天津大学过程控制系统 5)前馈控制系统(王江教授)

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简述前馈控制内容

简述前馈控制内容前馈控制（Feedback Control）是一种用于调节平衡，使出现变化的物理数量达到预定值的技术。

这种技术的应用非常广泛，可用于飞行控制，商业控制，汽车控制，工业控制和机器人控制等。

一、原理前馈控制的基本原理是检测系统的当前状态，并根据此信息校正系统的输出以达到目标值。

它关注的是如何有效地利用系统输出（输出量）来改变系统输入（输入量）以实现预定过程，否则就是失控了。

再详细一点，前馈控制是将设计出的控制算法应用到整个控制系统中，以实现系统状态控制，保持控制回路稳定并具有预期的特性。

二、基本结构前馈控制的基本结构可以表示为一个简化的负反馈系统，通常包括输入端，处理部分，以及输出端。

（1）输入端：将外界信号捕获并转化为建模系统可以理解的有效信号传输到系统中去。

（2）处理部分：该部分主要由控制器，反馈，控制策略和信号处理等组成，即对输入的信号进行处理，以实现输出的变化并实现预定的控制目的。

（3）输出端：根据控制信号，激励器产生拖动力，以实现控制目标。

三、类型根据不同的应用领域，前馈控制可以分为离散前馈控制、连续前馈控制等多个类型。

（1）离散前馈控制：离散前馈控制是控制系统的一种特殊形式，其包含离散信号和有限逻辑控制。

其中，离散信号可以通过转变器或采样器来传输，有限逻辑控制模块以指令的形式来实现动态控制。

（2）连续前馈控制：连续前馈控制是一种将应用于实时控制的技术，其目标是立即、可靠地实现实时控制，并使能控制系统在变化的环境条件下进行动态控制。

通常，连续前馈控制使用一种“反馈+前馈”架构，它可以提供完整的动态控制，并保证预期的稳定性和性能。

四、优缺点前馈控制是普遍应用的一种控制技术，它具有其良好的控制性能，调节的响应快，以及完整的解决方案等优点，能够实现实时的控制，为快速变化的环境提供更高的准确性和能力。

