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Die Erfindung bezieht sich auf selbsttätige Regelvorrichtungen nach
Patent 1210 071, d. h. auf Regelvorrichtungen, bei denen aus Sicherheitsgründen
mehrere parallele Steuerkanäle zur Betätigung einer gemeinsamen Steheinrichtung
in Abhängigkeit von einer gemeinsamen Führungsgröße vorgesehen sind und jeder Kanal
einen Verstärker enthält, an dessen Eingang ein von der Führungsgröße abgeleitetes
Signal übermittelt wird, wobei wenigstens einige der Kanäle außerdem einen Vergleicher
zum Erzeugen eines Signals aufweisen, welches dem Unterschied zwischen der Ausgangsgröße
des Verstärkers des jeweiligen Kanals und einem Mittelwert für die Ausgangsgrößen
der Verstärker aller Kanäle entspricht, und wobei Einrichtungen vorgesehen sind,
durch welche die übertragungseigenschaften der Kanäle in Abhängigkeit von der Ausgangsgröße
des Vergleichers so verändert werden, daß sich ihr Unterschied in Richtung auf Null
verkleinert.
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In einem typischen Fall können Regelvorrichtungen der beschriebenen
Art für jeden Unterkanal eine Sollsignalquelle zum Erzeugen eines den Sollwert darstellenden
Signals enthalten sowie einen Regelverstärker, mit dessen Eingang die Sollsignalquelle
gekoppelt ist, einen Stellmotor, der durch die Ausgangsgröße des Regelverstärkers
betrieben wird und der über einen gemeinsamen Ausgang mit den Stellmotoren der anderen
Unterkanäle gekoppelt ist, und einen Rückführsignalgenerator, der mit der Ausgangswelle
des Motors gekoppelt ist, um ein Signal auf den Verstärkereingang zu koppeln, das
von der Ausgangsgröße des Unterkanals abhängt. In jedem Unterkanal sind die einzelnen
Bauelemente, zum mindesten was ihre Betriebseigenschaften betrifft, größenmäßig
identisch, und daher empfängt jeder Unterkanal Signale, die einem gemeinsamen Sollwert
entsprechen.
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Bei einer Regelvorrichtung der beschriebenen Art müssen Vorkehrungen
getroffen werden, um Fehlfunktionen oder Beschädigungen zu verhindern, wenn die
Ausgangsgröße eines der Unterkanäle erheblich von den Ausgangsgrößen der übrigen
abweicht, wie es z. B. geschehen kann, wenn einer der Unterkanäle fehlerhaft ist.
Zu diesem Zweck können Einrichtungen vorgesehen werden, die den Antrieb von jedem
der Motoren zum Ausgangsbauteil trennen, wenn das Drehmoment, das durch diesen Antrieb
ausgeübt wird, einen vorbestimmten Wert übersteigt. Ebenfalls können Vorkehrungen
getroffen werden, um jeden Unterkanal, in dem ein oder mehrere andere vorbestimmte
Fehlerzustände eintreten, abzutrennen oder auszuschalten.
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Weiter können angemessene und zulässige Differenzen in den Signalen
(einschließlich angemessener und zulässiger Abweichungen der Ausgangswerte in den
Ausgängen der Signalqulellen), die durch die Sollsignalquellen oder die Rückführsignalgeneratoren
oder in den Betriebseigenschaften des Regelverstärkers oder anderen Elementen der
Unterkanäle erzeugt werden, wenn sie nicht korrigiert werden, i Anlaß zu Differenzen
in den Motorausgangsdrehmomenten geben, die ausreichend sind, um zu bewirken, daß
einer oder mehrere der Unterkanäle unnötig außer Betrieb gesetzt werden.
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Es ist daher Aufgabe der zusätzlichen Erfindung, i eine Regelvorrichtung
der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, in welcher die Wirkungen angemessener
und zulässiger Differenzen zwischen den Unterkanälen derart ausgeglichen oder abgeglichen
werden, daß solche unnötigen Außerbetriebsetzungen verhindert werden.
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Diese Aufgabe ist gemäß der zusätzlichen Erfindung bei einer selbsttätigen
Regelvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Ausgangssignal
jedes Vergleichers aus der Differenz zwischen der Ausgangsgröße des Verstärkers
in seinem entsprechenden Kanal und der Ausgangsgröße des Verstärkers in dem in einer
vorbestimmten zyklischen Reihenfolge nächsten Kanal gebildet ist, daß die Ausgangsgröße
des Verstärkers dieses nächsten Kanals der Reihenfolge in diesem Fall für jeden
Kanal als der Mittelwert dient und daß eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist,
die eine gleichzeitige Abweichung aller Kanäle im gleichen Sinne verhindert.
