DE1228706B

DE1228706B - Arrangement for position control of a part according to a given program

Info

Publication number: DE1228706B
Application number: DES90000A
Authority: DE
Inventors: Jean Precicaud
Original assignee: ETUDE ET LA REALISATION DES PR
Current assignee: ETUDE ET LA REALISATION DES PR
Priority date: 1963-03-15
Filing date: 1964-03-13
Publication date: 1966-11-17

Description

Anordnung zur Lageregelung eines Teils nach einem vorgegebenen Programm Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Lageregelung eines Teils nach einem vorgegebenen Programm, mit einem Meßwertgeber, welcher in festgelegten Zeitpunkten codierte Signale abgibt, welche die Stellung des Teils darstellen, einer Vergleichsanordnung, welche den vom Meßwertgeber abgegebenen Stellungs-Istwert mit vom Programm gelieferten digitalen Stellungs-Sollwertsignalen vergleicht und ein der Differenz entsprechendes digitales Stellungs-Fehlersignal abgibt, und mit einem Stellmotor, der in Abhängigkeit von dem digitalen Fehlersignal gesteuert wird.Arrangement for position control of a part according to a given program The invention relates to an arrangement for controlling the position of a part a predefined program, with a transducer, which at fixed times emits coded signals that represent the position of the part, a comparison arrangement, which the actual position value given by the transducer and supplied by the program compares digital position setpoint signals and a corresponding one of the difference outputs digital position error signal, and with a servomotor that is dependent on is controlled by the digital error signal.

Bekannte Anordnungen dieser Art sind rein digitale Wegregler. Nun ist jedoch die Nachlaufregelung der Vertellung eines Teils nach vorgegebenen Werten grundsätzlich ein kontinuierliches Problem. Die Analogrechentechnik scheint daher zur Lösung derartiger Probleme besser geeignet zu sein. Jedoch ist ihre Genauigkeit nicht ausreichend. Es ist daher auch schon bekannt, bei Regelanordnungen den vorhandenen Regelkreis zu verdoppeln, wobei der eine Teil analog und der andere Teil digital arbeitet, jedoch in beiden Teilen sowohl die Regelgröße als auch die Führungsgröße die gleiche physikalische Bedeutung haben. Bei einem bekannten Regler ist die Regelgröße für die beiden Regelkreise die Drehzahl, und dementsprechend erzeugt ein Drehzahlgeber ein dem Istwert der Drehzahl proportionales analoges Signal, und ein Frequenzgeber erzeugt ein dem Istwert der Drehzahl proportionales digitales Signal. Die digitale Führungsgröße ist gleichfalls ein dem Sollwert der Drehzahl proportionales digitales Signal, und wenn eine analoge Führungsgröße vorhanden wäre, müßte sie ein dem Sollwert der Drehzahl proportionales analoges Signal sein. Die beiden Regelkreise arbeiten also vollständig parallel, so daß der eine Regelkreis den anderen vollständig ersetzen kann. Ihre Wirkungen addieren sich, so daß tatsächlich in diesem Fall der digitale Teil die Korrektur des analogen Regelfehlers durchführt.Known arrangements of this type are purely digital position controllers. so however, it is the follow-up regulation of the adjustment of a part according to specified values basically a continuous problem. The analog computing technology therefore seems to be better suited to solving such problems. However, their accuracy is unsatisfactory. It is therefore already known to use the existing ones for control arrangements To double the control loop, one part being analog and the other part digital works, but both the controlled variable and the reference variable have the same physical meaning. In a known controller, the controlled variable is the speed for the two control loops, and a speed sensor generates accordingly an analog signal proportional to the actual value of the speed, and a frequency generator generates a digital signal proportional to the actual speed value. The digital The reference variable is also a digital one that is proportional to the setpoint of the speed Signal, and if an analog reference variable were available, it would have to correspond to the setpoint analog signal proportional to the speed. The two control loops are working that is, completely parallel, so that one control loop completely replaces the other can. Their effects add up, so that in this case actually the digital one Part of correcting the analog control error.

Das Ziel der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung einer Anordnung der eingangs angegebenen Art, bei welcher der digitale Regelkreis nicht nur eine Korrektur des analogen Regelfehlers, sondern eine Einregelung auf vorgegebene Stellungs-Sollwertpunkte bewirkt, unabhängig davon, ob der analoge Regelkreis mit oder ohne Abweichung arbeitet, so daß beispielsweise auch Fehler korrigiert werden, die sich aus :einer unrichtigen oder ungenauen Aufzeichnung oder Abtastung der .analogen Geschwindigkeits-Sollwertsign.ale ergeben.In contrast, the aim of the invention is to create an arrangement of the type specified at the beginning, in which the digital control loop is not just one Correction of the analog control error, but rather adjustment to specified position setpoint points causes, regardless of whether the analog control loop works with or without deviation, so that, for example, errors are corrected that result from: an incorrect or inaccurate recording or scanning of the .analog speed setpoint signals result.

