一发明名称：量化控制法。
二所属领域：本发明方法属自动控制的技术领域。
三主要用途：适用于如水轮发电机组、火车等具有机械惯性的机械、机器、装置的速度、 转速的自动控制以及需自动控制温度的电炉等的温度控制。
四主要特点：与其它同类控制要求和控制对象的控制方法相比，是一种闭环反馈的、易 于使用电子计算机进行自动控制的特殊方法。具有可克服机械惯性或温度惰性，可防止过调， 缩短调速时间的控制方法。通过设计计算机控制软件或程序，可很容易地设定和调整控制参 数。可很容易地与现有控制系统的其它部件、机构、装置配套应用。是自动控制领域的新方 法。具有显著的新颖性，创造性和实用性。
五请求保护的范围：
(一)请求保护本发明方法主体量化控制法的构思、设计的发明权、专利权、有赏转让权。
本发明由几部分组成：
1.量化控制法。
2.量化控制法软件程序。
3.论文：《量化控制法的基本规律原理及其计算机软件》
六权利要求：
请求中国国家知识产权局专利局、国家有关部门、有关司法机关、有关按权利与义务要 求应尽保护义务的单位和公民，以及联合国和全世界应尽保护义务的组织、国家与个人，尊 重、承认和保护本发明专利技术的和平、合理、公正、高效的利用、使用及属于中国和我个 人的发现、发明的荣誉权，我个人的著作权和专利权。
七要求保护的技术技术特征及内容：
(一)概述
量化控制法是我在水轮发电机调节中发现的闭环控制新方法，新理论。于一九七一年发 现的。之前此发曾在1992年6月北京全国工业控制自动化学术交流会议上采用公开过，并于 当时入编到一部工业自动化类的论文集。现在经我考虑使其应用于实际祖国经济建设中。起 初用于水轮发电机组的调节的设想中。但其不仅适用于水轮发电机调节，还适用于车船、电 机、火箭、导弹等具有机械惯性的对象的频率和速度的控制。还可适用于电冶炉等需自动控 制温度的电炉等的自动控温技术中。这一方法易使控制方法计算机化和软件化。其控制性能 预计良好可用。可减少超调量，缩短控制过程的动态过程或时间。静差小，控制质量高。应 用之一如“说明书附图”中的水轮发电机组的转速(或电频)调节的系统原理框图图1。
(二)量化控制法的基本原理
量化控制，顾名思义就是把被调量或模拟量(如频率、速度及其导数和偏差)量化为运 用数字计算机运算的离散脉冲数。其控制性能类似于闭环负反馈微分自动控制原理。从被调 物理量及其导数着眼.如图1：由传感器检测出被控对象的被调参量(如速度、频率等)的电 讯号，然后由A/D(模拟/数字)转换器转变为适合于数字计算机运算的电脉冲数，输入“输 入通道设备”。在输入通道设备中置一脉冲频率计数器和寄存器。频率计数器的选通脉冲的基 准周期的长短视被检对象的具体要求而定。寄存器用以寄存前后相临两基准周期脉冲中前一 脉冲选通时的脉冲数。此寄存器亦可由计算机中内存储器的一个存储单元代替。在需要时， 由计算机发出取数信号，将被调量脉冲频率值取至计算机参加运算。由计算机在控制程序的 (见后)的控制下解算出被调量脉冲频率的导数和偏差。然后将被调量脉冲频率导数及其偏 差一起根据某时即时值的大小和极性(即正负号)，鉴别出控制信号，如“增速信号”或“减 速信号”。，输出至“输出通道”寄存器寄存并送至D/A(数字/模拟)转换器转换成控制要求 的信号，而且其值亦随要求而变化。这个信号可以是信号持续时间的长短及其幅值的高低。 控制信号被计算、鉴别、分离出后由功率放大器放大并转换为机械能或电能量通过执行机构 (如电动机)对被控制对象进行控制，使其恢复到给定状态。即使被控参数恢复到给定值。 这个给定值依对象不同，可以是常量，也可以是变量。所算得的被调量频率偏差转变为模拟 信号。其幅值同偏差成正比。这样偏差大时执行速度较快，以缩短调速时间；偏差小时执行 速度较慢，以减小超调量。对水轮发电机组转速(或电频)的调节方法见“说明书附图”图 2。
计算机可用专用机，亦可用分时系统计算机同其它过程(如检测，其它控速过程等)分 时运用。除计算机，输入，输出通道及软件外，其余设备如传感器，功率放大器以及执行设 备等，均需按具体控制对象要求设计制造。
(三)具体过程分析
被控对象的过程或给定状态变化时，被调参量S偏离给定值S0增加或减少，其值输入计 算机解算出其偏差和导数(包括量值及正负极性)。将这些偏差和导数按其值大小和极性，在 程序控制下，被即时区分为不同的数字区间P1、P2……Pn和b1，b2……bn，然后由程序将 其鉴别为“增速信号”或“减速信号”对外输出，控制被调对象恢复到给定值状态。具体分析 如图2。