但由于控制系统十分复杂，它也存在一定的问题，比如控制器参数容易失效，系统输出响应慢等，这些都会降低控制稳定性或影响控制性能。

过程控制系统复习题库

过程控制系统复习题库复习题库⼀、填空题1.执⾏器是由( )和( )两部分组成。

2.控制阀所能控制的最⼤流量与最⼩流量之⽐，称为控制阀的( )，以R表⽰。

3.控制阀的理想流量特性是根据( )实现的。

4.在实际使⽤中，控制阀前后压差总是要变的，这时流过控制阀的相对流量与阀门的相对⾏程之间的关系称为控制阀的( )。

5.在控制阀两端压差较⼤的情况下应选⽤( )阀。

6.控制阀前后压差较⼩，要求泄露量⼩，⼀般可选( )阀。

7.控制参数流过阀门的相对流量（Q/Qmax）与阀门的相对⾏程（l/L）之间的关系称为控制阀的（）。

8.纯⽐例调节作⽤，⽐例度越⼤，则余差越( )。

9.积分时间T越⼩，则积分特性曲线的斜率( )，积分作⽤( )。

i10.积分规律的作⽤是( )，但是积分时间越⼩积分作⽤( )。

11.微分控制规律主要⽤来克服对象的( )滞后，TD越⼤微分作⽤(12.研究对象特性的⽅法有( )，( )两种。

13.描述对象特性的参数有（）、（）、（）14.⾃动调节系统按给定值的变化分为( )系统、( )系统、( )系统、三种类型。

串级控制系统的主回路为( )系统，⽽副回路为( )系统。

15.对于串级控制系统，副回路是为了稳定主参数⽽设制的，主控制器的输出作为副控制器的给定。

因此，副回路是( )系统，主回路是( )。

⼆、判断题1.微分作⽤主要⽤来克服对象的纯滞后。

( )2.微分作⽤主要⽤来克服所有的滞后。

( )3.微分时间越长，微分作⽤越强。

（）4.对纯滞后⼤的控制对象，为克服其影响，可引⼊微分控制作⽤来克服。

( )5.⽐例控制过程的余差与控制器的⽐例度成正⽐。

( )6.某⼀流量控制对象为提⾼控制精度，控制器控制规律应选⽤PID规律。

( )7.对已设计确定的控制系统，只要对控制器参数进⾏⼀次最佳整定后，则可在任何使8.范围内改善调节质量，不需再次调整。

( )9.对同⼀被控对象，控制通道和⼲扰通道的特性是相同的。

前馈控制的控制原理及应用

前馈控制的控制原理及应用1. 前言前馈控制是一种常用于工业控制系统中的控制算法，它通过提前补偿预测误差信号来改善系统性能。

该文档将介绍前馈控制的基本原理，并探讨其在实际应用中的一些典型场景。

2. 基本原理前馈控制的基本原理是在控制系统中添加一个前馈通道，在其输入端加入一个预计误差信号。

该信号基于系统模型和期望输出值，预测了系统的未知干扰或负载的影响。

前馈控制可以分为两种类型：基于模型的前馈控制和自适应前馈控制。

基于模型的前馈控制依赖于系统的数学模型，通过对模型进行数学运算来生成前馈信号。

而自适应前馈控制则通过实时的系统反馈信息来不断修正前馈信号，以适应系统非线性和不确定性。

3. 应用领域前馈控制在工业控制系统中具有广泛的应用。

下面将介绍几个常见的应用场景。

3.1 电力系统在电力系统中，前馈控制可以用于电力传输线路的电压和频率控制。

通过提前预测负载变化和干扰信号，前馈控制可以及时调整电压和频率的输出，以保持系统的稳定性和可靠性。

3.2 自动驾驶在自动驾驶系统中，前馈控制可以用于车辆的方向和速度控制。

通过预测车辆目标点的位置和速度，前馈控制可以提前调整车辆的转向和加速操作，以实现准确的车辆控制。

3.3 机器人控制在机器人控制领域，前馈控制可以用于机器人的轨迹跟踪和姿态控制。

通过预测机器人的轨迹和姿态变化，前馈控制可以控制机器人的关节和执行器，以实现精确的运动和操作。

3.4 冷却系统在冷却系统中，前馈控制可以用于温度和湿度的控制。

通过预测外界环境的变化和系统的热载荷，前馈控制可以及时调整冷却系统的流量和温度，以保持系统的稳定性和效率。

4. 优点和局限性前馈控制具有以下优点： - 提高系统的响应速度和稳定性 - 减小系统误差 - 适用于高精度和高要求的控制系统然而，前馈控制也存在一些局限性： - 对于系统模型的要求较高 - 对系统干扰和负载变化的预测可能存在误差 - 无法处理系统的非线性和不确定性5. 总结本文介绍了前馈控制的控制原理及其在不同领域的应用。

天津大学过程控制系统 4)串级控制系统(王江教授)

School of electrical engineering and automation
天津大学电气与自动化工程学院
9
过程控制系统
2011-05-08
第四章串级控制系统
过程特性的讨论
（ 1 ）扰动压力 P 与被控温度T（无控制）的因果关系。（ 2 ）当压力 P 变化时，哪种发生改变的影响可测。
School of electrical engineering and automation
天津大学电气与自动化工程学院
22
过程控制系统
2011-05-08
第四章串级控制系统
串级控制系统中的常用名词
主变量：是工艺控制指标，在串级控制系统中起主导作用的被控变量；副变量：是在串级控制系统中为了稳定主变量或因某种需要引入的辅助变量；主对象：是表征主变量特性的生产设备；（在管式炉管中，主要指原料油受热管道）副对象：是表征副变量特性的生产设备；（在管式炉管中，主要指燃料油燃烧装置）主控制器：按主变量对给定值的偏差而动作，其输出作为副控制器的给定值；副控制器：其给定值由主控制器的输出所决定，并按副变量对给定值的偏差而动作；主回路：是由主测量、变送，主、副控制器，执行器和主、副对象构成的外环回路；副回路：是由副测量、变送，副控制器，执行器和副对象构成的内环回路。
16
过程控制系统
2011-05-08
第四章串级控制系统
示例（2）
合成氧厂的硝酸生产过程，国内在60年代初最早使用的串级控制。 Pt 4NH3 5O 2 4NO 6H2O Q 氨氧化生成一氧化氮过程： 840 o C
被控变量：氧化炉温度操作变量：加入的氨量被控对象：滞后大，时间常数大干扰分析：氨压力和流量影响大方案1：氨流量定值控制；炉温是开环方案2：炉温定值控制；氨流量压力影响大方案3：炉温主环，氨流量副环的串级控制

