CN1447931A - 控制装置和控制方法 - Google Patents

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Abstract

优先上限处理部分(L_MH1)限定预先输入的操作变量输出上限(MH1)以便调节优先控制器(PID1)的操作变量输出(MV1)低于预定值。非优先上限计算部分(C_MH2)计算非优先控制器(PID2)的操作变量输出上限(MH2)以便调节操作变量输出(MV1)和(MV2)的总和低于预定值。优先上限计算部分(C_MH1)根据控制器(PID2)的操作变量输出(MV2)相对于操作变量输出上限值(MH2)的余量，运行增加/降低控制器(PID1)的操作变量输出上限(MH1)的计算操作，并设置计算的值为下一控制循环中的操作变量输出上限值(MH1′)。

Description

控制装置和控制方法
技术领域
本发明涉及一种在预定能耗量内使用多个控制器实现控制的控制装置和控制方法。
背景技术
我们通常已经熟悉在一个装置内具有多个控制系统环路的装置(例如，半导体制造装置用电热器作致动器)。当所有控制环路的控制特性都不是十分重要的时候，这种装置能按优先次序控制不同控制环路的控制器。按优先次序控制控制器能抑制动力消耗量(即能耗量)。假设最大加热器输出为400W的两个控制环路，如果没有任何优先次序地控制这两个控制器，则必须提供800W的供电设备如电源；如果这些控制器按优先次序控制，就可以降低供电设备的尺寸。
通过常规的从高优先次序控制器顺序操作控制器并在剩余效能(可供给的能量)内操作低优先次序控制器的方法(参考其后的第一现有技术)，控制器可以按优先次序控制。而另外一种方法，根据具有最低操作速度(参考其后的第二现有技术)的控制器进行控制则降低了控制器的效能。
在第一现有技术中，高优先次序控制器的过度地具有优先性，而低优先次序控制器则很难起作用，丧失了获得低优先次序控制器的控制效能。为了操作低优先次序控制器，必须提高整个装置的效能，这必然造成大量的能量消耗和装置的体积庞大。在第一现有技术中，当根据优先次序在唯一固定的效能内按预先设置好的相应控制器的顺序操作控制器时，不能充分利用整个装置的使用效能，仍有未利用的效能。
在第二现有技术中，高优先次序控制器的效能被浪费。这就意味着从开始就在使用低效能的控制器，并损失了控制效能。
发明内容
本发明克服了上述问题，为了实现上述目的，其提供了一种每个控制器的能耗量都在可接受的范围内的控制装置和控制方法。
根据本发明的控制装置包括：(1)根据第一操作变量输出上限(MH1)计算操作变量输出(MV1)的优先控制器(PID1)；(2)根据第二操作变量输出上限(MH2)计算操作变量输出(MV2)的非优先控制器(PID2)；(3)优先上限处理部分(L_MH1)，其限制预先输入的第一操作变量输出上限的值并赋值第一操作变量输出上限到优先控制器以便调节优先控制器的操作变量输出不大于代表整个装置操作变量输出上限的预定值(MT1)；(4)非优先上限计算部分(C_MH2)，其计算第二操作变量输出上限并赋值第二操作变量输出上限到非优先控制器以便调节优先和非优先控制器的操作变量输出的总和不超过预定值；以及(5)优先上限计算部分(C_MH1)，其根据非优先控制器的操作变量输出相对于第二操作变量输出上限的余量，运行增加/降低第一操作变量输出上限的计算操作，并将计算的值作为第一操作变量输出上限(MH1′)在下一控制循环中赋值到优先上限处理部分。
根据本发明的控制装置包括：(1)根据第一到第m相应的操作变量输出上限(MH1-MHm)，预先规定第一到第m(m等于n-1)的优先次序并计算操作变量输出(MV1-MVm)的第一到第m控制器(PID1-PIDm)；(2)预先规定最低的优先次序并根据第n个操作变量输出上限(MHn)计算操作变量输出(MVn)的第n个控制器(PIDn)；(3)用于k(k是1到m的整数)个控制器的第一到第m优先上限处理部分(L_MH1-L_MHm)，其限制预先输入的第k个操作变量输出上限的值并赋值第k操作变量输出上限到第k控制器以便调节第一到第k控制器的操作变量输出的总和不大于代表整个装置操作变量输出上限的预定值(MT1)；(4)非优先上限计算部分(C_MHn)，其计算第n操作变量输出上限并赋值第n操作变量输出上限到第n控制器以便调节第一到第m和第n控制器的操作变量输出的总和不大于预定值；以及(5)用于k个控制器的第一到第m优先上限计算部分(C_MH1-C_MHm)，其根据第(k+1)控制器的操作变量输出相对于第(k+1)个操作变量输出上限的余量，运行增加/降低第k操作变量输出上限的计算操作，并将计算的值作为第k操作变量输出上限(MH1′-MHm′)在下一控制循环中赋值到第k个优先上限处理部分。
根据本发明控制装置实施例方案，当非优先控制器的操作变量输出相对于第二操作变量输出上限具有余量时，优先上限计算部分增加第一操作变量输出上限，当操作变量输出没有任何余量时，降低第一操作变量输出上限，并根据优先控制器相对于非优先控制器的优先次序改变降低的程度。
根据本发明控制装置的另一种实施例方案，当第(k+1)控制器的操作变量输出相对于第(k+1)操作变量输出上限具有余量时，用于第k控制器的第k优先上限计算部分增加第k操作变量输出上限，当操作变量输出没有任何余量时，降低第k操作变量输出上限，并根据第k控制器相对于第(k+1)控制器的优先次序改变降低的程度。
在预定的能耗量内运行控制使用优先和非优先两个控制器的一种控制装置中，根据本发明的一种控制方法包括重复运行步骤：(1)限制预先输入的第一操作变量输出上限(MH1)的值以便调节优先控制器(PID1)的操作变量输出不大于代表整个装置操作变量输出上限的预定值(MT1)的优先上限处理过程；(2)根据第一操作变量输出上限，通过优先控制器计算操作变量输出(MV1)的优先操作变量输出计算处理过程；(3)计算第二操作变量输出上限(MH2)以便调节优先控制器和非优先控制器(PID2)的操作变量输出的总和不大于预定值的非优先上限计算处理过程；(4)根据第二操作变量输出上限，通过非优先控制器计算操作变量输出(MV2)的非优先操作变量输出计算处理过程；(5)根据相对于第二操作变量输出上限的非优先控制器的操作变量输出余量，运行增加/降低第一操作变量输出上限的计算操作、并将计算的值作为第一操作变量输出上限在下一控制循环中赋值到优先上限处理过程的优先上限计算处理过程。
