第八章前馈-反馈复合控制系统分析与设计《热工自动控制系统》2014/4/211第八章前馈-反馈复合控制系统分析与设计818.1前馈控制系统的组成及特点828.2前馈-反馈复合控制系统特性分析8.3三冲量给水控制系统2014/4/212§8.1前馈控制系统的组成及特点2014/4/213反馈控制的“两段时间”DGdY0YGcKzGpH☆第时间第一段时间：干扰产生被控量变化☆第二段时间：被控量变化执行器动作2014/4/214反馈控制的特点1.反馈控制是一种具有很强鲁棒性的控制策略.•过程的性质决定了控制的效果•调整参数(,TI,TD)均是过程动态特性的函数2.反馈控制本质上是一种误差驱动的控制系统•控制策略是根据可测误差来产生控制作用•没有动态误差的控制不是反馈控制3.反馈控制是一种闭环控制4.反馈控制的原则是尝试法,无需数学模型•控制器不能事先计算出准确的控制输出•是一种初级的控制算法2014/4/215/35前馈控制（Feed-ForwardControl）完全补偿条件Gsd()Gff()s=Ksz()Y(s)[G(s)K(s)-G(s)]G(s)D(s)ffzdp=02014/4/216前馈控制的特点干扰一旦出现，调节器直接根据检测到的干扰的大小和方向按一定规律进行控制。显然，干扰发生后，被控制量发生变化干扰发生后，被控制量发生变化前，控制作用就产生了，节省了反馈控制的“两段时间”，控制作用及时。2014/4/217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2014/4/218前馈控制的局限性前馈控制属于开环控制，抗干扰能力差；工业对象扰动多，无法一一设计前馈控制器；控制通道迟延过大时无法实现完全补偿；扰动作用很难精确测量。完全补偿条件往往无法得到满足！2014/4/219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。2014/4/2110思考题88--11：1.若前馈控制系统的结构为：想要完全消除扰动影响，前馈控制器应如何选取？前提是什么？2014/4/2111§8.2前馈-反馈复合控制系统特性分析2014/4/2112前馈—反馈控制系统要保证控制系统的控制品质、抗干扰能力，有必要把前馈控制和反馈控制结合起来，通过优势互补，提高控制系统的整体性能。2014/4/2113前馈—反馈复合控制的特点1.引入反馈控制后，前馈控制的补偿条件不变Gsd()Gsff()=Ksz()2014/4/2114前馈—反馈复合控制的特点2.前馈控制器的形式与前馈作用的位置有关'Gsd()Gsff()=GKGc()sKz()s2014/4/2115前馈—反馈复合控制的特点3.引入前馈控制后，系统的稳定性不受影响()s=1+Gcp()sKz()sG()sHs()2014/4/2116前馈—反馈复合控制的应用原则1.若被控对象的惯性和迟延较大，仅采用反馈控制达不到预期效果时，有必要引入前馈作用；2.如果扰动作用可以测量且经常变化，引入前馈作用能很好地提高系统的控制品质。2014/4/2117思考题88--22：1.为什么说前馈作用的加入对系统的稳定性没有影响？2014/4/2118§8.3三冲量给水控制系统2014/4/2119给水控制的任务1.维持汽包水位过高：蒸汽带水管壁和叶片结垢汽机叶片损坏过低：爆管干锅2.保持给水量稳定给水量的剧烈波动对省煤器和给水管道不利。2014/4/21201.给水流量W扰动下的水位变化特性H()sTWs()s1Tss(1Ts)其中：ε为飞升速度非沸腾式省煤器沸腾式省煤器T2Hs()esWs()sT2=30~100sT1T1=100~200s2014/4/2121