CN1045669C - 二自由度型控制系统 - Google Patents

Abstract

一种把处理系统输出的处理变量调整为给定目标变量来控制受外部干扰的处理系统的系统，这种系统包括产生运算目标变量以实现补偿控制运算的目标变量滤波单元，计算处理变量与运算目标变量间偏差的偏差运算单元，对计算出的运算目标变量与处理变量间的偏差至少进行比例和积分运算以抑制外部干扰引起的处理变量波动的主控制单元，和只在和编差小于预定值时，把偏差运算单元的输入由运算目标变量转换成给定目标变量的目标变量控制单元。

Description

二自由度型控制系统

本发明涉及的是一种过程控制系统，特别是一种二自由度型控制系统。

常规的具有目标值滤波器的二自由度型控制系统的结构构成如图1所示。这种控制系统是把目标变量SV引入给目标变量过滤单元21，并且通过其比例增益系数具有两个自由度的运算处理过程来获得运算目标变量SV₀。然后把这一运算目标变量SV₀和来自过程系统22的过程变量PV一并输入偏差运算单元23，并通过运算(SV₀-PV)获得偏差E。再把由偏差运算单元23获得的偏差E输入给具有传递函数Kp{1-1/(T₁·S)}的PI控制单元24，从而通过进行PI控制运算获得操作变量MV。随后的结构构成为，在加法单元25把操作变量MV与干扰量D相加后，再把这一相加结果施加给过程系统22来进行控制，以使其运算目标变量SV₀=控制变量PV。在上述的公式中，Kp是比例增益系数，T₁是积分时间，S是拉普拉斯算子。

这种目标变量滤波单元21包括有系数单元I₁，减法单元I₂，一阶滞后元件I₃和加法单元I₄。

在系数单元I₁中，从外部输入的目标变量SV与系数α相乘。系数α使比例增益系数具有两个自由度。减法单元I₂用于从目标变量SV中减去由系数单元I₁输出的量。通过对减法单元I₂输出的量给出一个积分时间的一阶滞后运算，一阶滞后元件I₃输出一个时间常数。加法单元I₄把一阶滞后单元I₃的输出量与系数单元I₁的输出量相加，以获得运算目标变量SV₀。

因此，对于上述这种结构设计，PV→SV传递函数C_PM(S)和SV→MV传递函数C_SM(S)分别为

C_PM(S)=-MV/PV=Kp(1+1/T₁·S)     (1)

C_SM(S)=-MV/SV=Kp(α+1/T₁·S)    (2)α是使比例增益系数具有两个自由度的系数(一个设定在0和1之间的常数)。因此，如果确定了使比例增益系数具有两个自由度的系数α，就能够获得两个自由度，进而在适当地确定了Kp和T₁之后，便可使目标变量跟踪特性为最佳，使干扰抑制特性为最佳。

上述具有两个自由度的目标变量滤波器型控制系统具有的极好特性是，它可以同时具有最佳的干扰抑制特性和最佳的目标变量跟踪特性。但它的问题是稳定目标变量SV需要很长的时间。

在研究这种情况时发现，在目标变量滤波单元21中至少要有一个一阶滞后元件。当目标变量SV变化到步进状态时，这一步进变化的目标变量SV将要受到一阶滞后元件的作用，因而要花费一些时间才能达到最后的数值。

一阶滞后元件的影响可用图2中的响应特性曲线来说明。图2示出了当在图1的系统中的目标变量SV按步进方式变化时的状态。一旦系数单元I₁的输出(SV·α)按步进方式变化，则减法单元I₂的输出{SV(1-α)}就要受到一阶滞后元件I₃的影响，它将逐步上升以接近目标变量SV。

