| US4096425A | 1978-06-20 | |||
| US3727035A | 1973-04-10 | |||
| US4466087A | 1984-08-14 |
| 1. | Verfahren zur automatischen Einstellung der Regelverstäi— kung eines Regelkreises, d a d u r c h g e e n n z e i c h n e t, daß dem Regelkreis mindestens ein Meßimpuls aufgeprägt wird und daß aus der Antwort .der Regelgröße x auf den Meßimpuls .ein Kriterium für die Einstellung der Rege IverStärkung gewonnen wird. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß der Meßimpuls solange dem Regelkreis aufgeprägt wird, bis die Regelgröße x einen vorgebbaren Sollwert annimmt, und daß aus der Dauer des Meßimpulses das Kriterium " für die Einstellung der Regelverstärkung gewonnen wird. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Regelkreis solange Meßimpulse konstanter Amplitude und konstanter Dauer aufgeprägt werden und daß währenddessen solange die Regelverstärkung schrittweise von Meßimpuls zu Meßimpuls verändert wird, bis die Regelgröße x einen vorgebbaren Sollwert annimmt. |
| 4. | Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein erster Meßimpuls solange dem Regelkreis aufgeprägt wird, bis die Regelgröße x einen vorgebbaren ersten Sollwert annimmt, daß ein zweiter Meßimpuls entgegengesetzter Polarität solange dem Regel¬ kreis aufgeprägt wird, bis die Regelgröße x einen zweiten vorgebbaren Sollwert annimmt, und daß aus der Dauer des ersten und des zweiten Meßimpulses das Kriterium für die Einstellung der Regelverstärkung gewonnen wird. |
| 5. | Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß dem Regelkreis solange Meßimpulse konstanter Amplitude und konstanter Dauer aber entgegenge¬ setzter Polarität aufgeprägt werden und daß während dessen solange die Rege Iverstä rkung schrittweise von Meßimp_uls zu Meßimpuls verändert wird, bis die Regelgröße x einen ersten und einen zweiten vorgebbaren Sollwert annimmt . ό. |
| 6. | Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verfahren nmal wiederholt wird und aus den so gewonnenen n zeitlichen Längen der n Meßimpulse ein Mittelwert gebildet wird, der als Kriterium für die Einstellung der Regelverstärkung dient. |
| 7. | Verfahren nach Anspruch 3 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e c h n e t, daß das Verfahren nmal wiederholt wird und aus d n so gewonnenen n Einstellungen für die Regelverst rkung ein Mittelwert gebildet wird. |
| 8. | Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Meßimpulse auf den Eingang des Reglers (RG) des Regelkrei¬ ses gegeben werden. |
| 9. | Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, . 6, 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf jedem Meßimpuls ein Impuls entgegengesetzter Polarität o Igt . |
| 10. | Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ¬ e n n z e i c h n e t, daß das Kriterium für die Einstellung der Regelverstärkung aus dem E nschwingverhal¬ ten des Regelkreises abgeleitet wird. |
