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    Eine Servo-Ventilsteuereinrichtung zum Steuern einer Servo-Ventilöffnung. Die Servo-Ventilöffnung folgt einem Ziel durch Eingeben von Signalen eines Servo-Ventilöffnungszielwertes und einer tatsächlichen Servo-Ventilöffnung. Die Steuereinrichtung hat einen Controller, der ausgestaltet ist zum Empfangen eines Differenzsignals zwischen Servo-Ventilöffnungszielwert und tatsächlicher Servo-Ventilöffnung und zum Generieren eines Servobefehlssignals zum Antreiben des Servo-Ventils. Die Steuereinrichtung hat auch einen erweiterten Beobachter, der ausgestaltet ist zum Empfangen des Ventilöffnungsistzustandssignals und des Servobefehlssignals und zum Schätzen eines dem Servo-Ventil hinzugefügten Eingangsanschlussstörsignals. Die Steuereinrichtung hat auch einen Modifikationsteil, der ausgestaltet ist zum Modifizieren des Servobefehlssignals durch Subtrahieren des geschätzten, von dem erweiterten Beobachter (5-6) ausgegebenen Eingangsanschlussstörsignals von dem Servobefehlssignal.
    公开号:DE102004001487A1
    申请号:DE200410001487
    申请日:2004-01-09
    公开日:2004-08-05
    发明作者:Koji Yakushi
    申请人:Toshiba Corp；
    IPC主号:F02D9-02
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betrifftim Allgemeinen eine Servo-Ventilsteuereinrichtungund ein Servo-Ventilsteuersystem und insbesondere solch eine Einrichtungund ein System, die stabil betrieben werden können, selbst wenn eine Störung amEingangsanschluss des Servo-Ventils aufgetreten ist.
    [0002] Servo-Ventile sind für verschiedeneZwecke einschließlichTurbinengeschwindigkeitssteuereinrichtungen in Wärmekraftwerken verwendet worden.Bezüglicheiner Turbinengeschwindigkeitssteuereinrichtung werden beispielsweise,wie in 13 gezeigt, eineTurbinendrehzahl NR und ein TurbinendrehzahlbefehlNS in einen Drehzahlcontroller 1 eingegeben.Eine Generatorlast GL und ein LastbefehlGs werden in den Lastcontroller 2 eingegeben und ein Befehlssignalder Durchflussrate eines Hauptdampfsteuerventils wird berechnet. DasDurchflussratenbefehlssignal wird in eine Durchflussraten-zu-Ventilöffnungsumsetzfunktion 3 eingegeben zumUmsetzen des Durchflussratenbefehlssignals in ein Ventilöffnungsbefehlssignal 3e.Hier wird der Ausdruck "Ventilöffnung" austauschbar verwendetmit "Ventilposition" bzw. "Ventilstellung".
    [0003] Das Ventilöffnungsbefehlssignal 3e undein Signal der tatsächlichenVentilöffnung,das nachstehend Ventilöffnungsistzustandssignal 4 genanntwird, werden in eine Servo-Ventilsteuereinrichtung 5 eingegeben. Diebeiden Signale 3e und 4e werden in der Servo-Ventilsteuereinrichtung 5 verglichenund die Differenz wird an eine Spule (oder Servo-Spule) 7-1 einesServo-Ventils 7 als ein Servobefehlssignal 5e über eineVentilschnittstelle 6 ausgegeben.
    [0004] Die Servo-Spule 7-1 setztdas Servobefehlssignal 5e mit einem Elektro-zu-Öldruckumsetzer(nicht dargestellt) in einen Öldruckum. Der umgesetzte Öldruckwird in einen Ölzylinder übertragenund ein Kolben in dem Ölzylinderwird zum Ändernder Hauptdampfsteuerventilöffnungbewegt.
    [0005] 14 zeigtinterne Funktionen einer Servo-Ventilsteuereinrichtung 5 nachdem Stand der Technik. Das Servo-Ventilöffnungsbefehlssignal 3e unddas Ventilöffnungsistzustandssignal 4e werdenin einen Addierer 5-1 eingegeben zum Ausgeben der Differenz.Die Differenz wird mit einer Ventilpositions-Steuerverstärkung ineinem Leistungsverstärker 5-2 multipliziert.Dann wird eine Ausgangsgröße einesNullvorspannungs-Kompensierers 5-3 zur Ausgangsgröße des Leistungsverstärkers 2-2 ineinem Addierer 5-4 hinzugefügt. Die Ausgangsgröße des Addierers 5-4 wirddann in einen Begrenzer 5-5 eingegeben. Die Ausgangsgröße des Begrenzers 5-5 wirdin eine Ventilschnittstelle 6 als ein Servobefehlssignal 5e eingegeben.Die Ausgangsgröße der Ventilschnittstelle 6 wirdin eine Servo-Spule 7-1 eingegeben, so dass das Servo-Ventil 7 angetriebenwird.
    [0006] Der Nullvorspannungs-Kompensator 5-3 stellteine Vorspannung zum Steuern des Hauptdampfsteuerventils zur fehlersicherenSeite bereit oder zur Ventilschließrichtung, wenn der Servo-Strom zur Servo-Spule 7-1 verlorengeht. Der Begrenzer 5-5 ist optional angeordnet zum Begrenzendes Servobefehlssignals, das von dem Controller ausgegeben wird.
    [0007] 15 istein Blockdiagramm eines Drei-Spulen-Servosystems, welches eine Dreifach-Strukturvon Systemen A, B und C hat fürein einzelnes Hauptdampfsteuerventil 8, um die Zuverlässigkeitder Servo-Ventilsteuereinrichtung 5 zu erhöhen. DieDreifach-Struktur des Systems von A, B und C schließt Servo-Ventilsteuereinrichtungen,Ventilschnittstellen, Servo-Spulen und Ventilöffnungs-Detektorschaltungen ein.
    [0008] Wie in 15 gezeigt,werden Ausgangsgrößen 4Ae, 4Be und 4Ce derVentilöffnungs-Detektorschaltungen 4A, 4B und 4C inden Systemen A, B und C jeweils alle in Mittelwert-Gates bzw. Mittelwerttorschaltungen 5-M inServo-Ventilsteuereinrichtungen 5A, 5B und 5C eingegeben.Jede der Mittelwerttorschaltungen 5-M gibt den Mittelwertin die Eingängeaus. Dann wird der Mittelwert mit dem Servo-Ventilöffnungsbefehlssignal 3e verglichenund die Differenz wird in den Addierer 5-1 ausgegeben,wie in bezug auf 14 besprochen wordenist. Der restliche Teil der Funktionen ist der gleiche wie der in 14 offenbarte und wird hiernicht wiederholt.
    [0009] Die Ausgangsgrößen der Servo-Ventilsteuereinrichtungen 5A, 5B und 5C werdenzu den Mittelwerttorschaltungen bzw. Mittelwert-Gates 6-1 derVentilschnittstellen 6A, 6B und 6C eingegeben.Die Mittelwerttorschaltungen 6-1 sind vom selben Aufbauwie die oben beschriebenen Mittelwerttorschaltungen 5-M und die Mittelwertewerden dort ausgewähltund ausgegeben. Die Ausgangsgrößen derMittelwerttorschaltungen 6-1 werden von den Verstärkers 6-2 inden Ventilschnittstellen 6A, 6B und 6C verstärkt.
    [0010] In dem hier gezeigten Drei-Spulen-Servosystemwerden die Servo-Strömedirekt von den Servo-Stromdetektorschaltungen 7- 2A, 7-2B und 7-2C,die jeweils an den Servo-Ventilen 7A, 7B und 7C angeordnetsind, erfasst und zurückgemeldet.Demnach wird die Abnormalitätsbedingungin den Ventilschnittstellen 6A, 6B und 6C vonden Servo-Stromsignalen erfasst und ein Schaltungstrennbefehl wirdzu einem Schaltungstrennschalter 6-3A, 6-3B und 6-3C ausgegeben.Demnach wird die abnormale Ventilschnittstelle getrennt, wie inder japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung (Tokkai) Hei 4-228839offenbart.
