專利名稱：輸出端順饋控制與順饋補償控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新的自動控制形式—輸出端順饋控制與順饋補償控制系統(tǒng)，屬于自動控制系統(tǒng)方面突破性的創(chuàng)新技術。
在現(xiàn)有的反饋控制系統(tǒng)中，把測量到的全部擾動信息反饋到被控對象的輸入端，再通過補償和校正環(huán)節(jié)(即調節(jié)器)進行控制，故屬于輸入端控制方式。而輸出端順饋控制與輸入端反饋控制正好相反，是把測量到的全部擾動信息向后順饋到“輸出加減器”的一個輸入端(補償通道)，構成順饋補償控制系統(tǒng)。如附

圖1所示?！拜敵黾訙p器”是人為加入到被控對象輸出端的一個已知的被控物理量加減器，它的另一個輸入端連接到被控對象的輸出端(主通道)，它的輸出就是系統(tǒng)最終輸出變量y(t)。
本發(fā)明的目的是提供一種輸出端順饋控制與順饋補償控制系統(tǒng)，不但控制系統(tǒng)結構簡單，不會振蕩，無需解耦控制和多變量的復雜系統(tǒng)，而且控制精度高，操作調試簡單，無需知道被控對象的特性和數(shù)學模型。
本發(fā)明的實現(xiàn)的方式如原理方框圖附圖1所示。包括有未知的被控對象(1)、檢測變送器(2)、參考輸入(給定)裝置(3)、信號比較器(4)、主通道引入環(huán)節(jié)(5)(可有可無)、補償通道補償環(huán)節(jié)(6)(可以包含比例放大器K、執(zhí)行器k及其它環(huán)節(jié))、輸出加減器(7)等。輸出端順饋控制系統(tǒng)的一般化原理圖如附圖2所示。
G(s)e-τs為被控對象具有純滯后時間τ的傳遞函數(shù)，GA(s)、GB(s)為引入環(huán)節(jié)和補償環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，kf為檢測變送器的信號轉換系數(shù)，所有變量皆為頻域變量，其中R(s)為參考輸入(給定)變量，Y(s)為最終輸出變量，Y1(s)為中間變量，即被控對象的輸出變量，F(xiàn)(s)為等效全擾動變量，即被控對象上全部內外擾動的等效擾動。不難導出Y(s)＝[GA(s)-kfGB(s)]Y1(s)+GB(s)R(s) (1)由于我們選取的輸出加減器和人為引入的補償環(huán)節(jié)都是最簡單的線性比例環(huán)節(jié)，且以后可以看出這是不難作到的。因此有GA(s)＝KA，GB(s)＝KB皆為恒量，從而所有變量都可改用時域變量。這樣式(1)可以簡化為代數(shù)方程式y(tǒng)(t)＝(KA-kfKB)y1(t)+KBr(t)(2)如果令 KB＝KA/kf(完全補償條件) (3)則 y(t)＝KBr(t)(跟蹤公式) (4)由此可見如果圖2的輸出端順饋控制系統(tǒng)的設計滿足式(3)的完全補償條件時，則從式(4)可知，系統(tǒng)的輸出變量y(t)僅精確地跟蹤系統(tǒng)的參考輸入(給定)變量r(t)而變化，完全不再受包含著內外全部擾動f(t)的中間變量y1(t)波動的任何影響。即不但達到了完全補償?shù)摹袄硐肟刂啤?，實現(xiàn)了所謂的“絕對不變性”，而且也完全擺脫了被控對象的復雜特性和作用于其上的一切內部擾動和外部干擾f(t)，即使是“黑色對象”也無關緊要。也就是說，輸出端順饋控制系統(tǒng)可以對“黑色對象”進行完全補償?shù)摹袄硐肟刂啤保瑢崿F(xiàn)了人們幻想已久的“絕對不變性”，這確是前所未有的、突破性的。
