第七章前馈及比值控制

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过程控制

前馈概念：当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以消除或减小扰动对被控量的影响。

由于被控量的偏差并不反馈到控制器，而是将扰动量前馈到控制器，所以叫前馈控制系统。

与反馈控制系统的区别：反馈控制是按被控量的偏差进行控制的。

它的前提条件是被控量必须偏离设定值。

前馈控制是按扰动量的变化进行控制的，被控量的偏差并不反馈到控制器。

6章：比值控制系统的概念：凡实现两个或两个以上参数维持一定比例关系的的控制系统。

分为两种形式：一、定比值控制系统1、开环比值控制系统2、单闭环比值控制系统，（解决的问题：不但可以实现副流量随主流量的变化而变化，还能克服副流量本身干扰对比值的影响，确保主、副流量比值不变。

）3、双闭环比值控制系统，（解决的问题：克服了主流量的扰动，而且使主、副物料总量恒定。

）二、变比值控制系统。

5章：串级控制系统的特点：1、串级控制系统对进入副回路的扰动有很强的克服能力。

2、由于副回路的存在，减小了对象的时间常数，提高了系统响应速度。

3、提高系统的工作效率，改善了系统控制质量。

4、串级系统有一定的自适应能力。

串级系统形成两个闭环。

内回路（副回路）在控制过程中起粗调作用。

外回路（主回路）用来完成细调任务，以最终保证被调量满足生产要求。

主回路设计原则：尽量选择直接反映控制目的的参数为主变量，不行时选择与控制目的有某种单指对应关系的间接参数作为主变量；所选的主变量必须有足够的变化灵敏度。

副回路设计原则：1、副回路应包括被控对象所受到的主要干扰2、参数的选择应使府湖路的时间常数小，控制通道短。

反应灵敏。

3、主、副回路工作频率应适当匹配。

为了主变量的稳定，主控制器必须具有积分环节，有主要扰动落在副回路外的，可以考虑采用PID控制器。

副控制器最好不带积分环节，因为积分环节会使跟踪变得缓慢。

一般只选P控制器就行。

控制器的正、反作用的选择顺序就是先副后正。

控制系统的设计核心就是调节器的设计，也就是调节规律的确定和调节器参数的整定。

过程控制作业答案（精品）

第一章概述1.1 过程控制系统由哪些基本单元构成？画出其基本框图。

控制器、执行机构、被控过程、检测与传动装置、报警，保护，连锁等部件1.2 按设定值的不同情况，自动控制系统有哪三类？定值控制系统、随机控制系统、程序控制系统1.3 简述控制系统的过渡过程单项品质指标，它们分别表征过程控制系统的什么性能？a.衰减比和衰减率：稳定性指标；b.最大动态偏差和超调量：动态准确性指标；c.余差：稳态准确性指标；d.调节时间和振荡频率：反应控制快速性指标。

第二章过程控制系统建模方法习题2.10某水槽如图所示。

其中F 为槽的截面积，R1，R2和R3均为线性水阻，Q1为流入量，Q2和Q3为流出量。

要求：（1）写出以水位H 为输出量，Q1为输入量的对象动态方程；（2）写出对象的传递函数G(s)，并指出其增益K 和时间常数T 的数值。

（1）物料平衡方程为123d ()d HQ Q Q Ft-+= 增量关系式为 123d d H Q Q Q F t∆∆-∆-∆= 而22h Q R ∆∆=， 33hQ R ∆∆=，代入增量关系式，则有23123()d d R R hh F Q t R R +∆∆+=∆ （2）两边拉氏变换有：23123()()()R R FsH s H s Q s R R ++=故传函为：232323123()()()11R R R R H s KG s R R Q s Ts F s R R +===+++ K=2323R R R R +, T=2323R R F R R +第三章过程控制系统设计1. 有一蒸汽加热设备利用蒸汽将物料加热，并用搅拌器不停地搅拌物料，到物料达到所需温度后排出。

试问：（1）影响物料出口温度的主要因素有哪些？（2）如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与操纵变量应选谁？为什么？（3）如果物料在温度过低时会凝结，据此情况应如何选择控制阀的开、闭形式及控制器的正反作用？解：（1）物料进料量，搅拌器的搅拌速度，蒸汽流量（2）被控变量：物料出口温度。

