DD269240A1 - METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE ADAPTIVE CONTROL OF THE SPEED OF ELECTRIC DRIVES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein einfaches Verfahren zur Regelung vorzugsweise von elektrischen Stellantrieben mit veraenderlichen Parametern und rasch veraenderlichen Fuehrungs- und Stoergroessen. Die Erfindung nutzt das an sich bekannte Prinzip der Identifikation der Regelstrecke durch Vergleich mit einem Modell und der Variation des Reglers durch Aufschalten eines Korrektursignals. Die Erfindung betrifft spezielle Algorithmen zur Bildung des Korrektursignals. FigurThe invention relates to a simple method for controlling preferably of electric actuators with veraenderlichen parameters and quickly veraenderlichen Fuehrungs and interference. The invention uses the known principle of identification of the controlled system by comparison with a model and the variation of the regulator by applying a correction signal. The invention relates to special algorithms for the formation of the correction signal. figure
Description
Die Automatisierung vorzugsweise diskontinuierlicher Fertigungsprozesse erfordert in ,iroßer Stückzahl den Einsatz elektris» her Stellantriebe mit hoher dynamischer Güte. Die dynamische Güte dieser Antriebe soll gewährleistet seinThe automation of preferably discontinuous production processes requires the use of electric actuators with high dynamic quality in iro-lot quantities. The dynamic quality of these drives should be guaranteed
— unabhängig von wirksamen Störgrößen- independent of effective disturbances
— unabhängig von Veränderungen der Regelstrecke, insbesondere von Veränderungen des mechanischen Trägheitsmoments der Last- Regardless of changes in the controlled system, in particular changes in the mechanical moment of inertia of the load
— unabhängig von der Einstellung des Reglers durch den Menschen.- regardless of the setting of the regulator by humans.
Das wird erreicht durch Regelung des Antriebs mit einem adaptiven Regler. Der Regler kann sowohl nach den Prinzipien der analogen Signalverarbeitung, d. h. mit Operationsverstärkern, Analogmultiplizierern usw. als auch nach den Prinzipien der digitalen Signalverarbeitung, d. h. mit Mikrorechnern aufgebaut sein.This is achieved by controlling the drive with an adaptive controller. The controller can be designed according to the principles of analogue signal processing, ie. H. with operational amplifiers, analog multipliers, etc. as well as the principles of digital signal processing, d. H. be constructed with microcomputers.
Bekannt sind adaptive Regelungen, bei denen die Identifikation der Regelstrecke durch Vergleich mit einem Regelstreckenmodell erfolgt und bei denen dio Einwirkung auf den Regler durch Aufschalten eines Korrektursignals (adaptiv oder multiplikativ) erfolgt. (Schönfeld, R.; Adaptive digital speed and position control of DC-servo drives; First European Conference on Power Eleconics and Applications, Brussels 16.-18.Oct. 1985 Tagungsbericht Bd.l. S.2.69; Schönfeld, R.Grundlagen der automatischen Steuerung, VEB Verlag Technik und Hüthig-Verlag Heidelberg, 2. Aufl. 1987).Adaptive controls are known in which the identification of the controlled system takes place by comparison with a controlled system model and in which the action on the controller is effected by applying a correction signal (adaptive or multiplicative). (Schönfeld, R .; Adaptive digital speed and position control of DC-servo drives; First European Conference on Power Electronics and Applications, Brussels, October 16-18, 1985. Report Bd.l., p.2.69, Schönfeld, R. Basics the automatic control, VEB Verlag Technik and Hüthig-Verlag Heidelberg, 2nd edition 1987).
Die Ableitung des Korrektursignals u aus dem Fehlersignal erfolgt mit einem linearen, proportionalen Übertragungsglied mit BegrenzungThe derivative of the correction signal u from the error signal is carried out with a linear, proportional transfer element with limitation
u = kk · ε; im Bereich IuI S/U„,,x/u = k k · ε; in the area of IuI S / U ,, ,, x /
Die Wirksamkeit dieser Schaltung bei großen Parameteränderungen, bei Störeinwirkungen und beim Vorzeichenwechsel der Regelabweichung befriedigt nicht.The effectiveness of this circuit with large parameter changes in case of interference and the change of sign of the deviation does not satisfy.
