DE1538636C3 - Einrichtung zur digitalen Lagerege lung - Google Patents

Einrichtung zur digitalen Lagerege lung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur digitalen Lageregelung, bei der digitale Regelabweichungen nach, Umsetzung in von einer Größe gemeinsam gespeisten Digital-Analog-Umsetzern die Sollwerte von unterlagerten Geschwindigkeitsregelkreisen bilden, deren Stellglieder mindestens zwei bewegte Maschinenteile gleichzeitig verfahren, bei der eine zusätzliche Regelanordnung die Ausgangssignale der Digital-Analog-Umsetzer begrenzt.
Bei digitalen Lageregelungen müssen die in digitaler Form vorliegenden Regelabweichungen in Digital-Analog-Umsetzern (DA -Umsetzern) in analoge Form umgesetzt werden, bevor sie Stellglieder beeinflussen können. Meist bilden die umgesetzten analogen Werte der Regelabweichungen die Sollwerte unterlagerter Regelkreise, z. B. analoger Drehzahlregelkreise.
Auf diesem Prinzip beruhende Lageregelungen können grundsätzlich als einfache Bahnsteuerungen arbeiten, wenn der bewegte Maschinenteil einer Arbeitsmaschine, z. B. einer Werkzeugmaschine, in mehrere Koordinaten gleichzeitig verfahren wird. Dabei sind dann die Bewegungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Koordinaten, z. B. über die Drehzahlen der Antriebsmotoren, den Regelabweichungen proportional, so daß die vom Programmträger vorgegebenen Lagesollwerte auf kürzestem Wege angefahren werden. Zwar können Ungenauigkeiten im Signalfluß und durch unterschiedliche Charakteristiken bei den Stellgliedern Abweichungen von der mathematisch vorgegebenen Bahn auftreten, doch wird der Sollwert selbst mit Sicherheit erreicht. Damit allerdings noch eine proportionale Zuordnung ■ der Koordinatengeschwindigkeit besteht, dürfen die Zuwachsstücke (Regelabweichungen) in den einzelnen Koordinaten die Stellenzahl der DA -Umsetzer nicht überschreiten, d. h., das Sättigungsgebiet der Umsetzerkennlinien darf nicht erreicht werden. Die Verfahrgeschwindigkeiten sind nicht konstant, da sie ja der jeweiligen Lageregelabweichung proportional sind und daher nach Vorgabe eines neuen Sollwertes, von einem Maximum beginnend, während des Weges ■ bis auf Null abgebaut werden. Die Folge ist ein dauerndes Schwanken der Bahngeschwindigkeit, welche um so größer wird, je größer die vorgegebenen Lage-Zuwachsstücke sind.
Zur Vermeidung des geschilderten Nachteils ist bereits eine Lageregelung vorgeschlagen worden, bei der zur Bildung analoger Ausgangssignale nach Eingäbe von Sollwerten allen Digital-Analog-Umsetzern eine erste gemeinsame, durch die digitalen Regelabweichungen veränderbare Größe zugeführt wird, bis eine mit kleiner werdenden Regelabweichungen
sich ändernde zweite Größe einen vorgegebenen Wert erreicht, worauf die zweite Größe bis zum Erreichen der Sollwerte oder bis zur Vorgabe von neuen Sollwerten so beeinflußt wird, daß die erste speisende Größe bei weiterer Verkleinerung der Regelabweichungen abnimmt (deutsche Pajentschriften 1241522, 1292 902). ' &>■-' .
Die vorgeschlagene Anordnung arbeitet vorzugsweise so, daß die die D/4-Umsetzer nach der Vorgabe eines neuen Sollwertes gemeinsam speisende Größe zunächst konstant gehalten wird, bis die zweite Größe einen bestimmten Wert erreicht; danach wird dann die zweite Größe konstant gehalten, worauf die erste Größe abnimmt. Bestehen die DA -Umsetzer aus paralielgeschalteten, jeweils einer Stelle der binären Regelabweichung zugeordneten Bewertungswiderständen, deren Leitwerte' dual gestuft sind und die entsprechend den zugehörigen Stellenwerten (L, O) zu- oder abgeschaltet werden, dann werden die analogen Ausgangssignale voi\den die Parallelschaltungen durchfließenden Strömen gebildet.
In diesem Fall ist die erste beide DA -Umsetzer speisende Größe ein Konstantstrom, der sich je nach den eingeschalteten Bewertungswiderständen auf die DA -Umsetzer aufteilt. Der die DA -Umsetzer speisende Strom wird so lange konstant gehalten, bis die Leitwerte der Widerstandskombinationen so klein geworden sind, daß an den DA -Umsetzern eine bestimmte Spannung erreicht wird. Ist dies der Fall, so wird diese Spannung konstant gehalten, so daß die Ströme bei sich langsam verkleinernden Leitwerten abnehmen.
