CN1124529C - 对一个具有多个耦合的被调参数的系统进行调节的调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对一个具有多个耦合的被调参数的系统进行调节的调节装置，其具有多个调节器(10，11)，它们分别对应于一个被调参数(x₁，x₂)；该调节装置还具有一个连接在所述被调系统之前的去耦电路，该去耦电路具有至少一个第一去耦元件(12)，该第一去耦元件(12)生成一个第一校正参数(14)。一个调节器(11)被设计成，当经过校正参数(14)校正后的输出参数(y₂)达到调节参数极限时，能避免积分器结束。而且可以实现调节器人工-/自动运行之间的平滑转换。本发明可用于调节多参数系统。

Description

对一个具有多个耦合的被调参数 的系统进行调节的调节装置

技术领域

本发明涉及一种对一个具有多个耦合的被调参数的系统进行调节的调节装置。

背景技术

在由W.Engel发表在杂志“控制技术”1996年第12期，第562至568页上的论文“相对于多参数调节回路去耦的基础性研究”中已知一种用于被调对象的调节装置，用于对被调对象的多个相互影响的参数进行调节。作为描述一个具有多个耦合的被调参数的系统、亦即一个所谓的多参数系统的可行方案，是提供一个P型(P-kanonische)结构和V型(V-kanonische)结构。当一个多参数被调对象内部的联系和信号变化不是已知的时候，为了简单起见，建议选择P型结构进行描述。在一个传输系统的P型结构中，各输出参数取决于输入参数，而不取决于其它输出参数。附图1示出一个P型结构的2×2多参数系统的方框电路图。输入参数为y₁和y₂，输出参数为x₁和x₂。在一个被调对象上，输入参数y₁和y₂代表输出到执行机构上的调节参数，输出参数x₁和x₂则代表用测量技术辅助手段测到的被调对象(系统)的被调参数。图示结构可毫无困难地扩展成为有不同的输入口和输出口，例如就象在上述Engel发表的论文中那样是一个n×n的多参数系统。在输入参数y₁和输出参数x₁之间或者在输入参数y₂和输出参数x₂之间的两个传输函数g₁₁和g₂₂成为主要被调对象，在输入参数y₂和输出参数x₁之间或者在输入参数y₁和输出参数x₂之间的两个传输函数g₁₂和g₂₁成为耦合被调对象

P型结构具有下列优点，它对于用户来说是明显、直观的，并且可采用常见的方法来识别在主要和耦合被调对象中的传输函数。一个为此适合的识别方法例如在德国专利申请文件DE 41 20 796 A1中有描述。识别传输函数g₁₁和g₂₁可按已知的方法进行，此时，输入参数y₂保持不变，并利用输入参数y₁将一个激发函数施加到传输元件、亦即有待被调节的对象(系统)上。由输出参数x₁和x₂的反应可计算出一个适合的传输函数g₁₁或g₂₁。按类似的方法，在输入参数y₁保持不变时也可计算出传输函数g₁₂和g₂₂。

在本文开头所述的Engel的论文中另外还提出，这样一种多参数系统可用就象在附图2中所示出的那样一个装置来调节。现仍然借助一个2×2的多参数系统来描述其基本结构，该多参数系统仍沿用已在附图1中采用的附图标记。在该多参数系统1前连接一个P型结构的去耦电路2。传输函数k₂₁和k₁₂通过去耦元件3和4来实现。这些传输函数例如可按照Engel的论文中描述的方法计算出来。去耦元件k₂₁和k₁₂的任务在于，减小在作为图示调节回路中的被调系统(区段)的多参数系统1内部的耦合，使得由区段1和在其前面串接的去耦电路2构成的区段5被预补偿，由此近似去耦。近似去耦在此表示：从具有一传输函数r₁₁的调节器6的一个输出信号u₁到被调参数x₂的作用路径、以及从具有一传输函数r₂₂的调节器7的一个输出信号u₂到被调参数x₁的作用路径对于调节器传输函数r₁₁和r₂₂的设计来说毫无意义。在理想的情况下，在输出参数u₁和被调参数x₂之间或者在输出参数u₂和被调参数x₁之间不再存在有效连接。经过预补偿的区段(被调对象)5因而分成分别具有输入参数u₁和输出参数x₁或具有输入参数u₂和输出参数x₂的两个单参数区段。对这两个区段可分别设计一个单参数调节器6或7。对于在单参数系统中的PI调节器(比例积分调节器)或PID调节器(比例积分微分调节器)进行适当设计的方法例如有数值最佳化方法，这种方法已由欧洲专利EP 0 707 718 B1公开。

