DE1200035B

DE1200035B - Regulator operated by pressure medium with non-linear proportional behavior

Info

Publication number: DE1200035B
Application number: DEE16600A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Peter Nenning
Original assignee: JC Eckardt AG
Current assignee: JC Eckardt AG
Priority date: 1958-10-18
Filing date: 1958-10-18
Publication date: 1965-09-02

Description

Durch Druckmittel betätigter Regler mit nichtlinearem Proportionalverhalten Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an pneumatischen oder hydraulischen Reglern, mit deren Hilfe ein mit zunehmender Regelabweichung zunehmender Verstärkungsfaktor (abnehmender P-Bereich) des Reglers erzeugt wird, indem der Hebelarm, an dem die Rückführung im Kraftvergleich mit der Eingangsgröße angreift, durch die Wirkung der Stellgröße verändert wird. Der Zusammenhang zwischen der Regelgröße und der Stellgröße hat hierbei etwa die Form einer kubischen Parabel, also einer nichtlinearen Kurve, welche symmetrisch zum jeweiligen Arbeitspunkt des Reglers liegt und deren Steilheit zunimmt in dem Sinne, daß das Verhältnis von Stellgrößenänderung zu Regelgrößenänderung mit steigender Regelabweichung größer wird. Mit einem solchen nichtlinearen Regler ist in manchen Regelkreisen das Zeitverhalten günstiger als mit einem linear arbeitenden Regler.Pressure medium operated regulator with non-linear proportional behavior The invention relates to a device on pneumatic or hydraulic regulators, with the help of which a gain factor that increases with increasing control deviation (decreasing P-range) of the controller is generated by the lever arm on which the Feedback in the force comparison with the input variable attacks, through the effect the manipulated variable is changed. The relationship between the controlled variable and the The manipulated variable has the form of a cubic parabola, i.e. a non-linear one Curve, which is symmetrical to the respective operating point of the controller and their Slope increases in the sense that the ratio of the change in the manipulated variable to the change in the controlled variable increases with increasing control deviation. With such a non-linear controller In some control loops, the time behavior is more favorable than with a linear one Regulator.

Es ist eine Einrichtung bekanntgeworden, bei der der Proportionalbereich eines Reglers in Abhängigkeit von der Regelabweichung durch Änderung der Übersetzung zwischen Meßwerk und Stellglied mit Hilfe von Nockenscheiben verstellt wird. Bei einem anderen nichtlinearen Regler wird mittels eines Verhältnisschiebers der zwischen zwei Hebeln gleitet, das Übersetzungsverhältnis der an diesen Hebeln im Kraftvergleich angreifenden Eingangsgröße und Rückführgröße gleichzeitig und gegenläufig geändert.A device has become known in which the proportional band of a controller depending on the control deviation by changing the translation is adjusted between the measuring mechanism and the actuator with the aid of cam disks. at Another non-linear controller is the between by means of a ratio slider two levers slides, the transmission ratio of those levers in the force comparison attacking input variable and feedback variable changed simultaneously and in opposite directions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Regeleinrichtung der genannten Art zu schaffen, bei der gegenüber den bekannten Reglern die störenden Reibungskräfte wesentlich verringert sind.The invention is based on the object of a control device to create the type mentioned, in the case of the disruptive ones compared to the known regulators Frictional forces are significantly reduced.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Hebelarme für die Eingangsgröße und die Rückführung federnd miteinander verbunden sind.According to the invention the object is achieved in that the lever arms for the input variable and the feedback are resiliently connected to each other.

Bei zunehmender Abweichung der Eingangsgröße vom Sollwert und der damit verbundenen anwachsenden Änderung des Stehdruckes wird auch die Gegenkopplungsgröße verändert. Die Steigerung der einander entgegenwirkenden Kräfte bewirkt bei der erfindungsgemäßen Einrichtung eine elastische Verformung der nachgiebigen Verbindung zwischen den beiden Hebelarmen der Waage und damit eine Änderung der wirksamen Länge dieser Hebelarme, an denen die Eingangsgröße und die Rückführgröße im Kraftvergleich angreifen.With increasing deviation of the input variable from the setpoint and the The associated increasing change in the standing pressure is also the negative feedback variable changes. The increase in the opposing forces causes the device according to the invention an elastic deformation of the flexible connection between the two lever arms of the balance and thus a change in the effective length these lever arms, on which the input variable and the feedback variable in the force comparison attack.

