[發明專利]量化控制法

無效

• 申請號: 200610106729.2
• 申請日: 2006-07-24
• 公開（公告）號: CN101290507A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 楊玉棟
• 申請（專利權）人: 楊玉棟
• 主分類號: G05B19/00
• 分類號: G05B19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一.所屬技術領域：自動控制技術范疇。

二.主要用途：適用于如水輪發電機組、火車等具有機械慣性的機械、機器、裝 置的速度、轉速的自動控制以及需自動控制溫度的電爐等的溫度控制。

三.主要特點：與其它同類控制要求和控制對象的控制方法相比，是一種閉環反 饋的、易于使用電子計算機進行自動控制的特殊方法。具有可克服機械慣性或溫度惰性， 可防止過調，縮短調速時間的控制方法。通過設計計算機控制軟件或程序，可很容易地設 定和調整控制參數。可很容易地與現有控制系統的其它部件、機構、裝置配套應用。是自 動控制領域的新方法。具有顯著的新穎性，創造性和實用性。

四.意義與價值：如與現代先進的工業自動控制成品機配套，預計可明顯地提 高控制性能與效益。可替代已有的同類自控方法。是我國和世界自控技術中的新成果。

五.原理與內容

(一)概述

量化控制法是我在水輪發電機調節中發現的閉環控制新方法，新理論。于一九七一年 發現的。之前此發曾在1992年6月北京全國工業控制自動化學術交流會議上采用公開過， 并于當時入編到一部工業自動化類的論文集。現在經我考慮使其應用于實際祖國經濟建設 中。起初用于水輪發電機組的調節的設想中。但其不僅適用于水輪發電機調節，還適用于 車船、電機、火箭、導彈等具有機械慣性的對象的頻率和速度的控制。還可適用于電冶爐 等需自動控制溫度的電爐等的自動控溫技術中。這一方法易使控制方法計算機化和軟件 化。其控制性能預計良好可用。可減少超調量，縮短控制過程的動態過程或時間。靜差小， 控制質量高。應用之一如“說明書附圖”圖1是水輪發電機組轉速(或電頻)調節系統原 理方框圖。

(二)量化控制法的基本原理

量化控制，顧名思義就是把被調量或模擬量(如頻率、速度及其導數和偏差)量化為 運用數字計算機運算的離散脈沖數。其控制性能類似于閉環負反饋微分自動控制原理。從 被調物理量及其導數著眼.如圖1：由傳感器檢測出被控對象的被調參量(如速度、頻率等) 的電訊號，然后由A/D(模擬/數字)轉換器轉變為適合于數字計算機運算的電脈沖數，輸 入“輸入通道設備”。在輸入通道設備中置一脈沖頻率計數器和寄存器。頻率計數器的選 通脈沖的基準周期的長短視被檢對象的具體要求而定。寄存器用以寄存前后相臨兩基準周 期脈沖中前一脈沖選通時的脈沖數。此寄存器亦可由計算機中內存儲器的一個存儲單元代 替。在需要時，由計算機發出取數信號，將被調量脈沖頻率值取至計算機參加運算。由計 算機在控制程序的(見后)的控制下解算出被調量脈沖頻率的導數和偏差。然后將被調量 脈沖頻率導數及其偏差一起根據某時即時值的大小和極性(即正負號)，鑒別出控制信號，

如“增速信號”或“減速信號”。，輸出至“輸出通道”寄存器寄存并送至D/A(數字/ 模擬)轉換器轉換成控制要求的信號，而且其值亦隨要求而變化。這個信號可以是信號持 續時間的長短及其幅值的高低。控制信號被計算、鑒別、分離出后由功率放大器放大并轉 換為機械能或電能量通過執行機構(如電動機)對被控制對象進行控制，使其恢復到給定 狀態。即使被控參數恢復到給定值。這個給定值依對象不同，可以是常量，也可以是變量。 所算得的被調量頻率偏差轉變為模擬信號。其幅值同偏差成正比。這樣偏差大時執行速度 較快，以縮短調速時間；偏差小時執行速度較慢，以減小超調量。水輪發電機組轉速(或 電頻)調節方法原理如“說明書附圖”圖2。

計算機可用專用機，亦可用分時系統計算機同其它過程(如檢測，其它控速過程等) 分時運用。除計算機，輸入，輸出通道及軟件外，其余設備如傳感器，功率放大器以及執 行設備等，均需按具體控制對象要求設計制造。

(三)具體過程分析

被控對象的過程或給定狀態變化時，被調參量S偏離給定值S0增加或減少，其值輸入 計算機解算出其偏差和導數(包括量值及正負極性)。將這些偏差和導數按其值大小和極 性，在程序控制下，被即時區分為不同的數字區間P1、P2……Pn和b1，b2……bn，然后 由程序將其鑒別為“增速信號”或“減速信號”對外輸出，控制被調對象恢復到給定值狀 態。具體分析如圖2。

過程(1)：此為靜態區.即被調量的即時值在給定區附近的允許偏差范圍內，在此區內， 執行機構不動作，使被調量穩定在給定值。靜態區偏差大小可按被控制對象技術要求通過 程序調整。