本發(fā)明有下列優(yōu)點(1)、控制系統(tǒng)設計簡單，無需知道被控對象的特性和數(shù)學模型，避免了復雜對象的大純滯后、大慣性、多外擾、變量耦合等對控制極其不利的因素。并且無需PID調節(jié)器和復雜的數(shù)學計算；(2)因是開環(huán)系統(tǒng)，故無需穩(wěn)定性分析，根本不會振蕩；
(3)不存在多變量系統(tǒng)的問題，故無需解耦控制和多變量控制的復雜系統(tǒng)；(4)、控制精度可以充分高，只要輸入變量的檢測精度足夠高，甚至可以達到完全補償?shù)摹袄硐肟刂啤?，實現(xiàn)所謂的“絕對不變性”；(5)、操作調試簡單容易，無需參數(shù)辯識和PID參數(shù)的反復整定。
輸出端順饋控制系統(tǒng)可以很容易地應用于工業(yè)生產(chǎn)過程中很多工藝過程參數(shù)的自動控制，如造紙生產(chǎn)過程中成紙定量、水分的高精度即時控制、化工、電力、冶金生產(chǎn)過程中溫度、壓力、流量、液位、濃度等的控制。也可應用于各生產(chǎn)線，自動線的高精度協(xié)調和自動穩(wěn)速傳動，如大型造紙機的分部傳動，灌裝機、塑料薄膜機、甚至軋鋼機的傳動等等。下面結合實施例詳細說明本發(fā)明的具體應用情況。
附圖1為本發(fā)明的原理方框圖；附圖2為本發(fā)明的一般化控制系統(tǒng)原理圖；附圖3為本發(fā)明的流量控制系統(tǒng)原理圖；附圖4為本發(fā)明的液位控制系統(tǒng)原理圖；附圖5為本發(fā)明的壓差(或壓強)控制系統(tǒng)原理圖；附圖6為本發(fā)明的溫度控制系統(tǒng)原理圖；附圖7為本發(fā)明的濃度控制系統(tǒng)原理圖；附圖8為本發(fā)明的濕度控制系統(tǒng)原理圖；附圖9為本發(fā)明的轉速控制系統(tǒng)原理圖。
一、實施例1流量順饋補償控制系統(tǒng)流量控制是本發(fā)明最簡單、最基本的應用實例，這是因為流量加減器是最簡單的輸出加減器。只要把流量Q1與流量Q2的兩流體合流在一起即可實現(xiàn)其相加；而把流量Q2的流體從流量Q1的流體中分流出來即可實現(xiàn)相減，因為合流和分流時Q2的流動方向相反，故可設合流時Q2＞0，分流時Q2＜0，故可以把流量加減統(tǒng)一表示為Q＝Q1+Q2，Q2＞0時相加，Q2＜0時相減 (5)故可以說流量加減器是一個最簡單、較理想的輸出加減器。
因為工業(yè)生產(chǎn)過程控制中常見的其它被控變量，如液位H、壓差(或壓強)Δp(或p)、溫度t、濃度C、濕度x以及成分，PH值等的順饋補償控制方案都可藉助于流量控制間接地實現(xiàn)，所以說流量控制又是最基本的順饋補償控制。
在附圖3中，kq為流量檢測變送器的“流量/信號”轉換系數(shù)，rq為參考輸入(流量給定)信號，e為誤差信號，K為比例放大系數(shù)，k為控制閥門(執(zhí)行器)在選定的ΔP1＝ΔPm時的“信號/流量”轉換系數(shù)。kg和k都必須為恒量，否則需進行非線性校正或使K.k＝1/kq為恒量亦可。可以看出因Q2＝Kke＝Kk(rq-kqQ1)，e＝rq-kq Q1(6)故Q1＝Q1+Q2＝Q1+Kk(rq-kqQ1)＝(1-Kkkq)Q1+Kkrq(7)令Kk=1kq]]>(完全補償條件) (8)則Q=Kkrq=1kqrq]]>(跟蹤公式) (9)由此可見如果附圖3所示的流量順饋補償控制系統(tǒng)的設計滿足式(8)的完全補償條件時，則從式(9)可知，系統(tǒng)的輸出流量Q僅跟蹤系統(tǒng)參考輸入(流量給定)值rq而變化，完全不再受中間變量Q1擾動的影響。