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Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden
Zeichnungen näher erläutert werden, und zwar zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild
einer Grundform der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung, F i g. 2 ein Blockschaltbild
einer speziellen erfindungsgemäßen Regelvorrichtung, in der aus Konstruktionsgründen
das Betriebsprinzip etwas verändert ist, während F i g. 3 in vereinfachter Form
ein Schaltbild eines Teils von F i g. 2 wiedergibt.
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In F i g. 1 der Zeichnungen ist ein Blockschaltbild einer Regelvorrichtung
dargestellt, die einen Kanal eines Selbststeuersystems für ein Flugzeug darstellt,
z. B. den Höhenruderkanal, und drei Unterkanäle aufweist, die auf einen gemeinsamen
Sollwert ansprechen und einen gemeinsamen Ausgang betätigen. In dem besonderen Selbstlenksystem
bzw. Autopilotsystem, das beschrieben werden soll, wird in jedem Unterkanal ein
eigenes Sollsignal erzeugt, das der Geschwindigkeit der Bewegung der Steuerflächen
entspricht, die erforderlich ist, um jede Störung des Flugzustandes des Flugzeuges
zu beheben und/oder das Flugzeug auf einer gewünschten Flugbahn zu steuern. Diese
Signalquellen sind in ihren Werten in den drei Unterkanälen identisch, die auf diese
Weise mit Signalen versorgt werden, die einem gemeinsamen Sollwert entsprechen.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch auf andere Arten von selbstlenkenden
Servosystemen angewendet werden kann, z. B. zum Steuern der Position und auch für
andere als selbstlenkende Servosysteme. Ähnliche Systeme, von denen jedes zwei oder
mehr Unterkanäle enthält, werden selbstverständlich üblicherweise für die anderen
Steuerflächen vorgesehen, d. h. für die Querruder und das Seitenruder eines Flugzeuges.
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Die drei Unterkanäle A, B und C der Regelvorrichtung sind in
getrennten Abschnitten in F i g. 1 gezeigt, wobei die Abschnitte mit den entsprechenden
Bezugsbuchstaben A, B und C bezeichnet sind. Die drei Ausgangsbauteile 1A
bis 1C der Unterkanäle A bis C sind in einem gemeinsamen Ausgang gekoppelt, wie
durch die unterbrochene Linie gezeigt ist, die die Ausgangsbauteile 1A bis 1C verbindet.
Der gemeinsame Ausgangsbauteil kann z. B. eine Welle sein, auf der ein Zahnrad sitzt,
das an verschiedenen Punkten seines Umfanges von Zahnrädern angetrieben wird, die
auf den Wellen 1A bis 1C sitzen. Da jeder der Unterkanäle A bis C identische Bestandteile
enthält, werden diese mit den gleichen Bezugszahlen
und für jeden
Unterkanal mit einem entsprechenden Zusatz A, B oder C bezeichnet. Wenn in
dieser Beschreibung auf die gleichen Bestandteile der drei Unterkanäle gleichzeitig
Bezug genommen wird, werden die entsprechenden Bezugszahlen ohne Zusatz verwendet.
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Jeder der Unterkanäle A bis C enthält eine Sollsignalquelle 2, die
in ihren Werten gleich denen der anderen Unterkanäle, aber unabhängig von diesen
ist. In bestimmten Fällen kann es zulässig sein, eine einzige Signalquelle 2 gemeinsam
für alle Unterkanäle zu verwenden, oder als Alternativfall können bestimmte Bestandteile
des Signals aus einer gemeinsamen Quelle entnommen werden, vorausgesetzt, daß durch
geeignete Maßnahmen sichergestellt ist, daß die Wirkung eines Fehlers der gemeinsamen
Quelle das System als Ganzes nicht beeinträchtigt.
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Die durch die Signalquelle 2 erzeugten Signale entsprechen einer verlangten
Geschwindigkeit der Höhenruderbewegung. In bekannter Weise kann jede Signalquelle
eine Kombination von Gyroskopen, Positionsüberwachern und anderen Signalquellen
enthalten, z. B. von Funkempfängern für Richtstrahlen, um ein zusammengesetztes
bzw. Verbund-Sollsignal zum Steuern des Flugzeughöhenruders zu erzeugen, um entweder
einen gegebenen Flugzustand aufrechtzuerhalten oder auf einer bestimmten Flugbahn
zu fliegen. Die Quellen 2 können ebenfalls in bekannter Art Mittel enthalten, um
in die Sollsignale passende Anteile von Signalen einzuschließen, die sich als Funktion
oder Integral eines erzeugten Signals in bezug auf die Zeit ergeben.
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Die Ausgänge der Sollsignalquellen 2 sind mit den Eingängen der Signalverbindungsnetze
3 verbunden, in welchen die Sollsignale mit verschiedenen Rückführsignalen in der
unten beschriebenen Art überlagert werden. Die Ausgangsgröße der Signalverbindungsnetze
3 werden durch mit ihnen verbundene Verstärkungsabgleicher 5 den Verstärkern 4 übermittelt.