Bei dieser Einrichtung wirkt sich vorteilhaft die Verwendung von Elementen aus, die mit Hilfe von Bandlagerungen praktisch reibungsfrei gelagert werden können, sodaß störende Reibungseffekte, die bei Verwendung von Nockenscheiben und Schiebern stets auftreten, hier vermieden werden. Der Erfindungsgedanke sei an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Die Abbildung zeigt einen pneumatischen Proportionalregler, der nach dem Verfahren des Kraftvergleiches arbeitet.The use of elements has an advantageous effect on this device which can be stored practically without friction with the help of belt bearings, so that disruptive frictional effects when using cam disks and slides always occur, to be avoided here. The idea of the invention is based on one Embodiment explained. The figure shows a pneumatic proportional controller, which works according to the method of force comparison.

Der Regler besteht aus einer Waage, deren beide Hebelarme 1 und 2 im Punkt 3 drehbar gelagert sind. Die Hebelarme 1 und 2 sind durch die Schraubenfeder 4 kraftschlüssig miteinander verbunden. An den Endpunkten der Hebelarme greifen die von den Balgfedern 5 und 6 ausgeübten Kräfte an. Die Balgfeder 6 wird einem Druck ausgesetzt, welcher der Eingangsgröße des Reglers proportional ist. Die Verlängerung des Hebelarmes 1 steuert durch ihre Bewegung eine Ausströmdüse 7 im Eingang eines pneumatischen Verstärkers 8 aus. Der Ausgangsdruck des Verstärkers 8 wirkt über die Leitung 9 auf das nicht dargestellte Stellglied und gleichzeitig über die Leitung 10 auf den Federbalg 5.The controller consists of a scale, the two lever arms 1 and 2 of which are rotatably mounted at point 3. The lever arms 1 and 2 are non-positively connected to one another by the helical spring 4. The forces exerted by the bellows springs 5 and 6 act on the end points of the lever arms. The bellows spring 6 is subjected to a pressure which is proportional to the input variable of the controller. The movement of the extension of the lever arm 1 controls an outflow nozzle 7 in the inlet of a pneumatic amplifier 8. The output pressure of the booster 8 acts via the line 9 on the actuator (not shown) and at the same time via the line 10 on the bellows 5.

Bei einer Änderung der Eingangsgröße wird durch die damit verbundene Bewegung des verlängerten Hebels 1 von der Ausströmdüse 7 ein Druck in der Balgfeder 5 erzeugt, welcher durch seine Kraftwirkung auf den Hebelarm 2 der von der Eingangsgröße durch die Balgfeder 6 ausgeübten Kraft das Gleichgewicht hält. Die Schraubenfeder 4 ist so bemessen, daß im kräftefreien Zustand der Hebelarm 1 die Verlängerung des Hebelarmes 2 bildet. Eine Zunahme des Druckes im Federbalg 5 ruft eine Auslenkung des Hebelarmes 2 gegenüber dem Hebelarm 1 hervor; hierdurch wird die wirksame Länge des Hebelarmes 2 verkleinert. Das hat zur Folge, daß sich mit wachsender Regelabweichung der Proportionalbereich verkleinert, nachdem die über den Federbalg 5 wirksame Gegenkopplung wegen Verkleinerung der wirksamen Länge des Hebelarmes 2 kleiner geworden ist.When the input variable changes, the associated movement of the extended lever 1 from the discharge nozzle 7 generates a pressure in the bellows spring 5 which, through its force acting on the lever arm 2, keeps the force exerted by the input variable through the bellows spring 6 in equilibrium. The helical spring 4 is dimensioned so that the lever arm 1 forms the extension of the lever arm 2 in the force-free state. An increase in the pressure in the bellows 5 causes a deflection of the lever arm 2 relative to the lever arm 1; this reduces the effective length of the lever arm 2. As a result, the proportional range decreases with increasing control deviation, after the counter-coupling effective via the bellows 5 has become smaller due to the reduction in the effective length of the lever arm 2.

Claims

Claim: device on pneumatic or hydraulic regulators, with the help of which a gain factor that increases with increasing control deviation (decreasing P-range) of the controller is generated by the lever arm on which the Feedback in the force comparison with the input variable attacks, through the effect the manipulated variable is changed, so that the Lever arms for the input variable and the return are resiliently connected to one another are. Considered publications: German Patent Specifications No. 741869, 1023 236, 905 208, 738 728; S c h e f e r, basics of automatic control, Munich, 1953, pp. 87, 88; Siemens & Halske A. G., S H 6567 Cal 10. "Progressive Regulation", October 1957.