復(fù)雜控制系統(tǒng)-前饋控制系統(tǒng)（化工儀表及自動(dòng)化課件）

前饋控制系統(tǒng)

——反饋控制的原理與特點(diǎn)系統(tǒng)的輸出信號(hào)兒直接或經(jīng)過(guò)一些環(huán)節(jié)重新返回到輸入端的做法叫做反饋。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，都采用負(fù)反饋。由于反饋的存在，自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成了閉環(huán)系統(tǒng)。反饋控制的原理與特點(diǎn)系統(tǒng)的輸出信號(hào)兒直接或經(jīng)過(guò)無(wú)論哪一個(gè)干擾發(fā)生，只要對(duì)被控變量出口物料溫度產(chǎn)生了影響，測(cè)量變送裝置測(cè)得的測(cè)量值z(mì)就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，測(cè)量值不再等于給定值，控制器產(chǎn)生偏差信號(hào)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(hào)的大小與方向開(kāi)大或關(guān)小來(lái)改變操縱變量，從而調(diào)節(jié)被控變量，來(lái)彌補(bǔ)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(dòng)控制系統(tǒng)中，都采用負(fù)反饋。由于反饋的存在，自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成了閉環(huán)系統(tǒng)。反饋控制的原理與特點(diǎn)

換熱器的反饋控制在反饋控制系統(tǒng)中，控制信號(hào)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(shí)，特別是在干擾頻繁，對(duì)象有較大滯后時(shí)，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(diǎn)

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(jìn)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(jìn)行控制的。5.反饋控制落后于干擾，是“不及時(shí)”控制。小結(jié)能否：在擾動(dòng)發(fā)生而偏差未出現(xiàn)時(shí)就及時(shí)將擾動(dòng)的影響消除。前饋控制系統(tǒng)

——前饋控制的概念與特點(diǎn)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(dòng)作。這種控制作用只有對(duì)被控變量產(chǎn)生影響之后，控制器才會(huì)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(jìn)行控制。所以，它落后于干擾，是“不及時(shí)”控制。前饋控制的概念與特點(diǎn)

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(shí)，控制器直接根據(jù)擾動(dòng)的大小和方向，按照一定的規(guī)律進(jìn)行控制，而不是等到擾動(dòng)引起被控變量發(fā)生變化再控制，從而補(bǔ)償擾動(dòng)作用對(duì)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(diǎn)換熱器的前饋控制前饋控制比反饋控制及時(shí)有效。前饋控制屬于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，反饋控制是閉環(huán)控制系統(tǒng)一種前饋?zhàn)饔弥荒芸朔环N干擾，反饋控制只用一個(gè)控制器就可克服多個(gè)干擾，不論什么干擾,只要引起被控變量變化,都可以進(jìn)行控制,這是反饋控制的優(yōu)點(diǎn)。前饋控制是一種按擾動(dòng)變化大小進(jìn)行控制的系統(tǒng),控制作用在擾動(dòng)發(fā)生的同時(shí)就產(chǎn)生，而反饋控制是按照偏差進(jìn)行控制。前饋控制器的控制規(guī)律與廣義對(duì)象特性和擾動(dòng)通道特性有關(guān)，反饋控制一般采用PID控制規(guī)律。前饋控制的概念與特點(diǎn)干擾設(shè)定測(cè)量變送反饋控制器執(zhí)行器被控變量對(duì)象對(duì)象被控變量干擾前饋控制器測(cè)量變送執(zhí)行器前饋控制系統(tǒng)

——幾種主要結(jié)構(gòu)形式單純前饋控制系統(tǒng)是開(kāi)環(huán)控制，結(jié)構(gòu)圖如圖所示。根據(jù)對(duì)干擾補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)，可分為動(dòng)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(duì)象被控變量干擾前饋控制器測(cè)量變送執(zhí)行器前饋控制器的輸出信號(hào)是是干擾量和時(shí)間的函數(shù)。而當(dāng)干擾通道和控制通道動(dòng)態(tài)特性相同時(shí)，便可按靜態(tài)關(guān)系確定前饋控制作用。如果主要干擾是進(jìn)料流量的波動(dòng)ΔＦ，為了達(dá)到靜態(tài)補(bǔ)償應(yīng)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(duì)象被控變量干擾前饋控制器測(cè)量變送執(zhí)行器動(dòng)態(tài)前饋與靜態(tài)前饋從控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上看是一樣的，只是前饋控制器的控制規(guī)律不同。動(dòng)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(shí)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(dòng)態(tài)誤差都接近或等于零。1.單純前饋控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)前饋控制系統(tǒng)tF△FT針對(duì)主要干擾設(shè)計(jì)的前饋控制器，對(duì)其它干擾無(wú)任何控制作用。工業(yè)對(duì)象擾動(dòng)眾多，不可能對(duì)每一個(gè)干擾設(shè)置前饋補(bǔ)償。在單純前饋中不存在被控變量的反饋，沒(méi)有對(duì)控制效果的檢驗(yàn)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(jié)合起來(lái)，構(gòu)成前饋-反饋系統(tǒng)。這樣既發(fā)揮了前饋控制及時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，又增加了反饋控制能克服多種擾動(dòng)及對(duì)被控變量隨時(shí)檢驗(yàn)的長(zhǎng)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(lái)克服由于進(jìn)料量波動(dòng)對(duì)被控變量θ的影響,而用溫度控制器的控制作用來(lái)克服其他干擾對(duì)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(shí)例2.前饋-反饋控制系統(tǒng)

換熱器的