Es gibt verschiedene Stellen, an denen Verstärkungsabgleicher in die Schaltung jedes
Unterkanals eingeführt werden können, wie unten beschrieben wird, und drei von ihnen
sind in F i g. 1 beispielsweise durch unterbrochene Linien dargestellt. Üblicherweise
wird in einem gegebenen System nur einer der drei alternativ angegebenen Abgleicher
verwendet. Die Ausgänge der Verstärker 4 werden Stellmotoren 6 übermittelt, deren
Ausgangswellen 7 Tachometergeneratoren 8 und die Ein- ; gangsbauteile elektromagnetischer
Kupplungen 9 treiben. Die Ausgangsbauteile der Kupplungen 9 sind direkt mit den
Ausgangsbauteilen 1 verbunden, die zusammen an den gemeinsamen Ausgang des Kanals
bzw. Gemeinschaftsausgangswert angekoppelt ; werden. Jede dieser Kopplungen enthält
irgendeine drehmomentabhängige Einrichtung (die nicht gezeichnet ist), die so eingerichtet
ist, daß sie ein Relais betätigt (im nachfolgenden als »Kupplungsrelais bezeichnet),
das einen elektrischen Schaltkontakt 9' betätigt, wenn das übermittelte Drehmoment
einen vorbestimmten Wert überschreitet. Diese drehmomentabhängige Einrichtung kann
z. B. Schaltkontakte betätigen, die im Stromkreis des Kupplungsrelais enthalten
sind und geschlossen werden können, wodurch die Relaiswicklung mit einer Spannungsquelle
verbunden wird.
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Die Kontakte 9' sind in den Stromkreisen der Spulen der Kupplungen
9 so verbunden, daß die Kupplungen 9 geöffnet sind, wenn der Kontakt 9' offen ist.
Wenn daher der Ausgang eines der Unterkanäle erheblich von denen der anderen beiden
abi weicht, wird die drehmomentabhängige Einrichtung dieses Unterkanals in Tätigkeit
gesetzt, um die Kupplung zu öffnen und den Kanal außer Betrieb zu setzen. Andere
Einrichtungen, z. B. Stromkreise in den Unterkanälen, die auf verschiedene Fehlerzustände
ansprechen, können ebenfalls die Betätigung der Kupplungsrelais bewirken, um den
Ausgang eines fehlerhaften Unterkanals abzuschalten. Die Kupplungsstromkreise können,
wie anderswo vorgeschlagen, derart untereinander verbunden werden, daß der Kanal
mit nur zwei betriebsfähigen Unterkanälen weiterarbeitet, daß aber, wenn noch ein
weiterer Fekler entsteht, beide übriggebliebenen Unterkanäle abgeschaltet werden.
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In bekannter Weise benötigen die Tachometergeneratoren 8 eine Bezugsspannung,
damit die Signale erzeugen können, die den Drehzahlen der Ausgangswellen 7 der Motoren
6 entsprechen. Die Bezugsspannungen werden an Klemmen 10 gelegt, die, wie gezeigt,
mit den Tachometergeneratoren 8 über Verstärkungsabgleicher 11 verbunden sind. Die
Ausgangssignale der Tachometergeneratoren 8 werden, wie gezeigt, weiteren Eingängen
der Verstärker 4
durch Verstärkungsabgleicher 12 rückübermittelt.
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Wie oben erwähnt, ist gewöhnlich nur einer der drei Verstärkungsabgleicher
5, 11 und 12 in jeden der Unterkanäle eingeschaltet, und zwar in jedem Unterkanal
der gleiche. Welcher es auch ist, er wird in Übereinstimmung mit der Spannungsdifferenz
zwischen der Ausgangsgröße des Verstärkers 4 des Unterkanals, zu dem er gehört,
und der Ausgangsgröße des nächsten der drei Unterkanäle (wobei sie in einer vorbestimmten
Reihenfolge, z. B. in der Folge A, B, C betrachtet werden) und dem Vorzeichen
der Eingangsspannung zu dem Unterkanal gesteuert, um die Übertragungseigenschaften
des Unterkanals durch Verändern seiner Verstärkung in der Art zu steuern, daß die
Spannungsdifferenz zwischen den beiden Verstärkerausgängen sich in Richtung auf
Null vermindert. Es sei der Unterkanal A betrachtet, bei dem zu diesem Zweck die
Ausgangsspannung des Verstärkers 4<4 einem Vergleicher 13 A gemeinsam mit der
Ausgangsspannung vom Verstärker 4B übermittelt wird. (Im Unterkanal B liegen die
Ausgänge der Verstärker 4B und 4C an dem Vergleicher 13B, und im Unterkanal C liegen
die Ausgänge der Verstärker 4C und 4A am Komparator 13 C.) Der Ausgang des Vergleichers
13 A (er muß vorzeichenansprechempfindlich sein, d. 1i., seine Ausgangsgröße entspricht
beispielsweise der Ausgangsgröße des Verstärkers 4A minus der Ausgangsgröße des
Verstärkers 4B und ändert sein Vorzeichen entsprechend dem Vorzeichen der Differenz)
wird einer Multiplikatorschaltung 14A übermittelt, an die ebenfalls der Ausgang
einer Vorzeichenfühlerschaltung 15A gelegt ist. Das Eingangssignal für den
Unterkanal A, das ist der Ausgang der Signalquelle 2A, wird an den Eingang der Vorzeichenfühlerschaltung
15A gelegt, die so wirkt, daß sie eines von zwei verschiedenen Ausgangssignalen
(oder Signalzuständen) in Abhängigkeit vom Vorzeichen des Eingangssignals erzeugt.