Bekannt sind ferner adaptive Regelungen, bei denen die Identifikation der Regelstrecke durch Vergleich mit einem Regelstreckenmodell erfolgt und ausgehend von dem Fehlersignal ε iterativ auf der Grundlage eines Gütefunktionais eine Parameterverstellung des Reglers erfolgt. Derartige Systeme benötigen für ihre Wirksamkeit 5... 10 Iterationsschritte.Also known are adaptive controls in which the identification of the controlled system is carried out by comparison with a controlled system model and based on the error signal ε iteratively on the basis of a Gütefunktionais a parameter adjustment of the controller. Such systems require 5 to 10 iteration steps for their effectiveness.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist eine hohe dynamische Güte des Antriebs ohne Reglereinstellung durch den Menschen.The aim of the invention is a high dynamic quality of the drive without control adjustment by humans.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Aufgabe der Erfindung ist ein Algorithmus zur Ableitung eines Korrektursignals u aus dem Fehlersignal ε so, daß optimales Führungs- und Störverhalten des Antriebs ohne Reglereinstellung durch den Mersehen erreicht wird, insbesondereThe object of the invention is an algorithm for deriving a correction signal u from the error signal ε such that optimum guiding and disturbing behavior of the drive without regulator adjustment is achieved by the operator, in particular
— bei Änderung des mechanischen Trägheitsmomentes und des Verstärkungsfaktors der Regelstrecke im Verhältnis bis 1 ;50 bezogen auf das Motorträgheitsmoment- When changing the mechanical moment of inertia and the gain factor of the controlled system in the ratio to 1, 50 based on the motor moment of inertia
— bei Vorzeichenwechsel der Regelabweichung der Drehzahl- at sign change of the deviation of the speed
— bei Einwirkung von Störgrößen.- when affected by disturbances.
Der Algorithmus soll so geartet sein, daß er sowohl mit analogen als auch mit digitalen Reglern einfach realisiert werden kann. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das additiv auf den Reglerausgang aufzuschaltende Korrektursignal aus mehreren Anteile gebildet wird:The algorithm should be such that it can be easily realized with both analog and digital controllers. The object is achieved in that the additively aufzuschaltende on the controller output correction signal is formed of several shares:
— Signalanteil, der dem Feh'ersignal ε proportional ist- Signal component, which is the Feh'ersignal ε proportional
U2 = k| · εU 2 = k | · Ε
— Signalanteil, der dem Differentialquotienten erster oder höherer Ordnung und/oder dem Integral des Reglersignals proportional ist- Signal component which is proportional to the differential quotient of first or higher order and / or the integral of the controller signal
»2 · "21 * If + !t22 * g- + -»2 ·« 21 * If +! T 22 * g- + -
+ k25 · f e. at+ k 25 · f e. at
— Signalanteil, der eine Funktion des Fehlersignals ε und der Regelabweichung Δω = (ω«,,, - ωί(() ist.- Signal component, which is a function of the error signal ε and the control deviation Δω = (ω << ,, - - ω ί (( )).
u3 = Ic3 · f3 (ε; Δω)u 3 = Ic 3 · f 3 (ε; Δω)
— Signalanteil der Differentialquotient erster oder höherer Ordnung und/oder Integral der Funktion des Fehlersignals ε und der Regelabweichung Δω ist- Signal component of the differential quotient of the first or higher order and / or integral of the function of the error signal ε and the control deviation Δω
df.(<? , L ω ) <l2fi(f. Λ co )df. (<?, L ω) <1 2 fi (f? Λ co )
+ *45 ' /f4 (^' dCO )dt + * 45 '/ f 4 ( ^' dCO) dt
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner dadurch gelöst, daß das Korrektursignal einer Amplitudenbegrenzung unterliegt und einen vorgebbaren Maximalwert ± Um,x nicht üborschreitetThe object is further achieved in that the correction signal is subject to an amplitude limitation and a predetermined maximum value ± U m , x does not progress
u = f6 (u, + U2 + U3 + U4);/U/S Um„.u = f 6 (u, + U 2 + U 3 + U 4 ); / U / SU m ".
dem Kleinstwert der Streckenzeitkonstante entspricht.corresponds to the minimum value of the path time constant.