Nach der Erfindung wird dies dadurch .erreicht, daß der Stellmotor in einem Geschwindigkeitsregelkreis liegt, dem als weitere Führungsgröße ein vom Programm geliefertes analoges Geschwindigkeits-Sollwertsi.gnal zugeführt ist, daß an den Ausgang der Vergleichsanordnung ein Digital-Analog-Umsetzer angeschlossen ist, an dessen Ausgang ein Kondensator derart parallel geschaltet ist, daß er sich nicht über diesen Ausgang entladen kann, und daß der Kondensator über einen Widerstand mit dem einen Eingang einer Additionsanordnung verbunden ist, deren anderem Eingang das analoge Geschwindigkeits-Sollwerts:ignal zugeführt ist und deren Ausgangssignal der Geschwindigkeitsregelschleife als Führungsgröße zugeführt ist.According to the invention, this is achieved in that the servomotor is in a speed control loop, which is a further reference variable from Analog speed setpoint signal supplied to the program is supplied that a digital-to-analog converter is connected to the output of the comparison arrangement is, at the output of which a capacitor is connected in parallel in such a way that it is can not discharge through this output, and that the capacitor through a resistor is connected to one input of an addition arrangement, the other input of which the analog speed setpoint: signal is supplied and its output signal is fed to the speed control loop as a reference variable.

Auch bei der Anordnung nach der Erfindung sind zwei Regelkreise vorgesehen, die auf den gleichen Stellmotor einwirken, aber in diesem Fall sind Regelgröße und Führungsgröße in den beiden Regelkreisen verschiedene physikalische Größen. Während nämlich in dem digitalen Regelkreis Istwertsignale für die Augenblicksstellung des beweglichen Teils erzeugt werden und als Führungsgröße Sollwertsignale für diese Augenblicksstellung zugeführt werden, erzeugt der analoge Regelkreis Geschwindigkeits-Istwertsignale und :er empfängt Geschwindigkeits-Sollwertsignale als Führungsgröße; das die Stellungsregelabweichung darstellende digitale Fehlersignal wird nach Umwandlung in ein analoges Fehlersignal der analogen Führungsgröße überlagert, so daß zusätzlich zu der Geschwindigkeitsregelung .eine Stellungsregelung über den gleichen Stellmotor erhalten wird.In the arrangement according to the invention, too, two control loops are provided, which act on the same servomotor, but in this case the controlled variable and Reference variable in the two control loops different physical variables. While namely in the digital control loop actual value signals for the instantaneous position of the movable part are generated and setpoint signals for this as reference variable The analog control loop generates actual speed value signals and: it receives speed setpoint signals as reference variable; that is the position control deviation The representing digital error signal is converted into an analog error signal the analog reference variable superimposed, so that in addition to the Speed control. A position control can be obtained via the same servomotor will.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das digitale Stellungs-Sollwertsignal und das analoge Geschwindigkeits-Sollwertsignal auf verschiedenen Spuren eines Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet sind.A preferred embodiment of the invention is that the digital position setpoint signal and the analog speed setpoint signal are recorded on different tracks of a recording medium.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Darin zeigt Fig. 1 das Schema eines Ausführungsbeispiels der Erfindung und F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung von F i g. 1.The invention is illustrated below with reference to the drawing explained. 1 shows the diagram of an exemplary embodiment of the invention and F i g. FIG. 2 is a diagram for explaining the mode of operation of the arrangement of FIG i g. 1.

F i g. 1 zeigt einen beweglichen Teil 1, dessen Lage nach einem vorgegebenen Programm geregelt werden soll. Dieser Teil wird durch eine Spindel 2 über zwei von einem Stellmotor 5 in Drehung versetzte Zahnräder 3 und 4 angetrieben. Der Stellmotor 5 wird von einem Verstärker 7 gesteuert. Für den Stellmotor 5 sind zwei. Regelkreise vorgesehen.F i g. 1 shows a movable part 1, the position of which according to a predetermined Program should be regulated. This part is by a spindle 2 over two of a servomotor 5 driven gears 3 and 4 in rotation. The servomotor 5 is controlled by an amplifier 7. For the servomotor 5 are two. Control loops intended.