若取SV=X和SV₀=Y，则用算术表达式表示图1所示的目标变量滤波单元21时，可有 $Y=\mathrm{\αX}+(1-\mathrm{\α})\•\frac{X}{1+T_1\•S}----------\left(3\right)$ 若将公式(3)用微分方程式表示，则为 $y+T_1\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\αx}+\mathrm{\α}{T}_1\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{dt}}+(1-\mathrm{\α})x------\left(4\right)$ 若将关系式 $\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dt}}=\frac{y_n-y_{n-1}}{\mathrm{\Δt}};\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{dt}}=\frac{x_n-x_{n-1}}{\mathrm{\Δt}}$ 代入公式(4)，就得到公式 $y_n+T_1\frac{y_n-y_{n-1}}{\mathrm{\Δt}}=\mathrm{\α}{x}_n+\mathrm{\α}{T}_1\frac{x_n-x_{n-1}}{\mathrm{\Δt}}+(1-\mathrm{\α})x_n---\left(5\right)$ 如果对这一公式进行变换，还能够得到 $y_n=y_{n-1}+\frac{\mathrm{\Δt}}{\mathrm{\Δt}+T_1}(x_n-y_{n-1})+\frac{\mathrm{\αT}}{\mathrm{\Δt}+T_1}(x_n-x_{n-1})----\left(6\right)$

当在n=1时刻目标变量SV将以步进方式变化时，则在n＞2时，X_n可表为X_n=X_n-1。因此，可以从公式(6)中得出的图2中的响应特性为 $y_n=y_{n-1}+\frac{\mathrm{\Δt}}{\mathrm{\Δt}+T_1}(x_n-y_{n-1})-----\left(7\right)$ 由于在公式(7)中的Δt要比T₁小的多，且(x_n-y_n-1)也很小，所以在这个公式中的后面各项的数值将变得更小。而且，随着输出值y_n-1越接近于输入值x_n，则Δy_n的变化量就越小。其结果就是，需要相当长的时间，输出值y_n才会与输入值X_n相一致。由于这一输出值y_n就是PI控制单元24的目标变量，所以稳定所需的时间就变的相当长。

本发明的一个目的是改进对二自由度型控制系统的目标变量跟踪特性的控制能力。

本发明的另一个目的是使得能控制其目标变量跟踪速度。

本发明的又一个目的是使得能控制其目标变量跟踪特性。

上述目的可以通过本发明提供的一种控制系统来实现。该系统是通过把一个过程系统输出的过程变量调节到给定的目标变量的方式，来控制这个在外部干扰条件下运行的过程系统。

这一系统包括：用于产生运算目标变量，以便根据给定的修正系数实现补偿控制运算，从而跟踪给定的目标变量的目标变量滤波单元；用于计算过程变量与运算出的目标变量之间偏差的偏差运算单元；用于根据选定的比例、积分和微分控制运算对过程变量与运算目标变量间的计算出的偏差至少实现比例和积分控制运算以消除由外部干扰引起的过程变量的波动的主控制单元；和用于只在给定的目标变量与由目标变量滤波单元算出的运算目标变量间的偏差小于预定值时，把输入到偏差运算单元中的输入信号从运算出的目标变量变成为给定的目标变量的目标变量控制单元。

本发明的另一个方面是提供一种通过根据由偏差运算单元输出的偏差量把由过程系统输出的过程变量调节为给定的目标变量的方式，控制在外部干扰条件下该过程系统的运行的方法，该方法所包括的步骤为：计算输入到偏差运算单元中的运算目标变量与过程变量间的偏差；至少根据由偏差运算单元输入的运算目标变量与过程变量间的计算偏差的值，实现比例和积分控制运算，以消除由外部干扰引起的过程变量的波动；并且只当在给定的目标变量与运算出的目标变量间的偏差小于预定值时，把输入到偏差运算单元中的输入信号由运算出的目标变量转变成给定的目标变量。