Werden die Bewertungswiderstände der DA -Umsetzer kontaktlos mittels Transistoren geschaltet, so sind zu deren Ansteuerung Ströme erforderlich, die bei mehreren Dekaden und Koordinaten beträchtliche Werte erreichen und·den eigentlichen zur Speisung vorgesehenen Strom erheblich vermindern können. Es gibt außerdem Kombinationen dezimal-binär verschlüsselter Zahlen, bei denen beim Übergang von einer Zahl zur anderen eine größere Anzahl von Bewertungswiderständen zugleich geöffnet oder geschlossen werden. Hierbei ändern sich schlagartig auch die Steuerströme der zugeordneten Transistoren, so daß ein unruhiger Betrieb durch dauernde Stromschwankungen während der sich ändernden Regelabweichungen entstehen kann. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Ausgänge der DA-Omsetzer Verstärker mit hohen Eingangswiderständen beaufschlagen, so daß die Ausgangsströme der DA-Umsetzer an sich schon klein sind.
Bei der vorgeschlagenen Steuerungsanordnung ist ferner die Bahngeschwindigkeit, also die Resultierende aus den Geschwindigkeiten der einzelnen Koordinaten, eine Funktion des Winkels, unter dem der bewegte Maschinenteil verfahren wird. Die Wirkung dieser Abhängigkeit läßt sich dadurch beseitigen, daß der die DA -Umsetzer speisende Konstantstrom z. B. durch auf einem Programmträger, wie einem Lochstreifen, aufgebrachte Befehle in Abhängigkeit von dem Neigungswinkel der Bahn so gesteuert wird, daß die Bahngeschwindigkeit konstant bleibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluß von bei abnehmender Lageregelabweichung, auftretenden sprunghaften Stromänderungen der steuerbaren Schalter der D/1-Umsetzer zu eliminieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zusätzliche Regelanordnung mit dem analogen Ausgangssignal mindestens eines Digital-Analog-Umsetzers als Regelgröße arbeitet, die sie durch Steuerung einer alle D/4-Umsetzer speisenden, ihre Stellgröße bildenden Größe auf einem Höchstwert konstant hält, bis die Stellgröße ihren Höchstwert erreicht.
Bestehen die DA -Umsetzer in an sich bekannter Weise aus parallelgeschalteten Bewertungswiderständen mit dual gestuften Leitwerten, die von den Bits zugeordneter Stellenwerte der digitalen Regelabweichung zu- oder abgeschaltet werden, so liegen die von den DA -Umsetzern abgegebenen Analogwerte zunächst in der Form von die Bewertungs- widerstände durchfließenden Strömen vor. Diese Ströme können, wenn sich dies bei ihrer Weiterverarbeitung als Sollwerte unterlagerter Geschwindigkeitsregelkreise empfiehlt, in Spannungen umgesetzt werden. Hierzu eignen sich wegen ihrer guten Linearität stark gegengekoppelte Verstärker, wie sie in der Analog-Rechentechnik als Operationsverstärker be-. kannt sind.
Ist der Sollwert der Regelanordnung der Schwellenwert eines von den Ausgangssignalen der DA-
Umsetzer über ein ODER-Glied beaufschlagten Schwellenwertgliedes z. B. eine Zenerdiode, so werden zwar die Ausgangswerte der DA -Umsetzer in erwünschter Weise unabhängig von sich ändernden Steuerströmen der die Bewertungswiderstände schaltenden Transistoren konstant gehalten, doch ist die von den Geschwindigkeitswerten der einzelnen Koordinaten vektoriell gebildete resultierende Geschwindigkeit, bei Bahnsteuerungen also die Bahngeschwindigkeit, abhängig von dem Verhältnis der Regelabweichungen. Ist dieses Verhalten unerwünscht, d. h., soll eine vorgegebene Geschwindigkeit unabhängig von diesem Verhältnis (z. B. der Bahnneigung) zumindest annähernd konstant sein, dann muß sich der Sollwert der zusätzlichen Regelanordnung in Abhängigkeit von dem Verhältnis der digitalen Regelabweichungen ändern. Hierzu dient nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ein Funktionsgeber, der von den Ausgangssignalen der D/4-Umsetzer beaufschlagt wird und dessen Ausgangssignal sich in Abhängigkeit von dem Verhältnis der digitalen Regelabweichungen ändert. Ein derartiger Funktionsgeber kann in einfacher Weise z. B. aus einem Netzwerk parallelliegender abgestufter Widerstandsgruppen bestehen, die jeweils mit einem Schwellenwertglied, z. B. einer Gegenspannungsquelle oder einer Zenerdiode, in Reihe liegen. Jeder Widerstand einer Widerstandsgruppe liegt dabei über einer Diode an einer Spannung, die dem Ausgangssignal eines zugeordneten DA-Umsetzers proportional ist.
