieser Spannung abhängig. Die an
jeder Last anliegende Spannung wird durch Zerhacken der
Speisegleichspannung erzeugt. Die dem Effektivwert der
Speisespannung zugeordnete Stromflußdauer bestimmt den
tatsächlichen mittleren Erregungsstrom der Last. Die
Zerhackerfrequenz beträgt typisch 200 Hz (ihre Perioden
dauer beträgt also 5 ms).
Die Geschwindigkeit, mit der sich dieser Strom im Anschluß
an eine Änderung der Neigung des Steuermanipulators
entwickelt, bewirkt, daß die Abtastperiode vor 100 ms (der
kleinstmöglichen Zeit, um den Manipulator aus der
neutralen Stellung in eine seiner Positionen maximaler
Neigung zu kippen) schwach sein muß. Eine minimale
Abtastperiode von 10 ms erscheint angemessen.
Die Messung des mittleren Stroms sollte jedoch eine
Mindestdauer von 5 ms haben (d.h. sich über wenigstens
eine Periode des Signals erstrecken). Außerdem benötigen
die Berechnungen zur Regelung und die Einführung der
Parametrierung eine Zeit von 7 ms für jeden der Ausgänge.
Da die Verarbeitung der Daten durch einen einzigen
Mikroprozessor erfolgt, der die gesamte Elektronik
steuert, werden die Wege nacheinander bearbeitet, und die
gesamte Abtastperiode zur Bearbeitung der beiden Wege
liegt in der Größenordnung von 24 ms. Um eine sichere
Funktion der mechanischen Organe zu gewährleisten, die
durch die hydraulischen Kreise angetrieben werden
(Vermeidung von Stößen), ist es erforderlich, daß jedes
Überschwingen der Intensität, und damit des hydraulischen
Drucks, vermieden wird.
Schließlich kann sich die Speisespannung, die
beispielsweise von einem Akkumulator geliefert wird, in
beträchtlichem Umfang ändern, und zwar sowohl im Laufe der
Zeit (beispielsweise in Abhängigkeit von dem elektrischen
Ladezustand der Batterie) als auch momentan in
Abhängigkeit von der geforderten elektrischen Leistung.
(Die Spannung kann beispielsweise für eine Batterie mit 12
V Nennspannung zwischen 8 und 16 V, und für eine Batterie
mit 24 V Nennspannung zwischen 16 und 32 V liegen).
Es ist erforderlich, eine rasche Einstellung des Stroms
(beispielsweise in 100 ms) ohne Überschwinger und
unabhängig von dem tatsächlichen Wert der Speisespannung
zu erzielen: Eine klassische Regelung mit proportionaler
Integration, eine sogenannte PI-Regelung, ist nicht ge
eignet, diese Ziele gleichzeitig zu erreichen.
Die Regelung gemäß der Erfindung befriedigt hingegen diese
Anforderungen. Sie besteht darin, daß ausgehend von einem
im voraus eingestellten mittleren Strom und einer Messung
des tatsächlichen Werts der Speisespannung die
Stromflußzeit des zerhackten Erregungssignals
vorausbestimmt wird und dieser vorausbestimmte Wert im
Fall eines Fehlbetrages durch eine klassische PID-Regelung
korrigiert wird, deren Ansprechgeschwindigkeit ausreichend
groß ist, um das gestellte Problem zu lösen.