图1是常规的二自由度型控制系统的示意性框图。

图2是说明图1所示的目标变量滤波单元的步进响应特性曲线的示意图。

图3是本发明的一个实施例的示意框图。

图4是说明图3所示的目标变量滤波单元的步进响应特性曲线的示意图。

图5、6、7和9是说明本发明的其它实施例的示意性框图。

图8是说明图7所示的本发明实施例的目标变量跟踪特性曲线的示意图。

下面先结合图3说明本发明的一个实施例。在图3中，与图1相同的部分采用与图1中相同的标号，并省略了有关部分的详细说明。下面主要说明那些与已有技术不同的地方。

在本发明的这种系统中，在加法器I₄的输出端与控制目标变量输入端之间设置有一个比较单元11。该比较单元11用以判断由目标变量滤波单元21输出的运算目标变量SV₀与控制目标变量SV之间的偏差是否小于某预先设定的值。同时还设置有用以把判断值输入给偏差运算单元23的信号开关单元12。当上述偏差值大于比较单元11中的设定值时，信号开关单元12接收一个开关命令，并选择运算目标变量SV₀；而当该偏差值小于设定值时，信号开关单元12接收另一开关命令，并选择控制目标变量SV。

因此，若采用这种实施例的结构设计，则当控制目标变量SV已变化到步进变化方式时，比较单元11将比较由目标变量SV与运算目标变量SV₀所产生的偏差信号与设定值之间的大小关系。因为在变化到步进变化方式之后马上就进行这种比较，所以此时的这一关系式应为：

                |SV-SV₀|＞δ因此，信号开关单元12将接收比较单元11的这一输出信号，并选择、输出运算目标变量SV₀。此时，输入到PI控制单元24的目标变量SV_a为SV₀。这意味着提供给PI控制单元24的目标变量，是具有与图2所示的已有技术相同的响应特性的运算目标变量SV₀。附带说一下，规定值δ是一个与两个自由度无关的值，并可以由实验和已有的经验来确定。

在这之后，运算目标变量SV₀将逐步增大。这时，比较单元11仍然把目标变量SV与运算目标变量SV₀间的偏差与规定值相比较。当关系式变为

                 |SV-SV₀|＜δ时，即当偏差小于规定值δ时，比较单元11将产生一个开关命令。信号开关单元12接收这一开关命令，并选择输出控制目标变量SV。这样，此时送入PI控制单元的目标变量变为SV_a=SV。正如图4中(a)处所示，目标变量SV的值将在短时间内实现稳定。

比较单元11和信号开关单元12可以采用电阻器、电容器和半导体等等的硬件来构成，也可以由使用在计算机中的软件来构成。

下面参考图5来说明本发明的另一个实施例。在这里，与图1相同的部分也采用与图1相同的标号，并省略其有关部分的详细说明。

下面将主要对那些不同部分进行说明。这种实施例除了具有与图3所示的功能相同的比较单元11外，还设有减法单元31和加法单元33。

减法单元31用于从目标变量SV中减去运算目标变量SV₀。加法单元33用于把通过信号开关单元32获得的减法单元31的输出信号与由目标变量滤波单元21输出的运算目标变量SV₀相叠加。

这种结构设计是把加法单元33输出的信号输入偏差运算单元23，以作为PI控制的目标变量。

由此可见，这一实施例除了具有通常的、由目标变量滤波单元21形成运算目标变量SV₀的基本功能之外，它还具有判断控制目标变量SV与运算目标变量SV₀间的偏差值是否应加到运算目标变量SV₀上的功能。

因此，若采用这种实施例的结构设计，由目标变量滤波单元21输出的运算目标变量SV₀，通常是通过加法单元33输入给偏差运算单元23，以用作PI控制的目标变量。

对于这种情况，当控制目标变量SV已变到步进变化方式时，比较单元11将把规定值δ与目标变量SV和运算目标变量SV₀间的偏差值相比较。由于在变到步进变化方式后立即进行这种比较，所以此时的关系式应为

                 |SV-SV₀|≥δ

由于没有开关命令从比较单元11产生，所以信号开关单元32处于非导通状态。其结果是，SV_a=SV₀被传输给偏差运算单元23，以用作PI控制的目标变量。

在这之后，运算目标变量SV₀将逐步提高。在这时，比较单元11仍将把规定值δ与目标变量SV和运算目标变量SV₀间的偏差值相比较。当其关系式变为

                  |SV-SV₀|＜δ时，即当这一偏差值小于规定值δ时，比较单元将产生一个开关命令。其结果是，信号开关单元32将转为导通状态，并把相减信号(SV-SV₀)从减法单元31输入给加法单元33。此时，由加法单元33得出的信号为