Eine Vorgabe der Geschwindigkeit ist in vorteilhafter Weise durch jeweils einen weiteren D^-Umsetzer je Koordinate möglich, der von einer dem Ausgangssignal des von der digitalen Regelabweichung gesteuerten DA -Umsetzers proportionalen Spannung gespeist wird. Die Geschwindigkeitseinstellung erfolgt durch die Steuerung der Bewertungswiderstände der zusätzlichen DA -Umsetzer mittels eines digitalen Signals, das z.B. auf einem Programmträger, wie einem Lochstreifen, aufgebracht sein kann.
Liegt die digitale Regelabweichung im dezimalbinären Kode vor, so besteht bei wachsender Deka-
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denzahl die Schwierigkeit, daß bei den höherwerti- die Sollwerte unterlagerter analog arbeitender Drehgen Dekaden die Bewertungswiderstände jeweils um Zahlregelkreise bilden. Diese Sollwerte werden an Zehnerpotenzen erniedrigte Werte annehmen müs- den Vergleichsstellen Vx und Vx. mit den Istwerten sen. Dies ist jedoch unerwünscht, weil bei den nie- u.,x,«.,,. der analogen Drehzahlregelkreise verglichen, derohmigen Dekaden die endlichen Durchlaßwider- 5 Diese Istwerte werden von Tächomaschinen TM\, stände der die Bewertungswiderstände schaltenden TM',. abgegeben, die mit Stellmotoren SMx, SM\, geTransistoren Verfälschungen der analogen Werte be- kuppelt sind, welche den bewegten Maschinenteil in dingen. Bei der erfindungsgemäßeirVerhältnisrege- den Koordinaten verfahren.
lung lassen sich diese Schwierigkeiten in besonders Die an den Vergleichsstellen Vx, Vx. der analogen vorteilhafter Weise dadurch umgehen, daß die io Drehzahlregelkreise gebildeten Drehzahlregelabwei-Speisespannung jeweils der höchstwertigen Dekade chungen η.(Λ., u.jx. steuern Verstärker SVx, SV',., die der D/i-Umsetzer mit abnehmender Regelabwei- die Stellmotoren 5/Vfx, SM1. speisen. Mit letzteren chung von dem zehnten Teil eines Höchstwertes bis sind auch die Winkelkodierer WKx, WKx. gekuppelt. zu dem Höchstwert selbst erhöht wird. In diesem Anstatt jeder Koordinate ein besonderes Rechen-Falle ist es möglich, die Bewertungswiderstände die- 15 werk zuzuordnen, kann auch ein allen Koordinaten ser Dekaden mit dem zehnfach höheren Widerstands- gemeinsames Rechenwerk vorgesehen sein, das in wert zu bemessen und an eine zehnfach höhere zyklischer Folge aus den Lagesoll- und den Lage-Speisespannung zu legen, so daß der Stromausgangs- istwerten der einzelnen Koordinaten nacheinander wert derselbe bleibt, aber die Verfälschung durch die die Lageregelabweichungen bildet, die dann bis zum Transistoren auf ein Zehntel herabgesetzt wird. . 20 folgenden Zyklus gespeichert werden.
Der durch die Erfindung erzielte technische Fort- Mit einer Steuerung, wie im vorstehenden schemaschritt besteht insbesondere darin, daß ein ruhiger ' tisch beschrieben, lassen sich Bahnen unter beliebi-Betrieb der Einrichtung erreicht ist, daß ferner eine gen Winkeln erzeugen, wenn die Geschwindigkeiten von dem gefahrenen Winkel unabhängige Bahnge- in den einzelnen Koordinaten proportional den Lageschwindigkeit erzielt ist und eine Erstellung von 25 regelabweichungen sind. Allerdings werden dann die Einrichtungen mit einem Lageregelbereich von 4 bis .Geschwindigkeiten mit abnehmenden Lageregelab-5 Dekaden ohne großen technischen Aufwand mög- weichungen immer kleiner und gehen schließlich gelich ist. . gen Null. Derartige Bahnsteuerungen sind also für
Die Erfindung wird an Hand der Ausführungsbei- den praktischen Betrieb wenig geeignet,
spiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es 30 In Fig?2,sind durch parallelgeschaltete Bewerzeigt tungswiderstände G0x . . . G11x, G()1. . . . G10, mit dual Fig..1 ein Übersichtsbild einer numerischen gestuften Leitwerten und in Reihe liegenden Schal-Steuerung, von der die Erfindung ausgeht, tern S11x . . . S11x bzw. S01.... S1n. schematisch die DA-Fig. 2 eine Schaltungsanordnung der erfindungs- Umsetzer DAx, DAV für die n-stellige natürlich-binär gemäßen Verhältnisregelung mit einem das Aus- 35 kodierte Regelabweichung in der x- und der y-Kogangssignal mindestens eines DA -Umsetzers kon- ordinate dargestellt. Die Bewertungswiderstände sind stant haltenden Regelkreis, dessen Sollwert von dem jeweils einer Dualstelle des Signals so zugeordnet, Verhältnis der digitalen Regelabweichungen unab- daß sie nach dem zugehörigen Stellwert (L, O) über hängig ist, die kontaktlosen Schalter zu-oder abgeschaltet wer-Fig. 3 eine Schaltungsanordnung entsprechend 40 den. Die Ausgangsströme Jx, Z1. sind den durch die Fig. 2 mit einem Regelkreis, dessen Sollwert abhän- Stellungskombinationen der Schalter gegebenen Wergig ist von dem Verhältnis der digitalen Regelabwei- ■ ten der binären Signale der einzelnen Koordinaten chungen, proportional und beaufschlagen als analoge Aus-F ig. 4 eine Schaltung eines Funktionsgebers zur gangssignale der DA -Umsetzergegengekoppelte Ope-Bildung eines von dem Verhältnis der digitalen Re- 45 rationsverstärker OFx, OVx. mit hohen Eingangsgelabweichung abhängigen Sollwertes. . widerständen, in denen sie in Spannungen «, v, U1 ,. Fig. 5 eine Schaltungsanordnung zur Steuerung umgesetzt werden. Die Ausgänge dieser Verstärker der Speisespannung jeweils der höchsten Dekade der bilden, wie in Fig. 1 bereits beschrieben, die .Sollfür dezimal-binär kpdierte Regelabweichungen aus- werte von unterlagerten - Geschwindigkeitsregelgclegten, mehrere Dekaden aufweisenden DA-Um- 50 kreisen.
setzer. ' , Außerdem werden sie über als ODER-Glied wir-In Fig. 1 ist eine numerische Steuerung schema- kende Dioden Dx, D1., mit denen hintereinandergetisch dargestellt, bei der die Erfindung angewendet . schaltete Zenerdioden ZD in Reihe liegen, auf gewerden kann. Die den einzelnen Koordinaten χ und ν meinsames Potential — 612 gelegt, das gegenüber zugeordneten Steuerungselemente tragen jeweils die 55 den Ausgangspotentialen und dem Nullpotential entsprechenden Indizes. Jeweils einem Rechenwerk regativ ist. Über die beiden Transistoren P1. ί und Pr., RWx, RWx. je Koordinate werden von einer Einlese- . werden die DA -Umsetzer an eine Speisespannung steuerung ES kommende digitale Lagesollwerte S1 x, UDA gelegt, die bis zum Leitendwerden der Zener- slx. zugeführt, während die Istwerte s., v, s.M. von dioden ZD gleich der Spannung — b 12 ist.
Lagemeßwertgebern WKx, WKx. geliefert werden. 60 Werden neue Lagesollwerte vorgegeben, und sind Die. Lagemeßwertgeber können z.B. als absolut di- die von dem Rechenwerk .ermittelten Lagerejelgitale indirekt arbeitende Winkelkodierer ausgebildet abweichungen in mindestens einer , Koordinate· so sein. Die Rechenwerke RWx, RWx. ermitteln die Dif- groß, daß einer der naqhgeschalteten Verstärker ferenzen von Lagesoll- und Lageistwerten, die Lage- OVS, OVx. seinen maximalen Ausgangswert erreicht, regelabweichungen .?.(v,.y.)v, die in digitaler Form vor- 65 dann wird dieser durch die in der Umrandung RK liegen und in Analogwerte umgewandelt werden dargestellte zusätzliche Regelanordnung konstant gemüssen. Hierzu dienen Digital-Analog-Umsetzer halten. Die Regelanordnung arbeitet dabei so, daß DAx. DAx., deren analoge Ausgangssignale w, Y, U1 ,. bei Erreichen oder Überschreiten des Ansprech-Aus-
7 . 8