《过程控制工程》4 前馈及比值控制

比值控制原理图
Q1
FT
FC
Q2
Q1
FS k FC
Q2
3）基本属性
① 属于开环（前馈）控制
② 存在一个主动物流（主物流，Q1），一般取生产中的主要物料、不可控物料、以及贵重物料作为主物流。
至少一个从动物流（副物流，Q2），副物流按规定的比例关系随主物流变动而变动
③. 副物流属于随动控制 32
对于原料引入的干扰控制不及时。
前馈控制方案，引入原料流量作为前馈量，对原料波动能及时通过调节燃料供给量给予补偿；
系统综合了前馈控制及时克服主要干扰和反馈控制能
克服多种干扰的优点。但是，对于原料流量波动以外
的干扰，控制系统呈现. 单回路控制特性。
27
TC
FC
＋
FC
原油出口
燃料
原油
前馈-串级控制方案
Gff 1082S. 1
30
4.2 比值控制系统
4.2.1 概述 1）比值控制：实现两个或两个以上的流量参数按一定
的比例关系变化的控制。 2）比值控制主要应用领域：
➢化学过程物料流量控制 ➢物理过程物料流量控制
Q1
FT
FC
Q2
Hale Waihona Puke 反应器.H20 (Q2)
FC
气体
FT
硫化物 (Q1)
吸收塔液体
31
4. 前馈及比值控制系统
4.1 前馈控制系统基本内容： 1）前馈控制的基本控制原理及特点 2）前馈控制的组合应用
.
1
4.1.1 前馈控制原理及特点例：反馈控制与前馈控制
反馈控制（闭环控制）
前馈控制（开环控制）
蒸汽

过程控制系统前馈及比值控制

扰动的影响，即实现“稳态不变性”。
静态前馈控制方式：
线性静态前馈：
GFF ( s) GYD ( s)
GYC ( s) s 0
非线性静态前馈：结合对象静态模型获
得前馈控制器结构与参数。
非线性静态前馈控制
稳态平衡关系：
T2sp 前馈控制器 T1 RVsp
FC
HV
RV
蒸汽
c p RF (T2 T1 ) HV RV
物料 B QB 后续 QA 装置
物料 A
要求：QA / QB = KAB（比值系数）而QB 为主动流量， QA 为可控量，要求设计一控制系统通过调节QA 以实现上述比值控制目标。
溶液配制问题
30% NaoH QB H2O QA
混合器
问题：当NaoH用量QB 变化时，调整稀释水量 QA 以使稀释液NaoH的浓度为6~8%左右。解决方案：（1）出口浓度控制；
（2）入环比值控制方案
单闭环比值控制方案
双闭环比值控制方案
比值控制的实施方法1
QB IB K1 IA
FC
假设流量测量变送环节为线性对象（对于用孔板测量的信号须经开方运算）。稳态条件: IA = K1 IB
QA QB QA K1 , K AB QA max QB max QB
过程控制系统前馈及比值控制
本章基本要求
掌握前馈控制的原理；掌握前馈控制的几种结构；了解前馈控制与反馈控制的区别；了解比值控制问题的由来；掌握常用的比值控制方案。

前馈控制 (Feedforward Control)
前馈思想：在扰动还未影响输出以前，直接改变操作变量，以使输出不受或少受外部扰动的影响。

前馈比值总结

前馈部分：前面已经学过串级控制，其基本思想是基于双反馈控制，如果过程干扰发生后，其首先影响到的会是过程的中间变量，因此只要我们引入内环反馈，检测中间提前感知扰动的发生，并给出补偿，就能比单闭环系统调节更加及时。