必須特別指出，控制閥門(執(zhí)行器k)前后的流體壓差Δp1可視為流量加減器中所存在的外界擾動，Δp1的變化會對流量Q2產(chǎn)生干擾。如果p2基本恒定時，可以采用恒壓或恒液位供液的簡單方法使p1恒定，以消除p1對Q2的干擾。對于p2變化較大或需要高精度的流量控制時，可以采用類似前饋補償?shù)牧髁宽橉佈a償控制抗干擾方案，如附圖3a所示?？梢钥闯?，除外擾Δp1以外，流量加減器中再也沒有其它內外擾動。
因為式(6)是在Δp1＝Δpm，恒定不變時流量Q2k的控制計算式，但在Δp1變化的情況下，Q2k不但與誤差e＝rq-kqQ1有關，而且還應與 有關系。為使Δp1不對Q2造成影響，可把式(6)修改為Vk=KeΔpmΔp1=K(rq-kqQ1)ΔpmΔp1,Δp1>0---(6a)]]>Q2k=Vkk=K(rq-kqQ1)ΔpmΔp1k]]>(控制計算流量) (6b)式中Δpm為Δp1的中間(平均)值，Vk為閥門(k)的輸入控制信號。
因Δp1≠Δpm時，應有流量Q2與 成正比例，故實際流量Q2=Q2KΔP1ΔPm=K(rq-kqQ1)k---(6c)]]>與上面的式(6)完全相同。因采用附圖3a的抗干擾控制方案，雖然改變了Vk和Q2k，但實際流量Q2并未改變。這是因為流量Q2因Δp1的改變，必須用閥門開度(Vk)的改變去補償。因此上述式(6)～式(9)也都仍然成立。可以看出Vk和Q2K的改變正好抵消了Δp1變化對流量Q2的干擾，從而使實際流量Q2不再受外擾Δp1的影響。如果采用微型計算機直接數(shù)字控制時，此抗干擾的流量順饋補償控制方案的控制算法如下(1)由已知的kq、k值用式(8)算出K=1kkq]]>值；
(2)由檢測值kqQ1、kpΔp1和流量給定值rq，用式(6a)算出VK值；(3)將算出的VK數(shù)字值通過數(shù)/模轉換后送去控制閥門并控制其開度大小，使閥門輸出流量Q2＝Kek。
以上因k與Δp1有關，故k必須是在Δp1＝Δpm時的“信號/流量”轉換系數(shù)。
因誤差e＝rq-kqQ1，故可把流量控制按e或rq分區(qū)如下(1)當rq＝0時e＝-kqQ1，Q2＝-Q1＜0(全分流，為負流量)，Q＝Q1+Q2＝0；(2)當rq＜kqQ1時e＜0，Q2＜0(部分分流，為負流量)，Q＝Q1+Q2＜Q1(相減工作區(qū))；(3)當rq＝kqQ1時e＝0，Q2＝0(為零流量)，Q＝Q1+Q2＝Q1(工作區(qū)分界)；(4)當rq＞kqQ1時e＞0，Q2＞0(部分合流，為正流量)，Q＝Q1+Q2＞Q1(相加工作區(qū))；(5)當rq＝2kqQ1時e＝kq Q1，Q2＝Q1(等合流，為正流量)，Q＝Q1+Q2＝2Q1。
上述生產(chǎn)過程變量順饋控制系統(tǒng)絕大多數(shù)都是在相加工作區(qū)運行，相減工作區(qū)難于應用，但此流量控制是例外。
將式(7)與式(2)對照，可以看出y(t)＝Q，y1(t)＝Q1，y2(t)＝Q2，r(t)＝rq (10)KB＝Kk，KA＝1，kf＝kq (11)由此流量控制可以看出，輸出端順饋控制是多么簡單而有效。但必須指出，上述式(8)和式(9)是在理想情況情況下的結果。實際情況下有些環(huán)節(jié)并不理想，如檢測變送器的測量精度有時并不很高，從而限制了控制精度的提高。當然，K、k、kq的線性度也都對完全補償條件和跟蹤精度有直接影響。對DDC系統(tǒng)，使K.k＝1/kq保持恒值是一個好辦法。