前馈反馈控制系统

前馈—反馈复合控制系统摘要流量是工业生产过程中重要的被控量之一，因而流量控制的研究具有很大的现实意义。

锅炉的流量控制对石油、冶金、化工等行业来说必不可少。

本论文的目的是锅炉进水流量定值控制，在设计中充分利用自动化仪表技术，计算机技术，自动控制技术，以实现对水箱液位的过程控制。

首先对被控对象的模型进行分析，并采用实验建模法求取模型的传递函数。

然后，根据被控对象模型和被控过程特性并加入PID调节器设计流量控制系统，采用动态仿真技术对控制系统的性能进行分析。

同时，通过对实际控制的结果进行比较，验证了过程控制对提高系统性能的作用。

随着计算机控制技术的迅速发展，组态技术开始得到重视与运用,它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据控制对象和控制目的任意组态，完成最终的自动化控制工程。

关键词：流量定值；过程控制；PID调节器；前馈控制；系统仿真目录一．前馈控制1.前馈控制的定义2.换热器前馈控制二．前馈控制的特点及局限性1.前馈控制的特点2.前馈控制的局限性三．反馈控制1.定义2.反馈控制的特点四．复合控制系统特性1.前馈-反馈复合控制原理2.复合控制系统特点五．小结六．参考文献一、前馈控制1.前馈控制的定义前馈控制（英文名称为Feedforward Control），是按干扰进行调节的开环调节系统，在干扰发生后，被控变量未发生变化时，前馈控制器根据干扰幅值，变化趋势，对操纵变量进行调节，来补偿干扰对被控变量的影响，使被控变量保持不变的方法。

2.换热器前馈控制在热工控制系统中，由于控对象通常存在一定的纯滞后和容积滞后，因而从干扰产生到被调量发生变化需要一定的时间。

从偏差产生到调节器产生控制作用以及操纵量改变到被控量发生变化又要经过一定的时间，可见，这种反馈控制方案的本身决定了无法将干扰对被控量的影响克服在被控量偏离设定植之前，从而限制了这类控制系统控制质量的进一步提高。

考虑到偏差产生的直接原因是干扰作用的结果，如果直接按扰动而不是按偏差进行控制，也就是说，当干扰一出现调节器就直接根据检测到的干扰大小和方法按一定规律去控制。

第5章前馈控制系统

适用于简单的工艺对象换热器 P104 图5-21
• 线性叠加方法 • MIMO系统
教学进程
作业
课本 P149 课本P149
5.10 5.11
教学进程
5.5.1 T1、T2的整定
（2）若T1> T2 ，取T1在2 T2附近，若T1< T2 ，取T1在 0.5 T2附近，作为初值
（3）单纯前馈作用，施加阶跃干扰，观察曲线
图5-20 前馈控制器动态参数的整定曲线
教学进程
5.6 多变量前馈控制系统
多输入——单输出、多输入——多输出
• 机理建立前馈控制模型
G 2 ( s) p
G ff ( s )
Gc 2 ( s )G p 2 ( s ) 1 Gc 2 ( s )G p 2 ( s )
GPD ( s ) G 2 ( s )GPC ( s ) p
G ff ( s ) G PD ( s ) G PC ( s )
教学进程
第章
θ1
t
F
前馈控制系统的补偿过程
教学进程
5.1 前馈控制系统的特点
前馈控制系统的特点
（1）按干扰作用的大小进行控制——提前，控制及时
控制的依据反馈控制前馈控制
检测的信号
控制作用的发生时间偏差出现后
被控变量的偏差
被控变量
干扰量的大小
干扰量
偏差出现前
教学进程
5.1 前馈控制系统的特点
（2）前馈控制属于开环控制
t T1
(对象滞后大 α ＞1 于干扰滞后)
]
α ＜l
α =T1/T2
教学进程
第章
前馈控制系统
5.1 前馈控制系统的特点 5.2 前馈控制系统的几种主要结构形式

过程控制系统与仪表_课后答案

第1章思考题与习题1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样2. 控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？解答：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。

组成：参照图1-1。

1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？解答：通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。

1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。

被控对象的动态特性：。

系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。

二者之间的关系：1-10 某被控过程工艺设定温度为900℃，要求控制过程中温度偏离设定值最大不得超过80℃。

现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-4所示。

试求该系统过渡过程的单项性能指标：最大动态偏差、衰减比、振荡周期，该系统能否满足工艺要求？解答：最大动态偏差A：衰减比n：振荡周期T：A<80, 且n>1 (衰减振荡)，所以系统满足工艺要求。