在预定的能耗量内运行控制使用n个预先规定第一到第n(n是不小于3的整数)的优先次序控制器的一种控制装置中，根据本发明的一种控制方法包括步骤：运行(1)限制预先输入的第一操作变量输出上限(MH1)的值以便调节第一控制器(PID1)的操作变量输出不大于代表整个装置操作变量输出上限的预定值(MT1)的第一优先上限处理过程；(2)根据第一操作变量输出上限通过第一控制器计算操作变量输出(MV1)的第一优先操作变量输出计算处理过程；(3)计算第二操作变量输出上限(MH2)以便调节第一控制器和第二控制器(PID2)的操作变量输出的总和不大于预定值的第二优先上限过程；(4)根据第二操作变量输出上限通过第二控制器计算操作变量输出(MV2)的第二优先操作变量输出计算处理过程；以及(5)根据第二控制器的操作变量输出相对于第二操作变量输出上限的余量，运行增加/降低第一操作变量输出上限的计算操作、并将计算的值作为第一操作变量输出上限在下一控制循环中赋值到第一优先上限处理过程的第一优先上限计算处理过程；顺序运行(6)对i(i是3到m的整数)个控制器的三个处理过程：限制预先输入的第i个操作变量输出上限的值以便调节第一到第i控制器的操作变量输出的总和不大于预定值的第i优先上限处理过程；根据第i操作变量输出上限通过第i控制器计算操作变量输出的第i优先操作变量输出计算处理过程；以及根据第i控制器的操作变量输出相对于第i操作变量输出上限的余量，运行增加/降低第(i-1)个操作变量输出上限的计算操作、并将计算的值作为第(i-1)操作变量输出上限在下一控制循环中赋值到第(i-1)优先上限处理过程的第(i-1)优先上限计算处理过程；运行(7)计算第n个操作变量输出上限以便调节第一到第m和第n控制器的操作变量输出的总和不大于预定值的非优先上限计算处理过程；(8)根据第n操作变量输出上限通过第n控制器计算操作变量输出(MVn)的非优先操作变量输出计算处理过程；以及(9)根据第n控制器的操作变量输出相对于第n操作变量输出上限的余量，运行增加/降低第m个操作变量输出上限的计算操作、并将计算的值作为第m操作变量输出上限(MHm′)在下一控制循环中赋值到第m优先上限处理过程的第m优先上限计算处理过程；以及重复运行处理过程(1)到(9)。
根据本发明控制方法的一种处理过程实施例，优先上限计算处理过程包括以下处理过程：当非优先控制器的操作变量输出相对于第二操作变量输出上限具有余量时，增加第一操作变量输出上限，当操作变量输出没有任何余量时，降低第一操作变量输出上限，并根据优先控制器相对于非优先控制器的优先次序改变降低的程度。
根据本发明控制方法的另一种处理过程实施例，用于第k(k是1到m的整数)控制器的第k优先上限计算处理过程包括以下处理过程：当第(k+1)控制器的操作变量输出相对于第(k+1)操作变量输出上限具有余量时，增加第k操作变量输出上限，当操作变量输出没有任何余量时，降低第k操作变量输出上限，并根据第k控制器相对于第(k+1)控制器的优先次序改变降低的程度。
附图说明
图1是显示根据本发明第一实施方式的控制装置布置的方框图；
图2是显示图1中的控制装置操作的流程图；
图3是显示图1中控制装置的控制操作实施例的图表；
图4是显示根据本发明第二实施方式的控制装置布置的方框图；
图5是显示图4中控制装置操作的流程图；
具体实施方式(第一实施方式)
下面将参照附图对本发明的第一实施方式进行具体说明。图1是显示根据本发明第一实施方式中的控制装置布置的方框图。图1中的控制装置包括优先控制器PID1、非优先控制器PID2，优先上限处理部分L_MH1、非优先上限计算部分C_MH2以及优先上限计算部分C_MH1。
在一个装置中具有使用如电热器作致动器的控制系统的两个环路的装置(半导体制造装置或其它同类装置)中，当控制环路的控制特性不是十分重要时，第一实施方式可以应用在这两个环路中。在这种情况下，控制特性是重要的控制环路的控制器为优先控制器，而控制特性不是十分重要的控制环路的控制器为非优先控制器。
根据第一实施方式控制装置的操作将在下面进行说明。图2是显示图1中的控制装置操作的流程图。优先上限处理部分L_MH1将来自优先控制器PID1代表操作变量输出MV1上限的操作变量输出上限值MH1与代表整个装置的预定操作变量输出上限的预定值MT1(例如，100％)进行比较。如果操作变量输出上限值MH1大于预定值MT1，优先上限处理部分L_MH1执行设置MH1＝MT1的上限处理过程，即设置预定值MT1为新的操作变量输出上限值MH1(图2中的步骤101)。
优先上限处理部分L_MH1将更新的操作变量输出上限值MH1输出到优先控制器PID1和优先上限计算部分C_MH1。如果操作变量输出上限值MH1等于或小于预定值MT1，则优先上限处理部分L_MH1不需要更新操作变量输出上限值MH1而直接输出当前的操作变量输出上限值MH1。在第一控制循环中操作变量输出上限值MH1的缺省值设置为例如，100％。
优先控制器PID1执行PID计算过程来计算操作变量输出MV1(步骤102)。
在步骤102中，优先控制器PID1通过PID计算过程根据操作变量输出上限值MH1在上限处理过程之前计算作为操作变量的内部输出值UC1：
UC1＝Kg1(1+1/(Ti1s)+Td1s)(SP1-PV1)....................(1)
其中：Kg1为控制器PID1的比例增益，Ti1为控制器PID1的积分时间，Td1为控制器PID1的微分时间，SP1是通过控制器PID1为要控制的对象(未示出)设置的设置点，而PV1为此对象的控制变量。比例增益Kg1，积分时间Ti1，微分时间Td1和设置点SP1是预先设置的，而控制变量PV1通过传感器(未示出)进行检测。
优先控制器PID1将计算的内部输出值UC1与从优先上限处理部分L_MH1输出的操作变量输出上限值MH1比较。如果内部输出值UC1大于操作变量输出上限值MH1，则优先控制器PID1执行设置MV1＝MH1的上限处理过程，即设置操作变量输出上限值MH1为操作变量输出MV1。如果内部输出值UC1等于或小于操作变量输出上限值MH1，则优先控制器PID1设置MV1＝UC1，即设置内部输出值UC1为操作变量输出MV1。
优先控制器PID1将计算的操作变量输出MV1输出到要控制的对象(未示出)和非优先上限计算部分C_MH2。同时，优先控制器PID1将内部输出值UC1输出到优先上限计算部分C_MH1。
步骤102的处理过程结束。
非优先上限计算部分C_MH2计算来自非优先控制器PID2代表操作变量输出MV2上限的操作变量输出上限值MH2，并输出操作变量输出上限值MH2到非优先控制器PID2(步骤103)：
MH2＝MT1-MV1..........................................(2)