Der eine Regelkreis bewirkt die Geschwindigkeitsregelung des Teils 1. Sie enthält den Verstärker 7 und eine Vergleichsanordnung 81, deren Ausgangsspannung dem Verstärker 7 zugeführt wird und die an einem Eingang ein Signal empfängt, das von der Drehzahl des Stellmotors abhängt und von einem Tachometerdynamo 6 erzeugt wird, der drehfest mit der Welle des Stellmotors verbunden ist. Am anderen Eingang empfängt die Vergleichsanordnung 81 ein Signal, das vom Ausgang einer Addierschaltung 82 abgegeben wird. Die Addierschaltung 82 empfängt an .einem Eingang von der Spur 91 eines Magnetbandes 9 ein Signal, das der Geschwindigkeit proportional ist, welche nach dem vorgegebenen Programm dem zu verstellenden Teil in Abhängigkeit von der Zeit erteilt werden soll. Dieses Signal bildet also das Ges.chwindigkeits-Sollwertsignal.One control loop controls the speed of the part 1. It contains the amplifier 7 and a comparison arrangement 81 whose output voltage is fed to the amplifier 7 and which receives a signal at an input which depends on the speed of the servomotor and is generated by a tachometer dynamo 6 which is rotatably connected to the shaft of the servomotor. At the other entrance the comparison device 81 receives a signal from the output of an adder circuit 82 is delivered. The adder circuit 82 receives an input from the track 91 of a magnetic tape 9 a signal which is proportional to the speed, which according to the specified program the part to be adjusted depending on the Time should be granted. This signal thus forms the speed setpoint signal.

Die Vergleichsanordnung 81 gibt eine Spannung ab, welche durch Einwirkung auf den Stellmotor 5 über den Verstärker 7 die Drehung des Stellmotors verzögert oder beschleunigt und dadurch die Geschwindigkeitsregelung des Teils 1 bewirkt. Der andere Regelkreis bewirkt die Stellungsregelung des Teils 1.The comparison arrangement 81 emits a voltage which, by acting on the servomotor 5 via the amplifier 7, decelerates or accelerates the rotation of the servomotor and thereby effects the speed regulation of the part 1. The other control loop controls the position of part 1.

Die Spindel 2 steuert einen Digitalverschlüssler 11, der eine Gruppe von Ziffern :abgibt, welche die augenblickliche Stellung des Teils, also den Stellungs-Istwert, ausdrücken.The spindle 2 controls a digital encryptor 11, the group of digits: gives which the current position of the part, i.e. the actual position value, to express.

Diese Zifferngruppe wird einer numerischen Vergleichsanordnung 12 zugeführt, die andererseits in Zeitpunkten, welche durch -die Spur 92 des Magnetbundes 9 bestimmt werden, Zifferngruppen empfängt, die gleichfalls von der Spur 92 geliefert werden und die Stellungen angeben, welche den Teil gemäß dem vorgegebenen Programm in diesen bestimmten Zeitpunkten haben soll. Diese Zifferngruppen bilden das Stellungs-Sollwertsignal. Der von der Vergleichsanordnung 12 festgestellte Unterschied zwischen dem Stellungs-Istwert und dem Stellungs-Sollwert wird durch einen Digital-Analog-Umsetzer 13 in eine proportionale Spannung mit dem gewünschten Vorzeichen umgewandelt. Diese Spannung lädt einen Kondensator 14 auf (wobei eine im Umsetzer 13 enthaltene Anordnung eine Entladung des Kondensators über den Umsetzer 13 verhindert).This group of digits is used in a numerical comparison arrangement 12 fed, on the other hand at times which by -the track 92 of the magnetic collar 9 are determined, groups of digits are received, which are also supplied by the track 92 and indicate the positions which the part according to the given program should have in these specific times. These groups of digits form the position setpoint signal. The difference between the actual position value determined by the comparison arrangement 12 and the position setpoint is converted into a proportional one by a digital-to-analog converter 13 Voltage converted with the desired sign. This voltage charges a capacitor 14 (where an arrangement contained in the converter 13 causes a discharge of the capacitor prevented via the converter 13).

Die vom Kondensator 14 gespeicherte Elektrizitätsmenge wird über einen Widerstand 15 dem Eingang der Addierschaltung 82 zugeführt, in welcher sie (mit dem entsprechenden Vorzeichen) zu dem (gleichfalls in einen Strom umgewandelten) Geschwindigkeits-Sollwertsignal addiert wird, das von der Spur 91 geliefert wird.The amount of electricity stored by the capacitor 14 is via a Resistor 15 is fed to the input of the adder circuit 82, in which it (with the corresponding sign) to the (also converted into a current) Velocity setpoint signal is added, which is supplied by the track 91.

