前饋控制系統(tǒng)內(nèi)容前饋控制的由來(lái)與原理靜態(tài)前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償前饋反饋控制系統(tǒng)結(jié)論一、基本原理及特點(diǎn)問(wèn)題：過(guò)程特性決定了它被控制的難易，一個(gè)本性難控的過(guò)程具有Kf大、Tf<To、τo/To大的特點(diǎn)，難控過(guò)程受到較大擾動(dòng)后，反饋控制的效果將不令人滿意。下面分析其原因，并討論相應(yīng)對(duì)策。原因相應(yīng)措施⒈本性難控過(guò)程克服擾動(dòng)的穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)產(chǎn)生偏差大；⒈將擾動(dòng)克服在被控變量偏離設(shè)定值之前⒉反饋控制器不會(huì)區(qū)別偏差產(chǎn)生的原因，只是減少偏差，直到趨近“0”；⒉針對(duì)較大可測(cè)和不可控的擾動(dòng)采取措施，使被控變量在擾動(dòng)下基本不變⒊擾動(dòng)產(chǎn)生頻率過(guò)高，將使系統(tǒng)振蕩；⒊開(kāi)環(huán)控制“前饋控制方案”一、基本原理及特點(diǎn)D1，……，Dn為可測(cè)擾動(dòng)；u，y分別為被控對(duì)象的操作變量與受控變量。前饋控制思想：在擾動(dòng)還未影響輸出以前，直接改變操作變量，以使輸出不受或少受外部擾動(dòng)的影響。前饋控制定義：是測(cè)取進(jìn)入過(guò)程的干擾（包括外界干擾和設(shè)定值變化，并按其信號(hào)產(chǎn)生合適的控制作用去改變操縱變量，使被控變量維持在設(shè)定值上。例如，我們以換熱器前饋控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)明其方案控制過(guò)程反饋控制方案前饋控制方案一、基本原理及特點(diǎn)換熱器控制方案舉例一、基本原理及特點(diǎn)本例中，d

(t)、u

(t)、y

(t)分別表示工藝介質(zhì)流量（外部干擾）、蒸汽流量（控制變量）與工藝介質(zhì)的出口溫度（被控變量）；GFF(s)為前饋控制器的動(dòng)態(tài)特性；GYD(s)、GYC(s)分別為干擾通道與控制通道的的動(dòng)態(tài)特性?？刂颇繕?biāo)：D(S)≠0時(shí)，要求Y(S)=0tY(t)ycD(t)ydΔD換熱器前饋控制方塊圖一、基本原理及特點(diǎn)前饋不變性原理不變性指控制系統(tǒng)的被控變量不受擾動(dòng)變量變化的影響動(dòng)態(tài)不變性：在擾動(dòng)d(t)的作用下，被控量y(t)在整個(gè)過(guò)渡過(guò)程中始終保持不變，稱系統(tǒng)對(duì)于擾動(dòng)d(t)具有動(dòng)態(tài)不變性，即Y(s)/D(s)=0,（調(diào)節(jié)過(guò)程的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)偏差均為零，”理想情況“）。穩(wěn)態(tài)不變性：在干擾d(t)作用下，被控量y(t)的動(dòng)態(tài)偏差不等于零，而其穩(wěn)態(tài)偏差為零，即Y(0)/D(0)=0，或者說(shuō)y(t)在穩(wěn)態(tài)工況下與擾動(dòng)量d(t)無(wú)關(guān)。一、基本原理及特點(diǎn)前饋控制對(duì)于干擾的克服要比反饋控制及時(shí)前饋控制屬于開(kāi)環(huán)控制，反饋控制屬于閉環(huán)控制前饋控制采用的是由對(duì)象特性確定的專用控制器二、前饋控制系統(tǒng)的幾種結(jié)構(gòu)形式靜態(tài)前饋動(dòng)態(tài)前饋前饋反饋控制系統(tǒng)多變量前饋控制用計(jì)算機(jī)實(shí)施前饋控制

