專利名稱：反饋控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)一個控制變量指令控制受控目標的輸出的反饋控制系統(tǒng)。
迄今為止，反饋控制已用于響應(yīng)每一個控制變量指令控制受控目標的輸出。為進行反饋控制而設(shè)計的控制計算單元有兩種不同的類型一種是使用運算放大器的模擬計算類型，一種是使用微型計算機或同類物的數(shù)字計算類型。經(jīng)由模擬計算的反饋控制，其特征在于響應(yīng)受控變量指令或它的反饋信號的串行控制計算。鑒于此，結(jié)合模擬計算的反饋控制也稱作為連續(xù)時間系統(tǒng)。而引入數(shù)字計算的反饋控制是通過響應(yīng)以一定的時間間隔對某些受控變量信號取樣所得信號的控制計算而進行的。因此后者的反饋控制稱之為取樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)控制。
連續(xù)時間系統(tǒng)由于在控制變量出現(xiàn)起伏和(或)干擾后，受控輸出達到穩(wěn)定所需時間(穩(wěn)定時間)較長，從而帶來不便。同時如上所指的控制具有不管受控目標的參量起伏，其響應(yīng)特性幾乎不變化的優(yōu)點。
對于取樣數(shù)據(jù)控制，它可在限定的時間內(nèi)穩(wěn)定受控變量。然而，如上所述的控制伴隨著操縱量的逐步變化，從而給有關(guān)的受控目標帶來不利后果。假設(shè)在馬達控制情況下，如果操縱量指令的逐步變化已達相當大數(shù)量級，則作為耦合到馬達上的負載的機器將會受到強烈沖擊。
再對于取樣數(shù)據(jù)控制來說，控制計算是在信號剛由取樣器取樣后進行的。在這種情況下，如果在信號取樣的瞬間，來自反饋控制變量的控制變量檢測器的信號攜帶噪聲(外部干擾)，則該干擾對控制特性很大影響。
進一步，若選擇對受控目標最佳的控制計算單元的積分增益Ki、比例增益Kp等，則有利于在限定時間內(nèi)穩(wěn)定受控變量。但是在由于受控系統(tǒng)部分變化而使所選擇的控制增益與受控目標之間合適關(guān)系不再保持時，其控制能力大幅度下降，更不用說呈現(xiàn)限定時間的穩(wěn)定響應(yīng)了。
為應(yīng)付上述問題，可考慮減小取樣間隔由此通過相對多的取樣值來穩(wěn)定控制變量，從而構(gòu)造這樣一種可有力地克服控制目標參量起伏的控制系統(tǒng)。然而這增加了控制計算單元內(nèi)需調(diào)整的參數(shù)(增益)的數(shù)目，使控制計算單元結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。并且，這種系統(tǒng)因此不易實現(xiàn)。
本發(fā)明的目的是提供一種充分考慮了上述要點而設(shè)計的反饋控制系統(tǒng)，不但具有連續(xù)時間系統(tǒng)的平滑特征，并可有力克服控制系統(tǒng)的參量起伏的特征，而且具有用取樣數(shù)據(jù)控制使有限穩(wěn)定時間成為可能的特征。
本發(fā)明具有一個反饋控制系統(tǒng)所包含的控制計算單元，在至今在用的該控制計算單元積分和比例元件中加進了延遲元件。延遲元件的延遲時間或取決于穩(wěn)定時間(即控制變量跟隨控制變量指令變化的時間)或取決于當受控目標受到外部干擾時控制變量恢復(fù)到由控制變量指令給定值的時間。換言之，如果控制計算單元、受控目標和(或)控制變量檢測器分別存在計算延遲時間、停滯時間和檢測延遲時間，那么選擇延遲元件的延遲時間等于上面的各個時間或這些延遲時間的和。
本發(fā)明中的控制計算單元具有其延遲時間等于所加的基本穩(wěn)定時間的延遲元件，本發(fā)明特征在于具有使按照常規(guī)控制在達到要求完成預(yù)定穩(wěn)定的時間之后仍可能繼續(xù)的響應(yīng)無效的附加功能，而使所述控制計算單元穩(wěn)定該響應(yīng)的時序和必要時序時間相一致。
這樣，本發(fā)明應(yīng)用于連續(xù)時間系統(tǒng)，能實現(xiàn)取樣數(shù)據(jù)控制的特征，即有限穩(wěn)定時間響應(yīng)控制。同時將本發(fā)明應(yīng)用于取樣數(shù)據(jù)控制，不但能獲得平滑控制，而且抗參量起伏(這是連續(xù)時間系統(tǒng)的技術(shù)特征)，并保持有限穩(wěn)定時間控制。
本發(fā)明另外的目的和優(yōu)點在下面的說明中將出現(xiàn)，一部分通過說明將清楚，或通過本發(fā)明的實用了解。借助于在所附的權(quán)利要求中具體指出的手段和組合可實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點。
結(jié)合構(gòu)成本說明書一部分，圖示本發(fā)明最佳實施例的附圖，連同上面的一般描述和下面對給出最佳實施例的具體說明，用作解釋本發(fā)明的原則。


圖1A示出了本發(fā)明的反饋控制系統(tǒng)的一個基本結(jié)構(gòu)框圖;
圖1B示出了本發(fā)明反饋控制系統(tǒng)的另一個結(jié)構(gòu)框圖;
圖2示出了本發(fā)明一個最佳實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖;
圖3是示出的本發(fā)明一個最佳實施例的響應(yīng)波形;
圖4是本發(fā)明最佳實施例的與參量起伏的發(fā)生一致的另一響應(yīng)波形;
圖5示出了本發(fā)明第二個最佳實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖;
圖6是本發(fā)明第二個最佳實施例的響應(yīng)波形;
圖7是本發(fā)明第二個最佳實施例的與參量起伏的發(fā)生一致的另一響應(yīng)波形;
圖8示出了本發(fā)明第三個最佳實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖;
圖9是本發(fā)明第三個最佳實施例的響應(yīng)波形;
圖10是本發(fā)明第四個最佳實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖;
圖11和12代表本發(fā)明第四最佳實施例的響應(yīng)波形;