过程(1)：此为静态区.即被调量的即时值在给定区附近的允许偏差范围内，在此区内，执 行机构不动作，使被调量稳定在给定值。静态区偏差大小可按被控制对象技术要求通过程序调 整。
过程(2)：图2中的“不调区”(即执行机构不动作，无控制信号时)，此区域内，是被调量 在该偏差时的允许值。此时被调量虽已允许导数值向其给定值(静态区)过渡，但没有控制 信号，执行机构不动作。
过程(3)：当被控对象受扰动时，被调量S偏离给定值减小。偏差增大时，计算机就即 时产生“增速信号”，从而使偏差增大的趋势减缓，使过程即时得到恢复。这样，可减少超调 量，缩短动态过程。
过程(4)：当被调量小于给定值或给定值增大时的恢复状态时，偏差大时给定较大的导 数，使恢复过程较快，可缩短恢复时间。偏差小时给定较小的导数值可使过程减少过调。当 导数大于某偏差时的给定值时，计算机即时产生“减速信号”使执行机构动作，减少导数值， 以防过调。当导数小于该偏差时的给定值时，计算机即时产生“增速信号”使执行机构动作， 增大导数值，以加快恢复过程。
过程(5)：当被控制对象受扰动被调量增大，偏差增大时，计算机就即时产生“减速信 号”，从而使偏差增大的趋势减缓，使过程即时恢复。这样也可减少超调量，缩短动态过程。
过程(6)：当被调量大于给定值或给定值减小的恢复状态时，偏差大时给定较大的导数， 使恢复过程较快，可缩短动态时间。偏差较小时给定较小的导数，可减小超调量。当导数大 于其偏差时的给定值，计算机即产生“增速信号”，使执机构动作，减小导数值，以减少超调 量。当导数小于某偏差时的给定值时，计算机即产生“减速信号”，使执行机构动作，增大导 数值，以加快恢复过程。
被调量给定值在过程控制中，随对象不同，有的属恒定值，有的是随时间而变化的。因 而控制信号的产生有的是由扰动引起的，有的是因对象工作过程变化化给定值变化引起的。 由扰动引起被调量变化时，，有以上过程(3)、(5)。因对象被调量给定值变化时，没有以上 过程(3)和(5)。以上过程(1)~(6)中，过程(1)为静态过程，其余(2)~(6)均为 动态过程。
图2“量化控制法坐标图”的象限次序与初等数学中的直角坐标系的相同。过程(5)在 第一象限。此象限内，偏差和导数均为正值。过程(3)在第三象限内。此象限内，偏差和导 数均为负值。过程(4)在第二象限。此象限内，偏差为负。导数为正。过程(6)在第四象 限。此象限内，偏差为正，导数为负。过程(2)在第二、第四象限，为“不调区”。过程(1) 即静态区在横轴上。图2中纵横坐标轴的箭头均指正方向。P轴为偏差轴，b轴为导数轴。偏 差和导数“0”值均在坐标原点o上。静态区即在原点上。
(四)表达″量化控制法″的逻缉代式
按照图2″量化控制法坐标图″可写出表达控制信号的逻辑代数式如下：
增速信号：(图2中的″增速区″即为产生增速信号的区域)
ZS＝CD+CD〔Q1(R2+R3+…+Rn)+Q2(R3+R4+…+Rn)+…+Qn-1(Rn+ Rn+1+…)〕+CD〔Q3(R1+R2)+Q4(R1+R2+R3)+…+Qn(R1+ R2+…+Rn-1)〕
减速信号：(图2中的“减速区”即为产生减速信号的区域)
ZJ＝CD+CD〔Q1(R2+R3+…+Rn)+Q2(R3+R4+…+Rn)+… +Qn-1(Rn+Rn+1+…)〕+CD〔Q3(R1+R2)+Q4(R1+R2+R3)+…+ Qn(R1+R2+…+Rn-1)]
不调信号：(图2中的″不调区″，即没有控制信号的区域)
BT＝(CD+CD)(Q1R1+Q2R2+…+QnRn)
以上为量化控制法的布尔代数式。
以上三逻辑式中的符号的意义如下：
C____偏差为正。C——偏差为负。D——导数为正。D——导数为负。Qi____Pi-1～Pi (偏差区间)。Ri____Ri-1～Ri(导数区间)。Pi、Ri——为偏差及导数的界值。bi＝0 ——为导数值为0，在坐标原点上。P0＝0——为偏差值为0，也在坐标原点上。
(五)量化控制法的计算机程序
根据图2“量化控制法坐标图”和上面的布尔代数式，可写出实现量化控制法的计算机 PASCAL程序
如下：
PROGRAM Digitcontrol(inchl，outchl)Var
ZS，JS，C，d：boolean
A，e，s，b，SO，P：integer
Begin
1：Read(S，SO，e，P1，P2......Pn，b1，b2......bm)
a：＝s，b：＝e-a，p：＝so-a.