非优先控制器PID2执行PID计算过程计算操作变量输出MV2(步骤104)。
在步骤104中，非优先控制器PID2通过PID计算过程在上限处理之前根据操作变量输出上限值MH2计算作为操作变量的内部输出值UC2：
UC2＝Kg2(1+1/(Ti2s)+Td2s)(SP2-PV2)....................(3)
其中：Kg2为控制器PID2的比例增益，Ti2为控制器PID2的积分时间，Td2为控制器PID2的微分时间，SP2是通过控制器PID2为要控制的对象(未示出)设置的设置点，而PV2为对象的控制变量。比例增益Kg2，积分时间Ti2、微分时间Td2和设置点SP2都是预先设置的，而控制变量PV2由传感器(未示出)检测。
非优先控制器PID2将计算的内部输出值UC2与从非优先上限计算部分C_MH2输出的操作变量输出上限值MH2进行比较。如果内部输出值UC2大于操作变量输出上限值MH2，则非优先控制器PID2执行设置MV2＝MH2的上限处理过程，即设置操作变量输出上限值MH2为操作变量输出MV2。如果内部输出值UC2等于或小于操作变量输出上限值MH2，则非优先控制器PID2设置MV2＝UC2，即设置内部输出值UC2为操作变量输出MV2。
非优先控制器PID2输出计算的操作变量输出MV2到要控制的对象(未示出)和优先上限计算部分C_MH1。同时，非优先控制器PID2输出内部输出值UC2到优先上限计算部分C_MH1。
步骤104的处理过程结束。
优先上限计算部分C_MH1计算在下一控制循环中用于优先控制器PID1的操作变量输出上限值MH1′(步骤105)。
在步骤105中，优先上限计算部分C_MH1根据内部输出值UC2和从非优先控制器PID2输出的操作变量输出MV2校验下列不等式是否成立：
α(UC2-MV2)＞0.......................................(4)
其中α为表示优先控制器PID1相对于非优先控制器PID2的控制优先次序的优先系数，其为0到1的实数(优先次序是最高为0，最低为1)。
如果不等式(4)成立，则优先上限计算部分C_MH1通过下列公式，根据从优先上限处理部分L_MH1输出的当前循环中的操作变量输出上限值MH1、从优先控制器PID1输出的内部输出值UC1、以及从非优先控制器PID2输出的操作变量输出MV2和内部输出值UC2计算在下一控制循环中用于优先控制器PID1的操作变量输出上限值MH1′。优先上限计算部分C_MH1将操作变量输出上限值MH1′输出到优先上限处理部分L_MH1：
MH1′＝[MH1 Tx1+{UC1-α(UC2-MV2)}dT]/(Tx1+dT)...........(5)
其中Tx1为过渡时间，例如Tx1＝Td1，而dT为控制循环。
如果不等式(4)不成立，则优先上限计算部分C_MH1根据预定值MT1、从优先上限处理部分L_MH1输出的当前控制循环中的操作变量输出上限值MH1计算操作变量输出上限值MH1′，并输出操作变量输出上限值MH1′到优先上限处理部分L_MH1：
MH1′＝[MH1 Tx1+MT1 dT]/(Tx1+dT).........................(6)
步骤105的处理过程结束。
步骤101到105界定为一个控制循环中的处理过程，而每个控制循环dT都重复从步骤101到步骤105的处理过程。
应该注意优先上限处理部分L_MH1在步骤101中通过设置MH1＝MH1′执行处理过程，即设置从优先上限计算部分C_MH1计算并输出的操作变量输出上限值MH1′作为当前控制循环中操作变量输出上限值MH1。
如此，在第一实施方式中，为了一直保持优先控制器PID1的操作变量输出MV1以及非优先控制器PID2的操作变量输出MV2的总和在预定值MT1(例如100％)或更低，非优先控制器PID2的操作变量输出上限值MH2设置为MT1-MV1(步骤103)。如果不等式(4)不成立，即非优先控制器PID2的内部输出值UC2相对于操作变量输出上限值MH2具有余量(UC2 MH2)，优先控制器PID1的操作变量输出上限值MH1用公式(6)增加以使操作变量输出上限值MH1渐近地靠近预定值MT1(步骤105)。结果，优先控制器PID1可以输出更大的操作变量输出MV1。此时，过渡时间Tx1为一直到操作变量输出上限值MH1转变为预定值MT1的时间(精确地说，如果操作变量输出上限值MH1和预定值MT1之间的时间为100％，则操作变量输出上限值MH1变为63.2％的时间)。
如果不等式(4)成立，即非优先控制器PID2的内部输出值UC2相对于操作变量输出上限值MH2没有任何余量(UC2＞MH2)，则优先控制器PID1的操作变量输出上限值MH1沿由于非优先控制器PID2的输出不足(UC2-MV2)造成的操作变量输出上限值MH1降低的方向渐近地进行调节(步骤105)。这就抑制了优先控制器PID1的操作变量输出MV1。此时，过渡时间Tx1为一直到操作变量输出上限值MH1转变为UC1-(UC2-MV2)的时间。
当不等式(4)成立而且优先控制器PID1的操作变量输出上限值MH1将要降低时，非优先控制器PID2的输出不足(UC2-MV2)作为递减指数乘以优先系数α。通过调节优先系数α的值，避免了优先控制器PID1的过度优先，而非优先控制器PID2的控制特性也能恰当地保持在可能的范围内。
图3显示了根据第一实施方式的控制装置的控制操作实施例的图表。图3示出了当扰动在600秒内以及优先控制器PID1的设置点SP1在900秒内从30％到40％变化时，计算控制变量PV1和PV2的模拟结果。
如图3A所示为优先控制器PID1的最高优先次序(α＝0)，当扰动在图3A的第一半部分应用而且优先设置点SP1在图3A的第二半部分变化时，非优先控制器PID2的控制衰减。当然，优先控制器PID1的控制响应最快。
图3B所示为优先控制器PID1的最低优先次序(α＝1)，当扰动在图3B的第一半部分应用而且优先设置点SP1在图3B的第二半部分变化时，非优先控制器PID2的控制没有明显地衰减。当然，与最快响应相比，优先控制器PID1的控制响应缓慢。
如此，第一实施方式能保持两个环路的操作变量输出MV1和MV2的总和在预定值MT1或更低，而且能使高优先次序控制变量PV1保持良好的控制状态。
在上述应用中，加热器输出按时间比例的时间分段。例如，对于最大加热器输出为400W的系统的两个环路，两个环路的操作变量输出总和保持在100％或更少。这只要求400-W功率的设备(能源)如电源，降低了设备的尺寸和成本。如果不使用本发明，就需要800-W功率的设备。