| 11. | Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n ¬ z c h n e t, daß dem ersten Eingang einer ersten Summationsstel le (S1) die .Führungsgröße W zugeführt wird, daß der zweite Eingang der ersten Summat onsste lle (S1) mit dem Ausgang der Regelstrecke (RS) verbunden ist, deren Eingang mit dem Ausgang des Reglers (RG) verbunden ist, daß der Ausgang der ersten Summations stelle (S1) m t dem ersten Eingang eines Vergleichers (VL) , an dessen zwe.item Eingang eine vorgebbare Referenz große liegt, und mit dem ersten Eingang einer zweiten Summat ionsste l le S2) verbunden ist, daß der Ausgang der zweiten Summationsstel le (S2) mit dem Eingang des Reglers (RG) verbunden ist, daß der Ausgang des Vergleichers (VL) mit dem Eingang eines Mikrocomputers (MC) verbunden ist, daß de'r erste Ausgang des Mikrocompu¬ ters (MC), an dem der Meßimpuls abgegeben wird, mit dem zweiten Eingang der zweiten Summationsste lle (S2) verbunden ist, und daß der zweite Ausgang des Mikrocompu¬ ters (MC) mit dem Eingang zur Einstellung der Regelvei— Stärkung am Regler (RG) verbunden ist. |
| 12. | Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der erste Eingang des Vergleichers (VL) . über ein Filter CC1) mit dem ersten Eingang der zweiten Summat onsstel le (S2) ver¬ bunden ist und daß der zweite Eingang des Vergleichers (VL) an einer Referenzspannungsquelle (U) liegt. |
| 13. | Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der nicht mit dem Vergleicher (VL) verbundene Pol der Referenzspannungs¬ quelle (U) über einen Tiefpaß (R, C2) mit dem Ausgang der ersten Summat onsstel le '(S1) verbunden ist. |
| 14. | Schaltungsanordnung nach Anspruch 12 oder 13, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf den Ausgang der ersten Summationsstel le (S1) ein Vorver¬ stärker (V) folgt. |
Verfahren und Schaltungsanordnung zur automat schen Einstel¬ lung der Rege lverstärkung in einem Regelkreis
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanord¬ nung zur automatischen Einstellung der Rege lVerstärkung in einem Regelkreis-
Regelkreise werden z.B. in CD-Plattenspielern eingesetzt, um die optische Abtast orri chtung auf der Datenspur der CD-Platte zu führen und um den abtastenden Lichtstrahl auf die Plattenober läche zu fokussieren. Diese Servoregel- kreise, der Spurregelkreis und der Fokus rege Ikre i s müssen präzise arbeiten und genau eingestellt sein, damit eine einwandfreie Tonwiedergabe erzielt wird. Die Einstellung der Verstärkung bei. den Reglern erfolgt in der Regel von Hand durch Verstellen eines Potentiometers. Diese Einstell¬ arbeiten sind relativ aufwendig und nehmen viel Zeit in Anspruch. Wei l zudem die in den Regelkreisen und der optischen Abtastvorrichtung enthaltenen elektronischen Bauelemente im Laufe der Zeit altern, muß häufig die Verstär- kuπg bei den Reglern von Hand nachgestellt werden. Die Einstellung von Hand sowohl bei der Produktion als auch bei der Wartung ist natürlich von Nachteil, wei l - sie Zeit und damit auch Geld kostet.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung die ze raubenden Einstell- arbeiten bei der Produktion und die späteren bei der Wartung fälligen Neueinstellungen der Regelverstärkung zu vermeiden.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß dem Regelkreis mindestens ein Meßimpuls aufgeprägt w rd und daß aus der Antwort der Regelgröße x auf den Meßimpuls ein Kriterium für die Einstellung der Regelverst rkung gewonnen wird.
Es zei gen
Figur 1 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens in einem CD-Plat enspieler
Figur 2 und 3 den Verlauf der Regelgröße x in Abhängigkeit vom Meßimpu Is
Figur 4 eine -Weiterb ldung de r in Figur 1 gezeigten Schal¬ tungsanordnung.
An Hand der in Figur 1 gezeigten Schaltungsanordnung und des in F gur 2 dargestellten Diagrammes w rd die Erfindung er laut ert.