2-5 有两块直流电流表，它们的精度和量程分别为1) 1.0级，0～250mA2）2.5级，0～75mA现要测量50mA的直流电流，从准确性、经济性考虑哪块表更合适？解答：分析它们的最大误差：1）∆max＝250×1％＝2.5mA；2）∆max＝75×2.5％＝1.875mA；选择2.5级，0～75mA的表。

前馈控制系统

前馈补偿器
FT
ppt课件
6
前馈控制系统框图
GPD(s) GPC(s)
ppt课件
7
前馈控制的补偿原理
ppt课件
8
前馈控制的特点
♦ “基于扰动来消除扰动对被控量的影响”，
又称为“扰动补偿”；
♦ 扰动发生后，前馈控制“及时”动作； ♦ 属于开环控制，只要系统中各环节是稳
定的，则控制系统必然稳定；
♦ 只适合于可测不可控的扰动； ♦ 控制规律取决于被控对象的特性； ♦ 一种前馈控制只能克服一种扰动。
31
b图的框图
ppt课件
32
前馈控制的选用与稳定性
♦ 实现前馈控制的必要条件是扰动量的可测及
不可控性
1 可测：扰动量可以通过测量变送器，在线地将其转换为前馈补偿器所能接受的信号。
2 不可控：扰动量与控制量之间的相互独立性
，即控制通道的传递函数与扰动通道的传递
函数无关联，从而控制量无法改变扰动量的
A/B
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加热炉温度预估补偿控制
♦轧钢车间加热炉多点平均温度反馈
控制系统系统主要配置：六台设有断偶报警装置的温度变送器、三台高值选择器、一台加法器、一台PID调节器和一台电/气转换器
ppt课件
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加热炉温度反馈控制系统流程图
TT1 TT2 TT3 TT4 TT5 TT6
ppt课件
ppt课件
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大滞后过程的预估补偿控制
♦基本思想：按照过程特性，预估
出一种模型加入到反馈控制系统中，以补偿过程的动态特性。
ppt课件
44
Smith预估补偿控制
ppt课件
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ppt课件

《前馈控制系统》课件

总结
前馈控制系统的作用
通过提前处理输入信号来减小受控对象对外部扰动的敏感性，提高系统的稳定性和性能。
前景和趋势
前馈控制系统将逐渐实现智能化、集成化和网络化，为各个领域的应用带来更多可能性。
应用前景展望
在工业自动化、航空航天和汽车控制等领域，前馈控制系统将发挥越来越重要的作用。
5
仿真与实验验证
使用仿真软件或实际系统进行验证，评估控制系统的性能和稳定性。
前馈控制系统的发展趋势
智能化
结合人工智能和机器学习技术，实现自适应、自学习的前馈控制系统。
集成化
将前馈控制系统集成到更复杂的自动控制系统中，实现系统的优化和整合。
网络化
通过网络连接，实现远程监控和控制，提高实时性和灵活性。
2 缺点
对于系统模型和参数变化敏感，需要准确的系统建模和参数设计。
前馈控制系统的设计方法
1
确定控制目标
明确希望系统实现的性能指标和控制要求。
2
确定系统模型
建立准确的系统数学模型，包括受控对象和控制器。
3
设计前馈和反馈控制器
根据系统模型和控制要求设计前馈和反馈控制器。
4
确定控制器参数
通过仿真和实验验证，调整控制器参数以达到预期的控制效果。
《前馈控制系统》PPT课件
本课件将介绍前馈控制系统的定义、特点以及其在工业自动化、航空航天和汽车控制等领域的应用。了解前馈控制系统的结构和设计方法，并展望其未来的发展趋势。
什么是前馈控制系统？
前馈控制系统是一种用于实现预定输出的控制系统。它通过提前处理输入信号，减小受控对象对外部扰动的敏感性，提高系统的稳定性和性能。
工业自动化
前馈控制系统可用于工业生产过程的自动化控制，提高生产效率和质量。