    [0011] In der Servo-Ventilsteuereinrichtunggemäß dem Standder Technik, wie dem oben offenbarten, wird eine proportionale Steuerungverwendet. In einer solchen Einrichtung kann eine Regelabweichungzwischen dem Hauptdampfsteuerventilöffnungsbefehl und der tatsächlichenVentilöffnungbedingt durch mechanische Nullvorspannungsbewegung der Servo-Ventileund verschiedenartige Eingangsanschlussstörungen in den Servo-Ventilmechnismengeneriert werden. Eine solche Regelabweichung kann die Performanzbzw. Leistungsfähigkeitder Steuerung der Servo-Ventilsteuereinrichtung stören.
    [0012] Demnach muss ein Nullvorspannungs-Kompensationswertperiodisch abgeglichen werden. Zudem kann, wenn eine Eingangsanschlussstörung zumServo-Ventil in einem Drei-Spulen-Servosytemaufgetreten ist, eine Regelabweichung zwischen dem Hauptdampfsteuerventilöffnungsbefehlund der tatsächlichenVentilöffnunggeneriert werden. Die Eingangsanschlussstörung kann eine Ein-System-Abnormalität in denVentilschnittstellen einschließenund Ein-System- oder Zwei-System-Trennung der Servo-Spulen. Einesolche Regelabweichung kann eine Verschlechterung der Steuer-Performanz der Servo-Ventilsteuereinrichtungverursachen.
    [0013] Eine typische Methode zum Eliminierensolcher Regelabweichung ist das Hinzufügen einer Integrationssteuerung.Jedoch hat das zu steuernde Servo-Ventil eine Integrationseigenschaftim Zusammenhang zwischen der Steuereingangsgröße (oder dem Servo-Strom) undder Beobachtungsausgangsgröße (oderder Hauptdampfsteuerventilposition). Wenn demnach controllerseitigein Integrierer hinzugefügtwird, würdeder Frequenzgang der geschlossenen Schleife langsamer werden unddie Stabilitätkönnteschlechter werden.
    [0014] In dem oben beschriebenen Drei-Spulen-Servosystemdes Standes der Technik wird der Servo-Strom jedes Systems direktdurch seinen jeweiligen Servo-Stromdetektor erfasst. Demnach wirddas System identifiziert, in dem die Leistungsverstärkungsabnormalität, die Servo-Spulentrennungetc. aufgetreten sind. Dann wird die Ausgangsgröße des abnormalen Systems abgetrenntund normale Steuerung wird fortgesetzt. Jedoch sind die Servo-Stromdetektorschaltungen 7-2A, 7-2B und 7-2C unddie Schaltungstrennschalter 6-3A, 6- 3B oder 6-3C für jedesaufzubauende System erforderlich, was zu hohen Hardware-Kosten führt. Zusätzlich wird mitBerücksichtigungdes Ausfallens der Servo-Stromdetektorschaltungen 7-2A, 7-2B und 7-2C undder Schaltungstrennschalter 6-3A, 6-3B und 5-3C dieZuverlässigkeitdes Gesamtsystems verringert.
    [0015] Demgemäss ist es ein Ziel der vorliegendenErfindung, eine Servo-Ventilsteuereinrichtung und ein Servo-Steuersystembereitzustellen, die ein Servo-Ventil ohne Regelabweichung normalsteuern können, selbstwenn Eingangsanschlussstörungan dem Servo-Ventil aufgetreten ist.
    [0016] Gemäß einem Aspekt der vorliegendenErfindung ist eine Servo-Ventilsteuereinrichtungbereitgestellt worden zum Steuern einer Servo-Ventilöffnung,so dass die Servo-Ventilöffnungeinem Ziel folgen kann durch Eingeben von Signalen eines Servo-Ventilöffnungszielwertesund einer tatsächlichenServo-Ventilöffnung,wobei die Steuereinrichtung umfasst: einen Controller, der konstruiertist zum Empfangen eines Differenzsignals zwischen Servo-Ventilöffnungszielwertund tatsächlicherServo-Ventilöffnungund zum Generieren eines Servobefehlssignals zum Antreiben des Servo-Ventils;einen erweiterten Beobachter, der aufgebaut ist zum Empfangen des Ventilöffnungsistzustandssignalund des Servobefehlssignals und zum Schätzen eines dem Servo-VentilhinzugefügtenEingangsanschlussstörsignals;und einen Modifikationsteil, der konstruiert ist zum Modifizierendes Servobefehlssignals durch Subtrahieren des geschätzten, vondem erweiterten Beobachter ausgegebenen Eingangsanschlussstörsignalsvon dem Servobefehlssignal.
    [0017] In Übereinstimmung mit einem anderenAspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Servo-Ventilsteuereinrichtungbereitgestellt worden zum Steuern einer Servo-Ventilöffnung,so dass die Servo-Ventilöffnungeinem Ziel durch Eingeben von Signalen eines Servo-Ventilöffnungszielwertesund einer tatsächlichenServo-Ventilöffnungfolgen kann, wobei die Steuereinrichtung umfasst: einen Controller,der konstruiert ist zum Empfangen eines Differenzsignals zwischendem Servo-Ventilöffnungszielwertund der tatsächlichenServo-Ventilöffnung undzum Generieren eines Servobefehlssignals zum Antreiben des Servo-Ventils;einen erweiterten Beobachter, der konstruiert ist zum Empfangendes Ventilöffnungsistzustandssignalsund des Servobefehlssignals und zum Schätzen eines dem Servo-VentilhinzugefügtenEingangsanschlussstörsignals; undeinen Funktionsgenerator, der konstruiert ist zum Abstimmen mindestenseines Steuerparameters des Controllers basierend auf dem Störungsschätzsignalvon dem erweiterten Beobachter.
    [0018] In Übereinstimmung mit einem anderenAspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Servo-Ventilsteuereinrichtungbereitgestellt worden zum Steuern einer Servo-Ventilöffnung,so dass die Servo-Ventilöffnungeinem durch Eingeben von Signalen eines Servo-Ventilöffnungszielwertesund einer tatsächlichenServo-Ventilöffnung,einem Ziel folgen kann, wobei die Steuereinrichtung umfasst: einenController, der konstruiert ist zum Empfangen eines Differenzsignalszwischen dem Servo-Ventilöffnungszielwertund der tatsächlichenServo-Ventilöffnung,und zum Generieren eines Servobefehlssignals zum Antreiben des Servo-Ventils;einen erweiterten Beobachter, der konstruiert ist zum Empfangendes Ventilöffnungsistzustandssignalsund des Servobefehlssignals und zum Schätzen eines dem Servo-VentilhinzugefügtenEingangsanschlussstörsignals;einen Nullvorspannungs-Kompensierer,der konstruiert ist zum Hinzufügeneines Kompensatiossignals zum Servobefehlssignal zum Kompensiereneiner in dem Servo-Ventil enthaltenen Nullvorspannung; und eineAbstimmvorrichtung zum abstimmen von mindestens einem Einstellwertdes Nullvorspannungs-Kompensators basierend auf dem Störungsschätzsignalvon dem erweiterten Beobachter.
    [0019] Es ist in Übereinstimmung mit einem anderenAspekt der vorliegenden Erfindung eine Servo-Ventilsteuersystembereitgestellt worden zum Steuern eines Servo-Ventils, wobei dasSteuersystem umfasst: (a) ein Dreifach-System von Ventilöffnungs-Detektorschaltungenzum Erhalten von Ventilöffnungsistzustandssignalendes Servo-Ventils; (b) ein Dreifachsystem von Servo-Ventilsteuereinrichtungen,von denen jede eine erste Mittelwert-Torschaltung zum Auswählen einesMittelwertes des Ventilöffnungsistzustandssignalsdes Servo-Ventilseinschließt;einen Controller, der konstruiert ist zum Empfangen eines Differenzsignalszwischen dem Servo-Ventilöffnungszielwertund dem Mittelwert der tatsächlichenServo-Ventilöffnung;und zum Generieren eines Servobefehlssignals zum Antreiben des Servo-Ventils;einen erweiterten Beobachter, der konstruiert ist zum Empfangendes Ventilöffnungsistzustandssignalsund des Servobefehlssignals und zum Schätzen eines dem Servo-VentilhinzugefügtenEingangsanschlussstörsignals;und einen Modifikationsteil, der konstruiert ist zum Modifizierendes Servobefehlssignals durch Subtrahieren des geschätzten, vondem erweiterten Beobachter ausgegebenen Eingangsanschlussstörsignalsvon dem Servobefehlssignal; (c) ein Dreifach-System von Ventilschnittstellen,von denen jede einschließt:eine zweite Mittelwerttorschaltung zum Auswählen eines Mittelwerts derServobefehlssignale von den Servo-Ventissteuereinrichtungen; undeinen Leistungsverstärker,der konstruiert ist zum Verstärkendes Servobefehlssignals von der zweiten Mittelwerttorschaltung zum Antreibeneines der Servo-Ventile; und (d) ein Dreifach-System von Servo-Spulenzum Antreiben der Servo-Ventile mit Strom von der Ventilschnittstelle.
