復雜控制系統(tǒng)-前饋控制系統(tǒng)（化工儀表及自動化課件）

前饋控制系統(tǒng)

——反饋控制的原理與特點系統(tǒng)的輸出信號兒直接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)重新返回到輸入端的做法叫做反饋。在自動控制系統(tǒng)中，都采用負反饋。由于反饋的存在，自動控制系統(tǒng)構成了閉環(huán)系統(tǒng)。反饋控制的原理與特點系統(tǒng)的輸出信號兒直接或經(jīng)過無論哪一個干擾發(fā)生，只要對被控變量出口物料溫度產(chǎn)生了影響，測量變送裝置測得的測量值z就會發(fā)生相應的變化，測量值不再等于給定值，控制器產(chǎn)生偏差信號e，根據(jù)PID控制規(guī)律，發(fā)出控制信至執(zhí)行器，執(zhí)行器根據(jù)控制信號的大小與方向開大或關小來改變操縱變量，從而調(diào)節(jié)被控變量，來彌補干擾造成的影響。一些環(huán)節(jié)重新返回到輸入端的做法叫做反饋。在自動控制系統(tǒng)中，都采用負反饋。由于反饋的存在，自動控制系統(tǒng)構成了閉環(huán)系統(tǒng)。反饋控制的原理與特點

換熱器的反饋控制在反饋控制系統(tǒng)中，控制信號總是要在干擾已經(jīng)造成影響，被控變量偏離給定值（出現(xiàn)偏差）以后才能產(chǎn)生控制作用，總有些不及時，特別是在干擾頻繁，對象有較大滯后時，使控制質(zhì)量的提高受到很大的限制。反饋控制的原理與特點

換熱器的反饋控制1.反饋控制是閉環(huán)控制。2.反饋控制可以克服所有進入閉環(huán)的干擾。3.反饋控制一般采用PID控制規(guī)律。4.反饋控制是根據(jù)偏差進行控制的。5.反饋控制落后于干擾，是“不及時”控制。小結能否：在擾動發(fā)生而偏差未出現(xiàn)時就及時將擾動的影響消除。前饋控制系統(tǒng)

——前饋控制的概念與特點閉環(huán)系統(tǒng)受到干擾作用后，須等到被控變量發(fā)生變（出現(xiàn)e），控制器才發(fā)出控制動作。這種控制作用只有對被控變量產(chǎn)生影響之后，控制器才會根據(jù)新的偏差再次改變它的輸出。反饋控制要等到控制變量變化才進行控制。所以，它落后于干擾，是“不及時”控制。前饋控制的概念與特點

換熱器的反饋控制在干擾發(fā)生后，被控變量未發(fā)生變化時，控制器直接根據(jù)擾動的大小和方向，按照一定的規(guī)律進行控制，而不是等到擾動引起被控變量發(fā)生變化再控制，從而補償擾動作用對被控量的影響，使被控量保持不變的方法，這樣的控制方式稱為前饋控制。前饋控制的概念與特點換熱器的前饋控制前饋控制比反饋控制及時有效。前饋控制屬于開環(huán)控制系統(tǒng)，反饋控制是閉環(huán)控制系統(tǒng)一種前饋作用只能克服一種干擾，反饋控制只用一個控制器就可克服多個干擾，不論什么干擾,只要引起被控變量變化,都可以進行控制,這是反饋控制的優(yōu)點。前饋控制是一種按擾動變化大小進行控制的系統(tǒng),控制作用在擾動發(fā)生的同時就產(chǎn)生，而反饋控制是按照偏差進行控制。前饋控制器的控制規(guī)律與廣義對象特性和擾動通道特性有關，反饋控制一般采用PID控制規(guī)律。前饋控制的概念與特點干擾設定測量變送反饋控制器執(zhí)行器被控變量對象對象被控變量干擾前饋控制器測量變送執(zhí)行器前饋控制系統(tǒng)

——幾種主要結構形式單純前饋控制系統(tǒng)是開環(huán)控制，結構圖如圖所示。根據(jù)對干擾補償?shù)奶攸c，可分為動態(tài)前饋控制和靜態(tài)前饋控制。1.單純前饋控制系統(tǒng)對象被控變量干擾前饋控制器測量變送執(zhí)行器前饋控制器的輸出信號是是干擾量和時間的函數(shù)。而當干擾通道和控制通道動態(tài)特性相同時，便可按靜態(tài)關系確定前饋控制作用。如果主要干擾是進料流量的波動ΔＦ，為了達到靜態(tài)補償應滿足下式成立：1.單純前饋控制系統(tǒng)靜態(tài)前饋控制系統(tǒng)式中

Kp－控制通道放大系數(shù)

Kf－干擾通道放大系數(shù)

Km－前饋放大器放大系數(shù)對象被控變量干擾前饋控制器測量變送執(zhí)行器動態(tài)前饋與靜態(tài)前饋從控制系統(tǒng)的結構上看是一樣的，只是前饋控制器的控制規(guī)律不同。動態(tài)前饋要求控制器的輸出不僅僅是干擾量的函數(shù)，而且也是時間的函數(shù)。要求前饋控制器的校正作用使被控變量的靜態(tài)和動態(tài)誤差都接近或等于零。1.單純前饋控制系統(tǒng)動態(tài)前饋控制系統(tǒng)tF△FT針對主要干擾設計的前饋控制器，對其它干擾無任何控制作用。工業(yè)對象擾動眾多，不可能對每一個干擾設置前饋補償。在單純前饋中不存在被控變量的反饋，沒有對控制效果的檢驗手段。為了解決前饋控制的局限性，工程上往往把前饋與反饋結合起來，構成前饋-反饋系統(tǒng)。這樣既發(fā)揮了前饋控制及時的優(yōu)點，又增加了反饋控制能克服多種擾動及對被控變量隨時檢驗的長處。解決方法2.前饋-反饋控制系統(tǒng)單純前饋控制的局限性用前饋控制來克服由于進料量波動對被控變量θ的影響,而用溫度控制器的控制作用來克服其他干擾對被控變量θ的影響,前饋與反饋控制作用相加,共同改變加熱蒸汽量,以使出料溫度θ維持在給定值上。實例2.前饋-反饋控制系統(tǒng)

換熱器的