前馈控制的例子

前馈控制的例子前馈控制（feedforwardcontrol）是一种工程应用，通常用于抑制系统中的干扰并有效地改善系统的性能。

它采用的方法是根据未来的预测，先行采取相应的措施以抑制系统中的噪声、不稳定等不良因素，从而实现系统的有效调节和控制。

本文将以一个实际应用的例子，来描述前馈控制在实际中具体的应用情况及其优势。

典型的前馈控制例子是负反馈抑制系统，它包含一个预测器、一个模型和一个控制器。

首先，系统可以利用预测器来预测未来的状态，以便在系统发生不稳定变化时，可以提前做出相应的调整和处理，有效地抑制或抑制系统中的失稳因素。

然后，通过模型预测器可以计算所需的控制量，为控制器提供有效的信息，并根据模型的反馈，对控制变量进行调节，从而实现有效的控制效果。

以机械工程领域中的气动系统为例，前馈控制技术可以应用于不同的机械设备，包括电机、气动元件和电动机等，以提高其运行的精度和稳定性。

其基本原理是在控制系统中，使用带有状态反馈的控制器对设备的输入和输出进行调节，以达到期望的控制目标。

比如电机可以利用这种技术，控制其旋转、位移和加速度等，以提高机械装备的性能和精度。

此外，在流体动力系统中，也可以使用前馈控制技术。

这种技术可以控制流体动力系统中的两个关键参数，即流体密度和流速，以改善流体动力系统的全局性能。

例如，飞机发动机的螺旋桨在调整桨叶角度时，可以使用前馈控制技术来改变螺旋桨的转速，从而提高效率和精度，实现机动性能的改善。

此外，前馈控制技术还可以应用于其他工程领域，如化工、电力、航空、机械、汽车等等。

比如，在化工领域，采用前馈控制技术可以有效地实现生产过程中物料的准确控制，从而提高生产过程的质量。

总之，前馈控制技术通过预测技术来抵抗干扰，利用反馈技术来抑制系统的不稳定性，可以有效地提高系统的性能。

它在实际应用中，可以应用于机械、流体动力系统和其他工程领域，实现更好的控制效果及更高的效率。

过程控制-第5章-前馈控制系统-xu

测量变送器
干扰
干扰通道
前馈控制器
执行器
Y1
-Y1 被控变量
对象
④只对被测量的可测而不可控的扰ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有校正作用，而对系统中的其他扰动无校正作用。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。
测量变送器
干扰
干扰通道
前馈控制器
执行器
Y1
-Y1 被控变量
FS N W ff
X
Y2
cp hS
( X Y2 ), X 设定温度
cp hS
Σ
Mff FS
-
× N
×
FC
Cp/hS
Y
静态前馈控制原理图
2、前馈-反馈复合控制系统
单纯前馈控制的存在问题： (1) 补偿效果无法检验：单纯前馈不存在被控变量的反馈，补偿效果没有检验的手段，前馈作用并没有最后消除偏差时，系统无法得知这一信息而作进一步的校正。（2）多个干扰成本大：由于工业对象存在多个干扰，势必要设置多个前馈控制通道，因而增加了投资费用和维护工作量。（3）控制精度不高：前馈控制模型的精度也受到多种因素的限制，对象特性要受到负荷和工况等因素的影响而产生漂移，导致Wo(s)和Wf(s)的变化。
?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

前馈控制名词解释

前馈控制名词解释前馈控制（Feedforward Control）是一种控制策略，用于提供在系统发生变化之前预测、估计和纠正系统误差的能力。

它是一种预测性的控制方法，通过提前对系统输入进行调整，使系统可以更好地应对外部扰动，并尽量减小系统的误差。

在前馈控制中，控制器根据系统的模型和已知的外部扰动，提前计算并施加必要的控制输入，以抵消这些扰动对系统性能的影响，从而使系统在扰动发生时能够更准确地跟踪或维持所需的输出。