根据第一实施方式，限制预先输入的第一操作变量输出上限值并被赋值到优先控制器以便优先控制器的操作变量输出等于或小于代表整个装置的操作变量输出上限的预定值。计算第二操作变量输出上限并赋值到非优先控制器以便优先及非优先控制器的操作变量输出总和等于或小于预定值。根据非优先控制器的操作变量输出相对于第二操作变量输出上限的余量，运行增加或降低第一操作变量输出上限的计算操作。设置计算值为下一控制循环中的第一操作变量输出上限。这样，在优先控制器获得良好控制特性的同时，保持两个环路的操作变量输出总和为预定值或更低。即使非优先控制器的控制特性也能保持在给定的程度。每个控制器的控制特性和能耗量都可处于接受的范围内。结果，各个控制器的控制性能和控制装置的体积减小能够同时得到满足。控制装置的可用效能能够得到充分地利用。当非优先控制器的操作变量输出相对于第二操作变量输出上限没有任何余量时，第一操作变量输出上限降低。降低的程度根据优先控制器相对于非优先控制器的优先次序发生变化。这样，避免了优先控制器的过度优先，而且即使非优先控制器的控制特性也能恰当地保持在可能的范围内。(第二实施方式)
图4是显示根据本发明第二实施方式的控制装置布置的方框图。图4中的控制装置包括规定第一到第m(m是2或大于2的整数)优先次序的第一到第m的优先控制器PID1到PIDm，预先规定非优先控制器PIDn(第n控制器)为最低优先次序，根据优先控制器PID1到PIDm分别设置第一到第m优先上限处理部分L_MH1到I_MHm，根据非优先控制器PIDn设置非优先上限计算部分C_MHn，根据优先控制器PID1到PIDm设置第一到第m优先上限计算部分C_MH1到C_MHm。
根据在具有使用例如由电热器作致动器的控制系统的n个(n为大于或等于3的整数：n＝m+1)环路的装置(半导体制造装置或类似的装置)中环路的优先次序，当控制环路的控制特性不是十分重要时，可以将第二实施方式应用在这些环路上。
下面对第二实施方式中的控制装置的操作进行说明。图5是显示图4中的控制装置操作的流程图。在这种情况下，优先次序是PID1、PID2、PID3、.......、PIDm和PIDn。
第一优先上限处理部分L_MH1将具有最高优先次序的第一优先控制器PID1的操作变量输出上限值MH1与预定值MT1(如100％)比较。如果操作变量输出上限值MH1大于预定值MT1，则第一优先上限处理部分L_MH1执行设置MH1＝MT1的上限处理过程，即设置预定值MT1为新的操作变量输出上限值MH1(图5中的步骤201)。
第一优先上限处理部分L_MH1输出更新的操作变量输出上限值MH1到第一优先控制器PID1和第一优先上限计算部分C_MH1。如果操作变量输出上限值MH1等于或小于预定值MT1，则第一优先上限处理部分L_MH1不需要更新操作变量输出上限值MH1，而是直接输出当前的操作变量输出上限值MH1。
第一优先控制器PID1执行PID计算过程以计算操作变量输出MV1(步骤202)。
在步骤202中，第一优先控制器PID1通过PID计算过程计算内部输出值UC1：
UC1＝Kg1{1+1/(Ti1s)+Td1s}(SP1-PV1).....................(7)
第一优先控制器PID1将计算的内部输出值UC1与从第一优先上限处理部分L_MH1输出的操作变量输出上限值MH1进行比较。如果内部输出值UC1大于操作变量输出上限值MH1，则第一优先控制器PID1执行设置MV1＝MH1的上限处理过程，即设置操作变量输出上限值MH1为操作变量输出MV1。如果内部输出值UC1等于或小于操作变量输出上限值MH1，则第一优先控制器PID1设置MV1＝UC1，即设置内部输出值UC1为操作变量输出MV1。
第一优先控制器PID1输出计算的操作变量输出MV1到要控制的对象(未示出)和第二优先上限处理部分L_MH2。同时，第一优先控制器PID1输出内部输出值UC1到第一优先上限计算部分C_MH1。
步骤202中的处理过程结束。
第二优先上限处理部分L_MH2根据从第一优先控制器PID1输出的操作变量输出MV1和预定值MT1计算用于运行第二优先控制器PID2的操作变量输出上限值MH2的上限处理过程的上限值MT2(步骤203)：
MT2＝MT1-MV1...........................................(8)
第二优先上限处理部分L_MH2将第二优先控制器PID2的操作变量输出上限值MH2与上限值MT2比较。如果操作变量输出上限值MH2大于上限值MT2，则第二优先上限处理部分L MH2设置MH2＝MT2，即上限值MT2为新的操作变量输出上限值MH2(步骤204)。
第二优先上限处理部分L_MH2输出更新的操作变量输出上限值MH2到第二优先控制器PID2和第二优先上限计算部分C_MH2。如果操作变量输出上限值MH2等于或小于上限值MT2，则第二优先上限处理部分L_MH2不需要更新操作变量输出上限值MH2，而直接输出当前的操作变量输出上限值MH2。
第二优先控制器PID2执行PID计算过程以计算操作变量输出MV2(步骤205)。
在步骤205中，第二优先控制器PID2通过PID计算过程计算内部输出值UC2：
UC2＝Kg2{1+1/(Ti2s)+Td2s}(SP2-PV2).....................(9)
第二优先控制器PID2将计算的内部输出值UC2与从第二优先上限处理部分L_MH2输出的操作变量输出的上限值MH2进行比较。如果内部输出值UC2大于操作变量输出上限值MH2，则第二优先控制器PID2执行设置MV2＝MH2的上限处理过程，即设置操作变量输出上限值MH2为操作变量输出MV2。如果内部输出值UC2等于或小于操作变量输出上限值MH2，则第二优先控制器PID2设置MV2＝UC2，即设置内部输出值UC2为操作变量输出MV2。
第二优先控制器PID2输出计算的操作变量输出MV2到要控制的对象(未示出)、第一优先上限计算部分C_MH1和第三优先上限处理部分L_MH3。同时，第二优先控制器PID2输出内部输出值UC2到第一优先上限计算部分C_MH1和第二优先上限计算部分C_MH2。
步骤205中的处理过程结束。
第一优先上限计算部分C_MH1计算在下一控制循环中用于优先控制器PID1的操作变量输出上限值MH1′(步骤206)。
在步骤206中，第一优先上限计算部分C_MH1根据内部输出值UC2和从第二优先控制器PID2输出的操作变量输出MV2校验下列不等式是否成立：
α1(UC2-MV2)＞0.......................................(10)
其中α1为表示第一优先控制器PID1相对于第二优先控制器PID2的控制优先次序的优先系数，而且是0到1的实数(优先次序系数最高为0，最低为1)。