图2所示调节装置可以顺当地在一个过程控制系统上实现。不同类型的调节器和相加点作为功能组件通常是现有的；仅仅只需新实现去耦元件

上述调节装置在线性运行时有良好的调节性能。但目前尚不知道以何种策略来有利地处理在实践中产生的非线性情况，例如当调节参数y₁进入其极限区域时或者当调节器6或7在人工操作和自动工作之间转换时就会产生非线性情况。

发明内容

本发明的目的在于创造一种对一个具有多个耦合的被调参数的系统进行调节的调节装置。它具有改善的调节性能。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种对一个具有多个耦合的被调参数的系统进行调节的调节装置，其具有多个调节器，它们分别对应于一个被调参数；该调节装置还具有一个连接在被调系统之前的去耦电路，该去耦电路具有至少一个第一去耦元件，一个第一调节器的输出参数输送到该第一去耦元件上，该第一去耦元件为第二个调节器的输出参数生成一个第一校正参数，以用于减小在被调参数之间的耦合，第二调节器具有一个PI调节器芯片或PID调节器芯片，同时被设计成，当第二调节器的调节器芯片的经过第一校正参数校正后的输出参数达到调节参数极限时，使第二调节器的积分部分的值和输出参数保持恒定。

本发明具有如下优点：即便附属的调节参数事先位于其极限区域内，被调参数也可以迅速对调节器输入口处调节偏差的正负号变换作出反应。其缘由在于，调节参数在调节偏差的正负号变换之后立刻变换其正负号，因为避免了所谓的积分器结束(Integrator-Windup)、亦即当调节参数处于其极限区域内时一个PI调节器或PID调节器的积分器结束。当在多参数调节中仅仅采用一个去耦元件时，便足以仅仅借助用去耦元件的校正参数校正得到的调节器的输出参数，识别一个调节参数极限并用一个合适的策略来避免积分器结束。

可采用不同的策略来避免一个积分器结束。一种可能性在于，保持状态恒定、亦即保持积分部分的值不变，保持在达到调节参数极限区域内时调节器的输出不变。另一种可能性在于，只要在调节偏差施加到调节器芯片上时校正后的输出参数达到或超过调节器参数极限区，为避免积分器结束，代替调节偏差而将一个参数转接到调节器芯片上，使得调节器校正后的输出参数等于调节参数的极限值。这种可能性详细记载在欧洲专利EP0707 718 B1上，其它进一步的详情可参见该欧洲专利。

比较有利地可采用一个标准调节器。在该调节器中已结合了一个避免在达到调节参数极限时发生积分器结束的装置、以及一个用于扰动影响补偿的装置。第一校正参数可输入该扰动影响补偿装置中。在这种情况下，去耦元件按照一个传输函数以直观的方式产生第一校正参数。用于P型去耦电路的该传输函数被测算出。

当一个区段内的被调参数相互耦合时，通过采用一个去耦电路(该去耦电路带有用于两个耦合的去耦元件)，以及通过借助扰动影响补偿来校正调节器输出参数，可按有利的方式使多参数调节具有更好的调节特性。一种有利且简单的用于避免在达到调节参数极限时积分器结束的可行方案是：保持状态以及各调节器的输出参数不变。由此实现，在调节器的输入端上的调节偏差的正负号出现变化时，调节参数也迅速变换其正负号。为了使这些措施不会因在此期间在扰动影响补偿线路上变大的扰动量而变得无效，去耦元件按有利的方式设计成，在达到调节参数极限时它也保持其状态以及校正参数不变。该去耦元件的校正参数输送到扰动影响补偿线路上

在去耦元件另一经过改善的设计方案中，在达到调节参数极限时，它保持其相应的校正参数不变，并且根据输入参数使其状态适配，以使得在离开调节参数极限区时平滑地转接。

一个调节器比较有利地设计为可在人工操作和自动运行之间转换。该转换能平滑地进行，并且不会对调节器校正后的输出参数造成跳跃式的或冲击式的激励。由此避免发生起振过程以及执行机构发生不必要的磨损。

