具有自适应误差补偿的控制装置的制造方法_2

文档序号:9615734阅读:来源:国知局
滤波器的可行的设计方案,和
[0049]图11是用于控制受控系统的控制装置。
【具体实施方式】
[0050]根据图1,用于控制受控系统i的控制装置具有前节点2、后节点3、控制器4和补偿电路5。为前节点2输送实际值X和相对应的额定值X*。在受控系统1的输出侧借助于测量装置6以测量技术检测该实际值X。前节点2通过对额定值X*和实际值X求差来得出调节差SX。为后节点3输送调节差δχ和补偿信号K。后节点3将调节差δχ和补偿信号Κ相加且由此形成和信号,下面称为外部和信号。后节点3将外部和信号输送给控制器4。控制器4根据输送给它的外部和信号得出用于受控系统1的调节信号S。控制器4将调节信号S输出到受控系统1处。
[0051]检测到的实际值X载有干扰ζ。根据图2中的图示,干扰ζ是时间t的周期性函数。也就是说,其具有周期持续时间T。补偿电路5和由补偿电路5得出的补偿信号K用于干扰Z的补偿。
[0052]为了能够得出补偿信号Κ,在前部和后节点2,3之间布置外分接点7。在该外分接点7处截取调节差δχ且将其输送至补偿电路5。补偿电路5得出补偿信号Κ并将其输送至后节点3。
[0053]补偿电路5具有内节点8、频率滤波器9、前缓存器10和后缓存器11。为内节点8前接了两个倍增器12,13。为倍增器12输送调节差δχ,为倍增器13输送反馈信号R。倍增器12,13将输送给其的信号δχ,R乘以相应的加权因子γ,β并将乘积输送给内节点8。内节点8将利用加权因子γ加权的δχ和利用加权因子β加权的反馈信号R相加并由此形成另一个和信号,在下面称为内部和信号。内节点8将内部和信号输送至频率滤波器9。
[0054]频率滤波器9实施频率过滤。根据图1中的示意图,为该目的能够将频率滤波器9例如构造成非递归型数字滤波器,特别是低通滤波器。频率滤波器9的滤波顺序能够通过调节相应的参数Ρ是可调节的。频率滤波器9将相应过滤的信号输送至前缓存器10。
[0055]前缓存器10实施对输送给它的信号的第一运行时间延迟Τ1。前缓存器10将相应延迟的信号输送至后缓存器11。后缓存器11以类似的方式实施第二运行时间延迟Τ2。后缓存器11将相应延迟的信号作为反馈信号R输出。
[0056]在前缓存器10和后缓存器11之间布置了内分接点14。在该内分接点14处截取补偿信号Κ并将其输送至后节点3。
[0057]正如已经提到的,频率滤波器9具有滤波顺序。该滤波顺序与延时TF相对应。根据本发明,频率滤波器9和这两个缓存器10,11如下地设计,即关系式
[0058]TF+T1+T2 = η.Τ(1)
[0059]成立。η是整数。数字η通常尽可能小。数字η通常具有值1或值2。
[0060]与标准的控制装置(即没有补偿电路5)相连接时,受控系统1具有渡越时间TL。渡越时间TL是直至输送至前节点2的信号引起实际值X变化为止所花费的时间。后缓存器11根据本发明如下地设计,即关系式
[0061]T2-TL = m.Τ(2)
[0062]成立。m是整数。数字m通常尽可能小。数字m通常具有值0。在个别情况下,数字m能够具有值1。数字m优选地不应具有更大的值。因此,频率滤波器9的和前缓存器10的延时TF,T1之和是干扰ζ的周期持续时间T的整数倍减去渡越时间TL。
[0063]根据图1,第一加权因子γ和第二加权因子β优选地是能够由控制装置的使用者15进行调节的。这同样也优选地适用于频率滤波器9的参数Ρ。由此,补偿电路5能够由使用者15如下地调节,即确保对受控系统1的稳定控制。加权因子γ,β优选地是与频率无关的。