    [0020] In Übereinstimmung mit einem anderenAspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Servo-Ventilsteuersystembereitgestellt worden zum Steuern eines Servo-Ventils, wobei dasSteuersystem umfasst: (a) ein Dreifach-System von Servo-Ventilsteuereinrichtungen,von denen jede einschließt:einen Controller, der konstruiert ist zum Empfangen eines Differenzsignalszwischen dem Servo-Ventilöffnungszielwertund der tatsächlichen Servo-Ventilöffnung,und zum Generieren eines Servobefehlssignals zum Antreiben des Servo-Ventils;einen erweiterten Beobachter, der konstruiert ist zum Empfangendes Ventilöffnungsistzustandssignalsund des Servobefehlssignals und zum Schätzen eines dem Servo-VentilhinzugefügtenEingangsanschlussstörsignals; undeinen Modifikationsteil, der konstruiert ist zum Modifizieren desServobefehlssignals durch Subtrahieren des geschätzten, von dem erweitertenBeobachter ausgegebenen Eingangsanschlussstörsignals von dem Servobefehlssignal;(b) ein Dreifach-System von Ventilschnittstellen, von denen jedeeinen Leistungsverstärkereinschließt,der konstruiert ist zum Verstärkeneines aus der Gruppe von Servobefehlssignalen von den Servo-Ventilsteuereinrichtungenzum Antreiben eines der Servo-Ventile; (c) ein Dreifachsystem vonServo-Spulen zum Antreiben der Servo-Ventile mit Strom von den Ventilschnittstellen;(d) einen Abnormalitätsentscheidungsteilzum Entscheiden, dass mindestens zwei Ventilschnittstellen abnormalsind, wenn alle Eingangsanschlussstörsignale außerhalb eines vorbestimmtenBereiches sind; und (e) eine Erfassungslogik zum sequenziellen Separierenvon Ausgangsgrößen desLeistungsverstärkersbasierend auf der Operation des Abnormalitätsentscheidungsteils und zumdarauffolgenden Erfassen eines abnormalen Leistungsverstärkersystemsbasierend auf der Änderungsratedes von dem erweiterten Beobachter ausgegebenen Eingangsanschlussstörsignals.
    [0021] In Übereinstimmung mit einem anderenAspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Servo-Ventilsteuersystembereitgestellt worden zum Steuern eines Servo-Ventils, wobei dasSteuersystem umfasst: (a) ein Dreifach-System von Servo-Ventilsteuereinrichtungen,von denen jede einschließt:einen Controller, der konstruiert ist zum Empfangen eines Differenzsignalszwischen dem Servo-Ventilöffnungszielwertund der tatsächlichen Servo-Ventilöffnung,und zum Generieren eines Servobefehlssignals zum Antreiben des Servo-Ventils;einen erweiterten Beobachter, der konstruiert ist zum Empfangendes Ventilöffnungsistzustandssignalsund des Servobefehlssignals und zum Schätzen eines dem Servo-VentilhinzugefügtenEingangsanschlussstörsignals;einen Funktionsgenerator, der konstruiert ist zum Abstimmen mindestenseines Steuerparameters des Controllers basierend auf dem Störungsschätzsignalvon dem erweiterten Beobachter; (b) ein Dreifach-System von Ventilschnittstellen,von denen jede einen Leistungsverstärker einschließt, derkonstruiert ist zum Verstärken einesaus der Gruppe von Servobefehlssignalen von den Servo-Ventilsteuereinrichtungenzum Antreiben eines der Servo-Ventile; (c) ein Dreifachsystem vonServo-Spulen zum Antreiben der Servo-Ventile mit Strom von den Ventilschnittstellen;(d) einen Abnormalitätsentscheidungsteilzum Entscheiden, dass mindestens zwei Ventilschnittstellen abnormalsind, wenn alle Eingangsanschlussstörsignale außerhalb eines vorbestimmtenBereiches sind; und (e) eine Erfassungslogik zum sequenziellen Separierenvon Ausgangsgrößen des Leistungsverstärkers basierendauf der Operation des Abnormalitätsentscheidungsteilsund zum darauffolgenden Erfassen eines abnormalen Leistungsverstärkersystemsbasierend auf der Änderungsratedes von dem erweiterten Beobachter ausgegebenen Eingangsanschlussstörsignals.
    [0022] Die obigen und andere Merkmale undVorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehendenBehandlung spezifischer erläuterterAusführungsformendavon ersichtlich, die wiedergegeben sind im Zusammenhang mit denbeiliegenden Zeichnungen, in denen zeigt:
    [0023] 1 einBlockdiagramm einer Servo-Ventilsteuereinrichtungeiner ersten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung;
    [0024] 2 einBlockdiagramm eines erweiterten Beobachters der ersten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung;
    [0025] 3 einZeitdiagramm der Servo-Ventilpositions-Steuercharakteristik der Servo-Ventilsteuereinrichtungder ersten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung;
    [0026] 4 einZeitdiagramm der Servo-Ventilpositions-Steuercharakteristik der Servo-Ventilsteuereinrichtunggemäß des Standesder Technik;
    [0027] 5 einZeitdiagramm der Generatorlaststeuercharakteristik des Turbinengeschwindigkeitscontrollersgemäß der vorliegendenErfindung verglichen mit dem Stand der Technik;
    [0028] 6 einBlockdiagramm einer Servo-Ventilsteuereinrichtungeiner zweiten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung;
    [0029] 7 einBlockdiagramm einer Servo-Ventilsteuereinrichtungeiner dritten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung;
    [0030] 8 einBlockdiagramm einer Servo-Ventilsteuereinrichtungeiner vierten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung;
    [0031] 9 einBlockdiagramm eines Drei-Spulen-Servosystems einer fünften Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung;
    [0032] 10 einBlockdiagramm einer Servo-Ventilsteuereinrichtungder fünftenAusführungsformgemäß der vorliegendenErfindung;
    [0033] 11 einBlockdiagramm eines Drei-Spulen-Servosystems einer sechsten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung;
    [0034] 12 einFlussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen eines abnormalen Leistungsverstärkerssystemsdurch Software und Trennen der Leistungsverstärkerausgangsgröße in demDrei-Spulen-Servosystemder sechsten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung;
    [0035] 13 einBlockdiagramm allgemeiner Funktionen eines typischen Turbinengeschwindigkeitscontrollersgemäß dem Standder Technik;
    [0036] 14 einBlockdiagramm einer Servo-Ventilsteuereinrichtunggemäß dem Standder Technik; und
    [0037] 15 einBlockdiagramm eines Drei-Spulen-Servosystems gemäß dem Stand der Technik;
    [0038] Nun werden spezifische Ausführungsformender vorliegenden Erfindung beschrieben. In der nachstehenden Beschreibungwerden dieselben oder gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehenund redundante Beschreibung wird weggelassen.
    [0039] 1 istein Blockdiagramm einer Servo-Ventilsteuereinrichtungeiner ersten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung. Die Servo-Ventilsteuereinrichtung 51 dieserAusführungsformhat einen Addierer 5-1. Der Addierer 5-1 vergleichtdas Servo-Ventilöffnungsbefehlssignal 3e unddas Ventilöffnungsistzustandssignal 4e,welches von dem Ventilöffnungsdetektor 4 erfasstworden ist und berechnet die Abweichung. Die Servo-Ventilsteuereinrichtung 51 hatauch einen Controller 5-2, der die Abweichungsausgangsgröße des Addierers 5-1 miteiner Ventilpositions-Steuerverstärkung multipliziert. Die Servo-Ventilsteuereinrichtung 51 hatauch einen Nullvorspannungs-Kompensator 5-3 zum Kompensierenmechanischer Nullvorspannung, die das Servo-Ventil hat. Die Servo-Ventilsteuereinrichtung 51 hatauch einen Addierer 5-4 zum Addieren der Ausgangsgröße des Controllers 5-2 undder Ausgangsgröße des Nullvorspannungs-Kompensators 5-3.