gangswertes eines Verstärkers die Zenerdioden ZD. definierte Abhängigkeit der Bahngeschwindigkeit vb leitend werden und das Emitterpotential des Transi- von den Koordinatengeschwindigkeiten vv und vy stors PT j erhöhen. Durch den abnehmenden Last- schaltungstechnisch zu verwirklichen. Dabei ist vx strom nimmt das Kollektorpotential des Transistors der Ausgangsgröße M1 x und V1, der Ausgangsgröße Pri ab. Das Emitterpotential des Transistors P1.., 5 M11. proportional. Die Reihenschaltungen Rsx,Psx,Rsy, folgt, so daß die Speisespannung l/D/ für die DA- PSi, haben den Zweck, die Ausgangsspannungen der Umsetzer DAx, DAy ebenfalls abnimmgiind die Aus- Operationsverstärker in Ströme Zx, iy umzusetzen, gangsspannung des Verstärkers, der die Begrenzung deren Größe von den Ausgangsspannungen der Verausgelöst hat, konstant bleibt. In entsprechender - stärker abhängen. Die Spannungen w, v und M1 v wer-Weise wird die Speisespannung der, DA -Umsetzer io den damit an den Widerständen R1x und Rly proporerhöht, wenn die Zenerdioden in Zenerrichtung sper- tional abgebildet. Über die Transistoren P?x und Psy ren. Durch die Regelung der Ausgangsspannungen liegen diese Spannungen auch an den Widerständen der Verstärker auf konstante Werte durch die zu- R!x, und Riy2. Der Funktionsgeber FG legt zu R1x 2 sätzliche Regelanordnung machen sich Schwankun- und Rly2 Parallelwiderstände, so daß mit zunehmengen des Stromes im DA -Umsetzer infolge von sprung- 15 den Spannungen an R1x und Rly die Ströme// und haften Änderungen der Basisströme von als Schalter /./ derart beeinflußt werden, daß die Summe (// S(tx . . . Snx, S01,. . . S„y dienen Transistoren bei + //) dem Ausdruck abnehmenden Lageregelabweichungen an den Ein- i/ ■ 2 1 ■ 2 gangen der die Stellmotoren speisenden Leistungs- \ 'z + iy
verstärkern (SVx, SV3, in F i g. 1) nicht mehr bemerk- 20 entspricht. Die an dem Widerstand Rs abfallende, bar. Der bewegte Maschinenteil wird nunmehr durch von den über die Lastkreise- der Transistoren Psx den analogen Geschwindigkeitsregelkreis verfahren, und Psy fließenden Strömen ix + iy' hervorgerufene wobei die zulässige Höchstgeschwindigkeit konstant Sunimenspannung steuert den Transistor Ps aus, der bleibt. Dadurch, daß die Lageregelabweichungen an seinerseits den Transistor Pr x der in der Umrandung jedem Punkt der Bahn die Sollwerte der Geschwin- 25 RK dargestellten Regelanordnung aussteuert. Die digkeitsregelkreise bilden, korrigiert sich das System Spannungen an den DA -Umsetzern werden damit stets so, daß den Zielpunkt der Bahn der Sollwert so gesteuert, daß die Ausgangsspannungen der Opebildet. Von dem Wert der Lageregelabweichung an, rationsverstärker OVx, OV y Werte annehmen, die bei dem das aus den Transistoren Pri und Pr„ be- eine von dem gefahrenen Winkel unabhängige Bahnstehende Stellglied der zusätzlichen Regelanordnung 30 geschwindigkeit ergeben. Des weiteren ist es möglich, voll angesteuert ist, nehmen bei weiter abnehmenden die Widerstände Rly und R1x als !»/!-Umsetzer aus-Lageregelabweichungen auch die Ausgangswertc der zubilden, so daß die Spannungen M1 x und M11, mit Verstärker OVx, OVy gemäß der Kennlinie der DA- einem anderen über die D/1-Umsetzer bestimmbaren Umsetzer ab, wodurch die Geschwindigkeitsregelung Proportionalitätsfaktor an der Basis von Psx und in eine reine Lageregelung übergeht. Der Lagesoll- 35 Psy' abgebildet werden. Über diese beiden nicht darwert wird dann unter Korrektur etwaiger kleiner, gestellten DA -Umsetzer, deren Eingänge parallel gewährend der Geschwindigkeitsregelung entstandener schaltet sind, kann eine Vorgabe der Größe der Bahnfehler exakt erreicht. Werden neue Lagesoll- Bahngeschwindigkeit erfolgen. Ein Funktionsgeber werte bereits vor Erreichung eines Lagesollwertes gemäß der Erfindung ist in F i g. 4 dargestellt. Er bevorgegeben, so wird eine Anhäufung der jeweiligen 40 steht im wesentlichen aus Widerständen Rt, R/, /?2, kleinen Fehler zu großen Fehlern zuverlässig ver- R.,', Rx, /?3', die über Dioden mit Zuführungsleitunmieden. gen verbunden sind, über die dem Funktionsgeber