圖13示出了連續(xù)時間系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖;
圖14示出了圖13中的響應(yīng)波形;
圖15是對應(yīng)于圖13中的連續(xù)時間系統(tǒng)參量起伏情況下的響應(yīng)波形;
圖16是取樣數(shù)據(jù)控制的結(jié)構(gòu)圖;
圖17是示出圖16中的取樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖;
圖18是圖16中的響應(yīng)波形;
圖19是圖16中對應(yīng)于參量起伏的響應(yīng)波形。
在開始說明本發(fā)明最佳實施例之前，先參考連續(xù)時間系統(tǒng)和取樣數(shù)據(jù)控制。
圖13是簡單的連續(xù)時間系統(tǒng)的一個例子，其中受控目標10具體化為積分器11(1/SS是拉普拉斯(laplace)變換的變量)。實際上，連續(xù)時間系統(tǒng)可在水箱水位由對應(yīng)于保持的操縱量指令ec的水流控制的情況中碰到，其中受控目標具體化為水箱，或者在馬達速度由對應(yīng)于保持的操縱量指令ec的供電電流控制的另一場合中碰到，其中受控目標為馬達。
前一情況中，干擾ed為從水箱中消耗的水流，而在后一情況中，該干擾對應(yīng)于作用在馬達上的負載轉(zhuǎn)矩。通常在這些情況中，干擾加到操縱量指令ec上，由加法器12給出其和。
假設(shè)控制計算單元20對于所謂I-P控制進行計算，I-P控制由一個積分元件I和比例元件P的組合方式加以應(yīng)用。為簡化說明，只要假設(shè)該檢測器的檢測增益為1，可略去用于檢測控制變量的控制變量檢測器。
在如上所述的計算中，控制變量指令ei和受控變量eo之間的差值△e，即反饋信號由減法器21計算。然后，該計算差值△e由積分增益為Ki的積分放大器22進行積分放大。進而，積分放大器的輸出e22和其受控變量eo由比例放大器23與其比例增益kp相乘的信號e23間的差值由減法器24計算，作為操縱變量指令ec，從而根據(jù)操縱變量指令ec操縱受控目標10。
假設(shè)受控變量eo到控制變量指令ei的傳遞函數(shù)為指令傳遞函數(shù)Gc(S)，根據(jù)其計算，可得如下表達式(1)Gc(s)=eo(s)ei(s)=KiS21+(Kp+Kis)1s=Kis2+Kps+Ki…(1)]]>其中ei(s)控制變量指令的Laplace變換的輸出，eo(s)受控制變量的Laplace變換的輸出，假設(shè)控制變量指令ei(s)為單位階躍函數(shù)(1/S)，受控變量eo(s)由表達式(2)計算eo(s)=Gc(s)1s=Kis(s2+Kps+Ki)...(2)]]>通過Laplace逆變換計算時間響應(yīng)eo(t)產(chǎn)生表達式(3)或(4)。
L-1為Laplace逆變換的符號eo(t)=L-1Kis(s2+Kps+Ki)]]>=1-1Kp2-4Ki(S2ϵ-s1t-S1ϵ-s2t)…(3)]]>當Kp2-4Ki≥0時，有S1=Kp-Kp2-4Ki2]]>S2=Kp-Kp2-4Ki2]]>
或eo(t)=1-ϵKp2t(cosωt+Kp2ωsinωt…(4)]]>當Kp2-4Ki＜0時，有ω=Ki-Kp24]]>與上述類似，假設(shè)受控變量eo到干擾ed的傳遞函數(shù)為干擾傳遞函數(shù)Gd(s)，由下列表達式(5)計算Gd(s)Gd(s)=eo(s)ed(d)=1s1+(Kp+Kis)1s=ss2+Kps+Ki...(5)]]>其中ed(s)干擾ed的Laplace變換的輸出，假設(shè)干擾ed(s)為單位階躍函數(shù)(1/S)，則根據(jù)表達式(6)計算受控變量eo(s)eo(s)=Gd(s)1s=1s2+Kps+ki...(6)]]>通過Laplace逆變換計算時間響應(yīng)eo(t)得到表達式(7)或(8)eo(t)=L-1Kis(s2+Kps+Ki)]]>=1-1Kp2-4Ki(ϵ-s1t-ϵ-s2t)…(7)]]>
其中L-1代表Laplace逆變換的符號當Kp2-4Ki≥0時，有S1=Kp-Kp2-4Ki2]]>S2=Kp-Kp2-4Ki2]]>或eo(t)=1ωϵKp2tsinωt...(8)]]>當Kp2-4Ki＜0時，有ω=Ki-Kp24]]>從表達式(3)、(4)、(7)和(8)中清楚地看到，在上述每一種條件下，受控變量eo(t)包括一個對時間t的負指數(shù)函數(shù)(ε-xtX為正的系數(shù))。在控制變量指令ei和干擾ed中發(fā)生一些變化后，要將受控變量eo穩(wěn)定到等于控制變量指令ei，理論上需要無限的時間。事實上，即使在控制變量指令和受控變量間沒有完善的吻合也沒關(guān)系。發(fā)現(xiàn)使它們彼此大致相等之前需要很多時間。
圖14示出了典型的響應(yīng)波形。它們是在t＝0秒時控制變量指令ei從0階躍到1，在t＝5秒時干擾從0變到-1，其中比例增益kp和積分增益ki分別穩(wěn)定在3以致于各自的響應(yīng)波形幾乎未出現(xiàn)振蕩的受控變量eo(t)和操縱量指令ec(t)。
如前所述，連續(xù)時間系統(tǒng)需要較長的穩(wěn)定時間。另一方面，盡管受控目標的參量有起伏，但這種系統(tǒng)以其響應(yīng)受變化影響程度相對小為特征。
圖15為在以單位增益的積分器作為受控目標、其Laplace逆變換的參數(shù)從1/S到1.25/S變化25%的情況的響應(yīng)波形。圖15中響應(yīng)波形的測試條件與圖14中典型的響應(yīng)波形測試條件一樣。圖15示出對參數(shù)的變化不靈敏的波形。
即使控制計算單元20和受控目標10不同于圖13中的，對受控變量eo的響應(yīng)也包括一個關(guān)于時間t的負指數(shù)函數(shù)(ε-xt)。因此，就是說發(fā)生的情況與圖13中圖示的一樣。
取樣數(shù)據(jù)控制以兩種不同模式進行工作有限穩(wěn)定控制和無擺控制模式;應(yīng)用取樣數(shù)據(jù)控制，有利于當控制變量指令和干擾發(fā)生某些變化時在一定時間(取樣周期整數(shù)倍)內(nèi)穩(wěn)定對受控變量的響應(yīng)。
