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WO1998007077A1 - Geregelter stellantrieb - Google Patents

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WO1998007077A1
WO1998007077A1 PCT/DE1997/001716 DE9701716W WO9807077A1 WO 1998007077 A1 WO1998007077 A1 WO 1998007077A1 DE 9701716 W DE9701716 W DE 9701716W WO 9807077 A1 WO9807077 A1 WO 9807077A1
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WO
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controller
actuator
control
position controller
setpoint
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/DE1997/001716
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Kempkes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
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Priority to EP97938756A priority patent/EP0919017A1/de
Publication of WO1998007077A1 publication Critical patent/WO1998007077A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path

Definitions

  • the invention relates to a regulated actuator.
  • the invention has for its object to provide a regulated actuator that automatically adapts to various control requirements.
  • a regulated actuator which has a motor that actuates an actuator and is powered by a converter, to which converter a digital position controller is assigned, the control algorithm of which is dependent on the output signal, using an adapter connected to the output of the position controller of the position controller is adjustable.
  • a reduction in the control interventions is achieved in that a hysteresis element is connected upstream of the position controller.
  • a minimum of controller interventions can be achieved in that the switching thresholds of the hysteresis element are controlled as a function of the course of the actual position value.
  • a process controller can be superimposed on the position controller.
  • control behavior of the process controller can be set according to the respective application, different process processes can be controlled with the actuator.
  • 1 denotes a valve which represents the actuator to be actuated by a motor 2.
  • a valve 3 is assigned to the valve 1, the output signal of which forms the actual position value for the control processes.
  • the motor 2 is fed via a converter 4.
  • the converter 4 receives the necessary control signals from a position controller 5.
  • This position controller 5 is assigned a control element 6 which is connected with its input to the output of the position controller 5.
  • the control element 6 influences the position controller 5 as a function of the signals appearing at its output, ie the control element 6 adapts the control algorithm of the position controller 5 to the behavior of the position control loop.
  • a position hysteresis element 7 is also connected upstream of the position regulator 5.
  • Corresponding switching shafts are specified by means of such a hysteresis element 7, by means of which the response frequency of the position controller 5 is reduced, since this only responds when these switching thresholds are exceeded.
  • the size of these switching thresholds can advantageously also be changed as a function of the course of the actual position value.
  • control loop also has a setpoint / actual value comparator 8.
  • This setpoint-actual value comparator 8 is supplied via a control line 9 with the output signals of the position transmitter 3 representing the actual value.
  • the setpoint-actual value comparator 8 receives a further control line 10 a setpoint.
  • the output signals of the setpoint / actual value comparator 8 are switched by means of a changeover switch 11 either directly or via the hysteresis element 7 to the input of the position controller 5.
  • the position controller 5 then controls the converter 4 in accordance with the signal received by the target / actual value comparator 8.
  • a process controller 12 can also be assigned to the control loop described in order to form the desired value.
  • Another setpoint / actual value comparator 13 is assigned to this process controller 12.
  • This further setpoint / actual value comparator 13 can be given a setpoint derived from a process via a first line 14 or a constant setpoint internally fixed via a second line 15.
  • a selector switch 16 can be used to switch between the two lines 14 and 15.
  • the further setpoint / actual value comparator 13 receives the corresponding actual process value via a third line 17.
  • a further control element 18 is assigned to the process controller 12, by means of which the control algorithm of the process controller 12 can also be adapted to the behavior of the process control loop.
  • the mode of operation of the process controller 12 can thus also be predetermined in accordance with the requirements of the process to be controlled.
  • the position controller 5 and the process controller 12 can advantageously be designed as digital, ie as adaptive controllers implemented by software. By means of the control elements 6 and 18, which detect the output signals of these controllers 5 and 12, the controllers 5 and 12 are each switched over to a control type which best corresponds to the control requirements. In this way, optimal control results can be achieved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen geregelten Stellantrieb, der einen ein Stellglied (1) betätigenden und über einen Umrichter (4) gespeisten Motor (2) aufweist, welchem Umrichter (4) ein digitaler Positionsregler (5) zugeordnet ist, dessen Regel-Algorithmus mittels eines an den Ausgang des Positionsreglers (5) angeschlossenen Steuergliedes (6) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Positionsreglers einstellbar ist. Ein solcher Stellantrieb passt sich jeweils selbsttätig optimal an die Regelungsanforderungen an.