Der Ausgang der Multiplikatorschaltung 14A ergibt daher ein Signal, das der Differenz
nach Größe und Vorzeichen zwischen
den Ausgangsspannungen der Verstärker
4A und 4B multipliziert mit dem Vorzeichen der Eingangsgröße am Unterkanal A entspricht.
Dieses Ausgangssignal wird, wie gezeigt, durch die drei unterbrochenen Verbindungen
16A dem entsprechenden Verstärkungsabgleicher 5A, 11A oder 12A übermittelt.
Es sei erwähnt, daß Verstärkungsabgleicher auch an anderen als den bezeichneten
Stellen im System enthalten sein können, z. B. zwischen den Quellen 2 und den Netzen
3, oder sie können auf andere Art mit den Quellen 2 so verbunden sein, daß sie deren
Ansprechempfindlichkeit verändern, z. B. durch Verändern der Größe einer Bezugsspannung.
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Wenn die Verstärkungsabgleicher 5 verwendet werden, wird die Größe
der Signale, die von ihnen an die Verstärker 4 gegeben werden, in dem Sinne
verändert, daß sich die Differenz zwischen der Ausgangsspannung des beteiligten
Verstärkers 4 und der Ausgangsspannung des Verstärkers für den Unterkanal, mit dem
sie verglichen wird, vermindert. Wenn die Verstärkungsabgleicher 11 verwendet werden,
werden die Größen der Rückführsignale, die durch die Tachometergeneratoren 8 erzeugt
werden, zu dem gleichen Zweck verändert durch Verändern der Größe der Bezugsspannungen,
die von den mit den Klemmen 10 verbundenen Quellen den Generatoren 8 übermittelt
werden. Wenn schließlich die Verstärkungsabgleicher 12 verwendet werden, werden
die Größen der Rückkopplungssignale von den Tachometergeneratoren 8 zu dem gleichen
Zweck verändert. Für den Fall der Verstärkungsabgleicher 12 sei erwähnt, daß sie
einen Teil des Signalkombinationsnetzes 3 bilden können.
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Durch Verändern der Übertragungseigenschaften der Unterkanäle auf
eine der oben angegebenen Arten können die Ausgänge abgeglichen werden, und dadurch
wird unnötiges Abschalten verhindert, wenn angemessene und zulässige Differenzen
beispielsweise in den Amplituden der Rückführsignale oder den Amplituden der Signale
von den Quellen 2 auftreten. Weitere Differenzen in den Ausgängen der drei Unterkanäle
können jedoch durch angemessene und zulässige Abweichungen der Grundwerte bewirkt
werden oder durch Fehler beispielsweise in den Ausgängen der Signalquellen 2 oder
der Tachometergeneratoren 8 (oder anderer Rückführsignalquellen bei anderen Arten
von Regelvorrichtungen), und diese können durch Rückführsignale abgeglichen werden,
die von den Ausgängen der Vergleicher 13 abhängen (d. h. von den Differenzen zwischen
den Ausgängen der beiden beteiligten Unterkanäle) und die den Eingängen der Unterkanäle
durch geeignete Rückkopplungsnetze in der Art zugeführt werden, daß sie die Ausgangsspannungen
der Vergleicher 13 gegen in Richtung auf Null vermindern.