但无论是单闭环系统还是双闭环系统，归根结底都是反馈控制原理。

而单纯的反馈控制存在如下局限性：（1）从反馈的固有特性来看○1即便原先各环节都是稳定的，加入反馈构成闭环控制后也可能导致系统不稳定，需要做进一步分析。

○2假如扰动频繁，由于任一反馈回路有它固有的自然频率，回路可能会很难达到稳定状态。

（2）从反馈的基本原理来看反馈控制是“基于偏差的控制”，因此只有先计算出偏差，才有反馈的控制，因此其是一个“不及时”的控制，不可能到达完美程度。

（3）从反馈的方法角度来看反馈控制是基于“试错法”进行的，需要一段时间不断地改变输出值去匹配给定值，因此会产生振荡、超调等等问题。

这就是我们要引入前馈控制的原因。

在过程干扰刚刚出现时就及时做出补偿，这就是前馈控制。

它与反馈控制的区别在于不必去检测中间变量来去判断扰动的发生和去修正，而是在干扰一出现时就给予补偿，以避免其对中间变量及控制量产生影响。

因此，其最大的优点在于无论扰动何时出现，都可以立即开始校正，使扰动在影响被调量之前就被抵消掉。

当然，前馈控制有个非常重要的前提就是这个过程干扰一定是可测的，如果不可测，对其补偿无从谈起。

在d2满足以下三个条件时：○1该扰动变量可以可靠地测量；○2该扰动变量不受过程输入变量u的影响（若受则构成闭环反馈）；○3此干扰通道与调节通道的动态特性相近；则可引入如图所示的前馈控制。

易得在能得到在有过程扰动和前馈控制下系统传递函数为则可计算得前馈补偿传递函数应满足此时即可实现对干扰量d2的完美补偿。

比较通用的前馈控制器结构是这个结构中有四个参数，各参数的作用如下：○1增益K ff代表干扰通道与调节通道中过程稳态增益的比值，其作用是放大补偿器的输出响应。

串级、比值、前馈-反馈、选择性、分程以及三冲量六种复杂控制系统

1、串级控制系统
串级控制系统是应用最早，效果最好，使用最广泛的一种复杂控制系统，它的特点是两个调节器相串联，主调节器的输出作为副调节器的设定，当对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁时，可考虑采用串级控制系统。
1、基本概念
串级控制系统(Cascade Cont ro1System)是一种常用的复杂控制系统，它根据系统结构
主回路(外回路)：断开副调节器的反馈回路后的整个外回路。
副回路(内回路)：由副参数、副调节器及所包括的一部分对象所组成的闭合回路（随
动回路)
主对象(惰性区)：主参数所处的那一部分工艺设备，它的输入信号为副变量，输出信号为主参数(主变量)。
副对象(导前区)：副参数所处的那一部分工艺设备，它的输入信号为调节量，其输出信号为副参数(副参数将要达到危险值时，就适当降低生产要求，让它暂时维持生产，并逐渐调整生产，使之朝正常工况发展。能实现软限控制的控制系统称为选择性控制系统，又称为取代控制系统或超驰控制系统。
通常把控制回路中有选择器的控制系统称为选择性控制(selective control)系统。选择器实现逻辑运算，分为高选器和低选器两类。高选器输出是其输入信号中的高信号，低选器输出是其输入信号中的低信号。
控制系统一般又可分为简单控制系统和复杂控制系统两大类，所谓复杂，是相对于简单而言的。凡是多参数，具有两个以上变送器、两个以上调节器或两个以上调节阀组成多回路的自动控制系统，称之为复杂控制系统。
目前常用的复杂控制系统有串级、比值、前馈-反馈、选择性、分程以及三冲量等，并且随着生产发展的需要和科学技术进步，又陆续出现了许多其他新型的复杂控制系统。
路外，使调整k时不影响控制回路稳定性。

工业过程控制工程课件第七章前馈及比值控制

27
第七章
前馈及比值控制
7.2.2
动态前馈控制系统
28
1）讨论重点：针对非线性过程在静态非线性前馈基础上添加动态补偿的问题。 2）方法：工程设计方法对于非线性过程，要通过非线性状态方程来求取非线性动态前馈补偿器是比较困难的。 3）步骤：采用工程设计方法，设计非线性动态前馈控制器
第七章
前馈及比值控制
第七章
前馈及比值控制
7.2.1
静态前馈控制系统
静态前馈控制算式的获取：P86 图7.2-1 上式即为静态前馈控制算式（非线性算式）在化工工艺参数中：
液压和压力的前馈计算：线性的
温度和成分的前馈计算：非线性的
25
第七章
前馈及比值控制
7.2.1
静态前馈控制系统
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第七章
前馈及比值控制
7.2.2
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第七章
前馈及比值控制
7.1.2
前馈控制系统的特点
前馈控制的特点：
③前馈控制使用的是视对象而定的专用控制器。一般的反馈控制系统均采用通用的 PID控制器，而前馈控制器是专用控制器，对于不同的对象特性，前馈控制器的形式将是不同的； ④前馈控制只能克服可测的扰动量的影响，如果扰动量不可测，就不能进行前馈控制。
动态前馈控制系统
在生产过程中，当考虑系统的动态精度时，静态前馈控制往往不能满足工艺要求，此时需采用动态前馈控制。 P86图7.2-2 比较: P84式7.1-3 和 P86式7.2-1，可见静态前馈是动态前馈控制的一种特例。动态前馈可以看作静态前馈和动态前馈补偿两部分，它们结合在一起，可以进一步提高控制过程的动态品质。
第七章
前馈及比值控制
7.1.1

