[发明专利]两自由度控制器

权利要求书

1、一种两自由度PID控制器，其特征在于包括：

根据设定点值(SV)和受控系统(26)的控制值(PV)对过程扰动信号执行微分操作(D)，由此输出设定点信号(SVo)的设定点滤波器装置(20，220)；

确定所述设定点信号和所述控制值之间的偏差(E)、并对该偏差执行PI控制操作，由此输出一操纵信号(MV)的PI控制操作装置(22)；和

把过程扰动信号与由所述PI控制操作装置输出的操纵信号相加，从而获得“和”信号并把该和信号提供给被控制系统的加法器装置(24)。

2、如权利要求1所述的PID控制器，其特征在于，所述PI控制操作装置包括对所述偏差执行非线性操作的非线性装置（30）。

3、如权利要求1所述的PID控制器，其特征在于，所述设定点滤波器装置（20）包括：

把设定点值与比例增益的两自由度系数相乘、由此输出第一乘积的增益系数乘法装置（34）;

从设定点值中减去所述第一乘积，由此输出第一差值的第一减法器装置（38）;

具有对于积分时间和两个自由度、用于对所述第一差值执行一阶滞后操作、由此输出一阶滞后操作的第一结果的第一个一阶滞后装置（52）;

把所述第一乘积与微分时间的两自由度系数相乘，从而输出第二乘积的微分时间系数乘法装置（46）;

从第二乘积中减去所述控制值，从而输出第二差值的第二减法器装置（48）;

接收所述第二差值并对所述第二差值执行不完全微分操作，由此输出不完全微分操作结果的不完全微分装置（50）;

从一阶滞后操作的第一结果中减去不完全微分操作的结果，由此输出第三差值的第三减法器装置（40）;

对所述第三差执行一阶滞后操作，从而输出一阶滞后操作的第二结果的第二个一阶滞后装置（42）;

把一阶滞后操作的第二结果与不完全微分操作的结果相加，从而输出第一“和”的第一加法器装置（44）;

把第一“和”与第一乘积相加从而获得第二“和”，并把该第二“和”作为设定点信号提供给所述PI控制操作装置的第二加法器装置（36）。

4、如权利要求3所述的PID控制器，其特征在于，所述不完全微分装置（50）包括：

对所述第二差除以预定数，从而输出一商的除法器装置（70）;

对由所述除法器装置输出的商执行一阶滞后操作，从而产生一个输出的第三个一阶滞后装置（72）;和

从所述商中减去所述第三个一阶滞后装置的输出，从而产生所述不完全微分装置输出，把它提供给所述第三减法器装置和所述第一加法器装置的第四减法器装置（74）。

5、如权利要求3所述的PID控制器，其特征在于，所述PI控制操作装置包括对所述偏差执行非线性操作的非线性装置（30）。

6、如权利要求1所述的PID控制器，其特征在于，所述设定点滤波器装置（20）包括：

把设定点值与比例增益的两自由度系数相乘，从而输出第一乘积的增益系数乘法装置（34）;

从设定点值中减去所述第一乘积，从而输出第一差的第一减法器装置（38）;

具有一积分时间的两自由度系数，用以对所述第一差执行一阶滞后操作，从而输出所述一阶滞后操作的第一结果的第一个一阶滞后装置（52）;

把设定点值与微分时间的两自由度系数相乘，从而输出第二乘积的微分时间系数乘法装置（56）;

从所述第二乘积中减去控制值，从而输出第二差的第二减法器装置（48）;

接收第二差并对所述第二差执行不完全微分操作，由此输出不完全微分操作的结果的不完全微分装置（50）;

从一阶滞后操作的第一结果中减去不完全微分操作的结果，从而输出第三差的第三减法器装置（40）;

对所述第三差执行一阶滞后操作，从而输出一阶滞后操作的第二结果的第二个一阶滞后装置（42）;

把一阶滞后操作的第二结果与不完全微分操作的结果相加，从而输出第一“和”的第一加法器装置（44）;和

把所述第一“和”与第一积相加，从而获得第二“和”并把该第二“和”作为设定点信号提供给所述PI控制操作装置的第二加法器装置（36）。