    [0040] Die Servo-Ventilsteuereinrichtung 51 kannoptional einen Begrenzer 5-5 zum Einstellen der oberen undunteren Grenzen fürdas Servobefehlssignal haben. Der Begrenzer 5-5 kann stromabwärts gesehenvon dem Addierer 5-4 angeordnet sein, d.h. dem Addierer 5-4 nachgeschaltetsein.
    [0041] Die Servo-Ventilsteuereinrichtung 51 hatauch einen erweiterten Beobachter 5-6. Der erweiterte Beobachter 5-6 empfängt dasServobefehlssignal 5e und das Signal der tatsächlichenVentilöffnungbzw. das Ventilöffnungsistzustandssignal 4e alsEingangsgrößen und schätzt eineStörungam Eingangsanschluss des Servo-Ventils basierend auf einem mathematischenModell des zu steuernden Servo-Ventils. Die Servo-Ventilsteuereinrichtung 51 hatauch einen Störgrößenaufschaltungsdurchgang(oder eine Modifiziervorrichtung) 5-7. Der Störgrößenaufschaltungsdurchgang 5-7 ändert dasVorzeichen des Störungsschätzwertes 5-6e,der von dem erweiterten Beobachter 5-6 ausgegeben wirdund addiert ihn zu der Servobefehlssignalausgangsgröße von demAddierer 5-4 zum Neuberechnen (oder Ändern) des Servobefehlssignals.Das in dieser Fig. gezeigte Bezugszeichen "5-71" ist ein Addierer in dem Störgrößenaufschaltungsdurchgang 5-7.
    [0042] Nun wird ein Beispiel des erweitertenBeobachters 5-6 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Der erweiterte Beobachter 5-6,der in 2 gezeigt ist,hat eine Steuerverstärkung 5- 61 (L),einen Nullvorspannungs-Kompensator 5-62, eine Systemmatrix 5-63 (A)des Servo-Ventils, eine Beobachtungsmatrix 5-64 (C) desServo-Ventils, eine Eingangsmatrix 5-65 (B) des Servo-Ventils,einen Integrierer 5-66 (1/S), eine Matrix 5-67 (010),einen Verstärker(oder eine Verstärkung) 5-68 (1/f0)und Addierer 5-69, 5-610 und 5- 611.
    [0043] Das nichtlineare Zustandsraummodelldes Servo-Ventils wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt: ż = O × z + f × (i-Null) (1)wobei "z" die Servo-Ventilstellung ist, "f" die Ölzylinderkonstante, "i" ein Servo-Strom und "Null" eine Nullvorspannungist.
    [0044] Das Zustandsraummodell (erster Ordnung)für demServo-Ventil zugefügteEingangsanschlussstörungwird folgendermaßenausgedrücktdurch die Gleichung (2) unter Verwendung eines freien Modells:
    [0045] Das Zustandsraummodell des Servo-Ventilserweitert um das Eingangsanschlussstörungsmodell wird folgendermaßen ausgedrückt durchGleichungen (3) und (4), die aus den Gleichungen (1) und (2) abgeleitet wordensind:
    [0046] Durch Ausdrücken der Gleichungen (3) und(4) in Nominalwerten der gesteuerten Werte und verschobenen Wertenvon den Nominalwerten, werden Gleichungen (5) bis (8) folgendermaßen erhalten: x = Ax + (B + ΔB) × u (5) y = Cx (6) Ölzylinderkonstantenabweichung:f = f0 + Δf (7) Nullvorspannungsabweichung: Null = Null0 + ΔNull (8)wobei: f0 ein Nominalwert der Ölzylinderkonstanten ist; Δf die Abweichungder Ölzylinderkonstanten;Null0 die nominale Nullvorspannung; ΔNull die Abweichung der Nullvorspannung;und
    [0047] Der in 2 gezeigteerweiterte Beobachter 5-6 ist basierend auf Gleichungen(3) und (4) aufgebaut. Der Störungsschätzwert wirddurch Multiplizieren mit der Matrix 5-67 (010) erhalten,welche das Störungsschätzsignalextrahiert, wie in Gleichung (9) gezeigt: x ^ = (A – LC)x+ Bu + Ly (9)wobei:x ein Eingangsanschlussstörsignalist; x ein Störungsschätzwert;A eine Systemmatrix; B eine Eingangsmatrix; C eine Beobachtungsmatrix;und L eine Steuerverstärkung.
    [0048] Die Steuerverstärkung 5-61 kann nachmoderner Regeltheorie wie zum Beispiel Polarverknüpfungstechnikoder Karman-Filtertechnikentworfen werden. Die Einstellwerte in dem Nullvorspannungs-Kompensierer 5-62 indem erweiterten Beobachter 5-6 werden auf dieselben Werteeingestellt wie die Einstellwerte im Nullvorspannungs-Kompensator 5-3 inder Servo-Ventilsteuereinrichtung 5.
    [0049] Es sollte bemerkt werden, dass dieSystemmatrix (A) 5-63 und die Beobachtungsmatrix (C) 5-64 konstanteMatrizen sind und keine Parameter des Modells des zu steuerndenServo-Ventils einschließen.Die zu steuernden Parameter sind nur in der Eingangsmatrix (B) 5-65 enthalten.Dies ist, weil das Eingangsanschlussstörsignal x Modellierfehler deszu steuernden Signals einschließt.Demnach wird die Systemstabilität desentworfenen erweiterten Beobachters 5-6 unabhängig vonParameterschwankung sichergestellt, solange die Ordnung des zu steuerndenServo-Ventils sich nicht ändert.
    [0050] Als nächstes wird der von dem erweitertenBeobachter 5-6 geschätzteStörungsschätzwert mitder inversen Zahl des Nomimalwertes der Ölzylinderkonstanten in demVerstärker(Steuerverstärkung) 5-68 multipliziert,wie in 2 gezeigt. Dannwird das Vorzeichen geändertund er wird zu dem Servobefehlssignal addiert, wie in 1 gezeigt. Wegen des Störgrößenaufschaltungsdurchgangs 5-7 kanndie Eingangsanschlussstörungrasch unterdrücktwerden.
    [0051] Durch den Integrierer 5-66 imerweiterten Beobachter 5-6 wird die Abweichung im eingeschwungenen Zustandzwischen dem Ventilöffnungsbefehlund der tatsächlichenVentilöffnungals null sichergestellt unabhängigvon dem Nominalwert der Ölzylinderkonstanten.
    [0052] In dieser Ausführungsform wird die Ausgangsgröße des Begrenzers 5-5,welcher das Servobefehlssignal durch obere und untere Grenzwertebegrenzt, in den erweiterten Beobachter 5-6 eingegeben,um ein "Abwickeln" zu vermeiden. "Hochwinden" ist ein Phänomen, beidem die integrierte Ausgangsgröße bis zumunendlichen ansteigt, wenn die Steuerabweichung einen endlichenWert behält,bedingt durch die Einschränkung desBetriebsanschlusses oder des Stellers. Die Konstruktion, die Hochwindenverhindern kann, hat einen wichtigen Vorteil verglichen mit gewöhnlicherIntegrationssteuerung zur Abweichung zwischen dem Ventilöffnungsbefehlund der tatsächlichenVentilöffnung.
    [0053] Der Steuereingangsentscheidungsalogrithmuswird ausgedrücktdurch Gleichung (10):
    [0054] Nun wird die Leistungsfähigkeitbeziehungsweise Performance der Steuereinrichtung der vorliegendenAusführungsformverglichen mit dem Stand der Technik unter Bezugnahme auf 3 bis 5 beschrieben.
    [0055] 3 istein Zeitdiagramm und zeigt die Servo-Ventilpositions-Steuercharakteristikder Servo-Ventilsteuereinrichtungdieser Ausführungsform,welche den erweiterten Beobachter 5-6 hat. 4 ist ein Zeitdiagramm und zeigt dieServo-Ventilpositionsteuercharakteristik der Servo-Ventilsteuereinrichtungdes in 14 gezeigtenStandes der Technik, welche keinen erweiterten Beobachter 5-6 hat.Die in den 3 und 4 gezeigten Zeitdiagrammesind beide unter einer Anfangsbedingung eines Ventilöffnungsbefehlsvon 50 % und einer tatsächlichenVentilöffnungvon 50 % bei Stabilität.Die Störungenwie zum Beispiel eine Nullvorspannungsschwankung und eine Einzelsystemleistungsverstärkerabnormalität sind alshinzugefügtangenommen.