前馈控制的优势在于它可以在系统受到扰动之前就采取行动，从而减小系统误差的程度。

前馈控制通常包括以下几个步骤：1. 模型建立：根据系统的特性和输入输出关系，建立一个数学模型来描述系统的动态行为。

这可以通过物理原理、实验数据拟合或系统辨识等方法来完成。

2. 预测和估计：基于系统模型和已知的外部扰动，预测系统未来的行为并估计可能的误差。

这可以通过根据当前状态和已知扰动进行数学计算得出。

3. 控制计算：根据预测和估计的结果，计算出应施加的控制输入，以抵消可能的误差。

这可以通过根据系统模型和控制目标进行优化计算来实现。

4. 控制输入应用：将计算出的控制输入应用到系统中，以实现制定的控制目标。

控制输入可以作用于系统的激励信号、参数调整或开关控制等。

前馈控制在许多领域中都有广泛的应用，如机械控制、电力系统、自动驾驶、飞行器控制等。

它可以提高系统的性能和稳定性，减小系统的误差和响应时间，并降低对反馈控制的依赖性。

但前馈控制也存在一些挑战，如系统模型的准确性、外部扰动的不确定性以及控制器设计的复杂性等。

因此，在实际应用中需要仔细考虑这些因素，并进行系统的实时监测和校正，以确保前馈控制的有效性和稳定性。

前馈控制原理

（2）前馈控制是一种按扰动大小进行补偿的控制
扰动一旦出现，前馈控制器就检测到其变化情况，及时有效地抑制扰动对被控变量的影响，而不是像反馈控制那样，要待被控变量产生偏差后再进行控制。在理论上，前馈控制可以把偏差彻底消除。如果控制作用恰到好处，前馈控制一般比反馈控制要及时。这个特点也是前馈控制的一个主要特点。基于这个特点，可把前馈控制与反馈控制作如下比较，见表4.1。
第四章前馈控制系统
4.2 前馈控制的特点及局限
4.2.1 前馈控制的特点
（1）前馈控制是一种开环控制图4.1所示系统中，当测量到冷物料流量变化的信号后，通过
前馈控制器，其输出信号直接控制调节阀的开度，从而改变加热蒸汽的流量。但加热器出口温度并不反馈回来，它是否被控制在原来的数值上是得不到检验的。所以，前馈控制是一种开环控制，从某种意义上来说这是前馈控制的不足之处。因此前馈控制对被控对象特性的掌握必须比反馈控制清楚，才能得到一个较合适的前馈控制作用。
第四章前馈控制系统
如图4.1所示，是换热器的前馈控制系统及其方框图。图中，加热蒸汽流过换热器，把换热器套管内的冷物料加热。热物料的出口温度用蒸汽管路上的控制阀来调节。引起出口温度变化的扰动有冷物料的流量与初温、蒸汽压力等，其中最主要的扰动是冷物料的流量Q。
设 G f (s)为扰动通道的传递函数， G0 (s) 为控制通道的传递函数，G ff (s) 为前馈补偿控制单元的传递函数，如果把扰动值（进料流量）测量出来，并通过前
第四章前馈控制系统
表4.1 前馈控制与反馈控制的比较
控制类型
控制的依据
检测的信号
控制作用的发生时间
反馈控制前馈控制
被控变量的偏差扰动量的大小

前馈神经元网络的选择性通信

第 28 卷增刊 2016 年 12 月
电力系统及其自动化学报 Proceedings of the CSU-EPSA
Vol.28 Suppl. Dec. 2016
前馈神经元网络的选择性通信
乔霂，王江
（天津大学电气与自动化工程学院，天津 300072 ）
摘要：哺乳动物大脑通过有限神经通路产生振荡活动，在不同神经集群实现选择性通信，并完成记忆、感知等复杂神经活动。基于外部刺激作用下的神经元集群，实现混合频率神经信息流进行选择性传导的研究仍然较少。因此，构建了前馈神经元集群模型，研究在神经元网络固有特性和外部刺激共同作用下，前馈网络对混合频率放电率信号实现选择性通信的作用机制。实验结果证明了混合频率神经信号在不同神经集群进行选择性传导的可能性，为不同脑区间通过有限神经通路利用频率选择性通信进行协同工作以完成脑的高级功能提供了理论依据。关键词：前馈神经元网络；神经网络特性；外部刺激；选择性通信；仿真实验中图分类号：TP391.9 文献标志码：A （2016 ）增刊-0099-07 文章编号：1003-8930 DOI： 10.3969/j.issn.1003-8930.2016.增刊.020
The mammalian brain generates oscillatory activities by limited neural pathways in different neural clusters to achieve Abstract： selective communication. The selective communication with neural oscillations plays an important role in complex neural activisuch as memory and perception. However， based on the cluster of neurons under external stimulation， there is still less re ties， search on the selective transmission with mixed frequency information flow. In this paper， a feed-forward network（FFN ）model is built to find the effect of network on the selective communication with mixed signals under the interaction among the inherent characteristics of neural network and external stimulations. Our research proves that it is possible to achieve a flexible transmission of neural signals with mixed frequency information， and suggests that the brain may collaboratively work in a multiplexing selective communication way. The result provides a theoretical reference for the advanced functions in brain. ）； neural network feature； external stimulation； selective communication； simulation Key words： feed-forward network （FFN experiment