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In dem in F i g. 1 gezeigten System sind die Ausgänge der Vergleicher
13 direkt auf weitere Eingänge der Kombinationsnetze 3 durch Begrenzer 17 gekoppelt,
wobei diese Rückkopplungswege geschaffen wurden, um das Abgleichen aller kurzzeitigen
Abweichungen oder Fehler, die entstehen können, zu ermöglichen, z. B. durch Umschalten
von einer Quelle auf eine andere zwischen den Sollsignalquellen 2. Solche Abweichungen
können teilweise durch die Wirkung der Verstärkungsabgleicher kompensiert werden,
aber dieser zusätzliche Abgleich, mit zweckmäßig begrenzter Wirkung, ist wünschenswert,
um unnötiges Abschalten zu verhindern. Um lang dauernde Abweichungen auszugleichen,
z. B. sich langsam addierende Fehler als Folge allmählicher Veränderungen in den
Betriebseigenschaften der Schaltelemente, werden die Ausgänge der Vergleicher 13
auf andere Eingänge der Kombinationsnetze 3 durch Integratoren 18 rückübermittelt,
deren Ausgänge mit Begrenzern ausgestattet sein können. In beiden Fällen ist das
Vorzeichen der Rückkopplungssignale so, daß sie die Ausgänge der Vergleicher 13
in Richtung auf Null zu vermindern suchen.
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Um endlich die Möglichkeit auszuschließen, daß alle drei Unterkanäle
gleichzeitig nach der gleichen Richtung abweichen, da die Ausgänge aller drei Vergleicher
13 während eines gleichzeitigen Abweichens im gleichen Sinne im wesentlichen Null
bleiben würden, werden die Ausgänge der Sollsignalquelle 2 den Eingängen der Integratoren
18 zusammen mit den Ausgängen der Vergleicher 13 übermittelt. Als Alternativlösung
können ausgewählte Teile der Signale von den Quellen 2 den Integratoren 18 übermittelt
werden.
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Als Integratoren 18 werden besser elektromechanische als elektronische
Integratoren verwendet, da es nötig sein kann, daß ihre Ausgangsgrößen für unbegrenzte
Zeit gespeichert werden, selbst wenn die Unterkanäle, zu denen sie gehören, ausgeschaltet
oder getrennt sind. Daher kann jeder der Integratoren 18 unbekannterweise einen
Servoverstärker, einen Servomotor und einen Tachometergenerator, der mit der Ausgangswelle
des Motors gekoppelt ist, enthalten. Die Signale, die integriert werden sollen,
werden dem Verstärkereingang gemeinsam mit dem Ausgang des Tachometergenerators,
aber in entgegengesetzter Richtung, übermittelt. Der Ausgang des Integrators entspricht
der Stellung der Welle des Motors, und diese Stellung wird durch eine geeignete
Abnahmeeinrichtung, die auf die Winkelstellung der Welle anspricht, oder durch ein
Potentiometer, das über eine geeignete Verbindung von der Welle angetrieben wird,
in ein elektrisches Signal umgewandelt.
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In der obigen Beschreibung wurde auf die Natur der Signale nicht eingegangen,
und es sei erwähnt, daß sie jede beliebige Form haben können, es können z. B. Gleichstromsignale
oder modulierte Wechselstromsignale sein. Im letzteren Falle sind für die Schaltung
zusätzliche Modulatoren, Demodulatoren, Bezugsspannungsquellen und andere Einrichtungen
in bekannter Weise notwendig, und ähnliche Zusätze können in anderen Fällen erforderlich
sein. Wo das Vorzeichen eines Signals erwähnt wurde, wird dies im Fall eines Wechselstroms
natürlich durch die Phase bestimmt, wobei eine Phasenumkehr einem Wechsel des Vorzeichens
entspricht. generatoren 8 eine Bezugsspannung, damit sie Si-Bei Anwendung bei einem
Selbststeuergerät ist ein hohes Maß an Betriebssicherheit erforderlich. Jeder der
Unterkanäle kann daher neben der drehmomentabhängigen Einrichtung verschiedene andere
Einrichtungen zum Aufspüren von Fehlerzuständen, die in dem Unterkanal entstehen,
enthalten. Diese weiteren Einrichtungen können z. B. die Kupplungsrelais betätigen,
um die Kontakte 9' zu öffnen und dadurch die Kupplung 9 jedes Unterkanals, in dem
ein Fehler entstanden ist, zu öffnen. Zusätzlich ist eine gewisse Neueinstellung
erforderlich, wenn ein Unterkanal getrennt worden ist, damit der Verstärkerausgang
des fehlerhaften Unterkanals nicht
den Komparatoren der anderen
beiden Unterkanäle übermittelt wird, die in Betrieb bleiben. Dies kann dadurch bewirkt
werden, daß die Eingänge nach den Vergleichern unter die Steuereinwirkung der Kupplungsrelais
gebracht werden.
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Wenn man eine Regelanordnung aufbauen will, die eine Mehrzahl von
Unterkanälen enthält, z. B. zur Verwendung in einem Selbstlenkgerät, so kann es
erwünscht sein, daß jeder Unterkanal soweit wie möglich unabhängig gemacht wird,
während die Zahl von Zwischenverbindungen zwischen den Unterkanälen möglichst klein
gehalten wird. Das Schaltbild eines erfindungsgemäßen Systems, in dem dies soweit
wie möglich durchgeführt ist, ist in F i g. 2 dargestellt.