Description

Beschreibung
Geregelter Stellantrieb
Die Erfindung betrifft einen geregelten Stellantrieb.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen geregelten Stellantrieb zu schaffen, der sich selbsttätig an verschiedene Regelungsanforderungen anpaßt .
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mittels eines geregelten Stellantriebes, der einen ein Stellglied betätigenden und über einen Umrichter gespeisten Motor aufweist, welchem Umrichter ein digitaler Positionsregler zugeordnet ist, dessen Regel-Algorithmus mittels eines an den Ausgang des Positions- reglers angeschlossenen Adapters in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Positionsreglers einstellbar ist.
Eine Verminderung der Reglereingriffe wird dadurch erreicht, daß dem Positionsregler ein Hystereseglied vorgeschaltet ist. Dabei läßt sich ein Minimum an Reglereingriffen dadurch erzielen, daß die Schaltschwellen des Hysteresegliedes in Abhängigkeit vom Verlauf des Positions-Istwertes gesteuert sind. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann dem Positionsregler ein Prozeßregler überlagert werden.
Dadurch, daß das Regelverhalten des Prozeßreglers entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall einstellbar ist, können mit dem Stellantrieb unterschiedliche Prozeßvorgänge geregelt werden.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei- spieles wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. it 1 ist ein Ventil bezeichnet, welches das von einem Motor 2 zu betätigende Stellglied darstellt. Dem Ventil 1 ist ein Positionsgeber 3 zugeordnet, dessen Ausgangssignal den Positions-Istwert für die Regelvorgänge bildet. Der Motor 2 wird über einen Umrichter 4 gespeist. Mittels dieses Umrichters 4 kann der Motor 2 und damit das mit dem Motor 2 antriebsmäßig gekoppelte Ventil 1 gesteuert werden. Der Umrichter 4 erhält die notwendigen Steuersignale von einem Positionsregler 5. Diesem Positionsregler 5 ist ein Steuerglied 6 zugeordnet, das mit seinem Eingang am Ausgang des Positionsreglers 5 angeschlossen ist. Das Steuerglied 6 beeinflußt den Positionsregler 5 in Abhängigkeit von den an dessen Ausgang erscheinenden Signalen, d. h. das Steuerglied 6 paßt den Regelalgo- rithmus des Positionsreglers 5 an das Verhalten des Positi- onsregelkreises an. Es besteht somit die Möglichkeit, den Positionsregler 5 über das Steuerglied 6 so zu beeinflussen, daß er beispielsweise wie ein Fuzzy-Regler oder wie ein einfacher P-Regler wirkt, wobei dessen Verstärkungsf ktor m Abhängigkeit vom Verlauf und dem Betrag der Stellgröße (z. B. Motorfrequenz) entsprechend gesteuert wird.
Dem Positionsregler 5 ist ferner ein Hystereseglied 7 vorgeschaltet. Mittels eines solchen Hysteresegliedes 7 werden entsprechende Schaltwellen vorgegeben, durch die die An- sprechhäufigkeit des Positionsreglers 5 herabgesetzt wird, da dieser immer erst beim Oberschreiten dieser Schaltschwellen zum Ansprechen kommt. Diese Sc altschwellen können in ihrer Größe vorteilhafterweise auch noch m Abhängigkeit vom Verlauf des Positions-Istwertes verändert werden.
Schließlich weist der Regelkreis noch einen Soll-Istwert-Ver- gleicher 8 auf. Diesem Soll-Istwert-Vergleicher 8 werden über eine Steuerleitung 9 die den Istwert darstellenden Ausgangssignale des Positionsgebers 3 zugeführt. Ferner erhält der Soll-Istwert-Vergleicher 8 über eine weitere Steuerleitung 10 einen Sollwert zugeführt. Die Ausgangssignale des Soll-Istwert-Vergleichers 8 werden mittels eines Umschalters 11 entweder direkt oder über das Hystereseglied 7 an den Eingang des Positionsreglers 5 geschaltet. Der Positionsregler 5 steuert dann den Umrichter 4 entsprechend des vom Soll-Istwert-Vergleicher 8 empfangenen Signals.
Dem beschriebenen Regelkreis kann noch ein Prozeßregler 12 zur Bildung des Sollwertes zugeordnet werden. Diesem Prozeß- regier 12 ist ein weiterer Soll-Istwert-Vergleicher 13 zugeordnet. Diesem weiteren Soll-Istwert-Vergleicher 13 kann über eine erste Leitung 14 ein aus einem Prozeß abgeleiteter Sollwert oder über eine zweite Leitung 15 ein konstanter Sollwert intern fest vorgegeben werden. Mittels eines Wahlschalters 16 kann zwischen den beiden Leitungen 14 und 15 umgeschaltet werden. Über eine dritte Leitung 17 erhält der weitere Soll- Istwert-Vergleicher 13 den entsprechenden Prozeß-Istwert zugeführt .
Dem Prozeßregler 12 ist ein weiteres Ξteuerglied 18 zugeordnet, durch das ebenfalls der Regelalgorithmus des Prozeßreglers 12 an das Verhalten des Prozeßregelkreises angepaßt werden kann. Somit kann auch die Wirkungsweise des Prozeßreglers 12 entsprechend den Erfordernissen des jeweils zu regelnden Prozesses vorgegeben werden.
Das Ausgangssignal des Prozeßreglers 12, das den Sollwert für den Positionsregelkreis darstellt, wird mittels eines weiteren Umschalters 19 an den Soll-Istwert-Vergleicher 8 geschal- tet. Es besteht auch die Möglichkeit, über eine ebenfalls an den weiteren Umschalter 19 angeschlossene Eingabeleitung 20 einen Sollwert von extern an den Soll-Istwert-Vergleicher 8 zu geben . Der Positionsregler 5 und der Prozeßregler 12 können vorteilhafterweise als digitale, d. h. als per Software realisierte, adaptive Regler ausgebildet sein. Mittels der die Ausgangssignale dieser Regler 5 und 12 erfassenden Steuerglieder 6 und 18 werden die Regler 5 und 12 jeweils auf eine den Regelungsanforderungen am besten entsprechende Regelart umgeschaltet. Auf diese Weise lassen sich optimale Regelungsergebnisse erzielen.