当一个调节器产生另一个用于人工操作运行中的控制信号，并且通过相应的去耦元件将人工操作运行时校正参数的一个预定的值输送给调节器时，就按照有利的方式杜绝了校正参数不受控制地增长或漂移。要不然这会由于调节装置内的去耦元件错接而产生。将零值作为用于人工操作运行的校正参数的数值有下列优点：调节参数根本不会因附属的去耦元件而发生任何变化。此外，可以按下述有利方式实现人工操作运行和自动运行之间的平滑转接：去耦元件在人工操作运行时将其状态设为零，并通过叠加一个补偿参数调节去耦元件的工作点，使得去耦元件产生预定的零值。该工作点在所述另一控制信号清除之后、亦即在人工操作运行和自动运行之间转换时仍然保持。

附图说明

下面借助附图所示实施例对本发明予以详细说明，附图中：

图1示出一个P型结构的2×2多参数系统的方框电路图；

图2示出用于调节图1所示的多参数系统的调节装置；

图3是用于一个2×2多参数系统的一个调节装置的方框线路图；

图4是一个标准比例积分调节器的结构图；

图5是用于一个3×3多参数系统的一个调节装置的方框线路图。

具体实施方式

图3中示出用于一个2×2多参数系统、也就是一个具有两个调节参数y₁和y₂与两个被调参数x₁和x₂的区段(被调对象)的一个调节装置。该区段为图示清晰起见在图中未示出。为生成调节参数y₁和y₂分别设有一个比例积分调节器(PI调节器)10和11，该调节器10和11在内部由一个指令参数w₁或w₂以及被调参数x₁或x₂分别求出一个调节偏差并计算出调节参数y₁或y₂。第一去耦元件12和第二去耦元件13按公知的用于使2×2多参数系统去耦的方式通过一个P型的去耦电路来实现，并因此在自动运行时实现传输函数k₂₁或k₁₂。它相应于图2中的去耦元件3或4的传输函数。在第一去耦元件12和第二去耦元件13的y输出口输出的校正参数14或15输送给调节器11或10的d输入口，该d输入口是为一个用于扰动影响补偿的装置而设。通过该扰动影响补偿装置对调节器输出参数进行校正。校正后的输出参数输出到调节器10或11的u输出口并构成用于2×2多参数系统的调节参数y₁或y₂。校正后的输出参数y₁或y₂在分别通过一个减法元件16或17减去第二校正参数15或第一校正参数14之后连接到第一去耦元件12和第二去耦元件13的u输入口。由调节器10和11以及第一去耦元件12和第二去耦元件13的上述错接又产生一个P型的去耦电路。但图示的这种错接有下列优点：在用于单参数系统的标准调节器中经过实践已证明可靠的、用于避免积分器结束以及保证平滑地进行人工操作/自动转换的策略，现在也可以用于多参数系统。一个具有传输函数z^-1的延迟元件18在第一校正参数14的传输路径上连接在减法元件17之前，以便隔开因去耦电路的错接所产生的代数环(algebraische Schleife)。通过该延迟元件18使一个扫描调节系统内的值延迟一个扫描步骤。若没有这样一个延迟元件18，在图3所示的方框电路图中会形成一个环形的信号流程，在一个扫描调节系统内的计算就不能一次性(in einem Zug)完成。在每一次扫描步骤中也都必需进行繁琐的迭代法计算。采用延迟元件可有利地避免这一点。

第一调节器10和第二调节器11在它们的FB输出口上分别输出控制信号19或20。这些信号表明，是否各校正后的输出参数已达到了调节参数极限。控制信号19和20输出到第二去耦元件13或第一去耦元件12上。第二去耦元件13或第一去耦元件12设计成，在输入控制信号19或20之后使第二校正参数15或第一校正参数14保持不变。这些措施尤其在下列情况下特别有利：即，当各调节器10或11在达到调节参数极限时也保持其状态和输出不变之时。这是因为在此情况下，当调节偏差的正负号发生变化时，相应的调节参数迅速变换其正负号之故。由此，在达到调节参数极限时保证了在达到调节参数极限之后所述调节装置的调节性能得到进一步的改善。第一去耦元件12和第二去耦元件13保持其输出不变，直至调节参数又离开极限区以及相应的控制信号20或19又归零为止。在这之后，第一去耦元件12和第二去耦元件13又进入自动运行中。