            SV_a=SV₀+(SV-SV₀)=SV即为目标变量SV，它将直接输入给偏差运算单元23。因此，与图3所示的情况相同，有关目标变量变化的响应特性就变成如图4中(a)处所示的那样。

对于这一实施例而言，通常是把运算目标变量SV₀输入给偏差运算单元23。这一实施例的结构设计，将可以使当目标变量SV与运算目标变量SV₀间的偏差值小于规定值δ时，把相减信号(SV-SV₀)加到SV₀上，从而能够立刻把用于PI控制的这一目标变量，提供给偏差运算单元23，而没有任何时间上的损失。

下面参考图6说明本发明的另一实施例。在这里，与图1相同的部分也采用和图1相同的标号，并省略有关部分的详细说明。下面主要只对那些不同的部分进行说明。

这一实施例采用的结构与图5所示的结构几乎完全相同，其具体的差别仅是在加法单元33的输入端一侧，加了一个一阶滞后元件41。

在这种系统中，当目标变量变化到步进变化方式时，比较单元11将以与图5所示方式相同的方式，把规定值δ与目标变量SV和运算目标变量SV₀间的偏差值相比较。

由于在变化到步进变化方式后马上就进行这一比较，所以此时的关系式应为

                  |SV-SV₀|≥δ因此，信号开关单元32将处于非导通状态。其结果是，SV_a=SV₀将被传输给偏差运算单元23，以用作PI控制的目标变量。

当运算目标变量SV₀已上升到一定值的时候，关系式将变为

                   |SV-SV₀|＜δ换句话说，其偏差值已变得小于规定值δ。这时，比较单元11将产生一个开关命令，从而使信号开关单元32处于导通状态，并且把减法单元31的输出值(SV-SV₀)输入给一阶滞后元件41。通过滞后运算

             SV_a=SV₀+(SV-SV₀)·{1/(1+θT₁S)}这个输出信号被弄平滑了，并由加法单元23将其相加。因此，它将按由图4中(b)处所示的响应特性曲线，稳定到控制目标变量SV。而且，应取θ小于1。

若采用这一实施例的结构设计，则当信号开关单元32导通时，相减输出值(SV-SV₀)在进行平滑处理后，由加法单元33相加。通过这种方式，由PI控制单元24输出的操作变量MV将没有任何突变。因此，它对过程系统22不会产生冲击，对处理过程也不会产生任何影响。

值得指出的是，本发明并不局限于上述各实施例。一阶滞后元件41可以设置在加法单元33的输入侧，但该一阶滞后元件也可以设置在图3所示的信号开关单元12的触点b的一测。而且，在上述实施例中，是对PI控制运行进行的描述，但本发明还能够以相同的方式用于PID(D：微商)控制运行。此外，本发明还可以在不偏离其要点的范围内，以多种方式进行改型和使用。当按上述方式使用发明时，能够获得以下优点。

首先，对于目标值变化的响应时间，能够在不影响原有的具有两个自由度的功能的条件下，大为减少，而且，用于控制的目标变量能够稳定在控制目标变量上。

其次，对于目标变量的变化而言，当用于控制的目标变量与控制目标变量间的偏差值小于规定值时，用于控制的目标变量能够被调整到控制目标变量，而不会产生任何时间损失。

再次，当用于控制的目标变量与控制目标变量间的偏差值小于规定值时，通过平滑用于控制的目标变量，可以将其平滑地调整到控制目标变量。

因此，对于上述的发明而言，它能够大大地减少有关目标变量变化的目标变量跟踪时间，而且还能够极大地改善具有目标变量滤波单元的控制系统的性能。因此，如果用上述的发明装配整套设备，将能够使整套设备的运行特性具有更良好的性能。