[0064]为了调节补偿电路5,首先也正如在现有技术中的那样将控制装置作为以下控制装置、即没有补偿电路5和其能参数化的组件9,10和11的控制装置进行参数化,从而使控制装置作为这种控制装置对受控系统1进行稳定控制。这种处理方式对于本领域技术人员来说是已知的且熟悉的,并且因此不必详细说明。然后激活补偿电路5,即建立内分接点14与后节点5在控制技术方面的连接。
[0065]为了得出对加权因子γ,β和频率滤波器9的参数Ρ的适当调节,进一步根据图3首先使频率滤波器9的输出端16与内分接点14断开。补偿电路5的这种状态在下面称为断开的补偿电路5。然后在这种状态下(即补偿电路5断开),在内分接点14处施加信号u并得出在频率滤波器9的输出端16处出现的放大。
[0066]图4示例性地将放大作为频率的函数示出。在图4中,向右以对数为单位绘出频率,向上以分贝为单位绘出放大。正如从图4中能看到的,放大取决于信号u的频率和对加权因子γ,β的和频率滤波器9的参数Ρ的调节。当例如加权因子γ和β 二者均具有值1且频率滤波器9如下地参数化、即它不实施任何过滤而是作为纯粹的缓存器起作用时,参见在图4中用I表示的曲线,放大在一些频率下大于1。相反,当加权因子γ和/或β取更小的值,例如在0.6至0.8之间,并且/或者将频率滤波器9作为低通滤波器进行参数化时,参见在图4中用II表示的曲线,能够确保放大不取决于信号u的频率地始终小于或者最大等于1。利用这种参数化,当在频率滤波器9的输出端16处后续的信号通过前缓存器10输送至内分接点14(且从那里出发输送至后缓存器11)时,控制装置此时也保持稳定。
[0067]放大作为信号u的频率的函数通常也称为传递函数。根据图3,传递函数优选地能够通过显示装置17输出到控制装置的使用者15处。使用者15因此能够在补偿电路5断开时调节加权因子γ,β和频率滤波器9的参数Ρ,获悉所产生的传递函数并且然后按需要改变加权因子γ,β和频率滤波器9的参数Ρ,直至放大不取决于信号u的频率地始终小于或者最大等于1。
[0068]在个别情况下可行的是,虽然频率滤波器9如下地进行了参数化,即其完全不进行过滤而是仅作为(另一个)缓存器起作用,但用于所有频率的传递函数均小于1。在这种情况下,频率滤波器9是衰退的。然而通常需要(真正的)过滤。特别地,频率滤波器9能够如下地参数化,即放大恰好在传递函数否则会大于1的频率范围内减弱。
[0069]频率滤波器9的参数化优选地如下进行,即滤波顺序尽可能地低。因为由此改进了补偿电路5在频率更高的干扰ζ时的行为。此外,通常还尝试将频率滤波器9的所谓的拐点频率调节得尽可能高。
[0070]在许多情况下,控制装置设计成级联控制装置。例如在控制器4作为速度-或转数控制器的设计方案中,能够为控制器4下设加速度_、力矩-或电流控制器。在控制器4作为位置控制器的设计方案中,能够以类似的方式为控制器4下设速度-或转数控制器或者加速度_、力矩-或电流控制器。图5示出一种设计方案,其中将控制器4构造成位置控制器,为其下设了速度-或转数控制器18。速度-或转数控制器18自身则下设了加速度_、力矩-或电流控制器19。
[0071]在存在下设的控制器18,19的情况下,为相应的、下设的控制器18,19前置相应的节点20,21。为相应的节点20,21 一方面输送作为额定值的、相应的上级控制器4,18的输出信号和附属的实际值。用于速度-或转数控制器18的实际值例如能够借助于微分器22从位置实际值X中推导出。用于电流控制器19的实际值能够例如借助于相应的测量装置23来检测。
[0072]根据图5中的示图,在控制装置设计成级联控制装置的情况下,与图1类似地能够借助于补偿信号K进行补偿。然而,附加地也能够为下设的控制器18输送控制信号VI,为下设的控制器19输送预控制信号V2或者为这两个下设的控制器18,19输送相
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