如果不等式(10)成立，则根据从第一优先上限处理部分L_MH1输出的当前控制循环中的操作变量输出上限值MH1、从第一优先控制器PID1输出的内部输出值UC1、以及从第二优先控制器PID2输出的操作变量输出MV2和内部输出值UC2，第一优先上限计算部分C_MH1通过下列公式计算在下一控制循环中用于第一优先控制器PID1的操作变量输出上限值MH1′。第一优先上限计算部分C_MH1输出操作变量输出上限值MH1′到第一优先上限处理部分L_MH1：
MH1′＝[MH1 Tx1+{UC1-α1(UC2-MV2)}dT]/(Tx1+dT).........(11)
如果不等式(10)不成立，则第一优先上限计算部分C_MH1根据预定值MT1、从第一优先上限处理部分L_MH1输出的当前控制循环中的操作变量输出上限值MH1计算操作变量输出上限值MH1′，并输出操作变量输出上限值MH1′到第一优先上限处理部分L_MH1：
MH1′＝[MH1 Tx1+MT1 dT]/(Tx1+dT)........................(12)
步骤206的处理过程结束。
第三优先上限处理部分L_MH3根据从第二优先控制器PID2输出的操作变量输出MV2和从第二优先上限处理部分L_MH2输出的上限值MT2计算用于运行第三优先控制器PID3的操作变量输出上限值MH3的上限处理过程的上限值MT3(步骤207)：
MT3＝MT2-MV2..........................................(13)
第三优先上限处理部分L_MH3将第三优先控制器PID3的操作变量输出上限值MH3与上限值MT3比较。如果操作变量输出上限值MH3大于上限值MT3，则第三优先上限处理部分L_MH3设置MH3＝MT3，即上限值MT3为新的操作变量输出上限值MH3(步骤208)。
第三优先上限处理部分L_MH3输出更新的操作变量输出上限值MH3到第三优先控制器PID3和第三优先上限计算部分C_MH3。如果操作变量输出上限值MH3等于或小于上限值MT3，则第三优先上限处理部分L_MH3不需要更新操作变量输出上限值MH3，而直接输出当前的操作变量输出上限值MH3。
第三优先控制器PID3执行PID计算过程以计算操作变量输出MV3(步骤209)。
在步骤209中，第三优先控制器PID3通过PID计算过程计算内部输出值UC3：
UC3＝Kg3{1+1/(Ti3s)+Td3s}(SP3-PV3)....................(14)
其中Kg3、Ti3和Td3是控制器PID3的比例增益、积分时间、微分时间，SP3是通过控制器PID3对要控制的对象(未示出)设置的设置点，而PV3是此对象的控制变量。比例增益Kg3、积分时间Ti3、微分时间Td3以及设置点SP3是预先设置的，而控制变量PV3通过传感器(未示出)检测。
第三优先控制器PID3将计算的内部输出值UC3与从第三优先上限处理部分L_MH3输出的操作变量输出上限值MH3比较。如果内部输出值UC3大于操作变量输出上限值MH3，则第三优先控制器PID3执行设置MV3＝MH3的上限处理过程，即设置操作变量输出上限值MH3为操作变量输出MV3。如果内部输出值UC3等于或小于操作变量输出上限值MH3，则第三优先控制器PID3设置MV3＝UC3，即设置内部输出值UC3为操作变量输出MV3。
第三优先控制器PID3输出计算的操作变量输出MV3到要控制的对象(未示出)、第二优先上限计算部分C_MH2和第四优先上限处理部分L_MH4。同时，第三优先控制器PID3输出内部输出值UC3到第二优先上限计算部分C_MH2和第三优先上限计算部分C_MH3。
步骤209的处理过程结束。
第二优先上限计算部分C_MH2计算在下一控制循环中用于第二优先控制器PID2的操作变量输出上限值MH2′(步骤210)。
在步骤210中，第二优先上限计算部分C_MH2根据从第三优先控制器PID3输出的内部输出值UC3和操作变量输出MV3校验下列不等式是否成立：
α2(UC3-MV3)＞0....................................(15)
其中α2为表示第二优先控制器PID2相对于第三优先控制器PID3的控制优先次序的优先系数，而且是0到1的实数(优先次序系数最高为0，最低为1)。
如果不等式(15)成立，则根据从第二优先上限处理部分L_MH2输出的当前循环中的操作变量输出上限值MH2、从第二优先控制器PID2输出的内部输出值UC2、以及从第三优先控制器PID3输出的操作变量输出MV3和内部输出值UC3，第二优先上限计算部分C_MH2通过下列公式计算在下一控制循环中用于第二优先控制器PID2的操作变量输出上限值MH2′。第二优先上限计算部分C_MH2输出操作变量输出上限值MH2′到第二优先上限处理部分L_MH2：
MH2′＝[MH2 Tx2+{UC2-α2(UC3-MV3)}dT]/(Tx2+dT).........(16)
其中Tx2为过渡时间，例如Tx2＝Td2。
如果不等式(15)不成立，则第二优先上限计算部分C_MH2根据预定值MT1、从第二优先上限处理部分L_MH2输出的当前控制循环中的操作变量输出上限值MH2计算操作变量输出上限值MH2′，并输出操作变量输出上限值MH2′到第二优先上限处理部分L_MH2：
MH2′＝[MH2 Tx2+MT2 dT]/(Tx2+dT)......................(17)
步骤210的处理过程结束。
重复步骤203到206和207到210的同样处理过程，第m优先上限计算部分C_MHm计算在下一控制循环中用于第m优先控制器PIDm的操作变量输出上限值MHm′。此后，第m优先上限处理部分L_MHm根据从第(m-1)优先控制器PIDm-1输出的操作变量输出MVm-1和从第(m-1)优先上限处理部分L_MHm-1(未示出)输出的上限值MTm-1计算用于运行第m优先控制器PIDm的操作变量输出上限值MHm的上限处理过程的上限值MTm(步骤300)：
MTm＝MTm-1-MVm-1....................................(18)
第m优先上限处理部分L_MHm将第m优先控制器PIDm的操作变量输出上限值MHm与上限值MTm比较。如果操作变量输出上限值MHm大于上限值MTm，则第m优先上限处理部分L_MHm设置MHm＝MTm，即上限值MTm为新的操作变量输出上限值MHm(步骤301)。