二、實施例2液位順饋補償控制系統(tǒng)液位控制可以用流量控制來實現(xiàn)，如附圖4所示。容器上加入的液體流量Q為附圖3流量控制系統(tǒng)的輸出流量，容器下方排出的流量QH與液位H的關系為QH=βHH,]]>βH為流量系數(shù)，可用實驗確定 (12)當加入的流量Q與排出的流量QH相等時，容器內的液位H就可以保持恒定，故有Kkrq=Q=QH=βHH,]]>即H=(KkβHrq)2---(13)]]>可以看出液位H不但跟蹤r2q而變化，而且還與βH2成反比。流量系數(shù)βH2的大小與排流管路(包括閥門)的截面積及流體阻力有關，關系復雜必須藉助于實驗方法確定其數(shù)值。
三、實施例3壓差(或壓強)順饋補償控制系統(tǒng)壓差(或壓強)控制也可以用氣體的流量控制來實現(xiàn)。如附圖5所示。
因流量控制可以得出Q1+Q2=Q=Kkrq,]]>Q2＜0，而從泄流管排出的氣體流量為QP=βPΔp,]]>Δp＝p-p0βP為流量系數(shù)，可用實驗確定(14)當Kkrq=Q=QP=βPΔp]]>時，則壓差Δp=(Kkβprq)2,rq<kqQ1---(15)]]>結果與液位控制情況類似。
因氣體的體積流量與壓力，溫度有關，故采用重量流量計算更為合理。
四、實施例4溫度順饋補償控制系統(tǒng)溫度控制可以用特殊的流量控制來實現(xiàn)，如附圖6所示。所謂特殊的流量控制就是把流量參考輸入(給定)變量rq乘以Q1t1+Q2t2并作為新的流量給定變量rq(Q1t1+Q2t2)，再進行的流量控制。因Q1t1+Q2t2＝Qt為絕熱情況下的熱流量衡算式，故Q1t1+Q2t2表示輸入總熱流量的大小?？梢钥闯鯭2＝Kk[rq(Q1t1+Q2t2)-kqQ1]≥0(在相加工作區(qū)) (16)Q＝Q1+Q2＝Q1+Kk[rq(Q1t1+Q2t2)-kqQ1]＝(1-Kkkq)Q1+Kkrq(Q1t1+Q2t2) (17)令K=1kkq]]>(完全補償條件) (18)則Q＝Kkrq(Q1t1+Q2t2)＝KkrqQt，故得t=1Kkrq,]]>rq≥kqQ1Q1t1+Q2t2]]>(跟蹤公式) (19)由此可見在與外界絕熱的條件下，如果系統(tǒng)設計滿足式(18)的完全補償條件時，則系統(tǒng)的最終輸出溫度t僅跟蹤系統(tǒng)參考輸入(流量給定)變量的倒數(shù) 而變化，完全不再受輸入變量Q1、t1、Q2、t2變化的影響。但可以看出具有以下缺陷(1)在測溫點與流體合流點之間的距離應盡可能縮短，并包上絕熱層；(2)需檢測4個輸入變量，并需增加運算，顯得比較繁瑣。
五、實施例5濃度順饋補償控制系統(tǒng)濃度控制可用與上述溫度控制完全類似的方案來完成，但也有需檢測4個輸入變量Q1、C1、Q2、C2的缺點，故不再詳述。這里采用一個只需檢測兩個輸入變量Q1、C1的簡化控制方案。因為此方案是用稀釋法，故有輸出濃度C≤C1(輸入濃度)的限制。只要把溶液流量Q2改為純溶劑流量Q。即可，如附圖7所示?？梢钥闯鯭0＝Kk[rqQ1C1-kqQ1]≥0(在相加工作區(qū)) (20)Q＝Q1+Q0＝Q1+Kk[rqQ1C1-kqQ1]＝(1-Kkkq)Q1+KkrqQ1C1(21)
令K=1kkq]]>(完全補償條件) (22)則Q＝KkrqQ1C1，rq>kqC1]]>(流量跟蹤公式) (23)因QC＝Q1C1(溶質流量不變，因Q0為純溶劑，不含溶質)故有C=Q1C1Q=1Kkrq,rq>kqC1]]>(濃度跟蹤公式) (24)由此可見如果系統(tǒng)設計滿足式(22)的完全補償條件時，則從式(24)可以看出，系統(tǒng)的輸出濃度C僅跟蹤流量參考輸入(給定)變量的倒數(shù) 而變化，完全不再受輸入變量Q1、C1變化的影響。但也可以從式(23)看出，輸出流量Q不僅跟隨rq而變化，而且還隨輸入溶質流量Q1C1的變化而變化。也就是說，如果流量給定值rq恒定時，輸出濃度C就會恒定，但輸出流量Q并不恒定，這是因為控制的目的是濃度C，而不是流量Q，故自然有此結果。