    [0056] Die zu den Pfeilen in 3 und 4 geschriebenen Kommentare kennzeichnenArten von Störungen. "1-System verst.-Plus-Seiten-MAX" bedeutet, das einSystem von drei Systemen der Leistungsverstärker abnormal den Maximalwertauf der positiven Seite unabhängigvon der Eingangsgröße ausgibt.
    [0057] "1-Systemverst.-Minus-Seiten-MIN" bedeutet, das einSystem von drei Systemen der Leistungsverstärker abnormal den Minimalwertauf der Negativseite unabhängigvon der Eingangsgröße ausgibt. "NULL = –99" bedeutet, das dieNullvorspannung des Servo-Ventils abnormal von –5 % zu –99 des Maximalwertes des entsprechendenServostroms wechselt. "NULL= +99" bedeutet,dass die Nullvorspannung des Servo- Ventils abnormal von –5 % zu+99 % des Maximalwertes des entsprechenden Servostroms wechselt.
    [0058] "1-Systemverst.0,3 Hz" bedeutet,das ein System von drei Systemen der Leistungsverstärker abnormaleine Sinuskurve mit einer Frequenz von 0,3 Hz und einer Amplitudevon 100 ausgibt, unabhängigvon der Eingangsgröße. "1-Systemverst. 1Hz" bedeutet, dasein System von drei Systemen der Leistungsverstärker abnormal eine Sinuskurvemit einer Frequenz von 1 Hz und einer Amplitude von 100 % ausgibt,unabhängig vonder Eingangsgröße.
    [0059] Durch Vergleichen der 3 und 4 wird nun verstanden, dass der erweiterteBeobachter 5-6 der vorliegenden Erfindung schnell die zudem Servowert hinzugefügteEingangsstörungschätzt.Die Ventilpositionsschwankung wird gegenüber Störungen durch die direkte Störungsunterdrückungskompensationmit dem Störgrößenaufschaltungsdurchlass 5-7 unterdrückt.
    [0060] 5 istein Zeitdiagramm, das den Vergleich der Laststeuercharakteristikder vorliegenden Erfindung und des Standes der Technik zeigt. DieseFigur zeigt den Fall, in dem einer der Leistungsverstärker indem 3-Spulenservosystem abnormal einen positiven Maximalwert annimmt,wenn der Leistungsgenerator bei einer konstanten Last von 25 % mitder Turbinengeschwindigkeitssteuereinrichtung gesteuert wird.
    [0061] "VORGESCHLAGEN" in 5 bedeutet die Lastantwort der Einrichtungdieser in 1 gezeigten Ausführungsform. "KONVENTIONELL" bedeutet die Lastantwortder Einrichtung des in 9 gezeigtenStandes der Technik. "ALREINGESTELLT" bedeutetden Generatorlastbefehlswert, und "GENERATOR MW" bedeutet die Generatorlast.
    [0062] Wie oben beschrieben schätzt gemäß der Steuereinrichtungdiese Ausführungsformder erweiterte Beobachter 5-6 die dem zu steuernden Servo-VentilhinzugefügteEingangsanschlussstörungbasierend auf einem mathematischen Modell des Servo-Ventils. Dannwird der Servostrombefehl neu berechnet, so dass die geschätzte Störung ausgelöscht werdenkann. Demnach kann die Eingangsstörung direkt und spürbar unterdrückt werden.
    [0063] 6 zeigteine Servo-Ventilsteuereinrichtung einer zweiten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung. Die Servo-Ventilsteuereinrichtung 52 dieserAusführungsformhat eine manuelle Abstimmvorrichtung 5-8. Der Bedienerstimmt die Einstellwerte des Nullvorspannungs-Kompensierers 5-3a abund schätzt siedurch die manuelle Abstimmvorrichtung 5-8 basierend aufdem Ausgangssignal von dem erweiterten Beobachter 5-6.Der Bediener stimmt die Einstellwerte des Nullvorspannungs-Kompensierers 5-3a derartab, dass die Ausgangsgröße des erweitertenBeobachters 5-6 Null werden kann.
    [0064] Gemäß dieser Ausführungsformschätztder Bediener die Größe des Störungsschätzsignalsdes erweiterten Beobachters 5-6 und entscheidet die Größe der Abweichungdes Einstellwertes des Nullvorspannungs-Kompensierers 5-3a.Dann kann der Nullvorspannungs-Kompensierer 5-3a manuellabgestimmt werden und eine optimale Steuerbedingung kann immer sichergestelltwerden.
    [0065] 7 zeigteine Servo-Ventilsteuereinrichtung 53 einer dritten Ausführungsformin Übereinstimmung mitder vorliegenden Erfindung. Die Servo-Ventilsteuereinrichtung 53 dieserAusführungsformhat einen Abnormalitätsdetektor 5-9,welcher Abnormalitätin der Servo-Ventilsteuereinrichtung 53 selbst basierendauf dem Ausgangssignal des erweiterten Beobachters 5-6 erfasst.Der Abnormalitätsdetektor 5-9 würde eineVentilöffnungssteuerabnormalität entscheiden,wenn beispielsweise das Ausgangssignal des erweiterten Beobachters 5-6 ausdem Bereich von –100bis +100 % gehen würde.
    [0066] Gemäß dieser Ausführungsformkann die Abnormalitätder Ventilpositions-Steuerschleife online während des Betriebs der Steuerungbeobachtet und erfasst werden basierend auf dem Störungsschätzsignal 5-6e deserweiterten Beobachters 5-6. Demnach kann der Abnormalitätsdetektor 5-9 verwendetwerden als eine Vorrichtung zum Ausgeben geeigneter Befehle beiAbnormalität.
    [0067] 8 zeigteine Servo-Ventilsteuereinrichtung 54 einer vierten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung. Die Servo-Ventilsteuereinrichtung 54 dieserAusführungsformhat einen Verstärkungsabstimm-Funktionsgenerator 5-10.Der Verstärkungsabstimm-Funktionsgenerator 5-10 stimmtdie variable Ventilpositions-Steuerverstärkung P des Proportionalreglers 5-2a basierendauf dem Ausgangssignal 5-6e des erweiterten Beobachters 5-6 ab.Wenn der Absolutwert des Ausgangssignals des erweiterten Beobachters 5-6 größer ist,wird die variable Ventilpositions-Steuerverstärkung P größer festgelegt. Wenn der Absolutwertdes Ausgangssignals des erweiterten Beobachters 5-6 kleinerist, wird die variable Ventilpositions-Steuerverstärkung Pkleiner festgelegt.
    [0068] Die variable Ventilpositions-Steuerverstärkung Pmuss nicht notwendigerweise eine Proportionalverstärkung seinund eine Vielzahl von Steuerparametern können in Controllern abgestimmtwerden.
    [0069] Wie oben diskutiert kann in Übereinstimmungmit dieser Ausführungsformdie Regelcharakteristik der Servo- Ventilsteuereinrichtung durch Ändern derVerstärkungdes Controllers 5-2a als Antwort auf die Größe der demServo-Ventil hinzugefügten Eingangsstörung verbessertwerden.
    [0070] 9 zeigeeine fünfteAusführungsformin Übereinstimmungmit der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform ist ein Beispiel,bei dem Servo-Ventilsteuereinrichtungen 55A, 55B und 55C aufein Drei-Spulen-Servosystem zum Steuern eines einzelnen Hauptdampfsteuerventils 8 angewendetwerden. 10 zeigt eineder durch "55" gekennzeichnetenServo-Ventilsteuereinrichtungen 55A, 55B und 55C detaillierter.
    [0071] Zusätzlich zu den Servo-Ventilsteuereinrichtungen 55A, 55B und 55C bildenVentilschnittstellen 6A, 6B und 6C, Servospulen 7-1A, 7-1B und 7-1C undVentilöffnungsdetektoren 4A, 48 und 4C Triplex-bzw. Dreifachkonstruktionen von Systemen A, B und C. Die Servo-Ventilsteuereinrichtungen 55A, 55B und 55C haben jeweilseine Mittelwerttorschaltung bzw. ein Mittelwert-Gate 5-M zusätzlich zuder Struktur der in 1 gezeigtenServo-Ventilsteuereinrichtung 51.