Claims (16)
1. Verfahren zur Regelung des durch eine Last (1),
insbesondere ein elektrisches Organ zur Steuerung
eines zu regelnden Phänomens, fließenden mittleren
Stroms, wobei diese Regelung auf der Grundlage einer
variablen Steuerinformation (α) und des tatsächlichen
Werts einer Speisespannung zur Speisung der Last
durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
- - daß jedem tatsächlichen Wert der variablen Steuerinformation (α) ein vorausbestimmter theoretischer Wert des mittleren Stroms zugeordnet wird,
- - daß der tatsächliche Augenblickswert der Speisespannung gemessen wird,
- - daß für jeden theoretischen Wert des mittleren Stroms und in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Wert der Speisespannung ein theoretisches Zyklusverhältnis (pwm) eines rechteckförmigen Spannungssignals mit fester Frequenz bestimmt wird,
- - daß eine rechteckförmige Spannung mit fester Frequenz erzeugt wird, die das theoretische Zyklusverhältnis besitzt,
- - daß diese rechteckförmige Spannung an die Last angelegt wird,
- - daß der tatsächliche mittlere Strom gemessen wird, der durch die Last fließt,
- - daß der tatsächliche und der theoretische mittlere Strom miteinander verglichen werden,
- - daß hieraus ein Fehlersignal abgeleitet wird,
- - und daß der Wert des Zyklusverhältnisses, von dem aus das genannte für die Last bestimmte Spannungssignal erzeugt wird, in der gewünschten Richtung und in der gewünschten Größe korrigiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die variable Steuerinformation (α) der
Neigungswinkel eines mechanischen Betätigungsglieds
(22) oder dergleichen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Last eine elektrische Spule
(1) eines Elektromagneten ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Last ein Steuerorgan ist, das
die Regelung des Durchflusses eines Antriebsfluids in
einer Fluid-Betätigungsvorrichtung (34) ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß im voraus wenigstens eine
vorbestimmte Relation I = f (α) zwischen den Werten
der variablen Steuerinformation (α) und den
korrespondierenden Werten des theoretischen mittleren
Stroms gespeichert wird, und daß jedem gemessenen
Wert der variablen Steuerinformation (α) der
korrespondierende vorherbestimmte Wert des
theoretischen mittleren Stroms zugeordnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere vorherbestimmte Relationen I = f1 (α),
I = f2 (α), ... gespeichert werden und daß die
gewünschte Ansprechkennlinie vorgewählt wird, indem
man eine der vorherbestimmten Relationen auswählt.
7. System zur Regelung des durch eine Last (1),
insbesondere ein elektrisches Organ zur Steuerung
eines zu regelnden Phänomens, fließenden Stroms auf
der Grundlage eines Betätigungsorgans (22) von dem
ein Parameter eine variable Anfangs-Steuerinformation
(α) bildet, wobei eine elektrische
Gleichspannungsquelle (Valim) zur Speisung dieser
Last vorgesehen ist, gekennzeichnet durch
- - eine Meßeinrichtung (4) zum ständigen Messen des Werts der variablen Anfangs-Steuerinformation (α),
- - Mittel (5,6), die jedem Wert der Information (α) einen theoretischen Wert des mittleren Stroms zuordnen, der an die Last (1) angelegt werden muß,
- - eine Meßeinrichtung (7) zur Messung des tatsächlichen Werts der von der Speisespannungsquelle gelieferten Spannung,
- - eine Recheneinrichtung (8), die auf der Grundlage des festgesetzten theoretischen Werts des mittleren Stroms und des Meßwerts der Speisegleichspannung einen theoretischen Wert des Zyklusverhältnisses (pwm) eines rechteckförmigen Spannungssignals mit fester vorbestimmter Freqeunz berechnet,
- - eine Generatoreinrichtung (2) zur Erzeugung eines rechteckförmigen Spannungssignals mit fester Frequenz, das das berechnete Zyklusverhältnis besitzt, wobei dieses Signal an die Last angelegt wird,
- - eine Meßeinrichtung (10) zur Messung des tatsächlichen durch die Last fließenden mittleren Stroms,
- - eine Vergleichereinrichtung (11) zum Vergleichen der Werte des tatsächlichen und des theoretischen mittleren Stroms und zur Erzeugung eines Fehlersignals (ε),
- - sowie Mittel (9) zum Korrigieren des theoretischen Werts des Zyklusverhältnisses in Abhängigkeit von den Fehlersignalen.
8. Regelungssystem nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel (5, 6) zur Bestimmung
des theoretischen mittleren Stroms Speichermittel (5)
umfassen, die für jeden möglichen Wert der
Information (α) einen entsprechenden Wert des
theoretischen Stroms enthalten sowie Suchmittel (6),
die in den Speichermitteln das Wertepaar
(α, Imoy. th.) ermitteln, das einem gemessenen Wert
der Information (α) entspricht.
9. Regelungssystem nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Speichermittel (5a,5b,5c)
mehrere Gruppen von Wertepaaren (α, Imoy. th.), I =
f1 (α), I = f2 (α), I = f3 (α) ... enthalten und daß
Wählmittel (12) vorgesehen sind, die eine dieser
Gruppen von Wertepaaren auswählen.
10. Regelungssystem nach einem der Ansprüche 7-9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (22)
eine schwenkbare Bedienungshandhabe oder dergleichen
ist und daß die variable Anfangs-Steuerinformation
der Neigungswinkel (α) dieser Bedienungshandhabe ist.