In Figur 1 wird die Führungsgröße W dem ersten Ei gang • ei ner Summati onsste l le S1 zugeführt, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang der Regelstrecke RS verbunden ist. Die Regelstrecke RS enthält ein Stellglied, einen sogenannten Actuator " A, und einen als Meßfühler dienenden Photodektor PH zur Aufnahme des Ist-Wertes. Der Ausgang der Summati onsste l le S1 ist mit dem Eingang eines Vorverstärkers V ver-
bunden, dessen Ausgang unmittelbar mit dem ersten Eingan einer Summat i onsste l le S2 und über ein Filter, z.B. ein als Hochpaß vorgesehene Kapazität C1 , mit dem ersten Eingang eines Vergleichers VL verbunden ist. Der zweite Eingan des Vergleichers VL liegt an einer Re erenzspannungsquell U. Der Ausgang der Summat i onsste 11 e S2 ist mit dem Eingan des Reglers RG verbunden, der mit einem Rege lverst e ausgestattet ist und dessen Ausgang mit dem .Eingang de Regelstrecke RS verbunden ist. Der Ausgang des Vergleicher VL, der z.B. als Ana log- ' Di g i t a l-Wand ler ausgeführt sei kann, ist mit dem Eingang eines Mikrocomputers MC verbunden dessen erster Ausgang mit dem zweiten Eingang der Summations stelle S2 und dessen zweiter Ausgang mit dem Eingang zur Einstellung der Rege lverstärkung am Regler ' RG verbunden ist.
Zu Beginn des automatischen Ei nste 11vo rgangs der Reg e lverStär¬ kung kann die Regelverstärkung zunächst auf einen mittler Wert eingestellt werden. Anschließend gibt der M krocomputer MC solange einen Meßimpuls an den Eingang des Reglers RG ab, bis der Vergleicher VL durch ein Signal dem Mikrocom¬ puter MC anzeigt, da ' ß. die " Regelgröße x den vorgegebenen Sollwert angenommen hat. Der zeitliche Verlauf der Regelgröße x am Ausgang des Vorverstärkers V in Abhängigkeit vom Meßimpuls . ist in Figur 2 gezeigt. Weil der vorgegebene Sollwert für die Regelgröße x zur Rege LverStärkung proportio¬ nal ist, besteht zwischen der Dauer des Meßimpulses und der Regelverstärkung ein proportionaler Zu-sammenhang . Der ikrocomputer MC erkennt an der Dauer des .Meßimpulses, wie groß die Regelverstärkung tatsächlich ist, und kann s e deshalb auf den korrekten Wert einstellen., falls sie nicht zufäll g bereits auf den richtigen Wert eingestellt war.
Besonders vorteilhaft ist es, wie in Anspruch 9 angegeben ist, nach dem Meßimpuls einen Impuls entgegengesetzter Polarität vorzusehen,, weil dadurch das Einschwingen des Regelkreises unter starker Dämpfung der Überschwinger wesentlich schneller erfolgt.
Wenn das • beschriebene Verfahren z.B. gemäß Anspruch 6 mehrmals wiederholt wird, werden mehrere Werte für die Einstellung der Regelverstärkung gewonnen, aus denen ein Mittelwert geb ldet und als endgültiger Wert angesehen wird. Bei der Bildung des Mittelwertes können solche Werte, die ausserhalb eines vorgebbaren Bereiches liegen, unberück¬ sichtigt bleiben.
Beim Ausführungsbe spiel gemäß Anspruch 3 gibt der Mi rocomputer MC nacheinander solange mehrere Meßimpulse konstanter Amplitude und konstanter Dauer an den Regler RG ab, und erhöht gleichzeitig die Regelverstär ung von Meßimpuls zu Meßimpuls schrittweise so lange, bis der Vergleicher VL durch ein Signal dem Mikrocomputer MC anzeigt, daß die Regelgröße x den vorgegebenen Sollwert angenommen hat. Damit ist d e Einstellung der Regelverstärkung bereits beendet.
Auch dieses Verfahren kann, wie in Anspruch 7 beschrieben ist, mehrmals wiederholt werden. Aus den durch- die Wieder¬ holungen gewonnenen Werten für die Regelverstär ung wird ein • Mittelwert gebildet, auf den die Regelverstärkung schließlich ' eingestellt ..wird. Werte, die ausserhalb eines vorgebbareπ Bereiches liegen, können bei der Bildung des • Mittelwer es unberücks htigt bleiben.