前馈控制比值

G ( s ) Y D G s ) F F( G ( sG ) Y ( s ) D M C
比较复杂。满足稳态不变性前馈控制器实现结构简单,且稳态误差为0。静态前
馈控制
前馈控制
1. 前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效前馈控制是根据干扰的变化产生控制作用的。反馈控制与前馈控制的检测信号与控制信号有不同的特点：
G s ) F F( G ( sG ) Y ( s ) D M C
反馈控制只用一个控制回路就可克服多个干扰。
N(s)
Wf(S) Wff(S) Wo(S)
Y1(s)
+ Y(s) +
Y2(s)

根据框图，有：
Y ( S ) W S ) N ( S ) W S ) W ( S ) N ( S ) f( ff( o Y ( S ) W S ) W S ) W ( S ) f( ff( o N ( S )
y1(t)
ε
系统输出y(t) y2(t)
不变性

稳态不变性：在扰动作用下，稳态时被控变量的偏差为0。如静态前馈。与误差不变性相结合，既能消除静态偏差，又能满足工艺上对动态偏差的要求。
y1(t)
系统输出y(t) y2(t)
线性前馈控制方块图
D (t) 干扰通道 GYD (s) Dm (t) u(t)
不变性：干扰不为0时，被控变量的变化始终为0
不变性

1绝对不变性：在扰动作用下，被控变量在整个过渡过程始终保持不变，即控制过程的动态和静态偏差均为0。

2误差不变性：在扰动作用下，被控变量的波动小于一很小的值。工程上有现实意义。
3稳态不变性：在扰动作用下，稳态时被控变量的偏差为0。如静态前馈。与误差不变性相结合，既能消除静态偏差，又能满足工艺上对动态偏差的要求。

前馈-比值控制系统

Gm(s)
F(s)
Gf(s) Gv(s) Go(s)
＋＋
（S=0时）
Y(s)
静态前馈系统结构简单、易于实现，前馈控制器就是一个比例放大器。但控制过程中，动态偏差依然存在。 2．动态前馈控制系统完全按照补偿控制规律制作控制器。
G f (s) G b ( s) G o ( s) G m (s) G v (s)
＋
＋
Y(s)
Gm1(s)
从前馈—串级复合控制系统的传递函数可知：
1、串级控制回路的传函和单纯的串级控制系统一样
2、前馈控制器的传函主要由扰动通道和主对象特性决定
F(s) Gf(s) Gc2(s) Gv(s) Go2(s)
GmF(s)
Gb(s) X(s)
＋
Gc1(s)
－
＋
＋
－
Go1(s)
＋
＋
Y(s)
1#塔要求液位稳定，设液位控制系统。 2#塔要求进料量稳定，设流量控制系统。
LT
1# LC
FC FT 2#
显然，这两套控制系统的控制目标存在矛盾： 1#塔液位调节 2#塔流量调节
阀 1 开度变化 2#塔流量变化阀 2 开度变化 1#塔液位变化
解决办法：、 1、设中间贮槽，使前后影响减小，但成本高。 2、用均匀调节方案。
2#
由于控制目的不同，均匀控制要求兼顾两个变量，是通过调节器的参数整定来实现的。简单均匀控制系统中的控制器一般都是纯比例作用，而且将比例度整定得很大。
当液位变化时，控制器的输出变化很小，排出流量只作微小缓慢的变化，以较弱的控制作用达到均匀控制的目的。
LT 1# 2#
LC

热工控制系统B思考题与习题

热工控制系统B思考题与习题第一章控制系统概述1. 什么叫自动控制系统？2．自动控制系统主要由哪几部分组成？每一部分的作用是什么？3．控制对象、被控制量、控制量和给定值是如何定义的？请举例说明。