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Bei dem in F i g. 1 gezeigten System kann die Verstärkung eines Unterkanals,
z. B. des Unterkanals A, durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: GA
= 1 -I- k (VO A - VO B) - Vorzeichen von VIA . (1) Wenn
GA die Verstärkung ist, so ist k eine Konstante, VoA und VoB sind die Ausgangsspannungen
der Unterkanäle A und B, und VIA ist die Eingangsspannung am
Unterkanal A.
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Bei dem in F i g. 2 gezeigten System ist die Arbeitsweise dadurch
modifiziert worden, daß man sich zweier Näherungen oder Annahmen bedient, die bei
den meisten praktischen Betriebsverhältnissen zulässig sind. Die erste besteht darin,
daß das Vorzeichen der Eingangsgröße eines Unterkanals normalerweise gleich dem
Vorzeichen der Eingangsgrößen der anderen Unterkanäle ist, während die zweite darin
besteht, daß die Vorzeichen der Eingangsgrößen der Unterkanäle normalerweise gleich
den Vorzeichen der Rückführsignale in diesen Kanälen sind. Unter der ersten dieser
Voraussetzungen kann die Gleichung (1) folgendermaßen beschrieben werden: GA = 1
-f- k (VO A # Vorzeichen VI A - VO B - Vorzeichen V,
B). (2)
Darin ist VI B die Eingangsspannung des Unterkanals
B. Unter Zugrundelegung der zweiten Näherung ergibt sich aus der Gleichung
(2): GA = 1 -f- k (VO A - Vorzeichen VF A - VO
B - Vorzeichen VP B) . (3)
VFA und VFB sind die Rückführspannungen
in den Unterkanälen A und B.
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Das Steuersystem, dessen Schaltbild in den F i g. 2 und 3 gezeigt
ist, bewirkt das Steuern der Verstärkungen der verschiedenen Unterkanäle in übereinstimmung
mit der Gleichung (3). Das System ist wieder ein dem der F i g. 1 ähnliches Geschwindigkeits-Nachlaufregelsystem
und hat drei gleiche Unterkanäle A, B und C, wobei nur die Schaltung des
Unterkanals A gezeigt ist. Es ist schematisch gezeigt, wie Teile der Ausgangsbauteile
25B und 25C der Unterkanäle B und C mit dem Ausgangsbauteil
25A des Unterkanals A verbunden sind. Das System verwendet modulierte
Wechselstromsignale, und die Verbindungsleitungen zwischen den verschiedenen Blöcken
der Schaltung sind entsprechend als Doppelleitungen gezeichnet. Die Verbindungen
der Ausgangsbauteile schließen drehmomentempfindliche Einrichtungen ein, wie sie
mit Bezug auf F i g. 1 beschrieben wurden.
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In F i g. 2 enthält der Unterkanal A eine Sollsignalquelle 26A, die
im Betrieb ein Sollsignal zum Steuern der Flächenbewegungsgeschwindigkeit erzeugt.
Dieses wird an eine Signalkombinationsschaltung 27A gemeinsam mit verschiedenen
Rückführsignalen gelegt, die unten beschrieben werden, und die Ausgangsgröße dieser
Schaltung 27A wird dem Eingang des Hauptservoverstärkers 28A des Unterkanals übermittelt.
Die Ausgangsgröße des Verstärkers 28A wird einem Stellmotor 29 A übermittelt, z.
B. einem zweiphasigen Wechselstrominduktionsmotor, dessen Bezugsphase mit einer
Wechselspannung gespeist wird, die an die Klemmen 30A gelegt wird. In eine der Zuleitungen
von den Klemmen 30A zum Motor 29A ist ein Stromdetektor 31A eingeschaltet, dessen
Wirkung weiter unten beschrieben wird. Die Ausgangswelle 32A des Motors 29A ist
mit einem Tachometergenerator 33A und mit dem Eingang einer elektromagnetisch betätigten
Kupplung 34A verbunden. Der Ausgang der Kupplung 34A ist mit dem Ausgangsbauteil
25A des Unterkanals verbunden, und ihre Arbeitsspule ist mit einem Kontakt
34A' eines Kupplungsrelais in Reihe geschaltet, das wie in der Schaltung der F i
g. 1 durch eine drehmomentempfindliche Einrichtung (nicht gezeigt) im Antrieb vom
Ausgangsbauteil 25A des Unterkanals zum gemeinsamen Ausgang betätigt wird.