不确定性机器人系统前馈-反馈跟踪控制仿真

不确定性机器人系统前馈-反馈跟踪控制仿真
姜峰;段锁林
【期刊名称】《常州大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(021)003
【摘要】针对不确定性机器人系统的轨迹跟踪控制问题,利用基于计算力矩方法的前馈控制,结合PID的反馈控制构成前馈-反馈控制策略,给出了系统控制器设计的详细步骤.将该方法应用于GR-Ⅱ型两关节机器人系统,在考虑扰动变化和系统不确定性变化的情况下,经仿真证明了前馈-反馈控制能保证系统良好的稳定性,并对系统的扰动和不确定性具有强的鲁棒性和良好的跟踪控制精度.
【总页数】5页(P55-59)
【作者】姜峰;段锁林
【作者单位】江苏工业学院,信息科学与工程学院,江苏,常州,213164;江苏工业学院,信息科学与工程学院,江苏,常州,213164
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.线性不确定性电液位置伺服系统的前馈补偿滑模鲁棒跟踪控制研究 [J], 段锁林;郑剑锋;王雪
2.基于前馈-反馈的移动机器人轨迹跟踪控制 [J], 郑伟勇;李艳玮
3.一类具有一般不确定性非线性系统的ε-跟踪Ⅱ:输出反馈鲁棒自适应控制系统的分析 [J], 杨昌利;阮荣耀
4.前馈加反馈补偿的分散鲁棒跟踪系统研究 [J], 郜宪林;张勇传
5.大型风力机变桨系统前馈反馈复合控制仿真研究 [J], 任海军;张浩;冯明驰
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天津大学过程控制系统前馈控制系统王江教授

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过程控制系统
2011-05-09
第五章前馈控制系统
前馈控制器的超前——滞后环节的典型响应。
补偿与克服扰动同步。
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前馈控制
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第五章前馈控制系统
前馈控制系统---特点
1）前馈控制属于开环控制。 ----只要系统中各环节是稳定的，控制系统必然稳定。反馈控制是闭环控制。 ----即使各环节稳定，也不能保证闭环系统稳定。
当扰动发生后，经过过过程的扰动通道引起被控量的变化时，前馈控制器根据扰动的性质和大小对过程通道施加抑制，使被控量发生于前者相反的变化，以抵消扰动对被控量的影响。
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第五章前馈控制系统
我们希望通过调整阀门，消除扰动的影响。
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第五章前馈控制系统
过程控制系统
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第五章前馈控制系统

天津大学过程控制系统其它控制系统王江教授

第六章其它控制系统通过这章的学习，我们可以得到以下收获：●为什么许多过程的控制要求可变结构？●用多个控制阀实现控制回路的设计；●用多个控制变量实现控制回路的设计。

变结构的原因1分程控制2信号选择控制3受限控制的应用46.1均匀控制系统6.1.1基本原理与结构1.基本原理均匀控制系统是指对两个被控变量控制的兼顾。

精镏塔前塔塔釜出料作为后塔进料，其间不设置中间储罐缓冲。

前塔操作的要求是保持前塔塔釜液位稳定；后塔操作的要求是保持后塔进料量稳定。

均匀控制使前塔液位在允许范围波动，后塔进料流量较平稳变化。

2)均匀控制的实现及特点a.均匀控制基本思想将二被控参数置于一个控制系统中，通过调整控制器参数，使前后设备在物料供求上相互均匀、协调、统筹兼顾。

b.实现方法通过参数整定实现均匀控制策略。

•比例度：>100%•积分时间：较长•微分时间：0（微分作用不符合均匀控制思想，一般不采用微分作用）c.特点•结构上无特殊性结构上同单回路控制或串级控制的结构。

通过参数整定可以实现定值控制或均匀控制。

以比较弱的控制作用实现均匀控制的目的。

•表征前后相互关联的参数应该是变化的，并且其变化应该是缓慢的。

•参数的变化应被限制在允许的范围为内。

•实质：以牺牲控制灵敏度和控制质量为代价实现协调多个参数的目的。

d.注意：两个相关联的参数可以有主、次之分，可以通过参数整定实现2.结构（1）简单均匀控制系统简单均匀控制系统的结构与单回路控制系统相同。

液位所控制的流量通常是下一塔的进料流量；通过整定控制器参数达到均匀控制的目的；液位控制器的比例度设置得大一些；如果引入积分作用，积分时间设置得长一些。

简单均匀控制与单回路渡位控制的不同点●应用场合不同：简单均匀控制应用于要求液位和流量都需要兼顾的场合；●控制器参数不同：简单均匀控制采用大比例度和大积分时间；●液位变送器量程范围不同：简单均匀控制的液位变送器量程范围较大，降低液位检测灵敏度，使液位控制不灵敏；●选择的显示仪表不同：简单均匀控制系统的液位只需显示，但流量要记录；简单液位控制系统的液位通常记录。

