前馈控制和反馈控制
前馈控制系统和反馈控制系统的区别
稳定性问题
01
前馈控制系统：开环控Biblioteka ，不存在 稳定性问题。02
反馈控制系统：控制精度与稳定性 相互矛盾，进而限制控制精度的进 一步提高。
控制规律不同
01
前馈控制系统：取决于 被控对象，复杂。根据 被控对象的特点选用不 同调节规律的专用调节 器。
设定值r + 偏差e 控制器
执行器 控制量u
控制阀
扰动d 被控量y
被控对象 操纵量q
被控量检测元件、变送器 图1 前馈控制系统方框图
控制的依据不同
前馈控制系统：干扰。按干扰大小和方向产生相应的控制作用。
反馈控制系统：被控量。按被控量与设定值的偏差大小和方向产生相应的控 制作用。
控制的效果不同
前馈控制系统：作用及时，不必等到被控量出现偏差就产生了控制作用， 理论上可实现对干扰的完全补偿，使被控量保持在设定值上
前馈控制系统和反馈控制系统的区 别
任凭
20134373
前馈控制系统
前馈控制系统是基于补偿的原理，是根据扰动量的大小进行工作的，扰动是控 制的依据。由于前馈控制没有被控量的反馈信息，因此它是开环控制系统。
扰动量检测元件、变送器
扰动d
前馈控制器
调节阀
图1 前馈控制系统方框图
被控过程
反馈控制系统
• 反馈控制系统是根据系统被控量和给定值之间的偏差进行工作的，偏差是控制 的依据，控制系统要达到减小或消除偏差的目的。
02
反馈控制系统：符合P、 PI、PD、PID等典型规 律。PID控制器、DCS、 PLC等。
适应性不同
第五章2 前馈-反馈控制系统PPT课件
1.静态前馈控制
所谓静态前馈控制，是指前馈调节器的输出量仅仅是其输入量的函数．与时间因 子无关。前馈调节器的控制规律具有比例特性，
其大小可根据过程扰动通道的静态放大系数和过程控制通道的静态放大系数来决定。 静态前馈控制只考虑最终稳态时的校正，所以只能使被控参数最终的静态偏差接
Kf
T1s 1 es 的微分表示形式为：
T2s 1
T2
du f (t) dt
uf
(t)
K
f
[T1
dF (t dt
)
F (t
)]
用差分方程来代替微分方程时：
Ts：采用周期。
du f (t) dt
|t kTs
u
f
(k)
dF (t dt
f
)
|t kTs
F (k
1
df ) Ts
F (k
则有：
Wf (s) K f
KdT1s T1s 1
1
T2s 1 KdT2s
1
K
f
T1s 1 T2s 1
在DDZ-Ⅲ型仪表和组装仪表中，上述前馈模型都有相应的硬件模块。为前馈-反 馈控制的广泛应用提供了方便。
Kf
T1s 1 e s 型前馈控制器 T2s 1
采用该种前馈模型的较少。
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3.数字仪表实施
/ T2 )
1
(
1 a
1)et
aT1
，这里
a
T1
T2
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当a>1，T1>T2, 前馈补偿器具有滞后性，适用于控制通道滞后小于干扰通道的场合； 当a<1，T1<T2, 前馈补偿器具有超前性，适用于控制通道滞后大于干扰通道的场合。
自动控制的基本方式
自动控制的基本方式自动控制是指利用现代科技手段，通过将传感器、执行器和控制器相结合，实现对各种工业、农业和家庭设备的自动化控制。
自动控制的基本方式主要包括反馈控制和前馈控制。
一、反馈控制反馈控制是指通过对系统输出进行测量，并与期望输出进行比较，然后根据比较结果对系统输入进行调整，使系统输出接近期望输出的控制方式。
反馈控制主要包括传感器、比较器、控制器和执行器四个基本组成部分。
1. 传感器：传感器用于将被控对象的状态转换为电信号或其他形式的信号，以供控制系统进行处理。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
2. 比较器：比较器用于将传感器获得的信号与期望输出进行比较，得到误差信号。
常见的比较器有比较放大器、运算放大器等。
3. 控制器：控制器根据误差信号和系统的特性，计算出控制量，并将其送往执行器进行调节。
常见的控制器有PID控制器、模糊控制器等。
4. 执行器：执行器接收控制量信号，并将其转换为机械运动或其他形式的能量输出，对被控对象进行控制。
常见的执行器有电动阀门、电机、液压缸等。
反馈控制的优点是能够实时调节系统状态，适应系统参数的变化，具有较强的鲁棒性和稳定性。
然而，反馈控制也存在一定的缺点，如对系统动态响应速度较慢，容易产生振荡等问题。
二、前馈控制前馈控制是指根据已知的被控对象的数学模型，通过预测被控对象的输出，提前对输入进行调整，以实现期望输出的控制方式。
前馈控制主要包括模型预测控制和前馈补偿两种形式。
1. 模型预测控制：模型预测控制是利用被控对象的数学模型进行预测，然后根据预测结果计算控制量，对系统进行调节。
模型预测控制通常需要较为精确的数学模型和较强的计算能力。