類似于上面圖示的連續(xù)時間系統(tǒng)，圖16示出了一個簡單的取樣數(shù)據(jù)控制的例子，其受控目標由積分器(1/S)給定。Z-1代表停滯時間ε-ST，其中T代表取樣周期。控制計算單元20包含各自獲得控制變量指令ei和受控變量eo的取樣數(shù)據(jù)信號(又稱作為反饋信號)的取樣器25和26、減法器21和24，用作積分計算、比例計算和取樣數(shù)據(jù)計算的積分放大器27、比例放大器28和取樣保持器29，所述取樣保持器輸出通過取樣數(shù)據(jù)計算作為串行操縱量指令到受控目標10的時間不連續(xù)數(shù)據(jù)。
圖17表示為分析取樣數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)而進行Z變換的結(jié)果。ei(Z)，eo(Z)和ed(Z)是控制變量指令ei、受控變量eo和干擾ed各自的Z變換輸出。假設(shè)受控變量eo(Z)到控制變量指令ei(Z)的脈沖傳遞函數(shù)為指令信脈沖傳遞函數(shù)Gc(Z)，它根據(jù)下列表達式(9)計算
Gc(z)=eo(z)ei(z)=T2KiZ-1(1-Z-1)21+(Kp+Tki1-Z-1)(TZ-11-Z-1)]]>=T2KiZ-11-{2-T(Kp+TKi)}Z-1+(1-TKp)Z-2...(9)]]>按由表達式(10)和(11)給定的關(guān)系選擇比例增益kp和積分增益ki，則表達式(9)的分母部分為1，指令脈沖傳遞函數(shù)Gc(z)由表達式(12)定義T·Kp＝1…(10)T(Kp+TKi)＝2…(11)Gc(z)＝z-1…(12)其中T取樣周期，由表達式(12)給定的脈沖指令傳遞函數(shù)Gc(Z)表明受控變量eo延遲一個由Z-1表示的取樣周期T響應(yīng)控制變量指令ei，從而控制在一個取樣周期內(nèi)穩(wěn)定。
同樣假設(shè)受控變量eo(Z)到干擾ed(Z)的脈沖傳遞函數(shù)為干擾脈沖傳遞函數(shù)Gd(Z)，它由表達式(13)計算Gd(z)=eo(z)ed(z)=TZ-11-Z-11+(Kp+Tki1-Z-1)(TZ-11-Z-1)]]>=TZ-1-TZ-21-{2-T(Kp+TKi)}Z-1+(1-TKp)Z-2...(13)]]>在表達式(13)中引入由表達式(10)和(11)定義的相應(yīng)關(guān)系，則得到表達式(14)Gd(z)＝TZ-1-TZ-2…(14)從上面可清楚看出，干擾脈沖傳遞函數(shù)Gd(z)可由Z-1和Z-2表示。因此，應(yīng)用這個干擾脈沖傳遞函數(shù)，在兩個取樣周期的時間范圍內(nèi)控制得到穩(wěn)定。由干擾發(fā)生階躍變化引起的受控變量的起伏由于受控變量在兩個取樣周期時間范圍內(nèi)規(guī)一化而被消除。
圖18示出了取樣周期T、比例增益kp和積分增益ki分別設(shè)置為0.5秒、2和4的情況下的響應(yīng)波形。這些響應(yīng)波形分別表示了在時間t＝0秒時控制變量指令ei由0至1階躍變化，在t＝5秒時干擾ed由0到-1同樣變化的情況中受控變量ec和操縱量ec的波形。
如上所述，取樣數(shù)據(jù)控制能在一限定時間內(nèi)穩(wěn)定受控變量。
現(xiàn)在參照圖1A和圖1B，說明本發(fā)明的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在圖1A的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，將控制變量指令ei輸入到減法器(比較器)21。減法器21通過具有傳遞函數(shù)為G(s)的電路240將受控變量eo和控制變量指令ei間的差值△e饋送給加法器34。接著，加法器34將傳遞函數(shù)為G(s)電路240的輸出e24與延遲元件31的輸出ey之和饋送給受控目標10，ey可通過將受控變量延遲一給定時間而獲得。注意在本發(fā)明中反饋控制系統(tǒng)的干擾ed是加到受控目標10上的。
由于受控目標10的受控變量輸出eo負反饋到減法器21，接著在延遲給定時間后將其加到輸出e24上，所以受控變量eo在一限定時間內(nèi)穩(wěn)定(該有限穩(wěn)定機理在后面說明)。
圖1B所示的系統(tǒng)由在圖1A的結(jié)構(gòu)中加上一輔助負反饋回路構(gòu)成。即，通過一傳遞函數(shù)H(s)不為1的電路將延遲元件31的輸出ey變換為局部反饋信號e32。在減法器(比較器)33上，產(chǎn)生一個作為受控變量eo和局部反饋信號e32間差值的反饋信號ex。然后，不但將該反饋信號ex負反饋到減法器21而且在延遲一給定時間后加到輸出e24上。
參照圖1A和圖1B，控制計算單元20的傳遞函數(shù)F(s)(＝△e/ec)為“固有函數(shù)”，它指明代表傳遞函數(shù)F(s)的表達式的分母的復(fù)參數(shù)S的次數(shù)sa等于或大于分子復(fù)參數(shù)S的次數(shù)sb(sa≥sb)。
假設(shè)控制計算單元20包含比例元件P和積分元件I，例如，控制計算單元20的傳遞函數(shù)F(s)為P+I/S＝(PS+I)/S，從而分母復(fù)參數(shù)S的次數(shù)(一次)等于分子復(fù)參數(shù)S的次數(shù)(一次)。在本發(fā)明說明書中假定該傳遞函數(shù)F(S)為固有函數(shù)。
假定控制計算單元20的傳遞函數(shù)F(s)為(PS+I)/S2時，對于分母復(fù)參數(shù)S的次數(shù)(二次)超過分子復(fù)參數(shù)S的次數(shù)(一次)，仍然假定該傳遞函數(shù)為固有函數(shù)。
另外，為確保對圖1a的系統(tǒng)響應(yīng)的有限穩(wěn)定，電路240的傳遞函數(shù)G(s)應(yīng)該有停滯時間或延遲時間分量。
進一步，根據(jù)圖1B的結(jié)構(gòu)，即使舅圖1B虛線所指出的將輸入ei加到減法器33中，仍可獲得有限穩(wěn)定。
在此說明書中公開的本發(fā)明，其特征在于控制計算單元20沒有容易受噪聲影響的微分元件，但加上了用延遲元件31構(gòu)成的、以減小穩(wěn)定受控變量eo時間的并行數(shù)據(jù)處理電路。
上述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征在下面將通過引入一些很好地說明了本發(fā)明的最佳實施例加以描述。