为了能够平滑地从限制运行(Begrenzungsbetrieb)过渡回到自动运行，第一去耦元件12和第二去耦元件13在分别被输入控制信号20或19时，根据分别加在它们的u输入端上的信号使其自身状态适配。

此外，第一调节器10和第二调节器11在它们各自的FH输出端分别提供另外一个控制信号21或22。当各调节器处于人工操作运行时，就将该控制信号发出。控制信号21和22输出到各自的第二去耦元件13或第一去耦元件12上并通知它们可能已形成人工操作运行。通过第一去耦元件12和第二去耦元件13的运行类型的转换，使得在人工操作运行时加在一个调节器的d输入口上的信号的数值不会超过所有界限增长或漂移。若例如对于调节器10给定有一个恒定的人工操纵值(Handwert)，那么在没有这一措施时，调节器10的d输入口处的信号15就可能增长超过所有的界限，尽管去耦元件13的传输函数是那样的稳定。因此，比较有利的是，在人工操作运行期间将所有作用在处于人工操作运行中的调节器上的校正参数设定为一定的值。在此，将其设定为数值零时具有下列优点：预定的人工操纵值可不经任何改变地作为调节参数输出。为了使人工操作运行平滑地过渡到自动运行，要有针对性地设置作用在有关调节器上的去耦元件的内部状态和工作点。比较有利的是，在人工操作运行时将去耦元件的内部状态同样设置为零并选择其工作点，使得在该去耦元件上施加有输入信号时，该去耦元件的状态和输出计算出来同样为零并且在输入信号不变时也保持不变。假如一个调节器，例如图3中的调节器10通过另一个控制信号、在此即为控制信号21，通知与其(即调节器10)相配置的去耦元件(在本实施例中为去耦元件13)，它正处于人工操作运行中，就将去耦元件13的状态和输出设为零并选择工作点，使得在u输入口上有恒定的信号时保持在y输出口上的输出值。在所述另一控制信号21归零(清除)之后、亦即在调节器10转换到自动运行之后，去耦元件13又重新采用其原来的传输函数，但现在仍处于最后有效的工作点上。这样的措施尤其在将调节装置用在无补偿的过程中、亦即其阶跃函数响应(Spmngantwort)没有进入一个新的稳定状态的过程中时特别有利。具有集成性能的过程就是这样一个例子。调节电路在人工操作运行时被起动。通过上述措施，去耦电路不能自动起振，而只能有针对性地被初始化。因为在基于一个可能不稳定的性能而没有去耦元件的运行类型的转换时，校正参数可能会增长超过所有界限。

一个线性动力型去耦元件的传输函数按照不被施加控制信号的运行类型“自动”，在状态图中表现为：

x(k+1)＝ A· x(k)+ b·[u(k)+z(k)]

y(k)＝ c ^T· x(k)+ b·[u(k)+z(k)]

z(k+1)＝z(k)

其中， x-状态矢量，

       A-系统矩阵，

       b-列数为1的输入矩阵，

       z-工作点，

       c ^T-行数为1的对换(transponierte)输出矩阵，

       d-透过因子(Durchgangsfaktor)。

在运行类型“人工操作”时(此时，在FH输入口上施加有另一个控制信号)，去耦元件的传输函数在状态图中用下列公式来描述：

x(k+1)＝0

y(k)＝0

z(k+1)＝-u(k)

在运行类型“限制”时，在FB输入口上施加控制信号，去耦元件的传输函数在状态图中用下列公式来描述： $\underset{\‾}{x}(k+1)=[\frac{1}{{\underset{\‾}{c}}^T\left(1\right)}(y(k-1)-d[u\left(k\right)+z\left(k\right)\left]\right),\mathrm{0,0},...,0]$

y(k)＝y(k-1)

z(k+1)＝z(k)