第m优先上限处理部分L_MHm输出更新的操作变量输出上限值MHm到第m优先控制器PIDm和第m优先上限计算部分C_MHm。如果操作变量输出上限值MHm等于或小于上限值MTm，则第m优先上限处理部分L_MHm不需要更新操作变量输出上限值MHm，而直接输出当前的操作变量输出上限值MHm。
第m优先控制器PIDm执行PID计算过程以计算操作变量输出MVm(步骤302)。
在步骤302中，第m优先控制器PIDm通过PID计算过程计算内部输出值UCm：
UCm＝Kgm{1+1/(Tim s)+Tdm s}(SPm-PVm).................(19)
其中Kgm、Tim和Tdm是控制器PIDm的比例增益、积分时间、微分时间，SPm是通过控制器PIDm对要控制的对象(未示出)设置的设置点，而PVm是此对象的控制变量。比例增益Kgm、积分时间Tim、微分时间Tdm和设置点SPm是预先设置的，而控制变量PVm通过传感器(未示出)检测。
第m优先控制器PIDm将计算的内部输出值UCm与从第m优先上限处理部分L_MHm输出的操作变量输出上限值MHm比较。如果内部输出值UCm大于操作变量输出上限值MHm，则第m优先控制器PIDm执行设置MVm＝MHm的上限处理过程，即设置操作变量输出上限值MHm为操作变量输出MVm。如果内部输出值UCm等于或小于操作变量输出上限值MHm，则第m优先控制器PIDm设置MVm＝UCm，即设置内部输出值UCm为操作变量输出MVm。
第m优先控制器PIDm输出计算的操作变量输出MVm到要控制的对象(未示出)、第(m-1)优先上限计算部分C_MHm-1和非优先上限处理部分C_MHn。同时，第m优先控制器PIDm输出内部输出值UCm到第(m-1)优先上限计算部分C_MHm-1和第m优先上限计算部分C_MHm。
步骤302的处理过程结束。
第(m-1)优先上限计算部分C_MHm-1计算在下一控制循环中用于第(m-1)优先控制器PIDm-1的操作变量输出上限值MHm-1′(步骤303)。
在步骤303中，第(m-1)优先上限计算部分C_MHm-1根据内部输出值UCm和从第m优先控制器PIDm输出的操作变量输出MVm校验下列不等式是否成立：
αm-1(UCm-MVm)＞0.....................................(20)
其中αm-1为表示第(m-1)优先控制器PIDm-1相对于第m优先控制器PIDm的控制优先次序的优先次序系数，而且是0到1的实数(优先次序系数最高为0，最低为1)。
如果不等式(20)成立，则根据从第(m-1)优先上限处理部分L_MHm-1输出的当前循环中的操作变量输出上限值MHm-1、从第m-1优先控制器PIDm-1输出的内部输出值UCm-1、以及从第m优先控制器PIDm输出的操作变量输出MVm和内部输出值UCm，第(m-1)优先上限计算部分C_MHm-1通过下列公式计算在下一控制循环中用于第(m-1)优先控制器PIDm-1的操作变量输出上限值MHm-1′。第(m-1)优先上限计算部分C_MHm-1输出操作变量输出上限值MHm-1′到第(m-1)优先上限处理部分L_MHm-1：
MHm-1′＝[MHm-1 Txm-1+{UCm-1-αm-1(UCm-MVm)}dT]/
(Tx m-1+dT)...........................................(21)
其中Txm-1为过渡时间，例如Txm-1＝Tdm-1。
如果不等式(20)不成立，则第(m-1)优先上限计算部分C_MHm-1根据预定值MT1、从第(m-1)优先上限处理部分L_MHm-1输出的当前控制循环中的操作变量输出上限值MHm-1计算操作变量输出上限值MHm-1′，并输出操作变量输出上限值MHm-1′到第(m-1)优先上限处理部分L_MHm-1：
MHm-1′＝[MHm-1 Txm-1+MT1 dT]/(Txm-1+dT)..................(22)
步骤303的处理过程结束。
根据从第m优先控制器PIDm输出的操作变量输出MVm以及从第m优先上限处理部分L_MHm输出的上限值MTm，非优先上限计算部分C_MHn计算表示来自非优先控制器PIDn的操作变量输出Mvn上限的操作变量输出上限值MHn，并输出操作变量输出上限值MHn到非优先控制器PIDn(步骤304)：
MHn＝MTm-MVm............................................(23)
非优先控制器PIDn执行PID计算过程以计算操作变量输出MVn(步骤305)。
在步骤305中，非优先控制器PIDn通过PID计算过程计算内部输出值UCn：
UCn＝Kgn{1+1/(Tin s)+Tdn s}(SPn-PVn)..................(24)
其中Kgn、Tin和Tdn是控制器PIDn的比例增益、积分时间、微分时间，SPn是通过控制器PIDn对要控制的对象(未示出)设置的设置点，而PVn是此对象的控制变量。比例增益Kgn、积分时间Tin、微分时间Tdn和设置点SPn是预先设置的，而控制变量PVn通过传感器(未示出)检测。
非优先控制器PIDn将从非优先上限计算部分C_MHn输出的计算的内部输出值UCn与操作变量输出上限值MHn比较。如果内部输出值UCn大于操作变量输出上限值MHn，则非优先控制器PIDn执行设置MVn＝MHn的上限处理过程，即设置操作变量输出上限值MHn为操作变量输出MVn。如果内部输出值UCn等于或小于操作变量输出上限值MHn，则非优先控制器PIDn设置MVn＝UCn，即设置内部输出值UCn为操作变量输出MVn。
非优先控制器PIDn输出计算的操作变量输出MVn到要控制的对象(未示出)和第m优先上限计算部分C_MHm。同时，非优先控制器PIDn输出内部输出值UCn到优先上限计算部分C_MHm。
步骤305中的处理过程结束。
第m优先上限计算部分C_MHm计算在下一控制循环中用于第m优先控制器PIDm的操作变量输出上限值MHm′(步骤306)。
在步骤306中，优先上限计算部分C_MHm根据从非优先控制器PIDn输出的内部输出值UCn和操作变量输出MVn校验下列不等式是否成立：
αm(UCn-MVn)＞0......................................(25)
其中αm为表示第m优先控制器PIDm相对于非优先控制器PIDn的控制优先次序的优先次序系数，而且是0到1的实数(优先次序系数最高为0，最低为1)。
