反馈与前馈组合

1、课件课件题目：设备反馈控制与前馈控制组合题目：设备反馈控制与前馈控制组合制作人：李兵兵制作人：李兵兵学号：学号：090110040009指导教师：郭奇指导教师：郭奇同组成员：蔡振、张惠茹、田秀梅、王荣同组成员：蔡振、张惠茹、田秀梅、王荣目录目录1234反馈控制特点反馈控制特点前馈控制特点前馈控制特点反馈与前馈组合控制反馈与前馈组合控制前馈反馈综合控制实例前馈反馈综合控制实例反馈控制系统：反馈控制系统：干扰使系统的被控变量发生改变时，被控变量反馈至系统输干扰使系统的被控变量发生改变时，被控变量反馈至系统输入端与给定值相比较并得到偏差信号，经调解器及调节阀影响操纵变量以减入端与给定值相比较并得到偏

2、差信号，经调解器及调节阀影响操纵变量以减弱或消除被控变量的变化。（弱或消除被控变量的变化。（基于偏差，消除偏差基于偏差，消除偏差）反馈控制的优点：反馈控制的优点：反馈控制系统按偏差来进行调节，偏差即为反馈控制系统按偏差来进行调节，偏差即为被控变量被控变量给定给定值与测量值的差，不论是什么值与测量值的差，不论是什么干扰干扰引起被控变量的变化，调节器均可根据偏引起被控变量的变化，调节器均可根据偏差进行调节。（差进行调节。（闭环稳定，可以消除多种扰动对被控变量的影响闭环稳定，可以消除多种扰动对被控变量的影响）反馈控制的固有缺点反馈控制的固有缺点：对象：对象总存在滞后总存在滞后惯性，从扰动作用出现到形

3、成偏差惯性，从扰动作用出现到形成偏差需要时间。偏差产生后，偏差信号遍及整个反馈环路产生调节作用去抵消干需要时间。偏差产生后，偏差信号遍及整个反馈环路产生调节作用去抵消干扰作用的影响又需要一些时间。也就是说，反馈控制根本无法将扰动克服在扰作用的影响又需要一些时间。也就是说，反馈控制根本无法将扰动克服在被控变量偏离给定值之前，调节作用总不及时从而限制了调节质量的进一步被控变量偏离给定值之前，调节作用总不及时从而限制了调节质量的进一步提高。提高。1.反馈控制特点反馈控制特点被控变量：物料的出口温度被控变量：物料的出口温度操作变量：加热蒸汽量操作变量：加热蒸汽量测量量：物料出口温度测量量：物料出口温度

4、调节器的作用（保证控制回路为负反馈）：反作用调节器的作用（保证控制回路为负反馈）：反作用蒸汽阀为蒸汽阀为气关（有信号时关，无信号时开）：气关（有信号时关，无信号时开）：当物料出口温度过低时当物料出口温度过低时（无信号），蒸汽阀门全开，使物料温度提升；但当物料温度升高时（无信号），蒸汽阀门全开，使物料温度提升；但当物料温度升高时（有信号），蒸汽阀门关闭，使物料出口温度下降（有信号），蒸汽阀门关闭，使物料出口温度下降换热器反馈控制换热器反馈控制前馈控制是一种预测控制，通过对系统当前工作状态的了解，预测出下一阶段系统的前馈控制是一种预测控制，通过对系统当前工作状态的了解，预测出下一阶段系统的运行状况

5、。如果与参考值有偏差，那么就提前给出控制信号，使干扰获得补偿，稳定运行状况。如果与参考值有偏差，那么就提前给出控制信号，使干扰获得补偿，稳定输出，消除误差。输出，消除误差。 前馈控制系统：当干扰引起被控对象的输出改变时，控制系统测得干扰信号的大小，前馈控制系统：当干扰引起被控对象的输出改变时，控制系统测得干扰信号的大小，并输入前馈控制器，由前馈控制器的输出去控制操纵变量，引起被控对象输出的改变并输入前馈控制器，由前馈控制器的输出去控制操纵变量，引起被控对象输出的改变由此减弱或消除被控变量受干扰影响而产生的变化。由此减弱或消除被控变量受干扰影响而产生的变化。前馈控制又称扰动补偿。测量干扰，改变操

6、纵变量，使被控变量维持在设定值。前馈控制又称扰动补偿。测量干扰，改变操纵变量，使被控变量维持在设定值。原理：基于扰动，克服扰动。原理：基于扰动，克服扰动。目的：克服滞后目的：克服滞后结构：开环调节，专一调节，只克服一种扰动，不准确结构：开环调节，专一调节，只克服一种扰动，不准确前馈调节不单独使用，适合有大滞后的系统，被控变量可测不可前馈调节不单独使用，适合有大滞后的系统，被控变量可测不可控控2.前馈控制特点前馈控制特点被控变量：物料的出口温度被控变量：物料的出口温度操作变量：加热蒸汽量操作变量：加热蒸汽量扰动量：物料流量扰动量：物料流量此控制系统此控制系统根据被加热的流量根据被加热的流量的测量