其中， c ^T(1)表示对换的输出矢量 c ^T。一旦这部分等于零，就通过重新安排状态处理这一情况。

所述工作点z通过一个补偿参数来调节，该补偿参数与去耦元件的输入参数u相叠加。在运行类型“自动”时，去耦元件根据其线性动态特性围绕工作点进行工作。该线性动态特性对于一个P型去耦电路可测算出。在运动类型“人工操作”时，将状态 x(k)和输出y(k)设置为零并选择其工作点，使输入u(k)不变时状态 x(k)和输出y(k)也不变，并且在转换到运行类型“自动”时，它们也不直接(立刻)改变。由此保证平滑地转换。在运行类型“限制”时，保持输出y(k)和工作点z(k)并使状态连续适配，以实现平滑地转换到运行类型“自动”。为此，将状态矢量x(k+1)的第一分量设为给定的值，将所有其它分量设为零。

上述状态公式适用于所有的具有动态特性的去耦元件。如果是具有纯粹比例特性的去耦元件，就可以取消这些状态公式，因为在这样一种去耦元件上不存在相应的状态。

从实际观点出发，大都优选采用低级去耦元件。2级以下的传输函数已证明是可靠有效的。在大多数情况下一个具有1级传输函数的去耦元件就已足够，其中可自由选择三个参数。

要实现一些新型的具有上述运行类型和状态公式的去耦元件(功能组件)尤其在下列情形下比较昂贵：即，当它们必需结合在一个过程控制系统的一个现有操纵-/观测系统中和一个报告-/警报系统中时。由于一个PID调节器通常早已按照符合系统的实现方式(in systemkonformerImplementierung)被预制出来，因此比较有利的是，通过专门给现有的标准PID调节器确定参数来实现1级以下的去耦元件。其前提是，PID调节器具有一个实际的、亦即带有延迟的D部分和一个双极的参数取值范围，该D部分具有可单独被参数化的延迟时间。在该取值范围中也允许负的强化值和负的时间常数。一个实际的PID调节器的传输函数如下： $r_{\mathrm{ij}}\left(s\right)=k_p(1+\frac{1}{t_{i}s}+\frac{t_{d}s}{t_{1}s+1})$

其中，

k_p-调节器放大，

t_I-积分作用时间(Nachstellzeit)，

t_d-提前时间，

t₁-D部分的延迟时间常数，

s-拉普拉斯算子。

为实现一个1级去耦元件，要将PID调节器的I部分断开。也就是说，要将商数1/t_is设为零。由此所获得的PD调节器的公式有一个公分母： $r_{\mathrm{ij}}\left(s\right)=k_p\frac{(t_1+t_d)s+1}{t_{1}s+1}$

被设计用于P型去耦电路的一个1级去耦元件的传输函数在拉普拉斯区域内为： $k_{\mathrm{ij}}=k\frac{t_{2}s+1}{t_{3}s+1}$

通过对上述最后两个公式进行系数比较，可以得到相关参数。必须在标准PID调节器上对该参数进行调节，以便使去耦元件有所期望的传输特性。这些相关参数为：

k_p＝k，

t₁＝t₃

t_d＝t₂-t₁

为了实现这种去耦元件的运行类型“限制”，可以采用标准PID调节器的“自动”运行类型。在运行类型“自动”时，PID调节器的人工操纵值为此跟踪当前实际的调节值。在转换到“人工操作”时，当前实际的调节值被冻结。PID调节器的状态在人工操作运行时本来就被跟踪，这使得以后可以平滑地从“人工操作”转换回到“自动”。为了在主调节器人工操作运行时对这样一种去耦元件初始化，可以使运行类型“跟踪”适应于标准PID调节器的调节参数“零”。