Bei der geschilderten Steuerung ändert sich die ein Teil der Ströme// und// zugeführt werden,
Bahngeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Nei- wenn die von den Reihenschaltungen Rsx, Psx; Rsy,
gungswinkel der Bahn. Zwar werden in vorteilhafter 45 Psy abgegebenen Ströme /v und iy an R1x und Rly
Weise die Drehzahlen der Stellmotoren voll ausge- eine Spannung aufbauen, die den Ausgangsspannun-
nutzt, so daß die Bahngeschwindigkeiten, außer beim gen M1x und M11. der Operationsverstärker proportio-
Fahren in nur einer Koordinatenrichtung, stets grö- nal sind. Mit jeweils einem Widerstandspaar liegt
ßer sind als die der Höchstdrehzahl eines Antriebs- außerdem eine Spannungsquelle U6, UH, U10 in
motors zugeordnete Geschwindigkeit, doch wird für 50 Reihe, deren Spannungen unterschiedlich sind und
manche Bearbeitungsprobleme eine zumindest an- z.B. 6, 8, und 10Volt betragen. Die Spannung an
nähernde Unabhängigkeit gefordert. Widerstand R1x bzw. Rly steigt mit zunehmendem
Dieser Forderung genügt die in Fig. 3 darge- Strom ix bzw. Z1, linear an, und damit wächst auch
stellte Anordnung. Dabei entfällt die in der Umran- die Spannung an Widerstand R1x , und Rly2, so daß
dung RKK der Fig. 2 enthaltene Reihenschaltung 55 die Ströme // und // ansteigen, bis die Spannung Uti,
aus Dioden Dx und D1, sowie Zenerdioden ZD samt z. B. 6 V, erreicht ist. Wird die Spannung Uü über-
Zuleitungen. An ihre Stelle tritt die in der Umran- schritten, so wird // bzw. iy durch zusätzliche Ströme
dung RKF der Fig. 3 enthaltene Anordnung. über Widerstand R1 bzw. R1' vergrößert, so daß /x'
In Fig. 3 gelangen von den Ausgängen M1x, W11, bzw. Z1,' schneller anwachsen als ix bzw. /A.. Erreicht der Operationsverstärker OVx, OVy entsprechende 60 der Spannungsabfall an RfX2 bzw. Rfy2 8 V, so erStröme ix, iy über die Reihenschaltungen eines Wi- hält der Stromanstieg einen weiteren Knick, d. h., ,der derstandes Rsx, Rsy eines Transistors Psx, Psy und Strom // bzw. // steigt noch steiler an, bis 10 V ereines Widerstandes R1x, RIy zu den Eingängen eines reicht sind. Der Spannungsverlauf an Rs infolge Funktionsgebers FG, dessen Aufbau und Wirkungs- //+// paßt sich der Funktion weise später erläutert wird. Der Funktionsgeber hat 65
die Aufgabe, die durch die Beziehung ix' + iy' = j/ ix 2 -f- iy 2 = const
Vb = ]'vx2 -f- Vy2 = const um so genauer an, je mehr Widerstandspaare vor-
handen sind. In der Praxis jedoch genügen einige Widerstandspaare. Selbstverständlich können an Stelle von Spannungsquellen mit verschiedenen Spannungswerten auch Zenerdioden mit unterschiedlichen Zenerspannungen Verwendung finden. Die absolute Größe der Geschwindigkeiten, mit denen der bewegte Maschinenteil bewegt wird, läßt sich in einfacher Weise über die H&he der die DA- Umsetzer DAx, DAy speisenden Spannungen variieren. Bei kleinen Geschwindigkeiten und großen, noch zulässigen Lageregelabweichungen werden diese Speisespannungen bei manchen Betriebszuständen so klein, daß die dann im Verhältnis großen Restspannungen der als Schalter wirkenden Transistoren erhebliche Fehler verursachen können. Zur Behebung dieses Übelstandes wird nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, ■ zusätzliche, nicht dargestellte ZM-Umsetzer DA/, DA/ den Ausgängen U1x und Uiy nachzuschalten, die von den — verhältnismäßig hohen —-Ausgangsspannungen der Operationsverstärker OVx, OV,. gespeist werden und deren Ausgangswerte die Sollwerte der unteriagerten Drehzahlregelkreise bilden. Die beiden zusätzlichen DA -Umsetzer DAx, DAy werden dann von der selben digitalen, die gewünschte Geschwindigkeit vorgebenden Größe gesteuert, die z. B. auf einem Programmträger aufgebracht ist oder über Dekadenschalter von Hand in die Steuerung eingegeben werden kann.