(第一最佳實施例)圖2是基于圖1B的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的第一最佳實施例。在該實施例中，與圖13所示的最佳實施例中受控目標10由承受干擾ed的積分器11和加法器12給定類似，受控目標10由一個積分器給定。該控制計算單元20包括減法器21和24、積分放大器22和比例放大器23，所有這些元件具有與圖13中所示的同樣的結(jié)構(gòu)。標號30代表比例放大器、31代表延遲元件、32代表積分放大器、33代表減法器、34代表一加法器，這些元件是新添加到圖13的結(jié)構(gòu)中的。
由提供給受控目標10的控制變量檢測器(圖中未示出)檢測的受控變量eo和積分放大器32的輸出間的差值ex由減法器33計算出。不但將該計算差值ex輸入到減法器21，而且還輸入到比例放大器23和延遲元件31。
如圖中所表示的，延遲元件31有一包括與延遲(停滯)時間有關(guān)的另一傳遞函數(shù)ε-STC的傳遞函數(shù)[kd(1-ε-STC)]。延遲元件31的輸出ey為施加到延遲元件的輸入“1”和同樣施加到具有TC延遲的該延遲元件輸入間的差值與比例增益kd的乘積(后者輸入另定義為經(jīng)過時間TC為事件輸入ε-STC)。該延遲時間TC選擇為等于穩(wěn)定受控變量eo所需時間。
將延遲元件的輸出ey輸入到積分器32，同時控制計算單元20具有由延遲元件31和積分放大器32構(gòu)成的回路。
由比例放大器將控制變量指令ei乘以比例增益ka。將比例放大器的輸出e30輸入到減法器21，在其中計算出減法器33的輸出ex和該輸出e30間的差值△e。再，將該差值△e由積分增益為ki的積分放大器進行積分放大。從積分放大器22的輸出e22中減去由此比例放大器通過乘其比例增益kp而放大的差值信號ex。再，通過加法器34，將延遲元件31的輸出ey加到上述減法器的結(jié)果中，從而計算出操縱量指令ec。受控目標10根據(jù)剛計算出的操縱量指令ec進行控制。
計算將受控變量eo變換到控制變量指令ei的指令傳遞函數(shù)Gc(s)，得到下列表達式(15)Gc(s)=eo(s)ei(s)=KaKiS21+Kp+KiS-Kd(1-ϵ-STC)s+Kd(1-ϵ-STC)]]>
=KaKis+Kd(1-ϵ-STC)s(s2+Kps+Ki)…(15)]]>再計算將受控變量eo變換為干擾ed的干擾傳遞函數(shù)Gd(s)，得到表達式(16)Gd(s)=eo(s)ed(s)=Ka1S1+Kp+KiS-Kd(1-ϵ-STC)s+Kd(1-ϵ-STC)]]>=s+Kd(1-ϵ-STC)s(s2+Kps+Ki)…(16)]]>比較表達式(15)和(16)，發(fā)現(xiàn)存在下列表達式(17)給出的關(guān)系Gc(s)＝Gd(s) (KaKi)/(s) …(17)通過在受控目標受到控制計算單元同樣函數(shù)的干擾ed時、對受控變量eo的時間響應(yīng)進行時間積分再乘以系數(shù)(kaki)，則可計算出受控變量eo對控制變量指令ei的時間響應(yīng)。因此，如果對干擾的時間響應(yīng)有利于Tc時間滯后，則對受控變量指令的時間響應(yīng)保持不變的TC時間滯后，從而對干擾的時間響應(yīng)和對控制變量指令的時間響應(yīng)能在一限定時間TC內(nèi)穩(wěn)定。
假設(shè)干擾ed(s)為一單位階躍函數(shù)(1/S)，根據(jù)表達式(18)獲得受控變量eo(s)
eo(s)=Gd(s)1s=s+Kd(1-ϵ-STC)s(s2+Kps+Ki)]]>=1s2+Kps+ki+kd(1-ϵ-STC)s(s2+Kps+Ki)…(18)]]>然后，通過Laplace逆變換計算出時間響應(yīng)eo(t)?？紤]到只要有0≤t≤TC，Laplace逆變換使ε-STC項為0，從而建立表達式(19)，同地當t＞TC時有表達式(20)。即當0≤t≤TC時eo(t)=ϵ-Kp2t{1ωsinωtKdKicosωtKpKd2Kisinωt}+KdKi...(19)]]>其中ω=Ki-Kp24]]>另一方面，當t＞TC時eo(t)=ϵ-Kp2t{1ωsinωt-KdKicosωt-KpKd2Kisinωt}KdKi]]>-ϵ-Kp2(t-TC){KdKicosω(t-TC)KpKd2Kiωsinω(t-TC)}+KdKi]]>=ϵ-Kp2t(asinωt+βcosωt)...(20)]]>而α=1ω-KpKd2Kiω+KdKiϵKpTc2sinωTC+KpKd2KiωϵKpTC2cosϵTC]]>β=-KdKi+KdKiϵKpTc2COSωTC+KpKd2KiωϵKpTC2cosϵTC]]>調(diào)整參量kp、kd、ki和TC使關(guān)于時間響應(yīng)eo(t)的表達式(20)右邊括號中的sinωt系數(shù)α和cosωt系數(shù)β為0，從而在t＞TC條件下，導(dǎo)致時間響應(yīng)eo(t)總保持為0。即，對于干擾ed的階躍變化，呈現(xiàn)受控變量eo的時間響應(yīng)eo(t)在直到TC時刻之前由對應(yīng)于干擾的表達式(19)給出。然而，對干擾的時間響應(yīng)在TC時刻后變?yōu)?，因此其時間響應(yīng)能在等于延遲元件31的延遲時間TC的限定時間內(nèi)穩(wěn)定。
又，在控制變量指令ei隨著單位階躍函數(shù)而變化的情況中，受控變量eo的時間響應(yīng)根據(jù)表達式(17)的關(guān)系在時間TC后完成變化，其后(經(jīng)TC時間后)，時間響應(yīng)固定在時間TC而保持不變，從而受控變量eo的時間響應(yīng)因此在一限定時間內(nèi)穩(wěn)定。
當控制變量指令ei加上在由表達式(15)所示的指令傳遞函數(shù)之外的單元階躍函數(shù)(1/s)時，計算出受控變量穩(wěn)定時的值有多大，并根據(jù)該終值產(chǎn)生表達式(21)
因此，設(shè)置ka使其滿足表達式(22)的關(guān)系，提供實際控制，其中控制變量指令等于受控變量。
Ka＝(1+KdTc)-1…(22)調(diào)整比例增益kp、積分增益ki、延遲時間TC和延遲元件增益kd使表達式(20)右邊括號中sinωt的系數(shù)α和cosωt的系數(shù)β為0的范圍是無限的。下面給出一個示出在穩(wěn)定受控變量時間設(shè)為1秒，延遲時間TC也設(shè)為1秒，比例增益kp與圖18中取樣數(shù)據(jù)控制的比例增益一樣設(shè)為2時，調(diào)整kd、ki和ka各值的例子。