7、信号的测量信号来控制来控制调节阀调节阀，当流量发生，当流量发生扰动后扰动后，就可以，就可以立即立即对调节对调节阀进行操作，甚至可以在出口温度还没有变化之阀进行操作，甚至可以在出口温度还没有变化之前就将流量的扰动补偿了，这个自动装置就称为前就将流量的扰动补偿了，这个自动装置就称为前馈控制器或补偿器前馈控制器或补偿器。前馈前馈控制控制器器换热器前馈控制换热器前馈控制反馈、前馈比较反馈、前馈比较控制依据控制依据检测信号检测信号 控制作用发生时间控制作用发生时间反馈控制反馈控制 被控变量被控变量的偏差的偏差被控变量被控变量 偏差出现后偏差出现后前馈控制前馈控制 干扰量的干扰量的大小大小干扰量干扰量偏差

8、出现前偏差出现前3.反馈与前馈组合控制反馈与前馈组合控制 前馈控制是一种预测控制，通过对系统当前工作前馈控制是一种预测控制，通过对系统当前工作状态的了解，预测出下一阶段系统的运行状况。状态的了解，预测出下一阶段系统的运行状况。如果与参考值有偏差，那么就提前给出控制信号，如果与参考值有偏差，那么就提前给出控制信号，使干扰获得补偿，稳定输出，消除误差。但在实使干扰获得补偿，稳定输出，消除误差。但在实际工程中，并不是所有的干扰都是可测的。所以际工程中，并不是所有的干扰都是可测的。所以仅用前馈并不能达到良好的控制品质。这时就需仅用前馈并不能达到良好的控制品质。这时就需要加入反馈，反馈的特点是根据偏差来

9、决定控制要加入反馈，反馈的特点是根据偏差来决定控制输入，不管对象的模型如何，也输入，不管对象的模型如何，也不管外界的干扰不管外界的干扰如何，只要有偏差，就根据偏差进行纠正，可以如何，只要有偏差，就根据偏差进行纠正，可以有效的消除稳态误差。解决前馈不能控制的不可有效的消除稳态误差。解决前馈不能控制的不可测干扰。测干扰。 4.前馈反馈综合控制实例前馈反馈综合控制实例 (1) 换热器温度控制系统，主要实现对冷物料换热器温度控制系统，主要实现对冷物料的加热，用单回路闭环系统就可以实现对的加热，用单回路闭环系统就可以实现对换热器出口温度控制，但冷物料流量不稳换热器出口温度控制，但冷物料流量不稳定，是系统

10、最主要的扰动，所以加入前馈定，是系统最主要的扰动，所以加入前馈控制，构成前馈反馈系统。控制，构成前馈反馈系统。调节器的作用（保证控制回路为负反馈）：反作用调节器的作用（保证控制回路为负反馈）：反作用蒸汽阀为蒸汽阀为气关（有信号时关，无信号时开）：气关（有信号时关，无信号时开）：当物料当物料出口温度过低时（无信号），蒸汽阀门全开，使物料出口温度过低时（无信号），蒸汽阀门全开，使物料温度提升；但当物料温度升高时（有信号），蒸汽阀温度提升；但当物料温度升高时（有信号），蒸汽阀门关闭，使物料出口温度下降门关闭，使物料出口温度下降前馈前馈控制控制器器参考输入参考输入补偿信号补偿信号补偿环节补偿环节扰动扰

11、动控制器控制器受控对象受控对象被控量被控量反馈元件反馈元件反馈信号反馈信号4.前馈反馈综合控制实例前馈反馈综合控制实例 (2)锅炉是工业生产中的重要动力设锅炉是工业生产中的重要动力设备，在其正常运行中，汽包水位备，在其正常运行中，汽包水位是其主要工艺指标。当水位过高是其主要工艺指标。当水位过高时，不仅降低蒸汽的产量、质量，时，不仅降低蒸汽的产量、质量，还会损坏汽轮机叶片；当水位过还会损坏汽轮机叶片；当水位过低时，轻则影响汽水平衡，重则低时，轻则影响汽水平衡，重则烧干锅炉，甚至引起锅炉爆炸。烧干锅炉，甚至引起锅炉爆炸。所以必须严格控制水位。所以必须严格控制水位。锅炉汽包水位控制的任务是使锅炉汽包水位控制的任务是使给水量适应蒸发量，并控制水给水量适应蒸发量，并控制水位在规定的工艺范围内。位在规定的工艺范围内。被控参数被控参数：汽包水位：汽包水位蒸汽量是锅炉的负荷，是一个可测不可控的蒸汽量是锅炉的负荷，是一个可测不可控的扰动扰动，对蒸汽负，对蒸汽负荷采用前馈补偿荷采用前馈补偿控制变量控制变量：给水量：给水量调节器接受汽包水位、蒸汽流量给水流量三个信号，调节器接受汽包水位、蒸汽流量给水流量三个信号，调节阀为气关阀调节阀为气关阀：出于工艺安全考虑，：出于工艺安全考虑，当没有信号时，应给汽包中输水以防当没有信号时，应给汽包中输水以防