下面参考图7说明本发明的另一个实施例。在图7中，与图1相同的部分采用与图1中相同的标号，并省略了相应的说明。下面主要对那些不同于已有技术的部分进行说明。

这种系统在控制目标变量输入端和加法单元I₄输出端之间设有减法单元51。同时，在减法单元51的输出侧还设有绝对值单元52。这种结构设计是为了可以获取控制目标变量SV与运算目标变量SV₀间的偏差值δ的绝对值。而且，还可以预先确定一个与该绝对值有关的、在0到1之间取值的从属度函数m(δ)。系统还设有模糊系数设定单元53，它用于输出相应于由绝对值单元52获得的绝对值|δ|的从属度函数m(δ)。而且，系统还设有用于把减法单元51的输出量与从属度函数m(δ)相乘的乘法单元54，以及用于把由乘法单元54输出的乘积量与运算目标变量SV₀相加来形成用于PI控制的目标变量SV_a的加法单元55。

若采用上述实施例的结构设计，则当控制目标变量SV以步进方式变化时，通过减法单元51可以获得控制目标变量SV与运算目标变量SV₀间偏差δ=SV-SV₀。然后再将这个偏差值δ传输给绝对值单元52和乘法单元54。在通过绝对值单元52获得偏差值δ的绝对值|δ|后，再把它输入给模糊系数设定单元53。

当这一偏差δ=(SV-SV₀)已变得小于某一个值，比如说δ₂时(该值取值不影响原有的具有两个自由度的功能)，则由于这个偏差信δ₂取的较小，所以模糊系数设定单元53将输出并传输给乘法单元54一个在直到δ₁的范围内按指数规律取0→1的值的从属度函数m(δ)。则其结果就是，当由减法单元51输出的偏差信号δ(=SV-SV₀)逐渐变小时，乘法单元54输出的乘积变量m(δ)·δ将以比这一偏差信号δ的变化速度更快的速度而增大。因此，自加法单元55起，其响应曲线从某一给定的时刻起变得更陡了。如图8所示，这一时刻为时间t_a，它与规定偏差值δ₂有关。由此可见，正如图8中(b)处所示，该响应曲线将会更快地稳定到控制目标变量SV。

模糊系数设定单元53等等组件，可以采用电阻器、电容器和半导体等等的硬件来构成，也可以用计算机中的软件来构成。

下面参考图9来说明本发明的另一个实施例。在这里，与图1相同的部分也采用和图1中相同的标号，并省略了有关的说明。下面主要就那些不同的部分进行说明。

在这种实施例的结构设计中，省略了图7中原有的绝对值单元52。因此，模糊系统设定单元53’将根据控制目标变量SV与运算目标变量SV₀间的偏差的符号来逐一设定其从属度函数m(δ)，即相对于符号的正、负分别设定从属度函数m(δ)，以便使它们有所区别。

下面对按这种结构构成的系统进行说明。在这种系统中，用于PI控制的目标变量SV_a可以被表示为

     SV_a=SV₀+m(δ)·(SV-SV₀)     (8)在这里，当控制目标变量SV变化到步进变化方式时，由于(SV-SV₀)的偏差值δ较大并有

           δ₂≤δ                       (9)所以，此时的从属度函数m(δ)=0。因此，由公式(8)，可有：SV_a=SV₀，也就是 $S{V}_a=\mathrm{SV}\{\mathrm{\α}+(1-\mathrm{\α})\•\frac{1}{1+T_1\•S}\}---\left(10\right)$ 这时，SV_a仅由目标变量滤波单元21的传递函数来确定，并被输入给偏差运算单元23，以用作PI控制的目标变量。因此，在这时能够获得与已有技术完全相同的响应曲线。

在这之后，当由减法单元51获得的偏差值δ度的小于δ₂并满足关系式

             δ₁≤δ＜δ₂   (11)时，则由模糊系数设定单元53’给出的从属度函数变为：0＜m(δ)＜1。于是，由公式(8)可得

    SV_a=SV₀+m(δ)×(SV-SV₀)         (12)而且，这一SV_a被传输给偏差运算单元23，以用作PI控制的目标变量。因此，对于这种情况，当偏差值δ变得小于偏差δ₂时，正如图8中(b)处所示，其响应曲线将变得比已有技术中的响应曲线更陡，并更接近于控制目标变量。