F i g. 2 zeigt :die Durchführung der Stellungskorrektur. Das Diagramm stellt den Weg S des Teils 1 als Funktion der Zeit t dar. In bestimmten Zeitpunkten t1, t2 . . . t" wird die Stellung des Teils mit der Stellung verglichen, die es nach dem Programm zu diesen Zeitpunkten haben soll.F i g. 2 shows: the implementation of the posture correction. The diagram shows the path S of part 1 as a function of time t. At certain times t1, t2 . . . t " , the position of the part is compared with the position it should have at these times according to the program.

Die programmgemäße Verstellung ist durch die Kurve I dargestellt. Die Kurve II zeigt die wirkliche Verstellung.The adjustment according to the program is shown by curve I. Curve II shows the real adjustment.

Im Zeitpunkt t1 ist die Stellungsabweichung Null; der Kondensator 14 gibt daher kein Korrektursignal ab.At time t1 the positional deviation is zero; the capacitor 14 therefore does not emit a correction signal.

Im Zeitpunkt t, wird eine Abweichung b2 festgestellt, welche eine Nachelung gegenüber dem Pro-U a amm ausdrückt. Der Kondensator 14 wird bei -spielsweise durch :eine positive Spannung aufgeladen, welche einen Strom im Widerstand 15 hervorruft, der eine Beschleunigung der Verstellung des Teils 1 in der Weise bewirkt, :daß die Abweichung zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 allmählich verschwindet: Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß die Zahl der erforderlichen numerischen Informationen beträchtlich verringert wird. Diese Informationen haben nämlich lediglich den Zweck, die durch die Ungenauigkeit der Geschwindigkeitsregelung hervorgerufene Stellungsabweichung zu korrigieren, anstatt die Verstellung direkt zu steuern.At time t, a deviation b2 is determined, which is a Nachelung against the Pro-U a amm expresses. The capacitor 14 is at -spielweise by: a positive voltage charged, which causes a current in resistor 15, which causes an acceleration of the adjustment of the part 1 in such a way that the Deviation between times t2 and t3 gradually disappears: an essential one The advantage of the arrangement described is that the number of required numerical information is reduced considerably. Have this information namely only the purpose caused by the inaccuracy of the cruise control to correct the positional deviation caused, instead of the adjustment directly to control.

Das beschriebene Beispiel entspricht einer eindimensionalen Verstellung. Es läßt sich natürlich auf den Fall von zwei oder drei Dimensionen durch Verwendung von Mehrspurmagnetbändern erweitern.The example described corresponds to a one-dimensional adjustment. It can of course be applied to the case of two or three dimensions by using it of multi-track magnetic tapes.

Ferner können gleichzeitig weitere Informationen in analoger Form übertragen werden, beispielsweise der Krümmungsradius der Verstellkurve als Funktion der Zeit (F i g. 2), wodurch gegebenenfalls die Abnutzung des Bearbeitungswerkzeugs berücksichtigt werden könnte.Further information can also be provided in analog form at the same time are transmitted, for example the radius of curvature of the adjustment curve as a function the time (Fig. 2), which may reduce the wear and tear of the machining tool could be considered.

Claims

Claims: 1. Arrangement for position control of a part according to a given program with a transducer, which emits coded signals at fixed times, which represent the position of the part, a comparison arrangement, which the actual position value emitted by the transducer with digital supplied by the program Compares position setpoint signals and emits a digital position error signal corresponding to the difference, and with a servomotor which is controlled as a function of the digital error signal, dadurchge -kennzei chnet that the servomotor (5) is in a speed control loop, which is used as a further reference variable : an analog speed setpoint signal (91) supplied by the program is supplied that a digital-to-analog converter (13) is connected to the output of the comparison arrangement (12), at the output of which a capacitor (14) is connected in parallel in such a way that he cannot discharge himself through this exit, and that de The capacitor (14) is connected via a resistor (15) to one input of an addition arrangement (82), the other input of which is supplied with the analog speed setpoint signal: a1 (91) and the output signal of which is supplied to the speed control loop as a reference variable.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the digital position setpoint signal and the analog speed setpoint signal are recorded on different tracks (91, 92) of a recording medium (9). Publications considered: VDI-Zeitschrift (1958), no. 33, p. 1574; ETZ-A (1962), no. 12, p. 381.