Claims

Patentansprüche
1. Geregelter Stellantrieb, der einen ein Stellglied (1) betätigenden und über einen Umrichter (4) gespeisten Motor (2) aufweist, welchem Umrichter (4) ein digitaler Positionsregler (5) zugeordnet ist, dessen Regel-Algorithmus mittels eines an den Ausgang des Positionsreglers (5) angeschlossenen Steuergliedes (6) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Positions- reglers (5) einstellbar ist.
2. Stellantrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Positionsregler (5) ein Hystereseglied (6) vorgeschaltet ist.
3. Stellantrieb nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltschwellen des Hysteresegliedes (6) in Abhängigkeit vom Verlauf und/oder vom Betrag des Positions-Istwertes gesteuert sind.
4. Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Positionsregler (5) ein Prozeßregler (12) überlagert ist.
5. Stellantrieb nach Anspruch 4, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t, daß das Regelverhalten des Prozeßreglers (12) entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall einstellbar ist.
PCT/DE1997/001716 1996-08-14 1997-08-12 Geregelter stellantrieb Ceased WO1998007077A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10509295A JP2000516363A (ja) 1996-08-14 1997-08-12 可制御サーボ駆動装置
EP97938756A EP0919017A1 (de) 1996-08-14 1997-08-12 Geregelter stellantrieb

Applications Claiming Priority (2)

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DE19632849.7 1996-08-14
DE19632849 1996-08-14

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WO1998007077A1 true WO1998007077A1 (de) 1998-02-19

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EP (1) EP0919017A1 (de)
JP (1) JP2000516363A (de)
CN (1) CN1228852A (de)
WO (1) WO1998007077A1 (de)

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