过程控制 第5章 前馈控制系统-xu

《过程控制 第5章 前馈控制系统-xu》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章前馈控制系统设计第三章单回路控制系统设计第四章串级控制系统设计都是负反馈，当扰动发生,通过检测扰动引起的输出偏差进行调节。所以负反馈进行扰动调节时，输出必然有波动。有没有这样一种控制，当干扰一出现，在其影响输出之前，就进行抑制，从而对输出没有影响？此控制具有以下特征：在扰动影响输出前进行调节。直接测量扰动大小，通过调节，实现对扰动的完全补偿，从而实现消除扰动对输出的影响。前馈控制就是测量扰动，补偿扰动的控制本章内容1前馈控制的基本概念2前馈控制器的设计3前馈-反馈，前馈-串级复合控制系统4前馈控制系

2、统的应用原则5前馈控制系统的参数整定6前馈控制系统典型应用1前馈控制的基本概念前馈控制是相对于反馈控制而言的。1、反馈控制：Feedbackcontrol简称FBC反馈控制在被控参数偏离给定值后，依据偏差，控制器发出控制指令，补偿扰动对被控参数的影响反馈控制特点：当干扰已经发生，但是被控参数尚未变化，偏差=0，则控制器不产生调节作用。例如：闭环中的干扰：冷流体流量波动干扰设定测量变送反馈控制器执行器被控变量对象偏差——基于偏差的控制反馈控制总要滞后扰动，是一种不及时的控制。反馈控制是闭环控制，存在稳定性问

3、题。对闭环回路中扰动都有调节作用。调节器一般采用P、I、D控制规律，具有通用性。干扰设定测量变送反馈控制器执行器被控变量对象偏差2、前馈控制Feedforwardcontrol简称FFC当扰动一旦出现，调节器就根据扰动的大小和性质进行控制，补偿扰动对系统的影响，使被控参数不变。例如：闭环中的干扰：冷流体流量波动—突然增加这种直接根据造成偏差原因--扰动进行的控制称为前馈控制前馈控制：当冷流体流量增加N时，其对输出温度影响假如为Y1，当其一产生，即改变蒸汽流量Fs，使得蒸汽Fs对输出温度影响为-Y1，那么输

4、出温度就不会变化。通过设计前馈调节器，使得调节器改变的量刚好补偿干扰对对象的影响。对象干扰前馈调节器执行器被控变量测量变送器干扰通道Y1-Y1前馈控制特点：①前馈控制器是“测量扰动，消除扰动对被控量的影响”。前馈调节器又称为“扰动补偿器”。②扰动发生，前馈控制器动作及时，对抑制由于扰动引起的动、静态偏差比较快速有效。③前馈控制属开环控制，只要系统中各环节稳定，控制系统必定稳定。对象干扰前馈控制器执行器被控变量测量变送器干扰通道Y1-Y1④只对被测量的可测而不可控的扰动有校正作用，而对系统中的其他扰动无校正

5、作用。即前馈控制具有指定性补偿的局限性。⑤前馈控制器的控制规律，取决于被控对象的特性，因此，有时控制规律比较复杂。对象干扰前馈控制器执行器被控变量测量变送器干扰通道Y1-Y1前馈控制与反馈控制比较干扰设定测量变送反馈控制器执行器被控变量对象偏差对象干扰前馈控制器执行器被控变量测量变送器干扰通道Y1-Y1特点比较：前馈基于干扰控制，反馈基于偏差控制抑制干扰，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前馈控制使用的是与实施对象特性而定的专用控制器，反馈控制采用通用PID控制器一

6、种前馈控制只能克服一种干扰，反馈控制只用一个控制器就可克服多个干扰前馈控制的应用场合系统中存在着可测但不可控的变化幅度大，且频繁的干扰，这些干扰对被控参数影响显著，单用反馈控制达不到质量要求时。当控制系统的控制通道滞后时间较长，由于反馈控制不及时影响控制质量时，可采用前馈或前馈－反馈控制系统。2前馈控制器的设计不变性原理是前馈控制的理论基础。一、不变性原理不变性原理指控制系统的被控量与扰动量完全无关，或在一定准确度下无关。被控过程及仪表Y(t)N(t)按照控制系统输出参数与输入参数的不变性程度，分为几种不

7、变性类型：1．绝对不变性2．稳态不变性3．ε不变性1．绝对不变性被控量Y(t)在扰动量N(t)作用下，过渡过程中始终不变。即静态和动态偏差都为0。前馈控制Wff(S)Wf(S)Wo(S)++Y1(s)Y2(s)N(s)Y(s)前馈控制方框图WffNFY(s)Y1(s)Y2(s)前馈控制Wff(S)Wf(S)Wo(S)++Y1(s)Y2(s)N(s)Y(s)前馈控制方框图NΔNyy2(t)y1(t)tt前馈控制系统补偿过程WffNFY(s)Y1(s)Y2(s)y1(t)+y2(t)=02．稳态不变性被控量Y

8、(t)在扰动量N(t)作用下，系统在稳态偏差与扰动无关。即静态偏差为0，动态不为0。y1(t)y2(t)系统输出y(t)静态偏差为0动态偏差不为03．ε不变性被控量Y(t)在扰动量N(t)作用下，系统偏差小于一个小量，用ε表示。y1(t)y2(t)系统输出y(t)ε二、前馈控制器的设计1）输出Y(s)与扰动N(s)之间关系：WffNFY(s)Y1(s)Y2(s)对象Wff(S)Wf(S)Wo(S)++Y1(s)Y2(s)N(s