假設(shè)TC＝1秒和kp＝2，則kd＝1.820025154ki＝24.8037447ka＝(1+kdTC)-1＝0.354606766圖3示出在本發(fā)明第一最佳實施例中具有上述各自增益的變量響應(yīng)波形。該響應(yīng)波形分別代表在時間t＝0秒時控制變量指令ei從0到1作階躍變化而在t＝5秒時干擾ed同樣從0變到-1的情況中控制變量eo(t)和操縱量指令ec(t)的波形，其中選為1秒的穩(wěn)定控制變量時間等于控制變量指令ei和干擾ed的相應(yīng)變化的延遲時間Tc。
圖4示出了在受控目標-一個單位增益的積分器的Laplace逆變換參數(shù)從1/S到1.25/S變化25%的情況下的響應(yīng)波形。測試圖4中響應(yīng)波形的條件與圖3中響應(yīng)波形的測試條件一樣。比較從圖18到圖19在取樣數(shù)據(jù)控制的有限穩(wěn)定控制情況下的控制響應(yīng)的變化，本發(fā)明第一最佳實施例控制響應(yīng)的惡化較少，并且其對參數(shù)起伏保持不變的強壯性與連續(xù)時間系統(tǒng)獲得的同樣有效。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例，連續(xù)時間系統(tǒng)能在一限定時間內(nèi)穩(wěn)定對控制變量指令和干擾的控制響應(yīng)。這樣，本發(fā)明實施例有利于進行控制，其特征在于這種平滑特性和控制系統(tǒng)強抗參量起伏特性象在連續(xù)時間系統(tǒng)中一樣可獲得，并且象在取樣數(shù)據(jù)控制中一樣可獲得限定時間穩(wěn)定受控變量能力。
(第二最佳實施例)圖5示出了本發(fā)明第二最佳實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖2所示的第一最佳實施例是連續(xù)時間系統(tǒng)的例子，而圖5給出的第二最佳實施例是取樣數(shù)據(jù)控制的另一例子。
在該最佳實施例中受控目標10具有包括一個積分器11以及增加的一個承受干擾ed的加法器12的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。控制計算單元20包括取樣器25和26、減法器21和24、積分器27、比例放大器28和取樣穩(wěn)定器29，取樣器25和26分別為取樣數(shù)據(jù)控制提供控制變量指令ei和受控變量ed(反饋信號)的采樣數(shù)據(jù)信號。第二最佳實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與作為取樣數(shù)據(jù)控制的例子展示在圖16中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同。本發(fā)明的第二最佳實施例具有新添加的比例放大器35，延遲元件36、積分放大器37，減法器38和加法器39。
由受控變量檢測器(未示出)檢測的受控變量e0的取樣數(shù)據(jù)e26和積分放大器37的輸出e37間的差值ex由減法器38計算出。不但將計算差值ex輸入到減法器21而且輸入到比例放大器28和延遲元件36。如圖所示，延遲元件36有一傳遞函數(shù)[Kd(1-Z-n]，它包括代表時間(停滯時間)分量(取樣周期T的n倍)的一個脈沖傳遞函數(shù)Z-n(n為整數(shù))。延遲元件36的輸出ey為對應(yīng)于輸出ey的輸入與延遲了時間nT的輸入間的差值與比例增益Kp的乘積。選擇時間nT使其等于穩(wěn)定受控變量所希望的時間。
將延遲元件36的輸出ey通過積分放大器37和減法器38負反饋給其輸入，從而在控制計算單元20內(nèi)，形成包含延遲元件36和積分放大器37的回路。
由比例放大器35將控制變量指令ei乘以其比例增益ka。將比例放大器35的輸出e35輸入到減法器21，在其中計算出輸出e35和減法器38的輸出ex間的差值△e。再由具有積分增益為ki的積分放大器27將該差值△e積分放大。通過減法器從該積分放大器的輸出e27中減法由比例放大器28提供的其比例增益kp與差值信號ex的乘積e28。由加法器39將通過上述減法器獲得的輸出e24與延遲元件36的輸出ey相加。將這相加的輸出e39輸入到取樣保持器，在其中通過取樣數(shù)據(jù)計算提供的時間不連續(xù)的單個數(shù)據(jù)變換為一系列作為操縱量ec連續(xù)輸出的信號。根據(jù)該操縱量指令ec控制受控目標10。
上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是本發(fā)明第一最佳實施例的替換，類似于第一最佳實施例，調(diào)整比例增益kp、積分增益ki、延遲時間nT和延遲元件增益kd使第二最佳實施例進行有限穩(wěn)定控制。下面示出分別單獨設(shè)置延遲元件增益kd、積分增益ki和另一參數(shù)ka的一種情況，其中取樣間隔T為0.1秒、n為10，比例增益kp與第一最佳實施例的同樣設(shè)為2因此延遲時間nT為1秒，在該時間中要求有限穩(wěn)定控制。對于T＝0.1秒，n＝10和kp＝2，有kd＝1.304976237ki＝19.28352216ka＝(1+kd.nT)-1＝0.4338439521圖6示出了其中參數(shù)kd、ki和ka如上所述的第二最佳實施例的各自響應(yīng)波形。這些響應(yīng)波形分別代表了在t＝0秒時控制變量指令ei從0到1階躍變化而在t＝5秒時干擾ed同樣從0變到-1的情況中控制變量eo(t)和操縱量指令ec(t)的波形。在這種情況下，對于控制變量指令ei的某些變化，有限穩(wěn)定控制在等于9個取樣間隔之和的0.9秒內(nèi)完成，每個取樣間隔為((n-1)T)，對于干擾ed的一定變化，有限穩(wěn)定控制在等于10個取樣間隔之和的1秒內(nèi)完成，每個取樣間隔為(nT)。
圖7給出了受控目標-單位增益的積分器使其拉普拉斯逆變換參數(shù)從1/S到1.25/S變化25%的響應(yīng)波形。測試圖7中響應(yīng)波形的條件與圖6中響應(yīng)波形的測試條件相同。參照這些響應(yīng)波形，表明它們展示出幾乎與在第一最佳實施例中所觀察到的同樣傾向。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第二最佳實施例，實現(xiàn)具備以下特征控制是切實可行的，其特征在于特性平滑以及如同在連續(xù)時間系統(tǒng)中獲得的當分別對控制變量指令的一定變化和干擾在有限時間內(nèi)的某些變化穩(wěn)定其響應(yīng)時控制系統(tǒng)的抗參量起伏的穩(wěn)定性。