六實施例6濕度順饋補償控制系統(tǒng)濕度控制也可用與濃度控制類似的方法實現(xiàn)，如附圖8所示。因是采用噴霧增濕法控制濕度x，故有輸出濕度x≥x1(輸入溫度)的限制。被控制的濕物料可以是固體濕物料，也可以是氣體濕物料(濕氣體)。在此以固體濕物料為例，故物料流量必須采用重量流量W(公斤/秒)。可以看出W0＝Kk[rw(1-X1)W1-kwW1]≥0(在相加工作區(qū)) (25)W＝W1+W0＝W1+Kk[rw(1-x1)W1-kwW1]＝(1-Kkkw)W1+Kkrw(1-x1)W1(26)令K=1kkw]]>(完全補償條件) (27)則W＝Kkrw(1-x1)W1＝Kkrw(1-x)W，即Kkrw(1-x)＝1故x=1-1Kkrw]]>rw>kw1-x1]]>(跟蹤公式) (28)由此可見如果系統(tǒng)設計滿足式(27)的完全補償條件時，則從式(28)可知，最終輸出濕度x僅與系統(tǒng)參考輸入(流量給定)值rw有關，完全不再受輸入變量W1、x1、W0變化的影響。
以上對常用的生產(chǎn)過程變量或參數(shù)的輸出端順饋補償控制方案進行了較詳細的說明，還有一些不常用的過程變量如成分、PH值等等，也可以實現(xiàn)順饋補償控制，這里不再一一討論。下面對另一類電氣傳動物理量(變量)如轉速n、轉矩T和功率P的輸出端順饋補償控制系統(tǒng)進行討論。只討論轉速n控制即可，轉矩T控制、功率P控制等可以仿照前述的控制方案的實現(xiàn)方法，并藉助于轉速n控制而不難完成。
七、實施例7轉速順饋補償控制系統(tǒng)實現(xiàn)轉速n的輸出端順饋補償控制的關鍵是能否找到較理想的輸出加減器，即能夠實現(xiàn)轉速n1與轉速n2相加減的轉速加減器。這樣的轉速加減器不但存在，而且非常理想。早已存在的齒輪差速器就是最好的轉速加減器，它不但簡單、無擾，而且其所有的速比都是絕對不變的恒量。
主動力用任何型式的電動機，執(zhí)行器用微型直流電動機，如附圖9所示。設速比i0=n2n0,]]>ig=ndng,]]>iw=ngn0]]>(自鎖式蝸輪蝸桿裝置)iabH=na-nNnb-nH]]>為齒輪差速器在行星架系桿H固定時，太陽齒輪(或中心齒輪)a對內齒輪(或另一中心齒輪)b的變速比。K=Vke]]>為誤差信號e的比例放大系數(shù)，k=ndVk]]>為微型直流電動機(執(zhí)行器)的“信號(電壓)/轉速”轉換系數(shù)，kn=Vnn1]]>為測速裝置的“轉速/信號(電壓)”轉換系數(shù)。還有ip=n0np,]]>Pp=npTp974.4]]>[仟瓦]為制動功率回收利用的裝置，rn為系統(tǒng)參考輸入(轉速給定)信號(電壓)，自鎖式蝸輪蝸桿裝置(iw)是用作可控轉速制動器，齒輪差速器(iabM)用作轉速加減器，它把中心齒輪a的轉速na和另一中心齒輪b的轉速nb用公式nH=na-iabHnb1-iabH]]>進行加減，轉速的“和或差”從行星架系桿H上輸出，轉速為nH?？梢钥闯鰊1＝na為主電動機的轉速，n2＝nb為制動功率輸出端的轉速，n＝nH為系統(tǒng)輸出轉速。n0蝸輪轉速，ng為蝸桿轉速，nd為微型直流電動機的轉速，np為制動功率回收利用裝置的轉速。T為轉矩(公斤-米)，P為功率(仟瓦)。e＝rn-knn1≤0為誤差信號，nd＝Kke＝Kk(rn-knn1)。