1、前饋控制,前饋控制的提出和基本概念 前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 前饋控制的選用與穩(wěn)定性 前饋控制系統(tǒng)的工程整定 前饋控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用,前饋控制的提出和基本概念,換熱器工藝流程圖,換熱器控制要求,換熱器溫度反饋控制系統(tǒng),TT,TC,反饋控制系統(tǒng)的特點,反饋控制的本質(zhì)是“基于偏差來消除偏差”。 是一種“不及時”的控制：無論擾動發(fā)生在哪里，總要等到被控量發(fā)生偏差后，調(diào)節(jié)器才開始調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)器的動作總要落后擾動作用的發(fā)生。 存在“穩(wěn)定性”問題：必須進行分析。 對包圍在環(huán)內(nèi)的一切擾動量均能抑制。,前饋控制的原理與特點,選擇影響被控量，并且可測量的主要擾動，構(gòu)成前饋控制系統(tǒng),FT,前饋補償器,前饋控制系統(tǒng)框圖,前

2、饋控制的補償原理,前饋控制的特點,“基于擾動來消除擾動對被控量的影響”，又稱為“擾動補償”； 擾動發(fā)生后，前饋控制“及時”動作； 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； 只適合于可測不可控的擾動； 控制規(guī)律取決于被控對象的特性； 一種前饋控制只能克服一種擾動。,（1）可測：擾動量可以通過測量變送器，在線地將其轉(zhuǎn)換為前饋補償器所能接受的信號。 （2）不可控：擾動量與控制量之間的相互獨立性，即控制通道的傳遞函數(shù)與擾動通道的傳遞函數(shù)無關(guān)聯(lián)，從而控制量無法改變擾動量的大小。,前饋控制的局限性,完全補償難以實現(xiàn)：擾動通道和控制通道的數(shù)學模型很難準確求出；即使求出，工程上難以實現(xiàn)。

3、只能克服可測不可控的擾動,前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式,單純的前饋控制系統(tǒng) 前饋-反饋控制系統(tǒng) 前饋-串級控制系統(tǒng),前饋-反饋復(fù)合控制系統(tǒng),補償器數(shù)學模型,結(jié)構(gòu)一的數(shù)學模型,結(jié)論,2.只要對主要干擾進行前饋補償，其它干擾由反饋控制予以校正。,結(jié)構(gòu)之二,補償器數(shù)學模型,工業(yè)應(yīng)用：加熱爐前饋-反饋控制,FT,TT,分析,前饋-串級復(fù)合控制系統(tǒng),典型結(jié)構(gòu)框圖：由于串級控制系統(tǒng)對進入副回路的擾動影響有較強的抑制作用，所以前饋控制主要克服一次擾動。,前饋控制模型,工業(yè)應(yīng)用：加熱爐溫度控制系統(tǒng),FT,TT,FT,習題5.11,確定控制器的正反作用形式,先研究副調(diào)節(jié)器,再研究主調(diào)節(jié)器,習題5.12,畫出結(jié)構(gòu)圖;

4、串級控制是由內(nèi)外兩個反饋回路所組成，而前饋-反饋控制是由一個反饋回路和另一個開環(huán)的補償回路疊加而成；,串級控制中的副參數(shù)是反映主被控變量的中間變量，控制作用對它產(chǎn)生明顯的調(diào)節(jié)效果；而前饋-反饋控制中的前饋輸入量是對主被控變量有顯著影響的干擾量，是完全不受控制作用約束的獨立變量；,a圖的框圖,b圖的框圖,前饋控制的選用與穩(wěn)定性,實現(xiàn)前饋控制的必要條件是擾動量的可測及不可控性 （1）可測：擾動量可以通過測量變送器，在線地將其轉(zhuǎn)換為前饋補償器所能接受的信號。 （2）不可控：擾動量與控制量之間的相互獨立性，即控制通道的傳遞函數(shù)與擾動通道的傳遞函數(shù)無關(guān)聯(lián)，從而控制量無法改變擾動量的大小。,前饋控制的選用

5、與穩(wěn)定性,前饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性 （1）前饋控制是開環(huán)控制，只要各環(huán)節(jié)是穩(wěn)定的，系統(tǒng)就是穩(wěn)定的； （2）前饋-反饋、前饋-串級系統(tǒng)，只要反饋或串級系統(tǒng)是穩(wěn)定的，則相應(yīng)的前饋-反饋、前饋-串級控制系統(tǒng)也一定穩(wěn)定； （3）無自平衡能力的生產(chǎn)過程，通常不能單獨使用前饋控制。,前饋控制系統(tǒng)的工程整定,前饋控制模型是由過程擾動通道和過程控制通道決定的，但準確獲取過程擾動通道和過程控制通道的傳遞函數(shù)通常很困難，所以理論整定難以進行，目前廣泛采用的是工程整定法。 參見教材P138-142。,前饋控制系統(tǒng)的實施,相當數(shù)量的工業(yè)對象都具有非周期性與過阻尼的特性，經(jīng)?？捎靡粋€一階或二階容量滯后，必要時再串一個純滯后

6、環(huán)節(jié)來近似。,動態(tài)特性,具有超前特性，適合于控制通道滯后大于干擾通道滯后,具有滯后特性，適合于控制通道滯后小于干擾通道滯后,實現(xiàn)辦法,大滯后補償控制,大滯后帶來的影響 大滯后過程的預(yù)估補償控制 增益自適應(yīng)的預(yù)估補償控制,大滯后帶來的影響,由于過程控制通道中純滯后的存在，被控量不能及時反映系統(tǒng)承受的擾動。擾動量影響的反映要依靠被控參數(shù)的檢測，由于滯后的存在，反映時間滯后，因而開始調(diào)節(jié)的時間也滯后調(diào)節(jié)不及時。 過程會產(chǎn)生明顯的超調(diào)量和較長的調(diào)節(jié)時間。（原因是調(diào)節(jié)不及時）,大滯后的界定與控制方案,大滯后過程的預(yù)估補償控制,基本思想：按照過程特性，預(yù)估出一種模型加入到反饋控制系統(tǒng)中，以補償過程的動態(tài)特性。,Smith預(yù)估補償控制,Smith預(yù)估補償控制系統(tǒng),Smith預(yù)估補償控制等效框圖,Smith補償?shù)膶崿F(xiàn),用近似數(shù)學模型模擬純滯后環(huán)節(jié)帕德一階和二階近似式,帕德一階近似式,帕德二階近似式,帕德近似式的實現(xiàn),Smith補償控制系統(tǒng)框圖,Smith預(yù)估補償控制存在的問題,增益自適應(yīng)預(yù)估補償控制,A/B,加熱爐溫度預(yù)估補償控制,軋鋼車間加熱爐多點平均溫度反饋控制系統(tǒng) 系統(tǒng)主要配置：六臺設(shè)有斷偶報警裝置的溫度變送器、三臺高值選擇器、一臺加法器、一臺PID調(diào)節(jié)器和一臺電/氣轉(zhuǎn)換器,加熱爐溫