des Multiplikationsgliedes an einem zweiten Summierer an, dessen Ausgangssignal über einem zweiten Verstärker, einemof the multiplication element at a second summer, whose output signal via a second amplifier, a
Die Regelstrecke 1 umfaßt eine Stellgrö'^enbegrenzCing 2, eine Proportionalverstärkung 3, einen Integrator (1/pTs) 4 und ein Drehzahlmeßglied 5, daß durch eine Filterfunktion FIL dargestellt ist. Die Integrationszeitkonstante T, ist veränderlich. Außerdem greift eine Störgröße ζ an. Das Modell 6 der Regelstrecke entspricht in seiner Struktur der Regelstrecke. Die Integrationszeitkonstante Tm des Modells ist so festgelegt, daß sie dem Kleinstwert der Streckenzeitkonstante T1 entspricht. Das Fehlersignal ε wird in bekannter Weise als Differenz der Ausgangsregelgröße der Regelstrecke ω-, und der Ausgangsregelgröße des Modells &-, gebildetThe controlled system 1 comprises a control limit Cing 2, a proportional gain 3, an integrator (1 / pTs) 4 and a Drehzahlmeßglied 5, which is represented by a filter function FIL. The integration time constant T, is variable. In addition, a disturbance ζ attacks. The model 6 of the controlled system corresponds in its structure to the controlled system. The integration time constant Tm of the model is set to correspond to the minimum value of the time-of-range constant T 1 . The error signal ε is in a known manner as the difference of the output control variable of the controlled system ω-, and the output control variable of the model & - formed
Aus dem Fehlersignal wird ein Steuersignal U, dadurch abgeleitet, daß das Modellfehlersignal ε zugleich an einem Differenzierglied 19, einem Verstärker 16 und einem Multiplikationsglied 10 anliegt. Die mittels Summierer 13 addierten Ausgangswerte des Differenziergliedes 19 und des Verstärkers 16 liegen zusammen mit dem Ausgangssignal des Multiplikationsgliedes 10 an einem zweiten Summierer 12 an, dessen Ausgangssignal über einem zweiten Verstärker 18, einem Pegelbegrenzer 15 und einen dritten Summierer 11 am Reglerein- oder -ausgang anliegt. Ein aus der Regelgrößenabweichung mittels Reihenschaltung eines zweiten Multiplikationsgliedes 9, eines dritten Verstärkers 17 und eines zweiten Pegelbegrenzers 14 gebildetes Signal liegt am Multiplikationsglied 10 anFrom the error signal, a control signal U, derived by the fact that the model error signal ε at the same time to a differentiator 19, an amplifier 16 and a multiplier 10 is applied. The output values of the differentiating element 19 and of the amplifier 16 added together with the output signal of the multiplier element 10 are applied to a second summer 12, the output signal of which via a second amplifier 18, a level limiter 15 and a third summer 11 at the regulator input or output is applied. A signal formed from the control variable deviation by series connection of a second multiplication element 9, a third amplifier 17 and a second level limiter 14 is present at the multiplication element 10
Durch die Schaltungsanordnung wird folgende Gleichung realisiert: By the circuit arrangement the following equation is realized:
der Signalanteil kj · e · Δω1 ist Intern begrenzt. Das Steuersignal wird additiv auf den Reglerausgang, d. h. den Eingang der Regelstrecke so aufgeschaltet, daß das Streckehmodell davon unbeeinflußt bleibt. Das Regelstreckenmodell kann auch als Störgrößenbeobachter verstanden werden.the signal component kj · e · Δω 1 is internally limited. The control signal is additively connected to the controller output, ie the input of the controlled system so that the draft model remains unaffected. The controlled system model can also be understood as disturbance observer.
Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind eine hohe dynamische Qüte des Antriebs durch optimales Führungs· und Störgrößenverhalten ohne Reglereinstellung durch den Menschen. Die L&sung eignet sich damit insbesondere für Stellantriebe, die z. B. in diskontinuierlichen Fertigungsprozessen eingesetzt werden.Advantages of the solution according to the invention are a high dynamic quality of the drive due to optimal guiding and disturbance variable behavior without regulator adjustment by humans. The solution is thus particularly suitable for actuators, the z. B. be used in discontinuous manufacturing processes.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD30400587A DD269240A1 (en) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE ADAPTIVE CONTROL OF THE SPEED OF ELECTRIC DRIVES |
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DD30400587A DD269240A1 (en) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE ADAPTIVE CONTROL OF THE SPEED OF ELECTRIC DRIVES |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DD269240A1 true DD269240A1 (en) | 1989-06-21 |
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ID=5589976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DD30400587A DD269240A1 (en) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE ADAPTIVE CONTROL OF THE SPEED OF ELECTRIC DRIVES |
Country Status (1)
Country | Link |
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DD (1) | DD269240A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0510649A2 (en) * | 1991-04-26 | 1992-10-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Feedback controller |
-
1987
- 1987-06-10 DD DD30400587A patent/DD269240A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0510649A2 (en) * | 1991-04-26 | 1992-10-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Feedback controller |
EP0510649A3 (en) * | 1991-04-26 | 1993-01-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Feedback controller |
US5250887A (en) * | 1991-04-26 | 1993-10-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Feedback controller |
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