一种具有多个在数据侧并联的控制组件（４，４′）的控制装置（１，１′），所述控制组件在输出侧通过一个切换单元（６）与一个公共的信号输出端（８）相连接，在此控制装置中应能以特别简单和可靠的方式实现在各个控制组件之间的平滑切换。为此，按照本发明专利技术在切换单元（６）的数据侧前接多个分别对应于一个控制组件（４，４′）的微分电路（１２），并且后接一个积分电路（１４）。
control device
Having a plurality of parallel data in the side of the control unit (4, 4) of the control device (1, 1), the control unit through a switching unit on the output side (6) and a public signal output terminal (8) connected, should be in a particularly simple and reliable the way to realize smooth switching between components in each control on the control device. To this end, in accordance with the present invention, a plurality of differential circuits (12) corresponding to one control component (4, 4 ') are connected in front of the data side of the switching unit (6), and an integral circuit (14) is subsequently connected.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在数据侧具有多个并联的控制组件的控制装置，这些控制组件在输出侧通过一个切换单元与一个公共的信号输出端相连接。在工业控制装置中例如出于冗余或安全考虑，或者为了提供多个可选的控制或调节过程，通常设置多个在数据侧并联的控制组件来提供一个控制信号。这些控制组件在输出侧通过一个切换单元与一个公共的信号输出端相连接，并且在切换单元上可有目的地选择用来提供输出信号的相应控制组件。按照处理过程，通常预先规定在相应工作状态下哪一个控制组件应被起动。在最简单的控制装置中通常具有至少两个由可选的控制组件预先规定的、有目的地选择的控制通道，其中例如可区分为两个工作方式“自动控制”和“人工控制”。在这种情况下可以选择自动控制，也可进行人工控制(也称为调节或开环控制)，通过有目的地从外部输入一个值来选择所要的通道。此外在一个控制装置中可存在大量可供选择的控制通道，它们例如可以按内部的处理过程或单独预定的工作参数进行区分。最后，在分别调节不同的过程变量的控制组件之间设置一个切换单元。在不同工作方式之间切换时在这种控制装置中通过操作切换单元完成原来激活的控制组件与信号输出端在信号侧的分离，并同时完成供选择的控制组件与信号输出端在信号侧的连接。然而由于运行，这种切换不总是能保证要被断开的控制组件和新接上的控制组件在切换时刻有严格相同的输出信号，因为由于在控制组件中进行的处理可能存在的不一致性会出现小的接缝信号差别。这种信号差别甚至会相对较大，因为新接上的控制组件在切换时刻之前并不处在一个闭合的调节回路中，因而可能具有向制动位置走去的倾向。如果分配给这些控制组件不同的调节量，则出现信号偏差。如果在切换时出现控制组件间的信号偏差，输出信号在切换时存在一个所谓的信号跳变。从运行要求或稳定性角度看，这种信号跳变是特别不希望有的。为了避免在不同控制组件间切换时出现这种信号跳变，实现所谓的“平滑切换”，它明显提高了控制装置总的调节可靠性，原理上可以采用隔离或均衡的概念。在隔离的情况下各个控制组件的输出不直接连接到输出通道，而是通过一个最小化元件或最大化元件转接到输出通道。在这种电路中切换总是平滑地进行。但这种概念的应用受到相当大的限制，因为最小化或最大化组件在信号输出端完全确定了切换调节量。按照任意所希望的既不是最小也不是最大的调节量，实现切换在此是不可能的。此外，隔离的概念在大多数控制技术的应用情况下太慢，因为“隔离”的控制组件必须走过一个“距离”，直至隔离可以进行。由于这个原因，在控制装置的工业应用中隔离的概念没有特别被推广。也可以应用所谓的“均衡”，它使切换可以按照一个任意的、由所谓“切换逻辑”构成的准则进行。在这种电路中第一个控制组件的输出信号必要时可以作为附加的输入信号给到所选当前要接入的控制组件上。并在此控制组件中被考虑。然而在这种切换中所改换的所有控制组件的附加输入需要所有其它控制组件的输出信号。由于这个原因多个控制组件并联连接，从而这种概念具有特别高的复杂性，这会导致特别高的生产费用或设计费用。