(第三最佳實施例)圖8示出了本發(fā)明的第三最佳實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在第一和第二最佳實施例中給定的受控目標10是由積分器11所代表的系統(tǒng)，只有在第三最佳實施例中受控目標10包括一個一階延遲元件13和積分器11。在第三最佳實施例中引用的受控目標10對應(yīng)于包括一個用于控制馬達速度的馬達電流控制局部回路的系統(tǒng)，其中馬達電流控制跟隨操縱量指令由一階延遲完成。標號為10的受控目標包含一個積分器11、受到干擾ed的加法器12和一階延遲元件13。截止角頻率為ωcc。
控制計算單元20含有減法器21、24和33，加法器34，積分放大器22和32，比例放大器23和延遲元件31。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與第一最佳實施例中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同。標號40代表比例放大器，41代表加法器，42代表一階延遲元件，將它們添加到第一最佳實施例而構(gòu)成第三最佳實施例。
由減法器33計算出由控制變量檢測器(未示出)檢測的受控變量eo和積分放大器32的輸出e32間的差值ex。將該差值ex不但輸入到減法器21并且輸入到比例放大器23和延遲元件31。
如圖所示，延遲元件31有一包括在傳遞函數(shù)[kd(1-ε-STC)]中的延遲(停滯)時間傳遞函數(shù)ε-STC。延遲元件31的輸出ey為對應(yīng)于輸出ey的輸入與延遲了時間Tc的另一輸入間的差值與比例增益kd的乘積。選擇延遲時間Tc使其等于希望在其間穩(wěn)定系統(tǒng)受控變量的時間。
通過具有與受控目標10中的一階延遲元件13校準盡可能接近的校準的一階延遲元件42，將延遲元件31的輸出ey輸入到積分放大器32中。在控制計算單元20中，構(gòu)成一個具有延遲元件、一階滯后元件42和積分放大器32的回路。
比例放大器將控制變量指令ei與其比例增益ka相乘。將比例放大器30的輸出e30輸入到減法器21，計算出輸出e30和減法器33的輸出ex間的差值△e。再由具有積分增益ki的積分放大器將該差值△e進行積分放大。
將比例放大器30的輸出e30也輸入到比例放大器40，其輸出為與比例增益kb相乘的乘積。積分放大器22的輸出e22與比例放大器40的輸出e40由加法器41相加。由減法器24從加法器41的和信號中減去由比例放大器23提供差值信號ex與其比例增益kp的乘積e23。再由加法器39將延遲元件31的輸出ey加到減法器24的輸出e24上，從而計算出操縱量指令ec。根據(jù)上面剛計算出的操縱量指令ec控制受控目標10。
盡管這里不再詳細說明，仍可以清楚看到，其中受控目標10由一階滯后元件13和積分器11代表的上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，類似于受控目標10僅由一個積分器代表的情況，可以進行有限穩(wěn)定控制。
圖9示出了第三最佳實施例中的響應(yīng)波形。這些響應(yīng)波形是當控制計算單元20的一階滯后元件42的截止角頻率ωcc調(diào)整為等于ωcc時獲得的，而受控目標10的一階滯后元件的截止角頻率設(shè)置為10rad/s。圖9中的響應(yīng)波形分別代表在t＝0秒時控制變量指令ei由0到1階躍變化而在t＝5秒時干擾ed同樣從0變化到-1的情況中的受控變量eo(t)和操縱量指令ec(t)的波形。這些波形表明對于控制變量指令ei和干擾ed的相應(yīng)變化，在等于延遲時間Tc的1秒周期內(nèi)完成有限穩(wěn)定控制。
象在圖5所示的第二最佳實施例中一樣，圖8中的第三實施例可修改用于取樣數(shù)據(jù)控制。
(第四最佳實施例)圖10示出了本發(fā)明的第四最佳實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。一般在第一和第二最佳實施例中，每個受控目標10僅由積分器11代表，而在第四最佳實施例中，其受控目標10由相互串聯(lián)的停滯時間元件14和積分器11定義。該受控目標10對應(yīng)于一個受水位控制的水箱，其水流控制閥在響應(yīng)受控變量變化中有些停滯時間。
標號10表示由積分器11，受干擾ed的加法器12和停滯時間元件14代表的受控目標。停滯時間元件14的停滯時間為Td?？刂朴嬎銌卧?0包括減法器21、24和33，加法器34，積分放大器22和23，比例放大器23和30，及延遲元件31。只要延遲元件31的延遲時間不同于第一最佳實施例中相應(yīng)的時間，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與圖2中所示的第一最佳實施例結(jié)構(gòu)相同。積分放大器43，比例放大器44，加法器45，延遲元件46和47，加法器48都是新添加到第一最佳實施例結(jié)構(gòu)上的。
由減法器33計算出控制變量檢測器(未出示)檢測出的受控變量eo和積分放大器32的輸出e32間的差值ex。然后將該計算出的差值ex不但輸入到減法器21而且輸入到比例放大器23、延遲元件31和46。
如圖所示，延遲元件31有一包括調(diào)整為盡可能接近受控目標10的延遲時間Td的延遲時間(停滯時間)的傳遞函數(shù)ε-STd*的傳遞函數(shù)(1-ε-STd*)。延遲元件31的輸出e31為施加在其上的輸入與延遲了Td也饋送其上的另一輸入間的差值。
延遲元件31的輸出e31由具有與積分放大器22同樣積分增益的積分放大器43進行積分放大，同時，由比例增益為kp的比例放大器對其進行比例放大，積分放大器43的輸出e43和比例放大器44的輸出e44由加法器45相加，從而產(chǎn)生和信號ez。
同時如圖所示，延遲元件46有一包括延遲(停滯)時間傳遞函數(shù)ε-S(Tc-Td＊)的傳遞函數(shù)[KCε-S(Tc-Td)＊]。延遲元件46的輸出ey為輸入到延遲元件46的被其延遲了Tc-Td＊的差值信號ex的比例增益kc倍。選擇時間Tc使能在所述時間內(nèi)穩(wěn)定受控目標的受控變量。