    [0072] Die Ventilöffnungsistzustandssignale vonden Ventilöffnungsdetektoren 4A, 4B und 4C werdenalle in die Mittelwerttorschaltungen 5-M eingegeben undder Mittelwert wird ausgewählt,um stromabwärtsseitigverwendet zu werden. Die Ventilschnittstellen 6A, 6B und 6C habenjeweils eine Mittelwerttorschaltung 6-1. Die Ausgänge derServo-Ventilsteuereinrichtungen 55A, 55B und 55C werdenalle in die Mittelwerttorschaltungen 6-1 der Ventilschnittstellen 6A, 6B und 6C eingegebenund der Mittelwert wird ausgewählt,um stromabwärts verwendetzu werden.
    [0073] Die in 10 gezeigteServo-Ventilsteuereinrichtung 55 ist ähnlich der in 1 gezeigten Servo-Ventilsteuereinrichtung 51 mithinzugefügterMittelwerttorschaltung 5-M. Alternativ können dieanderen Servo-Ventilsteuereinrichtungen 52, 53 oder 54,die in 6, 7 oder 8 gezeigt sind, mit hinzugefügter Mittelwerttorschaltung 5-M dieServo-Ventilsteuereinrichtung 55 ersetzen.
    [0074] Nun wird bezug genommen auf 10, in der die Mittelwertausgangsgröße von derMittelwerttorschaltung 5-M in den Addierer 5-1 undden erweiterten Beobachter 5-6 eingegeben wird. Die anderenMerkmale sind dieselben wie jene in 1 gezeigten.
    [0075] Gemäß dieser Ausführungsformkann in einem Fall einer Einzelsystemabnormalität in den Leistungsverstärkern odereiner Einzelsystemabnormalitätin den Ventilöffnungsdetektorenoder in einem Fall von einer oder zwei Verbindungsunterbrechungender Servospulen normale Steuerung fortgesetzt werden.
    [0076] In dem in 15 gezeigten Drei-Spulen-Servosystemgemäß dem Standder Technik wird Ausgangstrennung der Leistungsverstärker-Abnormalitätssystemeoder Servospulen-Verbindungsunterbrechungssystememit Servostromdetektoren 7-2A, 7-2B und 7-2C undSchaltungstrennungsschaltern 6-3, wie zum Beispiel Relais,durchgeführt.Wenn die Servo-Ventilsteuereinrichtung 5 einfachauf ein Drei-Spulen-System angewendet wird, kann demnach, wenn eineLeistungsverstärkerabnormalität oder eineServospulen-Verbindungsunterbrechungaufgetreten sind und wenn die Ausgangstrennung nicht durchgeführt wordenist, eine zur Normalsteuerung äquivalenteSteuerung nicht fortgesetzt werden. Der Grund hierfür ist, dassdie Leistungsverstärkerabnormalität und dieServospulen-Verbindungsunterbrechung äquivalentzu dem Servo-Ventil hinzugefügten Eingangsstörungen sind.
    [0077] Andererseits kompensiert in Übereinstimmungmit der in 9 und 10 gezeigten Ausführungsformder erweiterte Beobachter 5-6 in den Servo-Ventilsteuereinrichtungen 55A, 55B und 55C diedurch Leistungsverstärkerabnormalität oder Servospulen-Verbindungsunterbrechungbedingte Eingangsanschlussstörungdes Servo-Ventils und berechnet die Servobefehlssignale neu. Demnachkann normale Steuerung fortgesetzt werden ohne die Servostromdetektoren 7-2A, 7-2B oder 7-2C oderdie Schaltungstrennschalter 6-3A, 6-3B oder 6-3C,die in 15 gezeigt sind,bei einem System des Leistungsverstärkers 6-2 oder desVentilöffnungsdetektors 55 untereiner abnormalen Bedingung, oder wenn bis zu zwei Systeme der Servospulen 7-1 unterbrochensind.
    [0078] Wie oben diskutiert, kompensierengemäß dieserAusführungsformdie erweiterten Beobachter der Steuereinrichtungen die der VentilpositionsregelschleifehinzugefügtenStörungenam Eingangsanschluss. Demnach kann normale Steuerung fortgesetztwerden ohne Vorrichtung zum Erfassen des Leistungsverstärkerstromsoder Vorrichtungen zum Trennen der Leistungsverstärkerausgänge.
    [0079] 11 zeigteine sechste Ausführungsformin Übereinstimmungmit der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform ist ein zweitesBeispiel, bei dem Servo-Ventilsteuereinrichtungen 55A, 55B und 55C auf einDrei-Spulen-Servosystem zum Steuern eines einzelnen Hauptdampfsteuerventils 8 angewendetwerden. Verglichen mit dem in 9 gezeigtenBeispiel sind Schaltungstrennschalter 6-3A, 6-3B und 6-3C zuden Ausgangsleitungen der Ventilschnittstellen 6A, 6B und 6C hinzugefügt worden.Zudem ist eine Abnormalsystemtrennlogik zum Ausgeben von Trennbefehlenan die Schaltungstrennschalter 6-3A, 6-3B und 6-3C hinzugefügt.
    [0080] In dieser Ausführungsform wird eine Entscheidung,bezüglicheiner Abnormalitätsbedingungdes Leistungsverstärkersdurch Software, basierend auf den Ausgangsgrößen der erweiterten Beobachter 5-6 inden Servo-Ventilsteuereinrichtungen 56A, 56B und 56C getroffen.Dann wird ein Schaltungstrennbefehl zu dem unter Abnormalitätsbedingungbefindlichen Leistungsverstärkerausgegeben und die Ausgangsschaltung wird durch die Schaltungstrennschalter 6-3A, 6-3B oder 6-3C getrennt.Demnach kann normale Steuerung fortgesetzt werden ohne die Verwendungder Servostromdetektoren 7-2A, 7-2B und 7-2C desStandes der Technik (siehe 15),wenn bis zu zwei Systeme der Leistungsverstärker sich in abnormalem Zustandbefinden.
    [0081] 12 zeigtein Beispiel einer Logikschaltung zum Entscheiden, ob Leistungsverstärker unterAbnormalitätsbedingungarbeiten und zum Separieren des abnormalen Systems. Die Logikschaltungzum Entscheiden des Leistungsverstärkers unter Abnormalitätsbedingungverwendet die Ausgangssignale der erweiterten Beobachter 5-6 inden Servo-Ventilsteuereinrichtungen 56A, 56B und 56C,die in 11 gezeigt sind.
    [0082] Es wird bezug genommen auf 12, in welcher der Absolutwertder Störungsschätzung, derin einer Ausgangsgröße des erweitertenBeobachters 5-6 vorliegt und der Absolutwert der Ventilöffnungsregelabweichungin eine erste Abnormalitätsentscheidungsvorrichtung 60 eingegebenwerden. Wenn die Ausgangsgröße der erweitertenBeobachter 5-6 den Bereich von –100 bis +100 % überschreitetund der Absolutwert der Ventilöffnungsregelabweichungeinen festgelegten Wert überschreitet,ist die "UND"-Bedingung erfüllt. Untereiner solchen Bedingung wird entschieden, dass zwei oder mehr Leistungsverstärkersystemesich in abnormalem Zustand befinden. Dann wird das abnormale Leistungsverstärkersystemdurch Ausführender Erfassungslogik mit Software identifiziert.
    [0083] Die Erfassungslogik, die den sichin abnormalem Zustand befindenden Leistungsverstärker identifiziert, trenntdie Ausgängeder Systeme A, B und C sequenziell. Wenn ein Leistungsverstärker getrenntist, werden die Änderungsratender Ausgangsgrößen dererweiterten Beobachter 5-6 und einer Ventilöffnungsregelabweichungin eine zweite Entscheidungsvorrichtung 61 eingegeben.Wenn beide ÄnderungsratenNull sind oder positiv, ist die "UND"-Bedingung erfüllt und der Leistungsverstärker desspeziellen Systems wird als im abnormalen Zustand befindlich entschieden.In einem solchen Fall wird die Trennoperation des Servo-Verstärkers desSystems fortgesetzt.