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Der Tachometergenerator 33A wird mit einer Wechselspannung aus einer
Bezugsquelle gespeist, die über die Klemmen 35A verbunden ist, und zwar durch
eine Verstärkerabgleichschaltung 36A, die bewirkt, daß die an den Tachometergenerator
33 A angelegte Spannung sich in Abhängigkeit von der von den Leitungen
37A kommenden Spannung ändert. Die Ausgangsgröße vom Tachometergenerator
33 A zeigt durch ihre Amplitude die Drehzahl und durch ihre Phase die Drehrichtung
der Welle 32A an und wird zu einem Eingang der Signalkombinationsschaltung 27A rückgeführt.
Es sei erwähnt, daß für eine gegebene Einstellung des Verstärkungsabgleichers 36A
die vom Tachometergenerator 33A erzeugte Spannung sich annähernd linear mit der
Drehzahl der Welle 32A über einen gegebenen Spannungsbereich ändert. Wenn die Ausgangsgröße
des Verstärkungsabgleichers 36A durch Verändern der an ihn über die Leitungen 37A
angelegten Spannung geändert wird, ändert sich der Änderungsbereich der Ausgangsspannung
des Tachometergenerators 33A entsprechend. Dadurch, daß man in dieser Weise die
Amplitude des Geschwindigkeitssignals verändert, das nach dem Eingang des Unterkanalverstärkers
rückgeführt wird, wird die Verstärkung des Unterkanals entsprechend verändert.
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Die Ausgangsgröße des Tachometergenerators wird außerdem einer phasenempfindlichen
Schaltung 38A übermittelt, deren Ausgangsgröße einer Multiplikatorschaltung
39A
übermittelt wird, deren anderer Eingang mit dem Ausgang des Verstärkers 28A verbunden
ist. Die Multiplikatorschaltung 39 A dient dazu, auf den Leitungen 40A eine Gleichspannung
zu erzeugen, deren Größe die Amplitude und Phase der Ausgangsspannung vom Verstärker
28A, multipliziert mit -i-1 oder -1, in Abhängigkeit von der Phase der Ausgangsgröße
des Tachometergenerators 33 A darstellt.
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Die Eingangsleitungen 37A des Verstärkungsabgleichers 36
A und die Ausgangsleitungen 40 A der Multiplikatorschaltung 39A sind
in einer Stern-Dreieck-Schaltung mit den identischen Leitungen von den Unterkanälen
B und C verbunden; diese Schaltung ist deutlicher in F i g. 3 gezeigt, die die Multiplikatoren
39 und Verstärkungsabgleicher 36 gemeinsam mit den Ausgangsverbindungen der ersteren
und den Eingangsverbindungen der letzteren darstellt. Einige dieser Verbindungen
sind auch in F i g. 2 gezeigt, und die Art, in der die gezeichneten Verbindungen
in F i g. 3 passen, ist durch Pfeile in F i g. 2 angedeutet, die auf die Punkte
in F i g. 3 zeigen, an denen die Leitungen verbunden werden.
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In F i g. 3 ist eine der Ausgangsleitungen 40 A des Multiplikators
39 A mit der Mittelklemme TS der Sternschaltung verbunden, während die andere mit
einem festen Kontakt eines Umschaltrelaiskontaktes 41 A (s. auch F i g. 2) verbunden
ist. Der Kontakt 41A wird entweder direkt oder indirekt durch das Kupplungsrelais
des Unterkanals A gesteuert, und der bewegte Kontakt berührt den festen Kontakt,
mit dem die Leitung 40A verbunden ist, wenn sich das Relais in dem Zustand
befindet, daß die Kupplung 34A eingeschaltet ist. Der andere feste Kontakt des Kontaktes
41A ist mit einer der Eingangsleitungen 37A des Verstärkungsabgleichers 36A verbunden.
Die gleiche Leitung 37A ist mit einer Klemme TAB verbunden, die zu
den Unterkanälen A und B
gemeinsam gehört. Das andere Ende der Leitung
37A ist mit dem einen Ende eines Widerstandes 42A (s. auch F i g. 2) verbunden,
dessen anderes Ende mit dem beweglichen Kontakt von Kontakt 41 A und mit
einer Klemme TCA verbunden ist, die zu den Unterkanälen A und C gemeinsam gehört.
Die Teile der Schaltung der F i g. 3, die zu den Unterkanälen B und C gehören, sind
identisch, wobei die Schaltung in F i g. 3 durch unterbrochene Linien entsprechend
aufgeteilt ist.