如果不等式(25)成立，则根据从第m优先上限处理部分L_MHm输出的当前控制循环中的操作变量输出上限值MHm、从第m优先控制器PIDm输出的内部输出值UCm、以及从非优先控制器PIDn输出的操作变量输出MVn和内部输出值UCn，第m优先上限计算部分C_MHm通过下列公式计算在下一控制循环中用于优先控制器PIDm的操作变量输出上限值MHm′。第m优先上限计算部分C_MHm输出操作变量输出上限值MHm′到第m优先上限处理部分L_MHm：
MHm′＝[MHm Txm+{UCm-αm(UCn-MVn)}dT]/(Txm+dT)........(26)
其中Txm为过渡时间，例如Txm＝Tdm。
如果不等式(25)不成立，则优先上限计算部分C_MHm根据预定值MT1和从第m优先上限处理部分L_MHm输出的当前控制循环中的操作变量输出上限值MHm计算操作变量输出上限值MHm′，并输出操作变量输出上限值MHm′到优先上限处理部分L_MHm：
MHm′＝[MHm Txm+MT1 dT]/(Txm+dT).......................(27)
步骤306的处理过程结束。
步骤201到306界定为一个控制循环的处理过程，而每个控制循环dT都重复从步骤201到步骤306的处理过程。
应该注意第i(i＝1到m)优先上限处理部分L_MHi在步骤201、204、208和301中通过设置MHi＝MHi′执行处理过程，即设置在前面控制循环中从第i优先上限计算部分C_MHi计算并输出的操作变量输出上限值MH1′作为当前控制循环中的操作变量输出上限值MHi。
用这种方法，在第二实施方式中，第二优先控制器PID2的操作变量输出上限值MH2设置为MT1-MV1(步骤203)，...，第三优先控制器PID3的操作变量输出上限值MH3设置为MT1-MV1-MV2(步骤207)，...，非优先控制器PIDn的操作变量输出上限值MHn设置为MTm-MVm(步骤304)以便一直保持第一优先控制器PID1的操作变量输出MV1、第二优先控制器PID2的操作变量输出MV2、...、非优先控制器PIDn的输出MVn的总和为预定值MT1或更低。
如果不等式(10)不成立，即非优先控制器PID2的内部输出值UC2相对于操作变量输出上限值MH2具有余量(UC2 MH2)，则利用公式(12)增加第一优先控制器PID1的操作变量输出上限值MH1以使操作变量输出上限值MH1渐近地靠近预定值MT1(步骤206)。结果，第一优先控制器PID1可以输出更大的操作变量输出MV1。
如果不等式(10)成立，即，第二优先控制器PID2的内部输出值UC2相对于操作变量输出上限值MH2没有任何余量(UC2＞MH2)，则第一优先控制器PID1的操作变量输出上限值MH1沿由于第二优先控制器PID2的输出不足(UC2-MV2)造成的操作变量输出上限值MH1降低的方向上渐近地调节(步骤206)。这就抑制了第一优先控制器PID1的操作变量输出MV1。当不等式(10)成立而且第一优先控制器PID1的操作变量输出上限值MH1将要降低时，第二优先控制器PID2的输出不足(UC2-MV2)作为递减指数乘以优先次序系数α1。通过调节优先次序系数α1的值，避免第一优先控制器PID1产生过度优先，而第二优先控制器PID2的控制效能也能恰当地保持在可能的范围内。
类似地，当第(j+1)控制器PIDj+1的操作变量输出MVj+1相对于第(j+1)(j是2到m的整数)操作变量输出上限MHj+1有余量时，增加第j控制器PIDj的操作变量输出上限MHj以使操作变量输出上限MHj渐近地靠近预定值MT1。这样，第j控制器PIDj能输出更大的操作变量输出MVj。
当第(j+1)控制器PIDj+1的操作变量输出MVj+1相对于第(j+1)操作变量输出上限MHj+1没有任何余量时，第j控制器PIDj的操作变量输出上限MHj沿由于第(j+1)控制器PIDj+1的输出不足(UCj+1-MVj+1)造成的操作变量输出上限MHj降低的方向上渐近地调节。这就抑制了第j控制器PIDj的操作变量输出MVj。
在降低第j控制器PIDj的操作变量输出上限值MHj中，第(j+1)控制器PIDj+1的输出不足(UCj+1-MVj+1)作为递减指数乘以优先次序系数αj。通过调节优先次序系数αj的值，避免第j优先控制器PIDj产生过度优先，而第(j+1)控制器PIDj+1的控制效能也能恰当地保持在可能的范围内。
如此，第二实施方式能保持n个环路的操作变量输出MV1、MV2...、MVn的总和为预定值MT1或更低，而且能保持高优先次序控制变量在良好的控制状态。
在上述应用中，加热器输出可以按时间比例的时间分段进行赋值。例如，对于具有最大加热器输出为400W的系统的四个环路，四个环路的操作变量输出的总和要保持为100％或更少。这只需要一个400-W功率的设备如电源，降低了设备的尺寸和成本。如果不使用本发明，就需要1，600-W功率的设备。
在第二实施方式中，在第一控制循环中的操作变量输出上限值MH1、MH2、MH3、...、MHm设置到例如100％。
根据第二实施方式，限制预先输入的第k操作变量输出上限值并赋值到第k控制器以便第一到第k(k为1到m的整数)控制器的操作变量输出总和等于或小于代表整个装置的操作变量输出上限的预定值。计算第n操作变量输出上限并赋值到第n控制器以便第一到第m和第n控制器的操作变量输出总和等于或小于预定值。根据第(k+1)控制器的操作变量输出相对于第(k+1)操作变量输出上限的余量，运行增加/降低第k操作变量输出上限的计算操作。设置计算值为下一个控制循环中的第k操作变量输出上限。这样，在优先控制器获得良好控制效能的同时，保持n个环路的操作变量输出总和为预定值或更低。而且非优先控制器的控制特性也能保持在给定的程度。每个控制器的控制特性和能耗量都处于可接受的范围内。结果，满足了每个控制器的控制特性要求并降低了控制装置的尺寸，并充分发挥了控制装置的使用效能。当第(k+1)控制器的操作变量输出相对于第(k+1)操作变量输出上限没有任何余量时，降低第k操作变量输出的上限。降低的程度根据第k控制器相对于第(k+1)控制器的优先次序而变化。避免了第k控制器产生过度优先，而且即使第(k+1)控制器的控制特性也能恰当地保持在可能的范围内。
由上述说明可知，本发明适合于使用多个控制器的控制。

Claims (8)

1.一种在预定的能耗量内使用两个控制器实现控制的控制装置，其特征在于包括：
(1)根据第一操作变量输出上限计算操作变量输出的优先控制器；
(2)根据第二操作变量输出上限计算操作变量输出的非优先控制器；
(3)优先上限处理部分，其限制预先输入的第一操作变量输出上限的值并赋值第一操作变量输出上限到所述的优先控制器以便调节所述优先控制器的操作变量输出不大于代表整个装置操作变量输出上限的预定值；