4．自动控制系统的主要分类方法有哪几种？说明各种分类方法的特点，指出各种分类方法所包括的系统是什么？各系统的特点是什么？5．什么叫前馈控制系统？什么叫反馈控制系统？6．什么叫反馈？什么叫负反馈？7、什么叫定值控制系统？对定值控制系统来说，系统的输入量是什么？举例说明日常生活中的定值控制系统。

8．什么叫随动控制系统？对随动控制系统来说，系统的输入量是什么？举例说明日常生活中的随动控制系统。

9．、对一个实际控制系统如何实现负反馈？10．说明汽包锅炉有哪些被控制量？相应的控制量、控制机构有哪些？锅炉运行过程中被控制量可能会受到哪些扰动？11．控制过程的基本形式有哪几种？它们各有什么特点？如何根据控制过程曲线来检验控制系统是否满足基本要求？哪种控制过程的基本形式符合热工控制过程的要求，给出稳定性指标的范围。

12．通常从哪三个方面衡量自动调节系统的工作品质，表示调节系统的工作品质的指标有哪几个？如何兼顾这些指标？13．举出反馈控制系统的实例，指出被控制量、控制量、控制机构、给定值、扰动，画出控制系统的示意图。

14．水位自动控制系统的两种方案如下图所示，在运行中，希望水位高度H维持不变：（1）说明各系统的工作原理。

（2）画出各系统的方框图，并说明控制对象、被控制量、给定值、扰动各是什么？（3）试说明两系统各属于何种结构的控制方式。

（4）当水箱出口水流量q2变化时，各系统能否使水位高度保持不变？试从原理上定性说明。

第二章控制对象的动态特性1．为什么要研究对象动态特性？2．热工控制对象一般有哪几种类型？每种类型的特点是什么？写出相对应的传递函数。

3．热工控制对象的特征参数有哪些？是如何定义的，物理意义是什么？4．写出表示有自平衡能力对象动态特性的两套特征参数和它们之间的关系。

前馈控制和比值控制

属于这种稳态不变性系统，工程上常将不变性与稳态不变性结合起来这样构成的系统既能消除静态偏差，又能满足工艺上对动态偏差的要求。 ④选择不变性
被控变量往往受到若干个干扰的影响，若系统对其中几个主要的干扰实现不变性补偿，就称为选择不变性。
前馈控制（简称FFC），又称干扰补偿，它与反馈控制完全不同，是按照引起被控参数变化的干扰大小进行控制的。
在这种控制系统中，当干扰刚刚出现而又能测出时，调节器便发出调节信号使调节参数作相应的变化，使两者相互抵消于被控参数发生偏差之前。
因此，前馈调节对干扰的克服比反馈调节快。
2 前馈控制的原理与特点：
一般情况下存在着以下几种类型的不变性。
①绝对不变性
所谓绝对不变性是指在扰动f(t)的作用下，被控变量y(t)在整个过渡过程中始终保持不变，即控制过程的动态和静态偏差均为零。如图4-3所示。所以,若适当选择前馈控制器的传递函数GB(s)，可以做到F(s)对Y(s)不产生任何影响，即实现完全的不变性。
对于任何一个系统，总是希望被控变量受扰动的影响越小越好。然而进入控制系统中的扰动必然通过被控对象的内部联系，使被控量发生偏离其给定值的变化。而不变性原理是通过前馈控制器的校正作用，消除扰动对被控量的这种影响。
不变性定义为当f(t)≠0时，△y(t) ≡ 0 (4—1)
即被控变量y(t)与扰动f(t)无关。
TC为温度调节器; Kv为温度调节阀门。
系统采分用析单：回路控制：
被当控扰参动数（：如热被流加体热出的口物温料度流2量q，
入口控温制度参数1或：蒸蒸汽汽压流力量pqD等D 的变化）发生后干，扰将因引素起：热被流加体热出物口料温流度量q2，发生变化器，按使照其被偏控离量给偏入定差口值值温（度20e，=1随20之-温2）度的调大节小和方向产生控蒸制汽作压用力，p通D 过调节阀的