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Solange alle Kupplungen 34 eingeschaltet und die Kontakte 41 in den
Stellungen sind, die in F i g. 3 nicht gezeigt sind, ist ersichtlich, daß über jeder
Reihenkombination von einem Verstärkungsabgleicher 36 und einem Widerstand 42 eine
Spannung liegt, die gleich der Differenz zwischen den Ausgangsgrößen der Multiplikatorschaltungen
des Unterkanals, zu dem sie gehört, und dem nächsten Unterkanal in einer vorbestimmten
Reihenfolge der Unterkanäle ist. Zum Beispiel liegt am Abgleicher 36A eine Spannung,
die von der Differenz zwischen den Ausgangsgrößen der Multiplikatorschaltungen 39A
und 39B abhängt. Wenn einer der Unterkanäle durch Betätigen des Kupplungsrelais,
das den Kontakt 34' öffnet, außer Betrieb gesetzt wird, wird der Kontakt 41 dieses
Unterkanals in die in F i g. 3 gezeigte Stellung umgeschaltet. Das bewirkt beispielsweise
im Unterkanal A eine direkte Verbindung zwischen den Klemmen TAB und TCA,
wodurch die Kombination von Verstärkungsabgleicher 36A und Widerstand 42A kurzgeschlossen
und die Multiplikatorschaltung 39A getrennt wird. Die Schaltung kann dann durch
die übrigen beiden Unterkanäle B und C mit den Abgleichern 36B und 36C weiter in
Betrieb bleiben, die in übereinstimmung mit der Differenz zwischen den Ausgangsgrößen
der Multiplikatorschaltungen 39B und 39C gesteuert werden und im gewünschten Sinne
arbeiten.
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Zusätzlich wird der Ausgang des Verstärkers 28A an den Ausgangsleistungsdetektor
45A gelegt, dessen Ausgangsgröße an ein Relais 46A gelegt ist. Das Relais
46A bleibt unter Spannung, solange die Ausgangsspannung des Verstärkers 28A über
einem vorbestimmten Pegel bleibt. Wenn sie unter dieses Niveau absinkt, so fällt
das Relais 46A ab, und ein Kontakt des Relais ist so eingerichtet, daß er das Kupplungsrelais
betätigt, wodurch die Kupplung 34 A geöffnet wird. Dadurch wird der Unterkanal A
außer Betrieb gesetzt, wenn der Ausgang vom Verstärker unter einen vorbestimmten
Sicherheitspegel fällt, wodurch die Regelvorrichtung gegen einen Fehler geschützt
wird, durch den die Ausgangsspannung vom Verstärker 28A verschwindet oder sehr klein
wird. Ähnlich arbeitet der Stromdetektor 31 A, um das Kupplungsrelais zu betätigen
und die Kupplung 34A zu öffnen, wenn der Strom in der Bezugsphasenwicklung des Motors
unter einen vorbestimmten Wert fällt.
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Es sind wie in der in F i g. 1 gezeigten Schaltung Schaltungen zum
Abgleichen der Grundwerte geschaffen. Zu diesem Zweck ist ein Ausgang vom Verstärker
28A an einen Ausgangsdetektor 47A geführt, der mit einer Bezugsspannung von Klemmen
48A gespeist wird und eine Gleichspannung erzeugt, die proportional der Ausgangsspannung
vom Verstärker 28A ist. Die Ausgangsleitungen 49A des Detektors 47A sind gemeinsam
mit den Eingängen zu einem Begrenzer 50A und einem Integrator 51A in einer
weiteren Stern-Dreieck-Schaltung ähnlich der in F i g. 3 gezeigten parallel geschaltet.
Diese Schaltung ist in F i g. 2 nicht vollständig gezeigt, es ist nur der zum Unterkanal
A gehörige Teil sichtbar, und der andere Teil dieser Schaltung wird mit den Klemmen
52A in der gleichen Art verbunden, wie die Schaltung der F i g. 3 mit den
drei in F i g. 2 gezeigten Klemmen verbunden ist. Die weitere Schaltung ist mit
F i g. 3 identisch, mit der Ausnahme, daß die Generatoren 39 durch die Ausgangsdetektoren
47 und daß die Abgleicher 36 durch die Eingänge der Begrenzer 50 und Integratoren
51 in Parallelschaltung ersetzt werden. Die Sternschaltung enthält Widerstände 53
und Kontakte 54 (53 A und 54A sind in F i g. 2 gezeigt) entsprechend den
Widerständen 42 und Kontakten 41 in F i g. 3.
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Die Ausgänge des Begrenzers 50A und des Integrators 51A sind wie in
der Schaltung der Fig. 1 mit den Eingängen der Signalkombinationsschaltung 27A verbunden.
Zusätzlich wird wie auch vorher eine Ausgangsgröße von der Sollsignalquelle 26A
einem zweiten Eingang des Integrators 51A übermittelt, um zu verhindern, daß alle
drei Unterkanäle gleichzeitig und im gleichen Sinne abweichen.
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Bei der in F i g. 3 gezeigten Schaltung ist angenommen, daß die Verstärkungsabgleicher
stromempfindliche Einrichtungen darstellen. Wenn spannungsempfindliche Einrichtungen
vorgesehen sind, können die Widerstände 42 weggelassen werden.