Im allgemeinen werden die Lagesollwerte jm dezimal-binären Kode in die Steuerung eingelesen; liegen die Lageistwerte ebenfalls dezimal-binär vor, so erscheint die Lageregelabweichung bei entsprechender Ausbildung des Rechenwerkes ebenfalls in dieser Form. Die DA -Umsetzer der einzelnen Koordinaten müssen dann ebenfalls dekadisch gestuft sein. Bei einem großen Lageregelungsbereich von z. B. 4 und 5 Dekaden erhalten die als Präzisionswiderstände auszubildenden Bewertungswiderstände der höchstwertigen Dekade sehr niedrige Ohmwerte, was bei Verwendung von Schalttransistoren zu Fehlern führt, oder diese Dekaden müssen bei Verwendung entsprechend höherer Ohmwerte der Dekadenwiderstände an Spannungen liegen, die um Zehnerpotenzen höher sind als die für die niederwertigen Dekaden erforderlichen Spannungen. Eine Regelung so hoher Gleichspannungen über einen der erfindungsgemäßen Regelkreise ist kostspielig und kann bei Verschleppen der hohen Spannungen in andere Teile der Steuerung Anlaß zu Störungen geben. Die in F i g. 5 enthaltene Anordnung vermeidet diese Schwierigkeiten mit geringem zusätzlichen Aufwand. Mit DAx und DAy sind wieder die D/1-Umsetzer in der .ν- bzw. y-Koordinate bezeichnet. Dabei stellen die Widerstandssymbole 1 ... 5 nunmehr nicht mehr einzelne Bewertungswiderstände dar wie in den vorhergehenden Figuren, sondern sie stehen jeweils für sämtliche Bewertungswiderstände einer Dekade. Die dargestellten DA -Umsetzer, die wieder in dieser Figur nicht gezeichnete Operationsverstärker OVx, OVy aussteuern, haben somit 5 Dekaden. Mit V3 und F4 sind Vergleichsglieder bezeichnet, die z. B. aus Differenzverstärkerstufen bestehen können und die Spannungen U3 und U4 an den Punkten a3 und a4 über Transistoren P3' und P4' den Spannungen U3' und CZ4' an den Punkten a3 und a4' angleichen. Die Widerstände R31, R3i0 und Rn, R410 sind im Verhältnis 1 : 10 ausgelegt. Im Gegensatz zu der Beschreibung der vorstehenden Figuren wird bei der Erläuterung der Fig. 5 nicht von einer maximalen, vom Rechenwerk abgegebenen und von der erfindungsgemäßen Lageregelung verminderten Lageregelabweichung ausgegangen; es wird vielmehr, der übersichtlichen Vorstellung wegen, in dem wirklichen. Regelungsablauf entgegengesetzter Weise angenommen, daß die Lageregelabweichurigen — ausgehend von einem Sollwert — sich bis zu einer maximalen,,
ίο von der vorgesehenen Dekadenzahl der DA -Umsetzer bestimmten Grenze erhöhen. Die Regelanordnung sei so angelegt, daß die beiden ersten Dekaden 1 und 2 der DA -Umsetzer mit konstanter und maximaler Spannung U3 gespeist werden. Erst bei Beaufschlagung der dritten Dekade sei die Regelabweichung so groß, daß die Speisespannung der £M-Umsetzer erniedrigt wird, um die Ausgangsspannung mindestens eines Operationsverstärkers konstant zu halten/Dies geschieht z. B. über einen Transistor P3, der dem Transistor P4. der F i g. 3 entspricht. Transistor P3 wird in den leitenden Zustand ausgesteuert und zieht damit das Potential des Punktes a3", das vorher über R33 und R34 fast auf dem Potential der negativen Speisespannung U lag,- gegen Null. Über Transistor P3 erniedrigt das Vergleichsglied V3 die Speisespannung U3 der drei ersten Dekaden, 1, 2 und 3 der ZX4-Umsetzer DA1., DAy entsprechend der durch die Aussteuerung des Transistors P3 absinkenden Spannung U3 an Punkt a3. Die Speisespannung der DA-Umsetzer ist bei voller Aussteuerung der dritten Dekade (d. h. bei deren maximalem Ausgangsstrom) etwa auf ein Zehntel der maximalen Speisespannung abgesunken. Wenn mit Beginn der Aussteuerung der vierten Dekade 4 der D/i-Umsetzer bei größer werdender Regelabweichung und weiterer Aussteuerung des Transistors P3 die Spannung an Punkt Ci3 und damit die Speisespannung U3 auf einem durch das Verhältnis der Widerstände R310 und R31 bestimmten Wert festgehalten wird. Bei dieser Spannung kommt Transistor P4 in den leitenden Zustand und erniedrigt mit weiter zunehmender Lageregelabweichung die Spannung an a4' und über das Vergleichsglied V4 und den von diesem gesteuerten Transistor P4 auch die Speisespannung U der vierten Dekade der DA-Umsetzer. Bei Erreichen eines bestimmten Maximalwertes wird die Spannung an Punkt a4 und damit die Speisespannung CZ4' der vierten Dekade wieder auf einem durch das Verhältnis der Widerstände A410 und R41 bestimmten Wert gehalten. Bei weiterer Vergrößerung der Lageregelabweichung wird auch Transistor P5 leitend, der den zugeordneten Transistor P5' im Sinne abnehmender Speisespannungen U. für die fünfte Dekade der DA-Umsetzer steuert. Über den Widerstand R34 wird die Anfangshöhe der Spei-
sespannung U3 und damit die Steilheit der Kennlinie im Einfahrbereich eingestellt.
Es sei noch einmal betont, daß beim Betrieb der numerischen Steuerung in Wirklichkeit große Lageregelabweichungen am Beginn einer Bahn vorgegeben werden, die dann kontinuierlich abgebaut werden.