通过实现平滑的人工操作-/自动运行转换，就以有利的方式显著减小了起振过程。要不然，当在人工操作运行中调准到一个工作点并且转换到自动运行之后，就会开始起振过程。

在图4中示出一个具有一个PI调节器芯片或PID调节器芯片40的标准调节器的线路方框图，其中，一个由一个指令参数w和一个被调参数x构成的调节偏差被输送到调节器芯片中。为了避免积分器结束以及为了实现平滑的人工操作-/自动转换，调节器芯片40除了其原来的调节算法之外还扩展出一些功能(函数)。在人工操作运行中并且当没有达到调节参数极限时，调节器芯片40以公知的方式按照所采用的PI算法或PID算法生成一个输出参数y₀。例如在一个PID调节器时，通过叠加一个P分量y_P、一个I分量y_I以及一个D分量y_D计算出输出参数y₀。通过一个扰动影响补偿装置41使输出参数y₀与一个干扰量d叠加。该扰动影响补偿装置41例如可通过一个简单的加法器实现。按上述方式校正后的输出参数y₀连接到一个用于限制调节参数的装置42上。该装置将校正后的输出参数y₀限制到在图4中未示出的一个连接在调节器之后的执行元件的调整范围内。通过该装置42形成控制信号FB。控制信号FB表明是否校正后的输出参数y₀已达到了调节参数极限。通过对调节器的限制，对输出参数y₀与在调节器的d输入口上施加的干扰量的和产生影响。该干扰量在图3所示的标准调节器10和11的错接线路中是一个由一个去耦元件产生的校正参数。一旦设置了一个控制信号43，就通过它对调节器的人工操作运行进行调节。由控制信号43可直接引出另一个控制信号FH。在人工操作运行时，调节器将一个信号y_N的值输送到其u输出口，只要该信号y_N没有达到调节参数极限。为了实现从人工操作运行到自动运行的平滑过渡，在自动运行停止之后，通过使信号43归零随即对调节器芯片40的I部分进行如下初始化：

Y_I＝y_N-y_P-y_D-d

当通过在d输入端上用校正参数校正后的调节器芯片40的输出参数y₀达到一个调节参数极限时，就将控制信号FB输出到调节器芯片40上，并引入一个用于避免积分器结束的策略。一种避免积分器结束的可能性在于：在调节器的PID算法中取替调节偏差而采用这样一个数值，即，它能使得调节器校正后的输出参数正好相当于调节参数极限值。在这一策略中，也考虑到了调节器的d输入口上的值。另一种避免积分器结束的可能性在于：只要达到了调节参数极限同时又设置了控制信号FB，就保持调节器芯片40的状态和输出参数y₀不变。这一策略有这样的优点，即，在调节偏差的正负号发生变化之后，调节参数也随即变换其正负号。这一优点尤其通过如下措施可得以加强：即，只要被施加了控制信号，去耦元件就使其输送到调节器的d输入口上的校正参数保持不变。

图5示出用于多参数系统的一个调节装置的结构。该调节装置包含三个调节器50，51和52。这些调节器分别按简单的方式设计成用于单参数系统的标准PI调节器。调节器50，51和52分别生成调节参数y₁，y₂和y₃，这些参数输送到一个图5中未示出的3×3多参数系统中。在这个3×3多参数系统上测得的被调参数x₁，x₂和x₃在调节器50，51和52中与指令参数w₁，w₂和w₃进行比较并由此算出调节偏差。去耦元件53，54，55，56，57和58分别用于使该3×3多参数系统的被调参数x₁，x₂和x₃去耦。这些去耦元件原是设计用于一个P型结构的去耦电路中。去耦元件53实现一个传输函数k₂₁，去耦元件54实现一个传输函数k₃₁，去耦元件55实现一个传输函数k₁₂，去耦元件56实现一个传输函数k₃₂，去耦元件57实现一个传输函数k₁₃，去耦元件58实现一个传输函数k₂₃。在传输函数符号k_ij中的下标i和j表示，具有相同下标i的被调参数x_i通过相应的去耦元件与具有同样下标j的被调参数x_j脱耦。通过一个加法器59，使由去耦元件55构成的校正参数和去耦元件57的校正参数相加，并将该结果接到调节器50的d输入口以及一个减法器60上。该减法器60使该和值又与调节参数y₁相减，进而生成输入参数并将该输入参数接到去耦元件53和54的u输入口上。按相应的方式还将调节器51和52的d输入端以及去耦元件55，56，57和58的u输入口相连接。延迟元件61和62类似于图3中的延迟元件18，用于在时间上不连续地实现图示调节器结构时脱开代数环。当多参数系统具有多于三个的输入和输出参数时，图5所示的调节装置结构可按相应的方式扩展。

当在各被调参数之间只有很弱的耦合关系或没有耦合关系时，在图3和图5所示的调节装置上当然也可以取消一些去耦元件。例如在图3中取消去耦元件13时，就可以放弃加法器17，减法器16和放弃对调节器10的扰动影响补偿连接。

在图2，3和5中示出的用于多参数系统的调节装置上，一般要注意，当所述区段(被调对象)满足普遍的对角优势(Diagonaldominanz)前提条件时，各调节器应当仅仅用于人工操作运行。对于一个n×n多参数系统的普遍性对角优势的定义请参见Springer出版社于1997年在柏林、汉堡、纽约出版的J.Lunze所著的一书“调节技术II：多参数系统，数字控制”，第307至326页上的内容。