    [0084] In der zweiten Entscheidungsvorrichtung 61 ist,wenn mindestens eine der Änderungsratendes Ausgangssignals der erweiterten Beobachter 5-6 oderder Ventilöffnungssteuerabweichungnegativ ist, die "UND"-Bedingung erfüllt und das System wird alsin Normalbedingung befindlich entschieden. Dann kehrt der Servoverstärker desSystems zurück.
    [0085] Die oben beschriebene Operation wirdsequenziell fürdrei Systeme durchgeführt.Demnach kann das System mit dem abnormalen Leistungsverstärker identifiziertwerden ohne das Erfassen des Servostroms. Dann kann normale Steuerungfortgesetzt werden, selbst wenn Leistungsverstärker von zwei Systemen sich inabnormalen Zustand befinden.
    [0086] In dem in 12 gezeigten Beispiel werden die "UND"-Bedingung der Ausgangsgröße der erweiterten Beobachter 5-6 unddie Ventilöffnungsregelabweichung Δz verwendet.Jedoch könnenin einem anderen Beispiel nur die erweiterten Beobachter 5-6 überwachtwerden.
    [0087] Gemäß dieser Ausführungsformwerden die Systeme mit Leistungsverstärker in abnormalen Zustand basierendauf den Ausgangsgrößen dererweiterten Beobachter 5-6 durch Software identifiziertund der Ausgang der in abnormalen Zustand befindlichen Leistungsverstärker wirdgetrennt. Daher kann in einem Fall von bis zu zwei Systemen derLeistungsverstärkerin abnormalem Zustand normale Steuerung fortgesetzt werden ohnedirektes Erfassen des Servostroms.
    [0088] Zahlreiche Modifikationen und Variationender vorliegenden Erfindung sind im Lichte der obigen Lehre möglich. Esist demnach zu verstehen, dass innerhalb des Schutzbereiches derbeiliegenden Patentansprüche dievorliegende Erfindung in einer anderen Weise als der hier speziellbeschriebenen in die Praxis umgesetzt werden kann.
    权利要求:
    Claims (16)
    [1] Servo-Ventilsteuereinrichtung (51, 52, 53, 54)zum Steuern einer Servo-Ventilöffnung,so dass die Servo-Ventilöffnung einemZiel folgen kann durch Eingeben von Signalen (3e, 4e)eines Servo-Ventilöffnungszielwertesund einer tatsächlichenServo-Ventilöffnung,wobei die Steuereinrichtung umfasst: einen Controller, ausgestaltetzum Empfangen eines Differenzsignals zwischen Servo-Ventilöffnungszielwertund tatsächlicher Servo-Ventilöffnung undzum Generieren eines Servobefehlssignals (5e) zum Antreibendes Servo-Ventils; einen erweiterten Beobachter (5-6),ausgestaltet zum Empfangen des Ventilöffnungsistzustandssignal (4e)und des Servobefehlssignals (5e) und zum Schätzen einesdem Servo-Ventil hinzugefügtenEingangsanschlussstörsignals(5-6e); und einen Modifikationsteil (5-7), ausgestaltetzum Modifizieren des Servobefehlssignals (5e) durch Subtrahierendes geschätzten,von dem erweiterten Beobachter ausgegebenen Eingangsanschlussstörsignals(5- 6e)von dem Servobefehlssignal.
    [2] Servo-Ventilsteuereinrichtung (51, 52, 53, 54)nach Anspruch 1, außerdemeinen Signalbegrenzer (5-5) umfassend, welcher ausgestaltetist zum Empfangen des Servo-Befehlssignals und zum Begrenzen desServo-Befehlssignalsinnerhalb eines vorbestimmten Bereichs.
    [3] Servo-Ventilsteuereinrichtung (51, 52, 53, 54)nach Anspruch 1, wobei der Controller einen Nullvorspannungs-Kompensierer (5-3)einschließt,ausgestaltet zum Hinzufügeneines Kompensationssignals zu dem Servo-Befehlssignal zum Kompensieren einerin dem Servo-Ventil enthaltenen Nullvorspannung.
    [4] Servo-Ventilsteuereinrichtung (51, 52, 53, 54)nach Anspruch 1, wobei der erweiterte Beobachter (5-3) ausgestaltetist zum Modellieren des Servo-Ventils unter Verwendung einer Systemmatrixund einer Beobachtungsmatrix, welche unabhängig von den charakteristischenParametern des Servo-Ventils sind.
    [5] Servo-Ventilsteuereinrichtung (53) nachAnspruch 1, ferner einen Abnormalitätsdetektor (5-9) umfassendzum Erfassen einer Abnormalitätsbedingungder Servo-Ventilsteuereinrichtung(53) basierend auf der Ausgabe des erweiterten Beobachters.
    [6] Servo-Ventilsteuereinrichtung (54) zum Steuerneiner Servo-Ventilöffnung,so dass die Servo-Ventilöffnungeinem Ziel durch Eingeben von Signalen (3e, 4e)eines Servo-Ventilöffnungszielwertesund einer tatsächlichenServo-Ventilöffnungfolgen kann, wobei die Steuereinrichtung umfasst: einen Controller,ausgestaltet zum Empfangen eines Differenzsignals zwischen dem Servo-Ventilöffnungszielwertund der tatsächlichenServo-Ventilöffnung undzum Generieren eines Servobefehlssignals zum Antreiben des Servo-Ventils;einen erweiterten Beobachter (5-6), ausgestaltet zum Empfangendes Ventilöffnungsistzustandssignals(4e) und des Servobefehlssignals (5e) und zumSchätzeneines dem Servo-Ventil hinzugefügtenEingangsanschlussstörsignals(5-6e); und einen Funktionsgenerator (5-10), ausgestaltetzum Abstimmen mindestens eines Steuerparameters des Controllersbasierend auf dem Störungsschätzsignal(5-6e) von dem erweiterten Beobachter (5-6).
    [7] Servo-Ventilsteuereinrichtung ( 54) nachAnspruch 6, wobei der Controller einen Nullvorspannungs-Kompensierer(5-3) einschließt,ausgestaltet zum Hinzufügeneines Kompensationssignals zu dem Servo-Befehlssignal zum Kompensiereneiner in dem Servo-Ventil enthaltenen Nullvorspannung.
    [8] Servo-Ventilsteuereinrichtung (54) nachAnspruch 6, wobei der erweiterte Beobachter (5-6) ausgestaltet istzum Modellieren des Servo-Ventils unter Verwendung einer Systemmatrixund einer Beobachtungsmatrix, welche unabhängig von den charakteristischenParametern des Servo-Ventils sind.
    [9] Servo-Ventilsteuereinrichtung (52) zum Steuerneiner Servo-Ventilöffnung,so dass die Servo-Ventilöffnungeinem durch Eingeben von Signalen (3e, 4e) einesServo-Ventilöffnungszielwertesund einer tatsächlichenServo-Ventilöffnung,einem Ziel folgen kann, wobei die Steuereinrichtung umfasst: einenController, ausgestaltet zum Empfangen eines Differenzsignals zwischendem Servo-Ventilöffnungszielwertund der tatsächlichenServo-Ventilöffnung,und zum Generieren eines Servobefehlssignals (5e) zum Antreibendes Servo-Ventils; einen erweiterten Beobachter, ausgestaltet zumEmpfangen des Ventilöffnungsistzustandssignals (4e)und des Servobefehlssignals (5e) und zum Schätzen einesdem Servo-Ventil hinzugefügtenEingangsanschlussstörsignals(5-6e); einen Nullvorspannungs-Kompensierer (5-3a),ausgestaltet zum Hinzufügeneines Kompensatiossignals zum Servobefehlssignal zum Kompensiereneiner in dem Servo-Ventilenthaltenen Nullvorspannung; und eine Abstimmvorrichtung (5-8)zum Abstimmen von mindestens einem Einstellwert des Nullvorspannungs-Kompensators(5-3a) basierendauf dem Störungsschätzsignalvon dem erweiterten Beobachter (5-6).
    [10] Servo-Ventilsteuereinrichtung ( 52) nachAnspruch 9, wobei der erweiterte Beobachter (5-6) ausgestaltetist zum Modellieren des Servo-Ventils unter Verwendung einer Systemmatrixund einer Beobachtungsmatrix, welche unabhängig von den charakteristischenParametern des Servo-Ventils sind.