(4)非优先上限计算部分，其计算第二操作变量输出上限并赋值第二操作变量输出上限到所述非优先控制器以便调节所述优先和所述非优先控制器的操作变量输出总和不大于预定值；以及
(5)优先上限计算部分，其根据所述非优先控制器的操作变量输出相对于第二操作变量输出上限的余量，运行增加/降低第一操作变量输出上限的计算操作，并将计算的值作为第一操作变量输出上限在下一控制循环中赋值到所述优先上限处理部分。
2.一种在预定的能耗量内使用n(n是不小于3的整数)个控制器实现控制的控制装置，其特征在于包括：
(1)根据第一到第m相应的操作变量输出上限，预先规定第一到第m(m等于n-1)的优先次序并计算操作变量输出的第一到第m控制器；
(2)根据第n个操作变量输出上限预先规定最低的优先次序并计算操作变量输出的第n个控制器；
(3)用于k(k是1到m的整数)个控制器的第一到第m优先上限处理部分，其限制预先输入的第k个操作变量输出上限值并赋值第k操作变量输出上限到第k个控制器以便调节所述第一到第k控制器的操作变量输出的总和不大于代表整个装置操作变量输出上限的预定值；
(4)非优先上限计算部分，其计算第n操作变量输出上限并赋值第n操作变量输出上限到所述第n控制器以便调节所述第一到第m和第n控制器的操作变量输出的总和不大于预定值；以及
(5)用于k个控制器的第一到第m优先上限计算部分，其根据第(k+1)个控制器的操作变量输出相对于第(k+1)个操作变量输出上限的余量，运行增加/降低第k操作变量输出上限的计算操作，并将计算的值作为第k操作变量输出上限在下一次控制循环中赋值到第k优先上限处理部分。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于当所述非优先控制器的操作变量输出相对于第二操作变量输出上限具有余量时，所述优先上限计算部分增加第一操作变量输出上限，当操作变量输出没有任何余量时，降低第一操作变量输出上限，并根据所述优先控制器相对于所述非优先控制器的优先次序改变降低的程度。
4.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于当所述第(k+1)控制器的操作变量输出相对于第(k+1)操作变量输出上限具有余量时，用于所述第k控制器的所述第k优先上限计算部分增加第k操作变量输出上限，当操作变量输出没有任何余量时，降低第k操作变量输出上限，并根据所述第k控制器相对于所述第(k+1)控制器的优先次序改变降低的程度。
5.一种控制方法，其应用在预定的能耗量内使用优先和非优先两个控制器实现控制的控制装置中，其特征在于包括重复运行步骤：
(1)限制预先输入的第一操作变量输出上限的值以便调节优先控制器的操作变量输出不大于代表整个装置操作变量输出上限的预定值的优先上限处理过程；
(2)根据第一操作变量输出上限，通过优先控制器计算操作变量输出的优先操作变量输出计算处理过程；
(3)计算第二操作变量输出上限以便调节优先和非优先控制器的操作变量输出的总和不大于预定值的非优先上限计算处理过程；
(4)根据第二操作变量输出上限，通过非优先控制器计算操作变量输出的非优先操作变量输出计算处理过程；
(5)根据非优先控制器的操作变量输出相对于第二操作变量输出上限的余量，运行增加/降低第一操作变量输出上限的计算操作、并将计算的值作为第一操作变量输出上限在下一控制循环中赋值到优先上限处理过程的优先上限计算处理过程。
6.一种控制方法，其用于在预定的能耗量内使用n(n是不小于的整数)个预先规定从第一到第n优先次序的控制器实现控制的控制装置中，其特征在于包括步骤：
运行
(1)限制预先输入的第一操作变量输出上限的值以便调节第一控制器的操作变量输出不大于代表整个装置操作变量输出上限的预定值的第一优先上限处理过程；
(2)根据第一操作变量输出上限通过第一控制器计算操作变量输出的第一优先操作变量输出处理过程；
(3)计算第二操作变量输出上限以便调节第一控制器和第二控制器的操作变量输出的总和不大于预定值的第二优先上限处理过程；
(4)根据第二操作变量输出上限通过第二控制器计算操作变量输出的第二优先操作变量输出计算处理过程；以及
(5)根据第二控制器的操作变量输出相对于第二操作变量输出上限的余量，运行增加/降低第一操作变量输出上限的计算操作、并将计算的值作为第一操作变量输出上限在下一控制循环中赋值到第一优先上限处理过程的第一优先上限计算处理过程；
顺序运行
(6)对i(i是3到m的整数)个控制器的三个处理过程：限制预先输入的第i个操作变量输出上限的值以便调节第一到第i控制器的操作变量输出的总和不大于预定值的第i优先上限处理过程；根据第i操作变量输出上限通过第i控制器计算操作变量输出的第i优先操作变量输出计算处理过程；以及根据第i控制器的操作变量输出相对于第i操作变量输出上限的余量，运行增加/降低第(i-1)个操作变量输出上限的计算操作、并将计算的值作为第(i-1)操作变量输出上限在下一控制循环中赋值到第(i-1)优先上限处理过程的第(i-1)优先上限计算处理过程；
运行
(7)计算第n个操作变量输出上限以便调节第一到第m和第n控制器的操作变量输出的总和不大于预定值的非优先上限计算处理过程；
(8)根据第n操作变量输出上限通过第n个控制器计算操作变量输出的非优先操作变量输出计算处理过程；以及
(9)根据第n控制器的操作变量输出相对于第n操作变量输出上限的余量，运行增加/降低第m个操作变量输出上限的计算操作、并将计算的值作为第m操作变量输出上限在下一控制循环中赋值到第m优先上限处理过程的第m优先上限计算处理过程；以及
重复运行处理过程(1)到(9)
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于优先上限计算处理过程包括以下处理过程：当非优先控制器的操作变量输出相对于第二操作变量输出上限具有余量时，增加第一操作变量输出上限，当操作变量输出没有任何余量时，降低第一操作变量输出上限，并根据优先控制器相对于非优先控制器的优先次序改变降低的程度。
8.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于用于第k(k是1到m的整数)控制器的第k优先上限计算处理过程包括以下处理过程：当第(k+1)控制器的操作变量输出相对于第(k+1)操作变量输出上限具有余量时，增加第k操作变量输出上限，当操作变量输出没有任何余量时，降低第k操作变量输出上限，并根据第k控制器相对于第(k+1)控制器的优先次序改变降低的程度。
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