11. Regelungssystem nach einem der Ansprüche 7-8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Last von einer Spule
(1) eines Elektromagneten gebildet ist.
12. Regelungssystem nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Elektromagnet funktionell
einer Vorrichtung (34) zur Regelung des Durchsatzes
des Antriebsfluids in einer Fluid-Betätigungs
vorrichtung ist.
13. Elektrische Fernsteuerungsvorrichtung in Form eines
Manipulators oder dergleichen, mit einem insbesondere
manuellen Betätigungsorgan (22), das um eine Achse
oder um einen festen Punkt (24) verschwenkbar ist und
eine Steuerinformation (α) liefern kann, deren Wert
eine Funktion der Winkelamplitude der Schwenkbewegung
ist, sowie mit Mitteln zur Regelung des mittleren
Stroms durch eine Last (1), insbesondere ein
elektrisches Organ zur Steuerung eines zu regelnden
Phänomens, auf der Grundlage der genannten
Steuerinformation, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mittel zur Signalverarbeitung ein Regelungssystem
nach einem der Ansprüche 7-12 umfassen.
14. Elektrische Fernsteuerungsvorrichtung in Form eines
Manipulators oder dergleichen zur Steuerung eines
elektrischen Organs (1), beispielsweise einer Spule,
zur Betätigung eines Elements zur Regelung eines
hydraulischen Durchsatzes, beispielsweise eines
hydraulischen Verteilers (34), wobei die Vorrichtung
ein insbesondere manuelles Betätigungsorgan (22)
aufweist, das um eine Achse oder um einen festen
Punkt (24) verschwenkbar ist und eine
Steuerinformation (α) liefert, deren Wert eine
Funktion der Winkelamplitude der Kippbewegung ist,
mit Mitteln zur Signalverarbeitung, mit denen der
durch das genannte elektrische Steuerorgan (1)
fließende mittlere Strom auf der Grundlage der
genannten Steuerinformation regelbar ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel zur Signalverarbeitung
ein Regelungssystem nach einem der Ansprüche 7-12
umfassen.
15. Elektrische Fernsteuerungsvorrichtung in Form eines
Manipulators (20) oder dergleichen, mit einem Körper
(25), in dem Bohrungen (26) mit parallelen Achsen
ausgebildet sind, in denen einander paarweise
zugeordnete Gleitstäbe (27) montiert sind, die
vorzugsweise symmetrisch zur Achse des Körpers
angeordnet sind und die durch einen schwenkbaren
Nocken (23) betätigbar sind, der mit einem
vorzugsweise manuellen Betätigungsorgan (22) fest
verbunden ist, das durch entsprechende elastische
Mittel (29) gegen den Nocken oder dergleichen
vorgespannt ist, wobei jedem Gleitstab Wandlermittel
zugeordnet sind, die ein elektrisches Signal liefern
können, von dem ein Parameter für die Bewegung
und/oder die Position des betreffenden Gleitstabs
bekennzeichnend ist, wobei Mittel zur
Signalverarbeitung vorgesehen sind, die das am
Ausgang der Wandlermittel auftretende Signal
aufnehmen und an ein elektrisches Organ zur Steuerung
eines zu regelnden Phänomens, insbesondere eines zu
regelnden hydraulischen Durchsatzes, einen mittleren
Erregungsstrom liefern, der in voreingestellter Weise
der durch das Betätigungsorgan mitgeteilten Steuerung
entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel
zur Signalverarbeitung ein Regelungssystem nach einem
der Ansprüche 7-12 umfassen.
16. Elektrische Fernsteuerungsvorrichtung nach Anspruch
15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlermittel ein
bewegliches Element (30) umfassen, das mit dem
jeweiligen Gleitstab (27) fest verbunden ist und eine
Transparenz besitzt, die sich zwischen einem
mittleren Maximalwert im Bereich einer ihrer Enden
und einem mittleren Minimalwert in Richtung auf das
entgegensetzte Ende ändert, sowie einen
Strahlungssender (31) und einen Strahlungsempfänger
(32), die einander gegenüberliegen und zwischen denen
das bewegliche Element (30) so angeordnet ist, daß es
die Größe der von dem Empfänger aufgenommenen
Strahlung in korrelierter Weise ändert.
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