In Figur 4 ist eine Weiterbi ldung der in Figur 1 gezeigte Schaltuπgsanordnuπg dargestellt. Sie unterscheidet sic von der in Figur 1 gezeigten Schaltungsanordnung dadurch daß der nicht mit dem Vergleicher VL verbundene Pol de Referenzspannungsquelle. U über einen Widerstand R mit de Ausgang des Vorverstärkers V verbunden ist und über ein Kapazität C2 auf Masse liegt. Der Widerstand R und di Kapazität C2 bi lden eine Tiefpaß, der niederfrequente Äπde rungen der Regelgröße x, wie sie hauptsächlich durch Platten schlag verursacht werden, an den zweiten Eingang de Vergleichers VL gelangen läßt. Wei l dadurch die Referenzgrδß am zweiten Eingang des Vergleichers VL stets den niederfre quenten Änderungen der Regelgröße x nachgeführt wird kann die Regelverstärkung genauer eingestellt werden Unter lattenschlag versteht man den durch Toleranze in der Fertigung ' bedingten Nachteil, daß der Mittelpunk der CD-Platte nicht mit ihrem Drehpunkt übereinst mmt.
Die in Anspruch 4 und 5 beschriebenen Verfahren bewirken ebenfalls eine höhere Genauigkeit bei der Einstellung der Regelverstärkung.
Beim Verfahren gemäß Anspruch 4 wird zunächst ein erster Meßimpuls so lange dem Regelkreis aufgeprägt, bis die Regel¬ größe x einen ersten vorgebbaren Sollwert annimmt. Anschlies- send wird ein zweiter Meßimpuls entgegengesetzter Polarität solange dem Regelkreis aufgeprägt, bis die Regelgröße x einen zweiten vorgebbaren Sollwert, annimmt. Aus der. Dauer des ersten und zweiten Meßimpulses wird das Kriterium für die Einstellung der Rege lverstärkung abgeleitet.
Das Verfahren gemäß Anspruch 5 läuft ähnlich ab. Dem " Regel- kreis werden solange Meßimpulse konstanter Amplitude und konstanter Dauer aber entgegengesetzter Polarität aufgeprägt, und währenddessen w rd solange die Regelverstärkung schritt¬ weise von Meßimpuls zu Meßimpuls verändert, bis die Regelgröße x einen vorgebbaren ersten Sollwert und einen vorgebbaren zweiten Sollwert annimmt.
Beim Ausführungsbe sp el gemäß Anspruch 10 wird ei-n Meßimpuls konstanter Dauer, und Amplitude " auf den Eingang des Reglers RG gegeben und aus dem Ei πschwingverha Iten des Regelkreises wird ein Kriterium für die Einstellung der Rege Iver stärkung abgeleitet. Dabei werden beispielswe se - wie in Figur 3 angedeutet ist - die Amplituden W1 und W2 sowie die Dauer t.. und t- der ersten beiden Überschwinger überprüft.
Der Meßimpuls bzw. die bei einigen Ausführungsbeispielen aufe nanderfolgenden Meßimpulse können z.B. jedesmal beim Einschalten - des CD-Plattensp elers vom .M krocomputer MC abgegeben werden, um die Rege IverStärkung ei zustellen. Auch während der Pausen zwischen zwei auf einer CD-Platte abgespei¬ cherten Musikstücken und sogar während der Musi w edergabe läßt s ch die Regelverstär ung einstellen, ohne daß d e Wiedergabe des Gerätes dadurch hörbar beeinträchtigt
wird. Daher entfallen nicht nur die lästigen und zeitaufwen¬ digen Einstellarbeiten von Hand bei der Produktion; es werden auch spätere manuell auszuführende Neueinstellungen überflüs¬ sig, weil die Alterung der Bauteile, die im Regelkreis enthalten sind, und die Drift ihrer Parameter infolge Tempera urschwankungen keine Rolle mehr spielen.