可以導出n2=i0igiwnd=i0igiwKk(rn-knn1),]]>rn≤knn1(在相減工作區(qū)) (29)故有n=n1iabHn21-iabH=(igiw+i0iabHKkkn)n1-i0iabHKkrnigiw(1-iabH)---(30)]]>令K=-igiwi0iabHkkn]]>(完全補償條件) (31)則n=-i0iabHKkrnigiw(1-iabH),]]>rn≤knn1(跟蹤公式) (32)把式(31)代入式(32)可得到簡化式n=rnkn(1-iabH),]]>rn≤knn1(簡化跟蹤公式) (33)由此可見，如果系統(tǒng)設計滿足式(31)的完全補償條件時，則從式(32)或式(33)可知系統(tǒng)的輸出轉速n僅跟蹤系統(tǒng)的參考輸入(轉速給定)信號rn而變化，完全不再受包含著主電動機上所有內部擾動和外部干擾f(t)全部擾動信息的中間轉速n1變化的影響。作為被控對象的主電動機，根本無需知道其特性或數(shù)學模型，也無需知道其上都作用著哪些內部和外部干擾，即它完全可以是“黑色對象”。即使如此，轉速n的順饋補償控制系統(tǒng)也可以達到完全補償?shù)摹袄硐肟刂啤保瑢崿F(xiàn)所謂的“絕對不變性”。當然，如前所述，也必須保證測速裝置的測速精度要足夠高和kn、k或Kk保持恒定不變。
將式(30)與式(2)對照，可以得出y(t)＝n，y1(t)＝n1，y2(t)＝n2，r(t)＝rn(34)KB=-i0iabHKkigiw(1-iabH),]]>KA=11-iabH,kf=kn---(35)]]>轉矩T控制、功率P控制等都可以用前述類似的方法，藉助于轉速控制間接地實現(xiàn)，但需要檢測轉矩T1、T2等。
以上對生產(chǎn)過程變量和電氣傳動變量的實施方案，足以證明本發(fā)明所提出的“雙通道補償原理”的正確性和所構成的輸出端順饋控制系統(tǒng)的有效性。如果進一步繼續(xù)研究，這種比反饋控制更優(yōu)越的新控制形式一定可以推廣應用到更多更廣的控制領域中去，成為一種更為通用的控制形式。
權利要求
1.一種輸出端順饋控制與順饋補償控制系統(tǒng)，其特征在于包括有未知的被控對象(1)、檢測變送器(2)、參考輸入(給定)裝置(3)、信號比較器(4)、主通道引入環(huán)節(jié)(5)、補償通道補償環(huán)節(jié)(6)、輸出加減器(7)等，其中補償通道補償環(huán)節(jié)(6)可以包含有比例放大器K、執(zhí)行器信號轉換環(huán)節(jié)k以及其它環(huán)節(jié)等，輸出加減器是人為加入到被控對象輸出端且可以實現(xiàn)被控變量加減運算的物理量加減器，如流量加減器、轉速加減器等，被控對象輸出端(輸出y1(t)即中間變量)通過引入環(huán)節(jié)(5)與輸出加減器(7)的主通道輸入端連接，檢測變送器(2)通過傳感器檢測到中間變量y1(t)，并通過變送器(2)把檢測變量y1(t)轉換為檢測信號kfy1(t)，將此信號與參考輸入(給定)裝置(3)的輸出信號r(t)都輸入到信號比較器(4)中進行比較，比較的結果得到誤差信號e(t)＝r(t)-kfy1(t)從信號比較器(4)的輸出端輸出，誤差信號e(t)通過補償通道的補償環(huán)節(jié)(6)(其中包含有信號放大K倍、執(zhí)行器把控制信號Ke(t)轉換為變量y2(t))再輸入到輸出加減器(7)的補償通道輸入端，輸出加減器(7)將主通道輸入變量KAy1(t)與補償通道輸入變量y2(t)相減或相加后就得到最終輸出變量y(t)，故可知道如果雙通道完全補償(既y1(t)的任何變化都能夠用y2(t)的相反變化完全補償)時，則輸出變量y(t)將完全不再受y1(t)變化的影響，但r(t)的任何變化將影響y(t)，而且將使y(t)完全跟蹤r(t)而變化，這樣的“完全補償”控制就是實現(xiàn)了所謂的“絕對不變性”，不僅如此，還可以看出如果實現(xiàn)了雙通道完全補償時，順饋補償控制不但完全與被控對象的特性無關，而且也與被控對象上所有的內部和外部干擾無關，因此，輸出端順饋控制的被控對象可以是“黑色對象”，但需指出，實際上完全補償和跟蹤的精度將受到檢測和信號轉換精度的限制，并不能達到完全理想的控制；