此外在以模拟技术实现均衡概念时还有以下缺点在切换过程中短时间给出一个“零信号”。因此在严格意义上这种切换至少在模拟技术应用中不是平滑的。在以数字技术实现的应用中各个均衡电路是一个信号回路，它在数字技术中可能是实时的。然而这种信号回路在数字技术中是有缺点的，因为尤其是在设计时不仅要考虑电路的正确性，还要考虑均衡信号随时间的变化。在应用多个异步工作的处理器时这个问题变得更难解决。在复杂的控制系统中均衡概念的应用同样是受局限的。因此本专利技术的目的在于给出一种上述类型的控制装置，用它可以特别简单和可靠地实现在各个控制组件之间的平滑切换。本专利技术目的还在于给出一种特别适用于这种控制装置工作的方法。上述有关控制装置的任务按照本专利技术是这样完成的在此控制装置中在切换单元的数据侧前接多个分别对应于给一个控制组件的微分电路，并后接一个积分电路。控制装置的设计使得各个控制组件的输出首先按照时间微分，然后被切换，再在时间上积分，以提供输出信号。本专利技术由以下考虑出发为了特别简单地实现平滑切换，应避免一个用于消除信号跳变的、在各个控制组件间的持续交叉均衡。控制组件的输出信号应如此给出，代替可能具有独立偏差或跳变的原有输出信号，采用一个对所有并联控制组件共用的系统。为此，由控制组件提供的输出信号首先对时间微分，得到时间导数，它们应基于对所有控制通道共用的系统有可比较的关系。基于这个原有信号的时间导数可完成切换，并且在切换后通过形成时间上的积分重新形成原来的输出信号。这里微分和接着的积分的主要作用是使输出信号在切换时不存在跳变，因为切换的不是信号本身，而是其导数。在各个控制通道或调节量之间的偏差在这种切换中无论什么情况下都可能导致输出信号时间导数的不连续，然而不会形成真正意义上的信号的不连续。在设计控制装置时可以给每个控制组件分配一个独立且分开的微分电路，然而具有优点的是，一个或每个微分电路被集成在它所属的控制组件中。这样，包括分配给它的微分电路在内的控制组件能够以模块构造的方式作为分立元件被使用，并且在需要时直接与后接切换单元连接。对于已广泛应用的PI控制器(比例积分控制器)作为控制组件的情况，具有优点的是，一个配备有微分电路的控制组件一方面包括一个具有比例电路的比例支路，另一方面包括一个具有微分电路的微分支路，它们在输出侧与一个共用的相加电路相连接。在这种构造下在控制组件中形成控制信号的一个比例部分和一个微分部分的和。在跟在切换之后的信号积分中形成一个具有一个积分部分(由先前包含的比例部分形成)和一个比例部分(由先前求得的微分部分形成)的信号作为输出信号，从而得到一个PI控制器输出信号的常规性能。上述有关方法的任务如此完成代表一个控制组件的输出信号特征的时间导数的微分信号作为输入信号被送到切换单元，在切换单元输出侧通过时间积分产生控制装置的输出信号。具有优点的是，这里微分信号由一个控制组件的输出信号的时间导数产生。在另外一个具有优点的方案中，特别是为了模拟一个PI控制器，此微分信号通过相加一个由控制信号的时间导数形成的第一信号部分和一个正比于控制信号的第二信号部分而形成。本专利技术带来的优点主要在于，通过控制信号对时间微分和接着的时间上积分最终产生一个基本不改变的输出信号，其中微分和积分互补。通过连接在时间微分和时间积分之间的切换，可靠地避免了切换时的信号跳变，因为切换的不是信号本身，而是其导数。从而用特别简单的方法且不增加控制组件的电路复杂性的条件下实现了事实上平滑的控制组件间切换。基于这种相对简单的概念，不再存在诸如在所用控制组件类型或切换准则方面的局限性。特别是不要求控制组件具有均衡功能。此外在原理上更快的控制结构中不要求电路中有信号回路，其中任意的线性、非线性和/或自适应控制器都可作为控制组件被使用。下面借助附图详细说明本专利技术的实施例。附图中附图说明图1示出一个控制装置，图2a，2b分别简要示出一个控制组件，以及图3示出控制装置的另一实施方式。在所有这些图中相同部件具有相同的附图标记。图1所示控制装置1具有多通道结构，其中多个控制通道2在数据侧并联，控制装置1包括多个控制组件4，它们在数据侧并联并在输出侧通过一个切换单元6与一个公本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有多个在数据侧相互并联的控制组件（４，４′）的控制装置（１，１′），所述控制组件在输出侧通过一个切换单元（６）与一个公共的信号输出端（８）相连接，其中在所述切换单元（６）的数据侧前接多个分别对应于一个控制组件（４，４′）的微分电路（１２），并且后接一个积分电路（１４）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：维克多莫罗科夫斯基，
申请(专利权)人：阿利发NP有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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