if b＞0 then d：＝true；
if b＜0 then d：＝false；
if p＞0 then c：＝true；
if p＜0 then c：＝false；
e：＝a；
if c＝True  and d＝true then ZS：＝true；
                             ZJ：＝false；
If c＝false and d＝false then ZJ：＝true；
                              ZS：＝false；
While c＝false and d＝true
If p＞po and p＜＝p1 and b＞b1；
Or p＞p1 and p＜＝p2 and b＜b2；
……
or p＞＝p(n-1) and p＜＝pn and b＞bm then ZS：＝true；
                                          ZJ：＝false；
If p＞p1 and p＜＝p2 and b＝b1
Or p＞＝p2 and p＜＝p3 and b＜b2
……
or p＞＝pn and b＜bm
then ZJ：＝true，ZS＝false；
if p＞＝p0 and p＜＝p1 and b＝b1
or p＞＝p1 and p＜＝p2 and b＞＝b1 and b＜＝b2
……
or p＞＝p(n-1)and p＜＝pn and b＞＝b(m-1)and b＜＝bm
then ZS：＝false and ZJ＝false
While c＝true and d＝false
If p＞＝p0 and p＜＝p1 and b＞b1
Or p＞＝p1 and p＜＝p2 and b＞b2
……
or p＞＝p(n-1)and p＜＝pn and b＞bm
then ZJ＝true，ZS：＝false；
if p＞＝p1 and p＜＝p2 and b＝b1
or p＞＝p1 and p＜＝p3 and b＜b2
……
or p＞＝pn and b＜bm；
then ZS：＝true and ZJ：＝false if p＞＝p0 and p＜＝p1 and b＝b1
or p＞＝p1 and p＜＝p2 and b＞＝b1 and b＜＝b2
……
or p＞＝p(n-1)and p＜＝pn and b＞＝b(m-1)and
b＜＝bm
then ZS：＝false and ZJ：＝false；
While(ZS：＝false，ZJ：＝false)；
GOTO 1；
END.
以上用PASCAL语言编写的的程序，对“量化控制法”来说是一种尝试，因为这一控制法 属于首创，因而程序在编写过程中有些内容没有国家标准可依。
有关程序及符号的意义的说明如下：
Digitcontrol：为程序名“量化控制法”。
Inchl：为自定义输入文件，亦为输入通道。
Outchl：为自定义输出文件，亦即输出通道。
Gotol：语句实现控制对象的整个实时过程控制的循环。其意义是执行完整个程序段后 转
代表没向标号为“1”的语句，有重返下一循环的程序执行工作。如此往复不已，实现整个控 制功能。
Read语句实现将输入通道中控制对象的被调量脉冲的即时频率S及其该时的给定值S0 以及前选相邻脉频e输入计算机。
While语句实现将运行以上程序一个循环后的结果，即偏差p＝s0-a的绝对值，控制信号 ZS＝true或ZJ＝true，输出至输出通道中，然后经变换放大后由执行机构控制对象的被 调量恢复至给定值。
程序中的p0、p1、p2……pn和b0、b1、b2……bm分别为频率偏差及频率导数区间的界 值。在试验或调试中可根据控制对象要求通过修改程序输入值而定。方法简单容易。
以上程序的循环周期可按控制对象的要求而定。不同对象循环周期不同。
导数b＝e-Aui以频率计数器的选通脉冲周期为时间单位的脉频变化值。若换算为为通 常的以秒为单位时则b＝(e-a)/Δt。ΔTji5选通周期的秒数。
变量s、b、p、e、so均以脉冲个数为单位，因而其类型均为整型integer。
程序中的C＝true代表偏差伪正，C＝false代表偏差为负。d＝true代表导数为正，d＝false 代表导数为负。ZS＝true代表有增速信号，ZJ＝true代表有减速信号。ZS＝false和ZJ＝false 都有控制信号(即既没增速信号，也没减速信号)。S为被调量即时脉频(变量)，Ewz前选 时相邻脉频(变量)。So为某时被调量对应脉频给定值。B为某时即时导数绝对值。P为某时 即时偏差绝对值。
“量化控制法”这一名称一方面是因为控制对象的被调参量经变换后变为适合计算机解 算及精度要求的离散脉冲数，另一方面是在计算机内解算时偏差和导数被区分为离散的区间 Qi和Ri(Qi、Ri意义见前面逻辑代数式)。