2.根據(jù)權利要求1所述的輸出端順饋控制與順饋補償控制系統(tǒng)其特征在于上述的“雙通道完全補償”必須滿足條件KA＝kfKB，則有輸出變量y(t)跟隨參考輸入(給定)變量r(t)變化的跟蹤公式y(tǒng)(t)＝KBr(t)；
3.根據(jù)權利要求1所述的輸出端順饋控制與順饋補償控制系統(tǒng)，其特征在于上述的輸出加減器有流量加減器和轉速加減器等；(1)流量加減器把流量為Q2的流體與流量為Q1的流體合流于一起即為總(和)流量Q＝Q1+Q2，Q2＞0，此為兩流量Q1與Q相加得到總流量QQ1；把Q2的流體從Q1的流體中分流出來即得出差流量Q＝Q1+Q2，Q2＜0，此為兩流量Q1與Q2相減得到差流量Q＜Q1，用流量加減器即可構成流量Q的順饋補償控制系統(tǒng)，或構成抗ΔP1外擾的流量順饋補償控制系統(tǒng)，而過程變量液位H、壓差(壓強)ΔP(P)、溫度t、濃度C、濕度(水分)x等的順饋補償控制系統(tǒng)均可藉助于流量Q控制系統(tǒng)來實現(xiàn)；(2)轉速加減器齒輪差速器(內齒、外齒、園錐齒輪)就是最好的轉速加減器；它可把兩個輸入轉速na和nb進行加減運算得到總(和或差)轉速n=na-iabHnb1-iabH]]>(轉/分)；用轉速加減器可以構成轉速n順饋補償控制系統(tǒng)，而電力拖動變量轉矩T、功率P等的順饋補償控制系統(tǒng)均可藉助于轉速n控制系統(tǒng)來實現(xiàn)；(3)可控速制動器用于轉速順饋控制系統(tǒng)中的自鎖式蝸輪蝸桿裝置(iw)可作為可控制其制動轉速的大功率制動器，制動轉矩(T0+T3)施加于蝸輪上，由于自鎖作用而不能轉動，但如果順其轉動的趨勢方向在蝸桿上加一很小的轉矩Tg，就能克服自鎖的剩余磨擦力而使蝸桿與蝸輪轉動，從而可用較小的功率Pg去控制有很大制動功率(P0+P3)的蝸輪制動轉速no，故可稱之為控速制動器，實際上這就是一個機械式功率放大器，可以導出解除自鎖作用在蝸桿上所需施加的最小轉矩Tg為Tg≥d1d2tg(ρ′-λ)(T0+T3),T3<0]]>式中 為蝸桿與蝸輪的有效直徑比，ρ′為當量磨擦角，λ為蝸桿導程角，(T0+T3)為蝸輪上所施加的最大有效轉矩。
全文摘要
一種輸出端順饋控制與順饋補償控制系統(tǒng)，是在被控對象輸出端人為地引入一個“輸出加減器”構成“雙通道順饋補償”新型控制系統(tǒng)的輸出端順饋控制，是不同于反饋控制而又優(yōu)于反饋控制的全新控制形式。它不但避免了反饋控制的一系列不可克服的缺陷，而且可以對“黑色對象”進行完全補償?shù)摹袄硐肟刂啤?，甚至可以實現(xiàn)“絕對不變性”。應用此新技術不但可以對工業(yè)生產(chǎn)過程變量流量、液位、壓差(壓強)、溫度、濃度、濕度(水分)、pH值等等進行高精度順饋補償控制，而且也可以對電氣傳動變量轉速、轉矩、功率等進行超高精度順饋補償控制。因此，這是一個具有發(fā)展前途與應用前景的自動控制高新技術。
文檔編號G05D27/00GK1629756SQ20031011893
公開日2005年6月22日 申請日期2003年12月16日 優(yōu)先權日2003年12月16日
發(fā)明者孫懷祿, 孫廣清, 孫月梅 申請人:孫懷祿, 孫廣清, 孫月梅