复杂控制系统-前馈控制系统（化工仪表及自动化课件）

前馈控制系统

——反馈控制的原理与特点系统的输出信号儿直接或经过一些环节重新返回到输入端的做法叫做反馈。在自动控制系统中，都采用负反馈。由于反馈的存在，自动控制系统构成了闭环系统。反馈控制的原理与特点系统的输出信号儿直接或经过无论哪一个干扰发生，只要对被控变量出口物料温度产生了影响，测量变送装置测得的测量值z就会发生相应的变化，测量值不再等于给定值，控制器产生偏差信号e，根据PID控制规律，发出控制信至执行器，执行器根据控制信号的大小与方向开大或关小来改变操纵变量，从而调节被控变量，来弥补干扰造成的影响。一些环节重新返回到输入端的做法叫做反馈。在自动控制系统中，都采用负反馈。由于反馈的存在，自动控制系统构成了闭环系统。反馈控制的原理与特点

换热器的反馈控制在反馈控制系统中，控制信号总是要在干扰已经造成影响，被控变量偏离给定值（出现偏差）以后才能产生控制作用，总有些不及时，特别是在干扰频繁，对象有较大滞后时，使控制质量的提高受到很大的限制。反馈控制的原理与特点

换热器的反馈控制1.反馈控制是闭环控制。2.反馈控制可以克服所有进入闭环的干扰。3.反馈控制一般采用PID控制规律。4.反馈控制是根据偏差进行控制的。5.反馈控制落后于干扰，是“不及时”控制。小结能否：在扰动发生而偏差未出现时就及时将扰动的影响消除。前馈控制系统

——前馈控制的概念与特点闭环系统受到干扰作用后，须等到被控变量发生变（出现e），控制器才发出控制动作。这种控制作用只有对被控变量产生影响之后，控制器才会根据新的偏差再次改变它的输出。反馈控制要等到控制变量变化才进行控制。所以，它落后于干扰，是“不及时”控制。前馈控制的概念与特点

换热器的反馈控制在干扰发生后，被控变量未发生变化时，控制器直接根据扰动的大小和方向，按照一定的规律进行控制，而不是等到扰动引起被控变量发生变化再控制，从而补偿扰动作用对被控量的影响，使被控量保持不变的方法，这样的控制方式称为前馈控制。前馈控制的概念与特点换热器的前馈控制前馈控制比反馈控制及时有效。前馈控制属于开环控制系统，反馈控制是闭环控制系统一种前馈作用只能克服一种干扰，反馈控制只用一个控制器就可克服多个干扰，不论什么干扰,只要引起被控变量变化,都可以进行控制,这是反馈控制的优点。前馈控制是一种按扰动变化大小进行控制的系统,控制作用在扰动发生的同时就产生，而反馈控制是按照偏差进行控制。前馈控制器的控制规律与广义对象特性和扰动通道特性有关，反馈控制一般采用PID控制规律。前馈控制的概念与特点干扰设定测量变送反馈控制器执行器被控变量对象对象被控变量干扰前馈控制器测量变送执行器前馈控制系统

——几种主要结构形式单纯前馈控制系统是开环控制，结构图如图所示。根据对干扰补偿的特点，可分为动态前馈控制和静态前馈控制。1.单纯前馈控制系统对象被控变量干扰前馈控制器测量变送执行器前馈控制器的输出信号是是干扰量和时间的函数。而当干扰通道和控制通道动态特性相同时，便可按静态关系确定前馈控制作用。如果主要干扰是进料流量的波动ΔＦ，为了达到静态补偿应满足下式成立：1.单纯前馈控制系统静态前馈控制系统式中

Kp－控制通道放大系数

Kf－干扰通道放大系数

Km－前馈放大器放大系数对象被控变量干扰前馈控制器测量变送执行器动态前馈与静态前馈从控制系统的结构上看是一样的，只是前馈控制器的控制规律不同。动态前馈要求控制器的输出不仅仅是干扰量的函数，而且也是时间的函数。要求前馈控制器的校正作用使被控变量的静态和动态误差都接近或等于零。1.单纯前馈控制系统动态前馈控制系统tF△FT针对主要干扰设计的前馈控制器，对其它干扰无任何控制作用。工业对象扰动众多，不可能对每一个干扰设置前馈补偿。在单纯前馈中不存在被控变量的反馈，没有对控制效果的检验手段。为了解决前馈控制的局限性，工程上往往把前馈与反馈结合起来，构成前馈-反馈系统。这样既发挥了前馈控制及时的优点，又增加了反馈控制能克服多种扰动及对被控变量随时检验的长处。解决方法2.前馈-反馈控制系统单纯前馈控制的局限性用前馈控制来克服由于进料量波动对被控变量θ的影响,而用温度控制器的控制作用来克服其他干扰对被控变量θ的影响,前馈与反馈控制作用相加,共同改变加热蒸汽量,以使出料温度θ维持在给定值上。实例2.前馈-反馈控制系统

换热器的