当由减法单元51获得的偏差值δ变得更小，并满足关系式

    0≤δ＜δ₁                        (13)时，则从属度函数变为m(δ)=1。这样，由公式(8)可得

    SV_a=SV                            (14)因此，在此时是将控制目标值SV传输给偏差运算单元23，以作为PI控制的目标变量。其结果是，由于在这一偏差值已变为δ₁的时刻t_b，是把控制目标变量SV强行取作为用于PI控制的目标变量，所以它能够在比已有技术短的多的时间里实现稳定。

若采用上述实施例的结构设计，则在目标变量滤波单元21给出的运算目标变量SV₀接近于控制目标变量SV时，也就是说在这两个目标变量间的偏差小于规定值δ₂时，由于采用了从属度函数，故可以把用于PI控制的目标变量SV_a强行迅速地由目标变量滤波单元21的运算目标变量SV₀转换为控制目标变量SV。因此，它能够大大减少目标变量跟踪时间，而对二自由度的功能没有任何不良影响。这能够极大地改进这种类型的具有两个自由度的控制装置的性能。所以，如果在整套设备上采用这种系统，将能够极大地改善该设备的运行特性。

有必要进一步指出的是，在上述实施例中，是把减法单元51的输出量与从属度函数相乘后的乘积变量施加给加法单元55的，但也可以不用乘法单元54，而从模糊系数设定单元53和53’中输出与乘积变量等价的值，然后把该值直接施加给加法单元55。在上述实施例中，说明的是PI控制运行方式，但不言而喻，本发明也能够以同样方式用于PID型控制运行。而且本发明还能够在不偏离其要点的范围内，以多种方式进行改型和使用。

当按上述方式使用本发明时，所形成的具有两个自由度的模糊组合型控制系统与已有技术相比，能够大大减少目标变量的变化响应时间，从而能够极大地有助于改善其性能。

Claims (15)

1、一种用把一个过程系统输出的过程变量调整为给定的目标变量的方式，来控制这个在外部干扰条件下运行的过程系统的系统，该系统包括：

用于产生一个运算出的目标变量以实现补偿控制运算的目标变量滤波单元(21)；

用于计算从目标变量滤波单元输入的运算出的目标变量与过程变量间偏差值的偏差运算单元(23)，用于对由偏差运算单元输入的已计算出的运算目标变量与过程变量间的偏差值至少进行比例和积分控制运算以抑制由外部干扰所引起的过程变量的波动的主控制单元(24)；

用于只在由目标变量滤波单元计算出的运算目标变量与给定的目标变量间的偏差小于预定值时，把输入偏差运算单元的输入量由运算出的目标变量转换成该给定的目标变量的目标变量控制单元(11、12或11、31、32、33)。

2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于目标变量控制单元包括有用于在给定的目标变量与运算出的目标变量间的偏差小于预定值时产生一个开关信号的比较单元(11)，和用于响应开关信号把输入到偏差运算单元的输入量由运算出的目标变量转换成给定的目标变量的开关单元(12)。

3、根据权利要求1所述的系统，其特征在于目标变量控制单元包括有用于在给定的目标变量与运算出的目标变量间的偏差小于预定值时产生一个开关信号的比较单元(11)，用于保持这一偏差值的减法单元(31)，和用于响应开关信号把这一偏差值加到运算出的目标变量上的开关单元(32、33)。

4、根据权利要求3所述的系统，其特征在于开关单元包括有用于把偏差值加到运算出的目标值上以把给定的目标变量提供给偏差运算单元的加法单元(33)，和用于响应开关信号把偏差输入给加法单元的信号开关单元(32)。

5、根据权利要求4所述的系统，其特征在于开关单元进一步包括有用于在将偏差输入到加法单元前平滑这一偏差的一阶滞后元件(41)。

6、一种用把由一个过程系统输出的过程变量调整到一给定的目标变量的方式，来控制这个在外部干扰条件下运行的过程系统的系统，该系统包括：

用于产生一个运算出的目标变量以实现补偿控制运算的目标变量滤波单元(21)；

用于计算由目标变量滤波单元输入的运算出的目标变量与过程变量间的偏差值的偏差运算单元(23)；用于对由偏差运算单元输入的已计算出的运算目标变量与过程变量间的偏差值至少进行比例和积分控制运算以抑制由外部干扰所引起的过程变量的波动的主控制单元(24)；