再將延遲元件46的輸出ey輸入到延遲元件47。如圖所示，延遲元件47有延遲(停滯)時間傳遞函數(shù)ε-STd*，同時延遲元件46的輸出ey被延遲Td＊。綜合延遲元件46和47的各個輸出形成一個正比于信號ex大小并延遲了時間Tc的輸出e47。
由加法器48將和信號ez和輸出e47相加得e48，然后再將其輸送到積分放大器32?？刂朴嬎銌卧?0有一由延遲元件31、積分放大器、比例放大器、延遲元件46和47，以及積分放大器32組成的回路。
由比例放大器30將控制變量指令ei乘以其比例增益ka。將比例放大器30的輸出e30輸入到減法器21，計算出輸出e30和減法器33的輸出ex的差△e。再由積分放大器22對計算出的差值△e進行積分放大。由減法器24從輸出e22中減去來自比例放大器23為差值信號ex比例增益kp倍的輸出e23。由加法器34將該減法器的輸出e24和延遲元件46的輸出ey相加，從而形成操縱量指令ec。根據(jù)剛計算出的操縱量指令ec控制受控目標10。
對于上述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即使受控目標含有一停滯時間元件也易于進行有限穩(wěn)定控制。圖11給出了第四最佳實施例中的響應(yīng)波形。更準確地說，它們是在受控目標10的停滯時間元件的停滯時間Td設(shè)置為0.1秒，并將控制計算單元中的有關(guān)停滯元件31，46和47的停滯時間Td調(diào)整為等于Td時所獲得的響應(yīng)波形。即，這些響應(yīng)波形是在T＝0秒時控制變量指令ei從0到1階躍而在T＝5秒時干擾ed同樣從0變化到-1的情況下受控變量eo(t)和操縱量指令ec(t)的波形。它們又表明對于控制變量指令ei的某些變化，在等于Tc+Td的1.2秒時穩(wěn)定受控變量eo，而對于干擾ed的一定變化，在等于延遲時間Tc的1秒時穩(wěn)定受控變量eo。
在圖10示出的第四最佳實施例中，受控目標10含有某些停滯時間。即使控制計算單元20包含一定計算延遲時間和(或)控制變量檢測器(未示出)在檢測中包含一些延遲時間，也調(diào)整包含控制計算單元20的停滯時間元件中的Td＊，使其盡可能接近上述停滯時間和各個延遲時間之和，以能夠進行類似于第一至第四最佳實施例的有限穩(wěn)定控制。
再參照圖10，即使受控目標10的停滯時間元件14被認為象控制計算單元20計算延遲時間一樣存在，在考慮整個控制系統(tǒng)時可忽略計算延遲時間。因此，可清楚地看到不管受控目標10的停滯時間也可進行類似的有限穩(wěn)定控制。
假如控制變量檢測器(未示出)包含一些檢測延遲時間，控制系統(tǒng)具有將受控目標10的延遲時間元件14移到積分器11輸出與控制計算單元20的積分器33之間的結(jié)構(gòu)。這種控制系統(tǒng)可認為基本上與圖10示出的控制系統(tǒng)一樣。因此，其控制變量檢測器在檢測中有些間延遲的控制系統(tǒng)，可能有類似的有限穩(wěn)定控制。
圖12示出了該實施例的輸出響應(yīng)波形，所述實施例中應(yīng)用了結(jié)合在第四最佳實施例中的控制計算單元，并且將控制變量檢測器(未示出)的檢測延遲時間Td設(shè)置為0.1秒，又受控目標10僅由積分器11表示。這些響應(yīng)波形分別代表了在t＝0秒時控制變量指令ei從0到1階躍變化而在t＝5秒時干擾ed同樣從0變到-1的情況下受控變量eo(t)和操縱量指令ec(t)的波形。仍然在這種情況下，對于控制變量指令ei和干擾ed的各自變化，對應(yīng)于受控變量的每個eo(t)在等于Tc的1秒時間內(nèi)穩(wěn)定。圖12中的響應(yīng)波形在一點上不同于圖11中的響應(yīng)波形，即前者比后者快0.1秒響應(yīng)各控制變量指令。
因此，甚至在一些計算延遲時間，受控目標的停滯時間、控制變量檢測器的檢測延遲時間同時存在的場合，對于結(jié)合在一起的所希望穩(wěn)定時間和計算延遲時間以及檢測延遲時間，調(diào)整延遲時間Tc和停滯時間Td＊，仍能提供同樣適用的控制計算單元20。另外，類似于第二最佳實施例，允許第四最佳實施例應(yīng)用于取樣數(shù)據(jù)控制。
注意到上述的每一個比例放大器、積分放大器、一階滯后元件、加法器和減法器容易地用一個運算放大器實現(xiàn)，迄今為止微型計算機或類似裝置與這種反饋控制系統(tǒng)一起使用。對于上述的延遲元件，可將具有電傳導(dǎo)延遲特懷的同軸電纜作為連續(xù)時間系統(tǒng)中的替代物。另一方面，在取樣數(shù)據(jù)控制中，該延遲元件可另外用移位寄存器或存儲器實現(xiàn)。
到現(xiàn)在為止，在本說明書中已說明一些本發(fā)明的最佳實施例。對于別的一些受控目標，本發(fā)明能類似地進行進一步有限穩(wěn)定控制，對于一個受控目標，本發(fā)明還能在不同于上述最佳實施例的各種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中進行有限穩(wěn)定控制。
如上所述，本發(fā)明的反饋控制系統(tǒng)控制計算單元中增加作為系統(tǒng)組份的延遲元件，主要用于規(guī)定所希望的穩(wěn)定時間，能使到現(xiàn)在為至認為僅能在取樣數(shù)據(jù)控制中進行的受控有限控制也能在連續(xù)時間系統(tǒng)中進行。根據(jù)本發(fā)明，理論上可能使用于穩(wěn)定所必須的無限時間成為有限的，實際上，本發(fā)明可大大縮短有限穩(wěn)定時間。
將本發(fā)明應(yīng)用于取樣數(shù)據(jù)控制，實際上實現(xiàn)了在等于所選擇的多個取樣周期的一定時間內(nèi)穩(wěn)定的控制，并獲得有力控制，其特征在于不但確保平滑特性-連續(xù)時間系統(tǒng)的特性，而且具有抗噪聲和參量起伏的作用。這樣，本發(fā)明可用于各種具有反饋控制特性的控制器，具有極大的所希望的使用可靠性。
下列文獻為本發(fā)明的基礎(chǔ)。
Otto J.M.Smith，“反饋控制系統(tǒng)”，McGraw-Hill Book Co.，Inc.1958年P(guān)P341-345.