Die Anordnung gemäß F i g. 5 hat den großen Vorteil, daß die Speisespannung der höchsten Dekade mit abnehmender Lageregelabweichung bis zu
einem Höchstwert hochgeregelt wird und auf diesem Wert konstant gehalten wird. Hierauf beginnt die Hochregelung der Speisespannung der zweithöchsten Dekade auf den gleichen Maximalwert, bis die
nächste Dekade geregelt wird. Mit der beschriebenen Anordnung ist es möglich, immer die jeweils höchsten Dekaden der momentanen Lageregelabweichung in einem für D/4-Umsetzer günstigen Spannungsbereich arbeiten zu lassen. Die Anzahl der DA -Umsetzer-Dekaden kann damit praktisch beliebig hoch sein, so daß sehr große Zuwachsstucke (s:i x und s.}r in Fig. 1) noch sinnvoll verarbeitet werden. _
Die Anordnung arbeitet bei Verwendung eines rein binären Kodes rein binär. Statt der dekadischen Spannungs- und Widerstandsstufung ist dann eine binäre einzuführen.
Die erfindungsgemäße Steuerung ist natürlich nicht auf zweidimensionale Steuerungen beschränkt. Sie kann ohne. Schwierigkeiten auf dreidimensionalen Betrieb erweitert werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Hinrichtung zur digitalen Lageregelung, bei der digitale Regelabweichungen nach Umsetzung in von einer Größe gemeinsam gespeisten Digital-Analog-Umsetzern die Sollwerte" von unterlagcrten Geschwindigkeitsregelkreiseih -bilden, deren Stellglieder mindestens zwei bewegte Maschinenteile gleichzeitig verfahren, bei der eine zusätzliche Regelanordnung die Ausgangssignale der Digital-Analog-Umsetzer begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Regelanordnung mit dem analogen Ausgangssignal (/v, /,.) mindestens eines Digital-Analog-Umsetzers (DAx, DAy) als Regelgröße arbeitet, die sie durch Steuerung einer alle Digital-Analog-Umsetzer speisenden, ihre Stellgröße bildenden Größe (U))A) auf einem Höchstwert konstant hält, bis die Stellgröße ihren Höchstwert erreicht.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert der zusätzlichen Regelanordnung (RK) der Schwellenwert eines von den Ausgangssignalen der Digital-Analog-Umsetzer über ein ODER-Glied (Dx, Dy) beaufschlagten Schwellenwertgliedes (ZD) ist (F i g. 2).
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwellenwertglied mindestens eine Zenerdiode (ZD) vorgesehen ist, deren. Zenerspannung als Sollwert der Regelanordnung dient, deren Stellgröße eine die Digital-Analog-Umsetzer (DAx, DAr) speisende Spannung (UI)X) ist (Fig. 2).
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert der zusätzlichen Regelanordnung von einem von den Ausgangssignalen der Digital-Analog-Umsetzer (DAx, DAV) beaufschlagten Funktionsgeber (FG) abgegeben wird, dessen Ausgangssignal sich im Sinne konstanter von den Geschwindigkeiten in den einzelnen Koordinaten vektoriell gebildeter resultierender Geschwindigkeiten (Bahngeschwinr digkeiten) ändert (F i g. 3).
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgeber (FG) aus einem Netzwerk parallelliegender, abgestufter, jeweils in Reihe mit einem Schwellenwertglied (CZ6, UH, U10) liegender Widerstandsgruppen (R1 R1', R2, R./, R:j, R.t') besteht, wobei jeder Widerstand einer Widerstandsgruppe über eine Diode an einer dem Ausgangssignal eines zugeordneten Digital-Analog-Umsetzers proportionalen Spannung liegt (F i g. 4).
6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Digital-Analog-Umsetzer (DAx, DA1) Eingangswiderständen (R1x, R/y) des Funktionsgebers (FG) zugeführt werden, die als durch ein digitales Signal steuerbare Digital-Analog-Umsetzer zur Steuerung des dem Funktionsgeber zugeführten Eingangssignals ausgebildet sind (Fig. 3).
7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei dezimalbinär kodierter Regelabweichung die Speisespannung jeweils der höchstwertigen Dekade (4, 5) der aus parällelgeschalteten Bewertungswiderständen bestehenden Digital-Analog-Umsetzer (DAx, DAy) mit abnehmender Regelabweichung von dem zehnten Teil eines Höchstwertes an bis zu dem Höchstwert erhöht wird (Fig. 5).
8. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in Spannungen (U1 x, U1x) umgesetzten Ausgangssignale der Digital-Analog-Umsetzer (DAx, DAV) weitere nachgeschaltete Digital-Analog-Umsetzer (DAx, DA/) speisen, deren Bewertungswiderstände jeweils von zugeordneten Stellenwerten eines dem gewünschten Geschwindigkeitswert entsprechenden digitalen Signals zu- bzw. abgeschaltet werden.
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