用于在给定的目标变量与运算出的目标变量间的偏差已小于预定值时，按预定的速率把输入到偏差运算单元的输入量由运算出的目标变量转换为给定的目标变量的目标变量控制单元(51,52,53,54,55或51,53’,54,55)。

7、根据权利要求6所述的系统，其特征在于目标变量控制单元包括有用于保持给定的目标变量与运算出的目标变量间的偏差值的减法单元(51)，用于根据这一偏差值产生具有0到1间数值的模糊系数的、用于产生这一偏差与模糊系数相乘积的乘积变量的并用于向偏差运算单元提供运算出的目标变量和乘积变量的模糊系数产生单元(52,53,54,55或53’,54,55)。

8、根据权利要求7所述的系统，其特征在于模糊系数产生单元包括有用于把这一偏差值变换为它的绝对值的绝对值单元(52)，用于根据这一偏差的绝对值产生数值在0到1之间的模糊系数的模糊系数设定单元(53)，用于向偏差运算单元提供运算出的目标变量和乘积变量的加法单元(55)，用于产生这一偏差与模糊系数数值相乘积的乘积变量的乘法单元(54)。

9、一种通过根据由偏差运算单元输出的偏差量把由过程系统输出的过程变量调整为给定的目标变量的方式，控制这一在外部干扰条件下运行的过程系统的方法，包括的步骤为

产生运算出的目标变量以实现补偿控制运算；

计算输入到偏差运算单元的运算出的目标变量与过程变量间的偏差；对由偏差运算单元输入的已计算出的运算目标变量与过程变量间的偏差值至少实现比例和积分控制运算，以抑制由外部干扰所引起的过程变量的波动；

只在给定的目标变量与运算出的目标变量间的偏差值小于一预定值时，把输入给偏差运算单元的输入量由运算出的目标变量转换为给定的目标变量。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于变量转换的步骤包括有当给定的目标变量与运算出的目标变量间的偏差小于一预定值时产生一个开关信号的步骤，响应这个开关信号，把偏差运算单元的输入量由运算出的目标变量转换为给定的目标变量的步骤。

11、根据权利要求9所述的方法，其特征在于变量转换的步骤包括有，当给定的目标变量与运算出的目标变量间的偏差小于一预定值时产生一个开关信号的步骤，保持这个偏差的步骤，把这个偏差加到运算出的目标变量上以便将给定的目标变量提供给偏差运算单元的步骤。

12、根据权利要求11所述的方法，其特征在于加法步骤进一步包括平滑这一偏差的步骤。

13、一种通过根据由偏差运算单元输出的偏差量把由过程系统输出的过程变量调整为给定的目标变量的方式，控制这一在外部干扰条件下运行的过程系统的方法，包括的步骤为

产生一个运算出的目标变量以实现补偿控制运算；

计算输入到偏差运算单元的运算出的目标变量与过程变量间的偏差；对由偏差运算单元输入的计算出的运算目标变量与过程变量间的偏差至少实现比例和积分控制运算，以抑制由外部干扰所引起的过程变量的波动；

当给定的目标变量与运算出的目标变量间的偏差已小于一预定值时，按一预定的速率把输入偏差运算单元的输入量由运算出的目标变量转换为给定的目标变量。

14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于变量转换的步骤包括有，保持这一偏差的步骤，根据这个偏差产生其数值在0到1之间的模糊系数的步骤，产生这个偏差与模糊系数数值相乘积的乘积变量的步骤，把运算出的目标变量和乘积变量提供给偏差运算单元的步骤。

15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于产生模糊系数的步骤包括有，把这个偏差的数值转化为它的绝对值的步骤，根据这个偏差的绝对值产生其数值在0到1之间的模糊系数的步骤，向偏差运算单元提供运算出的目标变量和乘积变量的步骤，产生偏差与模糊系数的数值相乘积的乘积变量的步骤。

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