靜態(tài)前饋控制在實(shí)際中一般只要求在穩(wěn)態(tài)下實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)的補(bǔ)償，令s=0，就可得靜態(tài)前饋控制算式。Kpd和Kpc分別為干擾通道和控制通道的靜態(tài)增益，可以用實(shí)驗(yàn)或靜態(tài)方程得到?？刂颇繕?biāo)：保證過(guò)程輸出在穩(wěn)態(tài)下補(bǔ)償外部擾動(dòng)的影響，即實(shí)現(xiàn)“穩(wěn)態(tài)不變性”。動(dòng)態(tài)前饋控制靜態(tài)前饋系統(tǒng)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，可以保證在穩(wěn)態(tài)時(shí)消除擾動(dòng)的影響，但在動(dòng)態(tài)過(guò)程中偏差仍然存在。當(dāng)控制通道和干擾通道的動(dòng)態(tài)特性差異較大時(shí)，必須加動(dòng)態(tài)前饋補(bǔ)償。動(dòng)態(tài)前饋的實(shí)現(xiàn)是基于絕對(duì)不變性原理靜態(tài)前饋是動(dòng)態(tài)前饋的一種特殊情況，動(dòng)態(tài)前饋可以看做是靜態(tài)前饋和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)膬刹糠纸M成，他們結(jié)合在一起使用，可以進(jìn)一步提高控制過(guò)程的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。換熱器的前饋控制器靜態(tài)前饋控制器動(dòng)態(tài)前饋控制器（g1(s)、g2(s)、g3(s)分別表示RVsp、T1、RF對(duì)系統(tǒng)輸出T2的通道特性的動(dòng)態(tài)部分。）換熱器的前饋控制器三、前饋反饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)局限性①對(duì)象動(dòng)態(tài)特性形式多樣難以精確測(cè)量②工業(yè)對(duì)象存在多個(gè)擾動(dòng)，若均設(shè)置前饋控制器，投資高，工作量大。③補(bǔ)償結(jié)果沒(méi)有檢測(cè)手段④受前饋控制模型精度限制⑤實(shí)現(xiàn)前饋控制算法，往往作近似處理“前饋-反饋控制系統(tǒng)”前饋控制與反饋控制的比較

前饋控制

反饋控制擾動(dòng)可測(cè)，但不要求被控量可測(cè)被控量直接可測(cè)超前調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出的不變性（但存在可實(shí)現(xiàn)問(wèn)題）按偏差控制，存在偏差才能調(diào)節(jié)，（滯后調(diào)節(jié)）開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)，無(wú)穩(wěn)定性問(wèn)題閉環(huán)調(diào)節(jié)，存在穩(wěn)定性問(wèn)題系統(tǒng)僅能感受有限個(gè)可測(cè)擾動(dòng)系統(tǒng)可感受所有影響輸出的擾動(dòng)對(duì)于干擾與控制通道的動(dòng)態(tài)模型，要求已知而且準(zhǔn)確對(duì)通道模型要求弱，大多數(shù)情況無(wú)需各道模型對(duì)時(shí)變與非線性對(duì)象的適應(yīng)性弱對(duì)時(shí)變與非線性對(duì)象的適應(yīng)性與魯棒性強(qiáng)前饋—反饋控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)A從前饋控制角度，由于增加了反饋控制，降低了對(duì)前饋控制模型的精度要求，并能對(duì)未選做前饋信號(hào)的干擾產(chǎn)生校正作用。B從反饋控制角度，由于前饋控制的存在，對(duì)主要干擾作了及時(shí)的粗調(diào)作用，大大減少對(duì)控制的負(fù)擔(dān)。

換熱器的前饋反饋控制方案1換熱器的前饋反饋控制方案2特點(diǎn)：可克服對(duì)象的非線性，或具有變?cè)鲆婵刂破鞯墓δ堋＝Y(jié)論引入前饋控制的可能應(yīng)用場(chǎng)合： （1）主要被控量不可測(cè)； （2）