均匀前馈及比值控制

控制器 RC：比例作用；一般采用比值器。
测量信号取自主物料 Q1, 控制器的输出从物料的流量Q2, 开环比值控制。
开环比值控制系统优、缺点
优点：结构简单。开环比值系统实质：保证执行器的阀门开度与 Q1 之间成一定比例关系。当阀门两侧压力差发生变化Q2会波动时，保证不了 Q2与Q1的比值关系了。原因：该系统的副流量Q2无反馈校正，副流量本身没有抗干扰能力。适用于副流量较平稳且比值要求不高的场合。
单回路系统：出口浓度为被控变量，入口水(或碱)流量为操纵变量。
缺点：浓度信号的获取较困难；即使可以获得并组成控制系统，测量变送和对象控制通道滞后较大。解决方法：若某一输入物料流量变化时，另一物料也能按比例跟随变化，则可以达到对出口浓度的完全补偿。计算可知：入口 30%NaOH和H2O的质量流量之比为1:4～1:2.75, 就可以满足出口 NaOH 溶液浓度达到 6%～8%，成为流量比值控制问题。
前馈控制系统的弱点 1）一种前馈作用只能克服一种干扰 2）反馈控制只用一个控制回路就可克服多个干扰
前馈控制的主要形式
1.静态前馈控制系统：静态前馈：其输出信号按干扰大小变化的，不考虑时间。
要求：干扰通道和控制通道动态特性相同
实施方便
静态前馈算式：利用物料(或能量)平衡算式换热器热交换过程，假若忽略热损失，其热平衡过程可表述为
前馈 -反馈控制系统优点
前馈控制：由于增添了反馈控制，降低了对前馈控制模型的精度要求，并能对未选作前馈信号的干扰产生校正作用。
反馈控制：由于前馈控制的存在，对干扰作了及时的粗调作用，大大减轻了反馈控制的负担。
水温控制系统
谷物湿度控制系统
前馈-串级控制系统

前馈及比值控制

7 前馈及比值控制 7.1 前馈控制系统的原理和特点 (1) 前馈控制前馈控制的基本原理就是测取进入过程的扰动量(包括外界扰动和设定值变化)，并按照其信号产生合适的控制作用去改变控制量，使被控制变量维持在设定值上。
ys r（t） TC f（t） y（t） f（t） Gff（s） y（t） r（t） ys
∆P1 max G1 max G 2 2 y2 = ×10 G 2 max 2 y2 2 • G1 max ∴K′ = =K y1 G 2 max
可知，非线性流量测量下，
G1 max K′ = K 2 G 2 max 2
∴K’与仪表结构无关，只与测量方法有关
7.2.4 前馈-串级控制系统
F
Gff（s）
R Gc1（s）
GPD（s）
F1
+
Gc2（s）
+
Gp1（s） Gp2（s）
Y
+ -
+ Gh1（s）
+
Gh2（s）
具有蒸汽流量内回路的前馈-串级控制系统
作用在内回路上的扰动Ff由副回路的反馈作用来消除。仅考虑进入主回路的主要扰动的情况下可将图中的虚线方框看成等效环节G’PC（s），
用物料出口温度的设定值r（t）代替式中的物料出口温度y（t），可得
Gp ys = f ( r − y 0) Hs
上式为静态前馈控制算式。
7.2.2 动态前馈当控制通道和扰动通道的动态特性差异很大时，必须考虑前馈补偿。动态前馈的实现是基于绝对不变性原理。 y
s
r
∑
×
Cp/Hs FC
y0
f
y
换热器的前馈-反馈控制系统

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。

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。

工业过程控制工程__前馈及比值控制146页PPT

工业过程控制工程__前馈及比值控制
11、战争满足了，或曾经满足过人的好斗的本能，但它同时还满足了人对掠夺，破坏以及残酷的纪律和专制力的欲望。 ——查·埃利奥特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段。纪律是教育过程的结果，首先是学生集体表现在一切生活领域—— 生产、日常生活、学校、文化等领域中努力的结果。— —马卡只有领导者本身在这方面以身作则才能收到成效。—— 马卡连柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅精神以及同全世界劳动者的团结一致，是取得最后胜利的保证。—— 列宁摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃

过程控制工程课件 05_前馈比值控制系统共42页文档

40、人类法律，事物有规律，这是不容忽视的。— —爱献生
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
过程控制工程课件 05_前馈比值控制系统
36、如果我们国家的法律中只有某种神灵，而不是殚精竭虑将神灵揉进宪法，总体上来说，法律就会更好。—— 马克·吐温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之时。— —威·皮物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律是丝毫没有力量的。 ——菲力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们迅速累聚，进而变成法律。 ——朱尼厄斯
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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前馈控制的原理

