[发明专利]对至少有两个自变量的系统因变量进行积分控制的方法及装置

说明书

与本发明有关的参考申请是由Harner等人在同一日期提交的（律师登录号是H1513-PP）共同待批申请，其题目是“改进的推进器同步相位概念”（Improved    Propeller    Synchro-Phaser    Concept）。在描述本发明的过程或许要用这个申请所公开的某些技术，因此特指出来作为参考。

本发明涉及自动控制系统，更确切地说，涉及到通过调整被控系统中的两个自变量来控制一个因变量的过程。

在自动控制系统中，通过控制来调整某一系统特性（称为自变量），以便达到所期望的另一系统特性（称为因变量）之目的。换句话说，自动控制系统是用调节自变量的办法来获得所期望的因变量特性。例如，如果一个自动控制装置用来调节发动机的燃料流量，以便达到所期望的转速，那么，在这个自动控制系统中，发动机的燃料流量就是系统的自变量，而发动机的转速则是系统的因变量。

通常在一个系统中，能影响其因变量的自变量往往不止一个。在这样的系统中，运用调节多个自变量的办法来达到一个因变量的所期望的特性是有利的。在现有技术中，典型的自动控制包含一种积分控制，这种积分控制或者是一种简单积分控制，或者是一种比例加积分控制、或者是一种比例加积分加微商的控制。控制的积分部件通常对因变量的期望值与实际值间的偏差进行积分，并利用积分的结果来调节自变量。从理论上讲，运用各自积分控制同时调节各个自变量的组合方法，能够得 到所期望的因变量特性。但是，正如众所周知的那样，在现有技术中，这种对同一个因变量误差各自积分同时进行的主动重积分控制法，会造成控制上的问题，即试图借助各个积分器对每个自变量分别进行调节的多个积分器彼此阻止达到因变量零误差。因此，实践已经证明在现有的技术中，尽管自动控制可以利用比例控制和微商控制的各种各样组合方式来调节附加的自变量，但是，在自动控制中不会同时利用多于一个积分器来控制任何一个因变量。这就是说，一个积分控制装置只能用来调节一个自变量。

本发明的目的在于提供一种方法和装置，借助这种方法和装置，一个积分控制装置至少可用来调节两个自变量以便达到一个因变量的所期望的特性。

本发明所提供的为运用一个积分控制通道来对至少两个自变量进行调节的方法和装置是使一个自变量只对积分器输出的大的变化作出响应，而另一个自变量仅仅只对积分器输出的小的变化作出响应，通过两种响应的组合来达到一个因变量的所期望特性。

本发明的效果是在自动控制系统中一个自变量（响应于积分器输出的大的变化）可用来使因变量逼近所期望的特性，而另一个自变量（响应于积分器输出的小变化）可用来对因变量进行微调使其达到所期望的特性。

这种自动控制系统的优越性是明显的。例如，一个自变量对于因变量有可能产生大的影响，但是对因变量却不能产生精确的小变化;另一个自变量只能在很小的范围内对因变量施加影响和调节，并同时能引起因变量的非常精确的小变化。本发明利用第一个自变量来响应积分器输出的大变化，而利用第二个自变量来响应积分器输出的小变化。又如，用来调节自变量的装置（如执行机构）可能具有一种不理想的小信号非线性（如滞后现象），使得这个自变量不能够对积分器输出的较小变化 作出响应因而不能精确地提供因变量的小变化。当用来调节第一个自变量的装置滞留在它的滞后区域内，因而不能够调节第一个自变量时，第二个自变量可被调节以对因变量进行微调，上述两个例子已足以说明各种类型的自动控制系统都将由于采用本发明提供的方法和装置，而得到改善。

然而，在现有的技术中，有时将同时运用主动重积分控制器来调节两个自变量并借助它们的组合作用使因变量达到所期望的特性的办法曾被认为有利的技术，人们已知这种概念对分别调制各个自变量以便使单一的因变量达到“零误差”来说所运用的各个独立的积分器会造成相互矛盾的问题。本发明只利用一个积分器来自动控制任何一个因变量，从而解决了这样的问题，本发明给出一种方法，借助这种方法，一个积分控制装置能够调节两个自变量，依靠这两种调节的共同作用使一个因变量达到所期望达到的特性。这种方法让一个自变量只对积分器输出的大变化作出响应，而让另一个自变量只对积分器输出的小变化作出响应。这样做的效果在于，一个自变量（响应于积分器输出的大变化）将对因变量进行控制，使之逼近所期望的特性，而另一个自变量（响应于积分器输出的小变化）将对因变量进行微调，并使之达到所期望的特性。

通过对如附图所示的最佳实施例的详细说明，可以使本发明的上述及其它目的、特征和优点更为明显。