1、前饋控制系統(tǒng)2020年4月19日文檔僅供參考實驗名稱：前饋控制系統(tǒng)班級：姓名：學號：實驗四前饋控制系統(tǒng)一、實驗目的(1)經過本實驗，了解前饋控制系統(tǒng)的基本結構及工作原2020年4月19日文檔僅供參考理。（2）掌握前饋控制系統(tǒng)的設計思想和控制器的參數整定方法。二、實驗原理干擾對系統(tǒng)的作用是經過干擾通道進行的。前饋控制的原理是給系統(tǒng)附加一個前饋通道（或稱前饋控制器），使所測量的系統(tǒng)擾動經過前饋控制器改變控制量。利用擾動所附加的控制量與擾動對被控制量影響的疊加消除或減小干擾的影響。前饋控制系統(tǒng)主要特點如下：1）屬于開環(huán)控制只要系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)是穩(wěn)定的，則控制系統(tǒng)必然穩(wěn)定。但若系統(tǒng)中有一個環(huán)節(jié)不穩(wěn)定，或局

2、部不穩(wěn)定，系統(tǒng)就不穩(wěn)定。另外，系統(tǒng)的控制精度取決于構成控制系統(tǒng)的每一部分的精度，因此對系統(tǒng)各環(huán)節(jié)精度要求較高。2）很強的補償局限性前饋控制實際是利用同一干擾源經過干擾通道和前饋通道對系統(tǒng)的作用的疊加來消除干擾的影響。因此，固定的前饋控制只對相應的干擾源起作用，而對其它干擾沒有影響。而且，在工程實際中，影響生產過程的原因多種多樣，系統(tǒng)隨時間、工作狀態(tài)、環(huán)境等情況的變化，也會發(fā)生變化甚至表現出非線性，這些都導致不可能精確確定某一干擾對系統(tǒng)影響的程2020年4月19日文檔僅供參考度或數學描述關系式。因此，前饋控制即使對單一干擾也難以完全補償。3）前饋控制反應迅速在前饋控制系統(tǒng)中，信息流只向前運行，沒

3、有反饋問題，因此相應提高了系統(tǒng)反應的速度。當擾動發(fā)生后，前饋控制器及時動作，對抑制被控制量由于擾動引起的動靜態(tài)偏差比較有效。這非常有利于大遲滯系統(tǒng)的控制。4）只能用于可測的干擾對不可測干擾，由于無法構造前饋控制器而不能使用。按結構，前饋控制可分為靜態(tài)前饋控制、動態(tài)前饋控制、前饋-反饋復合控制系統(tǒng)、前饋-串級復合控制系統(tǒng)等。一個典型的前饋-反饋復合控制系統(tǒng)如圖1所示。前饋-反饋復合控制和前饋-串級復合控制系統(tǒng)的工程整定方法主要有兩種：1）前饋控制和反饋或串級分別整定，確定各自參數，然后組合在一起；2）首先整定反饋控制系統(tǒng)或串級控制系統(tǒng)，然后再在反饋或串級的基礎上引入前饋控制系統(tǒng)，并對前饋控制系統(tǒng)

4、進行整定。其中前饋控制的整定分成靜態(tài)前饋系數整定、時間常數整定兩步。2020年4月19日文檔僅供參考圖1前饋-反饋復合控制系統(tǒng)框圖單純靜態(tài)前饋系數整定有三種方法：1）當系統(tǒng)無前饋時，設系統(tǒng)在輸入X0（此時對應控制量為U0）,擾動mo作用下，系統(tǒng)輸出為y°改變擾動為mi后，改變輸入為疑（此時對應控制量為ui）,維持系統(tǒng)輸出為yo不變。則所求前饋控制器的靜態(tài)放大系數為：UiU0mimo2）當系統(tǒng)無前饋時，設系統(tǒng)在輸入xo,擾動m。作用下，系統(tǒng)輸出為y。；然后接入前饋回路,系統(tǒng)的輸出回復為y。，此時的k值為所求的前饋控制器的靜態(tài)系3）利用量S）朗喜法，分別得到控制通道的傳遞函數和擾動通道的傳遞函數，則所求前饋控制器的靜態(tài)系數為：Gf（s）G2（s）klims0Gi（s）G2（s）時間常數整定的方法。前饋控制器一般具有以下形式：2020年4月i9日文檔僅供參考Gd(s)KdTdiSTd2s其中人為靜態(tài)前饋系數。該形式的前饋調節(jié)器實際上是超前滯后補償器，若起超前補償作用（此時干擾通道時延小于前饋控制通道時延），則Tdi>Td2；若起滯后補償作用（此時干擾通道時延大于前饋控制通道時延），則Tdi<Td2。三、實驗過程與數據假設系統(tǒng)干擾通道傳遞函數為Gf(s)5s5e(8s1)系統(tǒng)被控部分傳遞函數為Gi(s