前馈控制的原理
前馈控制是一种基本的控制策略，它通过测量输入信号并在系统中引入补偿来实现系统的稳定性和性能改善。

前馈控制的原理是利用系统输入与输出之间的数学关系，预测未来的输出，并在系统中引入一个对应的补偿信号，以抵消预期的干扰或误差。

在前馈控制中，控制器通过测量系统的输入信号，并使用确定的数学模型进行预测，以确定所需的补偿输入。

这个补偿信号被加到系统的输入信号上，以抵消预期的干扰或误差。

具体而言，前馈控制可以分为两个主要部分：前馈路径和反馈路径。

前馈路径负责测量输入信号，并将其送入控制算法中进行处理。

这个控制算法使用系统的数学模型和预测模型来计算出所需的补偿信号。

然后，这个补偿信号被送入系统的输入信号中。

在反馈路径中，系统的输出信号被测量，并与预期的输出信号进行比较。

比较的结果被用作反馈信号，通过控制算法进行处理，并生成一个反馈控制信号。

这个反馈控制信号被送入系统的输入信号中，以进一步调整系统的行为，以使输出信号与预期输出信号更加接近。

通过这种方式，前馈控制可以提前纠正系统中的误差或干扰，改善系统的稳定性和性能。

它能够快速响应变化，并减小系统的过渡过程。

前馈控制在许多领域都有应用，如机械控制系统、电力系统和自动化控制系统等。

总之，前馈控制利用输入与输出之间的数学关系和预测模型，通过引入补偿信号来提前纠正系统中的误差或干扰。

这个控制策略可以提高系统的稳定性和性能，并在许多实际应用中发挥重要作用。

[管理工具-计划控制]前馈控制（FeedforwardControl）

前馈控制（Feedforward Control）前馈控制概述就一般而言，管理中采取的控制可以在行动开始之前、进行之中或结束之后进行，称为三种控制模型。

第一种称为前馈控制或预先控制；第二种称为同期控制或过程控制；第三种称为反馈控制或事后控制。

前馈控制是在企业生产经营活动开始之前进行的控制，是一种开环控制。

管理过程理论认为，只有当管理者能够对即将出现的偏差有所觉察并及时预先提出某些措施时，才能进行有效的控制，因此前馈控制具有重要的意义。

前馈控制采用的普遍方式，是利用所能得到的最新信息，进行认真、反复的预测，把计划所要达到的目标同预测相比较，并采取措施修改计划，以使预测与计划目标相吻合。

目前运用的比较先进的前馈控制技术之一是计划评审法，或称网络分析法。

它可以预先知道哪些工序的延时会影响到整个工期，在何时会出现何种资源需求高峰，从而采取有效的预防措施与行之有效的管理办法。

在企业管理控制活动中，前馈控制的内容包括对人力资源、原材料、资金等的前馈控制。

比如，人力资源必须适应任务要求，数量和素质方面有能力完成指派的任务，并控制机构臃肿，人浮于事的现象，利用统计抽样来控制原料质量，根据抽样不合格率决定接受或退货，根据库存理论控制库存储备量等。

前馈控制的实施1）对计划与控制系统作认真深入的分析；2）建立该系统的物理模型或因果关系分析图；3）随时对上述模型进行补充、修正、完善、使之更符合实际；4）通过调查、预测，把变化的环境参数输入模型中，观查、分析其影响及偏差信息；5）根据事前的备选方案，结合实际情况，采取相应的纠编措施。

前馈控制的要求一是要有大量的、准确的、有代表性的信息以便准确预测；二是要有科学的、经过实践检验的预测模型；三是要充分了解控制过程并将其透视为“白箱”的能力；四是要对过程变化高度敏感；五是保持前馈控制模型的动态特性。

这些因素在控制实务上具有一定的难度，因而，前馈控制是有风险的。

前馈控制的风险(一)过时控制风险企业经营活动中产生的偏差只有及时采取措施加以纠正，才能避免偏差的扩大，如果等到偏差已经非常明显，且对企业造成了不可挽回的影响后，反映偏差的信息才姗姗来迟，这时就产生了过时控制风险，这一风险是根本性的，是是否选择前馈控制的风险。