上述调节装置可作为时间上不连续的调节器在一个自动化设备或一个过程控制系统的计算单元上实现，也可作为具有模拟计算组件的模拟调节器来实现。在后一种情形下还可取消延迟元件18，61和62。

Claims (9)

1.一种对一个具有多个耦合的被调参数的系统进行调节的调节装置，其具有多个调节器(10，11)，它们分别对应于一个被调参数(x₁，x₂)；该调节装置还具有一个连接在所述被调系统之前的去耦电路，该去耦电路具有至少一个第一去耦元件(12)，一个第一调节器(10)的输出参数(y₁)输送到该第一去耦元件(12)上，该第一去耦元件(12)为第二个调节器(11)的输出参数(y₂)生成一个第一校正参数(14)，以用于减小在被调参数之间的耦合，其特征在于，第二调节器(11)具有一个PI调节器芯片或PID调节器芯片(40)，同时被设计成，当第二调节器(11)的调节器芯片(40)的经过第一校正参数(14)校正后的输出参数(y₂)达到调节参数极限时，使第二调节器(11)的积分部分的值和输出参数保持恒定。

2.如权利要求1所述的调节装置，其特征在于，第一去耦元件(12)按照一个传输函数(k₂₁)生成第一校正参数(14)，该传输函数是对于一个P型去耦电路测算出的，第二调节器(11)具有一个用于扰动影响补偿的装置(41)，第一校正参数(14)输送到该第二调节器(11)上。

3.如权利要求2所述的调节装置，其特征在于，所述去耦电路具有一个第二去耦元件(13)，第二调节器(11)的校正后的输出参数(y₂)在减去第一校正参数(14)之后输送到该第二去耦元件(13)上，该第二去耦元件(13)按照一个传输函数(k₁₂)为第一调节器(10)的输出参数(y₁)生成一个第二校正参数(15)，该传输函数(k₁₂)是对于一个P型去耦电路测算出的，第一调节器(10)的输出参数(y₁)在减去第二校正参数(15)之后被输送到第一去耦元件(12)上，第一调节器(10)具有一个PI或PID调节器芯片(40)以及一个用于扰动影响补偿的装置(41)，第二校正参数(15)输送到该装置(41)上，第一调节器(10)被设计成，当第一调节器(10)的经过第二校正参数(15)校正后的输出参数(y₁)达到调节参数极限时，使第一调节器(10)的积分部分的值和输出参数保持恒定。

4.如权利要求1至3中任一项所述的调节装置，其特征在于，第二调节器(11)产生一个控制信号(FB)，在达到调节参数极限时发出该控制信号，第一去耦元件(12)被设计成，在被施加该控制信号(FB)时保持其状态和第一校正参数(14)不变。

5.如权利要求1至3中任一项所述的调节装置，其特征在于，第二调节器(11)产生一个控制信号(FB)，在达到调节参数极限时发出该控制信号，第一去耦元件(12)被设计成，在被施加该控制信号(FB)时保持其第一校正参数(14)不变，并调节其状态，使得在离开调节参数极限、亦即在控制信号(FB)归零时，实现平滑的转换。

6.如权利要求1至3所述的调节装置，其特征在于，至少第二调节器(11)可在人工操作和自动运行之间转换，并使得该转换相对于第二调节器(11)被校正后的输出参数(y₂)能平滑地进行。

7.如权利要求6所述的调节装置，其特征在于，第二调节器(11)产生另一个控制信号(FH)，该控制信号(FH)在人工操作运行时发出，第一去耦元件(12)被设计成，在被施加所述另一控制信号(FH)时产生一个第一校正参数(14)的预定值。

8.如权利要求7所述的调节装置，其特征在于，所述预定的值为零。

9.如权利要求8所述的调节装置，其特征在于，第一去耦元件(12)被设计成，在被施加所述另一控制信号(FH)时将其状态置于零，第一去耦元件(12)的工作点通过叠加一个补偿参数(z)受到调节，使得该第一去耦元件(12)产生所述预定值零，并且在所述另一控制信号(FH)归零时保持该工作点。

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