    [11] Servo-Ventilsteuersystem zum Steuern eines Servo-Ventils,wobei das Steuersystem umfasst: (a) ein Dreifach-System von Ventilöffnungs-Detektorschaltungen(4A, 4B, 4C) zum Erhalten von Ventilöffnungsistzustandssignalendes Servo-Ventils;(b) ein Dreifachsystem von Servo-Ventilsteuereinrichtungen( 55A, 55B, 55C; 56A, 56B, 56C),von denen jede eine erste Mittelwert-Torschaltung zum Auswählen einesMittelwertes des Ventilöffnungsistzustandssignalsdes Servo-Ventils einschließt;einen Controller, ausgestaltet zum Empfangen eines Differenzsignalszwischen dem Servo-Ventilöffnungszielwertund dem Mittelwert der tatsächlichenServo-Ventilöffnung;und zum Generieren eines Servobefehlssignals zum Antreiben des Servo-Ventils; einen erweitertenBeobachter (5-6), ausgestaltet zum Empfangen des Ventilöffnungsistzustandssignals(4e) und des Servobefehlssignals (5e) und zumSchätzeneines dem Servo-Ventil hinzugefügtenEingangsanschlussstörsignals(5-6e); und einen Modifikationsteil (5-7), ausgestaltetzum Modifizieren des Servobefehlssignals durch Subtrahieren desgeschätzten,von dem erweiterten Beobachter (5- 6)ausgegebenen Eingangsanschlussstörsignals(5-6e) von dem Servobefehlssignal; (c) ein Dreifach-Systemvon Ventilschnittstellen (6A, 6B, 6C),von denen jede einschließt:eine zweite Mittelwerttorschaltung (6-1) zum Auswählen einesMittelwerts der Servobefehlssignale von den Servo-Ventissteuereinrichtungen(55A, 55B, 55C, 56,A, 56B, 56C);und einen Leistungsverstärker(6-2), ausgestaltet zum Verstärken des Servobefehlssignalsvon der zweiten Mittelwerttorschaltung (6-1) zum Antreibeneines der Servo-Ventile (7A, 7B, 7C);und (d) ein Dreifach-System von Servo-Spulen (7-1A, 7-1B, 7-1C)zum Antreiben der Servo-Ventile (7A, 7B, 7C)mit Strom von der Ventilschnittstelle (6A, 6B, 6C).
    [12] Servo-Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 11,wobei der erweiterte Beobachter (5-6) ausgestaltet istzum Modellieren des Servo-Ventils unter Verwendung einer Systemmatrixund einer Beobachtungsmatrix, welche unabhängig von den charakteristischenParametern des Servo-Ventils sind.
    [13] Servo-Ventilsteuersystem zum Steuern eines Servo-Ventils,wobei das Steuersystem umfasst: (a) ein Dreifach-System von Servo-Ventilsteuereinrichtungen(55A, 55B, 55C; 56A, 56B, 56C),von denen jede einschließt:einen Controller, ausgestaltet zum Empfangen eines Differenzsignalszwischen dem Servo-Ventilöffnungszielwertund der tatsächlichenServo-Ventilöffnung,und zum Generieren eines Servobefehlssignals (5e) zum Antreibendes Servo-Ventils;einen erweiterten Beobachter (5-6), ausgestaltet zum Empfangendes Ventilöffnungsistzustandssignals(4e) und des Servobefehlssignals (5e) und zumSchätzeneines dem Servo-Ventil hinzugefügtenEingangsanschlussstörsignals(5-6e); und einen Modifikationsteil (5-7), ausgestaltetzum Modifizieren des Servobefehlssignals durch Subtrahieren desgeschätzten,von dem erweiterten Beobachter (5-6) ausgegebenen Eingangsanschlussstörsignals(5-6e) von dem Servobefehlssignal; (b) ein Dreifach-System vonVentilschnittstellen (6A, 6B, 6C), vondenen jede einen Leistungsverstärker(6-2) einschließt,ausgestaltet zum Verstärkeneines aus der Gruppe von Servobefehlssignalen von den Servo-Ventilsteuereinrichtungen( 55A, 55B, 55C; 56A, 56B, 56C)zum Antreiben eines der Servo-Ventile; (c) ein Dreifachsystem vonServo-Spulen (7-1A, 7-1B, 7-1C) zum Antreibender Servo-Ventile mit Strom von den Ventilschnittstellen (6A, 6B, 6C); (d)einen Abnormalitätsentscheidungsteil(5-9) zum Entscheiden, dass mindestens zwei Ventilschnittstellen (6A, 6B, 6C)abnormal sind, wenn alle Eingangsanschlussstörsignale (5- 6e)außerhalbeines vorbestimmten Bereiches sind; und (e) eine Erfassungslogikzum sequenziellen Separieren von Ausgangsgrößen des Leistungsverstärkers basierendauf der Operation des Abnormalitätsentscheidungsteils(5-9) und zum darauffolgenden Erfassen eines abnormalenLeistungsverstärkersystemsbasierend auf der Änderungsratedes von dem erweiterten Beobachter (5-6) ausgegebenen Eingangsanschlussstörsignals.
    [14] Servo-Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 13,wobei der erweiterte Beobachter (5-6) ausgestaltet istzum Modellieren des Servo-Ventils unter Verwendung einer Systemmatrixund einer Beobachtungsmatrix, welche unabhängig von den charakteristischenParametern des Servo-Ventils sind.
    [15] Servo-Ventilsteuersystem zum Steuern eines Servo-Ventils,wobei das Steuersystem umfasst: (a) ein Dreifach-System von Servo-Ventilsteuereinrichtungen(56A, 56B, 56C), von denen jede einschließt: einen Controller,ausgestaltet zum Empfangen eines Differenzsignals zwischen dem Servo-Ventilöffnungszielwert undder tatsächlichenServo-Ventilöffnung,und zum Generieren eines Servobefehlssignals (5e) zum Antreiben desServo-Ventils; einen erweiterten Beobachter (5-6), ausgestaltetzum Empfangen des Ventilöffnungsistzustandssignals(4e) und des Servobefehlssignals (5e) und zumSchätzeneines dem Servo-Ventil hinzugefügten Eingangsanschlussstörsignals(5-6e); einen Funktionsgenerator (5-10), ausgestaltetzum Abstimmen mindestens eines Steuerparameters des Controllersbasierend auf dem Störungsschätzsignal(5-6e) von dem erweiterten Beobachter (5-6); (b)ein Dreifach-Systemvon Ventilschnittstellen (6A, 6B, 6C),von denen jede einen Leistungsverstärker (6-2) einschließt, ausgestaltetzum Verstärkeneines aus der Gruppe von Servobefehlssignalen von den Servo-Ventilsteuereinrichtungen(56A, 56B, 56C) zum Antreiben eines derServo-Ventile; (c) ein Dreifachsystem von Servo-Spulen (7-1A, 7-1B, 7-1C)zum Antreiben der Servo-Ventilemit Strom von den Ventilschnittstellen (6A, 6B, 6C);(d) einen Abnormalitätsentscheidungsteil(5-9) zum Entscheiden, dass mindestens zwei Ventilschnittstellen(6A, 6B, 6C) abnormal sind, wenn alleEingangsanschlussstörsignale(5-6e) außerhalbeines vorbestimmten Bereiches sind; und (e) eine Erfassungslogikzum sequenziellen Separieren von Ausgangsgrößen des Leistungsverstärkers (6-2)basierend auf der Operation des Abnormalitätsentscheidungsteils und zumdarauffolgenden Erfassen eines abnormalen Leistungsverstärkersystemsbasierend auf der Änderungsratedes von dem erweiterten Beobachter (5-6) ausgegebenen Eingangsanschlussstörsignals.
    [16] Servo-Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 15,wobei der erweiterte Beobachter (5-6) ausgestaltet istzum Modellieren des Servo-Ventils unter Verwendung einer Systemmatrixund einer Beobachtungsmatrix, welche unabhängig von den charakteristischenParametern des Servo-Ventils sind.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JP2004211669A|2004-07-29|
    DE102004001487B4|2009-07-09|
    CN1311170C|2007-04-18|
    CA2454938C|2007-10-23|
    US7000893B2|2006-02-21|
    US20040193327A1|2004-09-30|
    CN1519480A|2004-08-11|
    CA2454938A1|2004-07-09|
    AU2003271402B2|2007-01-25|
    AU2003271402A1|2004-07-29|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-08-05| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2010-01-07| 8364| No opposition during term of opposition|
    2013-11-14| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20130801 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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