上述文獻第342頁圖10-29(e)中，示出了一個類似于本發(fā)明最佳實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。盡管該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與本發(fā)明相象，但它不同于本發(fā)明。
更準確地說，該文獻的圖10-29(e)中的方框P對應(yīng)于本說明書中給出的延遲元件31。但是該方框包括一個差分元件，因而受噪聲副作用，幾乎不能實際應(yīng)用。
再上述文獻的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對于傳遞函數(shù)G1，G2和F需要各自的逆?zhèn)鬟f函數(shù)(1/G1，1/G和1/F)，而在本說明書中本發(fā)明各實施例的控制計算單元20中不需這樣逆?zhèn)鬟f函數(shù)。
對于該領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易看出另外的優(yōu)點和變型。因此，本發(fā)明在其廣度上不限于在此說明的內(nèi)容和示出的裝置。因此，可以有許多變型而不違背由附加權(quán)利要求書和其等價物所定義的本發(fā)明的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)操縱量指令(ei)控制受控目標(10)的反饋控制系統(tǒng)，它包含用于對所述受控目標(10)檢測控制量大小而提供受控變量(eo)的裝置(100)，用于根據(jù)代表受控變量(eo)和操縱量指令(ei)間差值(△e)的控制輸出(ec)對所述受控目標(10)控制控制量大小，使受控變量(eo)接近操縱量指令(ei)的裝置(21，240)，其中所述控制裝置(21，240)有一將復(fù)參數(shù)作為變量的傳遞函數(shù)F(s)，傳遞函數(shù)F(s)表達式的分母復(fù)參數(shù)S的階數(shù)等于或大于所述表達式分子復(fù)參數(shù)S的階數(shù)，和用于將控制輸出(ec)與通過將受控變量(eo)延遲預(yù)定時間(Tc)而獲得的延遲信號(ey)組合的裝置(31，34)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的反饋控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制裝置(圖2中240，22，23)至少包括一個比例元件(kp)和積分元件(ki/S)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的反饋控制系統(tǒng)，其特征在于所述組合裝置(31，34)有一包含任何不為差分元件的元件的傳遞函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的反饋控制系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)定時間(Tc)代表控制所述受控目標(10)隨操縱量指令(ei)變化所需的時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的反饋控制系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)定時間(Tc)代表將因加到所述受控目標(10)上的外部干擾而變化的受控變量(eo)復(fù)原到操縱量指令(ei)所需的時間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的反饋控制系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)定時間(Tc)是獲得由所述控制裝置(240)完成的控制所需的時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的反饋控制系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)定時間(Tc)包括對應(yīng)于所述受控目標(10)的輸出響應(yīng)對所述控制輸出(ec)的延遲(ε－STd*)的時間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的反饋控制系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)定時間(Tc)包括對應(yīng)于所述受控變量(eo)的響應(yīng)對所述控制輸出(ec)的延遲的時間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的反饋控制系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)定時間(Tc)包括對應(yīng)于取樣信號(e35)周期的時間，其條件是在所述控制裝置(240)包括一個在通過取樣所述的操縱指令(ei)獲得信號(e35)后、提供所述控制輸出(ec)的取樣數(shù)據(jù)控制的結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一的反饋控制系統(tǒng)，還包括用于將所述延遲信號(ey)變換為差值信號(e32)的裝置(32)，以及用于將取代所述受控變量(eo)的所述受控變量(eo)和所述差值信號(e32)間的差值(ex)反饋到所述組合裝置(31，34)的裝置(33)。
全文摘要
一種控制計算單元除了積分元件和比例元件還包括延遲元件。該延遲元件的延遲時間根據(jù)用于穩(wěn)定所需的時間來選擇，或當所受控目標受到一定外部干擾時將受控變量復(fù)原到控制變量指令所需的時間。假若在控制計算單元、受控系統(tǒng)和(或)控制變量檢測器中分別存在計算延遲時、停滯時間和(或)檢測延遲時間，則選擇延遲時間等于計算延遲時間、停滯時間和檢測延遲時間之一或其和。將其延遲時間等于穩(wěn)定所需的時間的延遲元件附加到控制計算單元使其在穩(wěn)定響應(yīng)所需的時間內(nèi)穩(wěn)定。
文檔編號G05B11/42GK1050271SQ9010782
公開日1991年3月27日 申請日期1990年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月14日
發(fā)明者黑澤良一 申請人:株式會社東芝