前馈控制系统的基本原理

前馈控制系统的基本原理前馈控制系统前馈控制系统的基本原理前馈控制的基本概念是测取进⼊过程的⼲扰（包括外界⼲扰和设定值变化），并按其信号产⽣合适的控制作⽤去改变操纵变量，使受控变量维持在设定值上。

图2.4-1物料出⼝温度θ需要维持恒定，选⽤反馈控制系统。

若考虑⼲扰仅是物料流量Q ，则可组成图2.4-2前馈控制⽅案。

⽅案中选择加热蒸汽量s G 为操纵变量。

图2.4-1 反馈控制图2.4-2 前馈控制前馈控制的⽅块图，如图2.4-3。

系统的传递函数可表⽰为：)()()()()(1S G S G S G S Q S Q PC ff PD +=（2.4-1）式中)(s G PD 、)(s G PC 分别表⽰对象⼲扰道和控制通道的传递函数；)(s G ff 为前馈控图2.4-3 前馈控制⽅块图制器的传递函数。

系统对扰动Q实现全补偿的条件是：)(≠sQ时，要求0)(=sθ（2.4-2）将（1-2）式代⼊（1-1）式，可得)(s Gff =)()(SGSGPCPD-（2.4-3）满⾜（1-3）式的前馈补偿装置使受控变量θ不受扰动量Q变化的影响。

图2-4-4表⽰了这种全补偿过程。

在Q阶跃⼲扰下，调节作⽤cθ和⼲扰作⽤dθ的响应曲线⽅向相反，幅值相同。

所以它们的合成结果，可使θ达到图2.4-4 前馈控制全补偿⽰意图理想的控制连续地维持在恒定的设定值上。

显然，这种理想的控制性能，反馈控制系统是做不到的。

这是因为反馈控制是按被控变量的偏差动作的。

在⼲扰作⽤下，受控变量总要经历⼀个偏离设定值的过渡过程。

前馈控制的另⼀突出优点是，本⾝不形成闭合反馈回路，不存在闭环稳定性问题，因⽽也就不存在控制精度与稳定性⽭盾。

1．前馈控制与反馈控制的⽐较图 2.4-5 反馈控制⽅块图图2.4-6 前馈控制⽅块图由以上反馈控制系统与前馈控制系统⽅块图可知：1)前馈是“开环”，反馈是“闭环”控制系统从图上可以看到，表⾯上，两种控制系统都形成了环路，但反馈控制系统中，在环路上的任⼀点，沿信号线⽅向前⾏，可以回到出发点形成闭合回路，成为“闭环”控制系统。

采用主从型逆变器结构的静态同步补偿器

采用主从型逆变器结构的静态同步补偿器
王江;王民;K.M.Tsang
【期刊名称】《中国电机工程学报》
【年(卷),期】2003(23)11
【摘要】针对6kV中压电网三相平衡负载的无功功率补偿,结合二极管箱位多电平逆变器和H桥级联多电平逆变器的特点,提出了一种能够直接并入电网的新型主从式逆变器结构:主逆变器采用二极管箱位三电平逆变器,从逆变器采用3个H桥(即全桥)逆变器。

主逆变器和H桥逆变器采用级联的形式连接,构成一个五电平的混联逆变器。

H桥逆变器负贡产生一个方波电压,构成输出正弦电压的基本成分;主逆变器产生输出电压的补偿部分并负责消除低次谐波。

最后通过仿真结果证明了所提出的这种主从型逆变器STATCOM结构在消除谐波方面的优越性。

【总页数】5页(P95-99)
【关键词】静态同步补偿器;无功功率补偿;电力系统;电网;主从型结构;逆变器
【作者】王江;王民;K.M.Tsang
【作者单位】天津大学电气与自动化学院;香港理工大学电机工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TM714.3;TM464
【相关文献】
1.基于混合级联逆变器的静止同步补偿器的实现 [J], 郑建;陈劲操;吴炜;高文婷
2.一种采用多重化结构的静止同步补偿器主电路 [J], 茅靖峰;孙玉坤
3.快速跟随型主从结构多电机同步控制 [J], 王少炜;耿强;周湛清
4.采用原位中子衍射及同步辐射白光X射线研究经济型双相不锈钢的静态拉伸变形行为 [J], 朱玉亮(编译)
5.三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器 [J], 伏祥运;王建赜;张小聪;曾繁鹏;纪延超
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