2. 前馈补偿：前馈补偿是根据被控对象的数学模型，提前计算出控制量，并直接对系统进行输入调整，以消除扰动或改善系统响应特性。
前馈补偿通常需要对扰动进行较为准确的测量和预测。
前馈控制的优点是能够快速响应和抑制扰动，但也存在模型误差、对扰动的依赖性较强等问题。
生理学 人体内自动控制系统
人体内控制系统可分为非自动控制系统、反馈控制系统和前馈控制系统。
非自动控制系统在人体内并不多见，故而下面主要介绍反馈控制系统和前馈控制系统。
一、反馈控制系统：
1、定义及概述：反馈控制系统是由比较器、控制部分和受控部分组成的一个闭环系统；由于在该系统中反馈信号对控制部分的活动可发生不同的影响，所以可将其分为两种：负反馈和正反馈。
2、负反馈控制系统：（1）定义：来自受控部分的输出信息反馈调整控制部分的活动，最终使受控部分的活动向与其原先活动的相反方向改变。
（2）举例：①正常机体内，血糖浓度、PH、循环血量、渗透压的稳定②减张反射
3、正反馈控制系统：（1）定义：来自受控部分的输出信息反馈调整控制部分的活动，最终使受控部分的活动向与其原先活动的相同方向改变。
（2）举例：①排尿反射、排便反射②血液凝固过程③神经纤维膜上达到阈电位时Na+通道开放④分娩过程⑤胰蛋白酶原激活的过程
二、前馈控制系统：
1、定义：当控制部分发出信号，使受控部分进行某一活动时，受控部分不发出反馈信号，而是由某一监测装置在受到刺激后发出前馈信号，作用于控制部分，使其及早做出适应性反应，及时调控受控部分的活动。
2、意义：避免负反馈调节时矫枉过正产生的波动和反应的滞后现象，
使调节控制更快、更准确。
前馈控制和反馈控制
前馈控制、反馈控制及前馈-反馈控制的对比1、前馈控制属于开环控制,反馈控制属于负反馈的闭环控制一般定值控制系统就是按照测量值与给定值比较得到的偏差进行调节,属于闭环负反馈调节。
其特点就是在被控变量出现偏差后才进行调节;如果干扰已经发生而没有产生偏差,调节器不会进行工作。
因此反馈控制方式的调节作用落后于干扰作用。
前馈调节就是按照干扰作用来进行调节的。
前馈控制将干扰测量出来并直接引入调节装置,对于干扰的克服比反馈控制及时。
现在以换热器控制方案举例,直观阐述前馈控制与反馈控制:前馈控制方案反馈控制方案2、前馈控制系统中测量干扰量,反馈控制系统中测量被控变量在单纯的前馈控制系统中,不测量被控变量,而单纯的反馈控制系统中不测量干扰量。
3、前馈控制需要专用调节器,反馈控制一般采用通用PID调节器反馈调节符合PID调节规律,常用通用PID调节器、DCS等或PLC控制系统实现。
前馈调节使用的调节器就是就是根据被控对象的特点来确定调节规律的前馈调节器。
4、前馈控制只能克服所测量的干扰,反馈控制则可克服所有干扰前馈控制系统中若干扰量不可测量,前馈就不可能加以克服。
而反馈控制系统中,任何干扰,只要它影响到被控变量,都能在一定程度上加以克服。
5、前馈控制理论上可以无差,反馈控制必定有差反馈调节使系统达到动态稳定,让被调参数稳定在给定值附近动态变化,却不能使被调参数稳定在给定值上不动。
前馈调节在理论上可以实现无差调节。
6、前馈控制的局限性A、在生产应用中各种环节的特性就是随负荷变化的,对象动态特性形式多样性难以精确测量,容易造成过补偿或欠补偿。
为了补偿前馈调节的不准确,通常将前馈与反馈控制系统结合起来组成前馈反馈控制系统。
B、工业对象存在多个扰动,若均设置前馈控制器,那设备投资高,工作量大。
C、很多前馈补偿结果在现有技术条件下没有检测手段。
D、前馈控制受到前馈控制模型精度限制。
E、前馈控制算法,往往做近似处理。
前馈控制选用原则1、系统中存在频率高、幅度大、可测量而不可控的扰动时,可选用前馈控制。
反馈控制与前馈控制
反馈控制与前馈控制在控制工程领域，反馈控制和前馈控制是两种常见的控制策略。
它们在不同的系统中发挥着关键作用，具有各自的优点和适用范围。
本文将探讨反馈控制和前馈控制的基本原理、特点和应用。
一、反馈控制的基本原理和特点反馈控制是一种通过监测系统输出并与期望输出进行比较，然后根据比较结果对系统进行调整的控制方法。
其基本思想是不断地纠正系统输出与期望输出之间的误差，以保持系统稳定和精确。
反馈控制的基本原理可以用闭环系统来描述，其中包括传感器、比较器、控制器和执行器等组件。
具体而言，在闭环系统中，传感器用于监测系统的输出，并将输出信号传递给比较器。
比较器将系统的输出信号与期望输出进行比较，并生成误差信号。
控制器将误差信号与系统的参考模型进行比较，并根据比较结果生成控制信号。
最后，执行器接收控制信号，并对系统进行调整，以使输出尽可能接近期望输出。
反馈控制具有以下特点：1. 稳定性：通过反馈迭代调整，反馈控制可以使系统保持稳定，抵抗外界干扰。
2. 自适应性：反馈控制可以根据系统输出的实时变化情况来调整控制信号，以适应不同的工作条件。
3. 鲁棒性：反馈控制对于系统内部参数变化或外界扰动具有一定的鲁棒性，能够保持较好的控制效果。
4. 相对简单：相比于前馈控制，反馈控制的设计和实现相对简单，适用于许多实际系统。
二、前馈控制的基本原理和特点前馈控制是一种基于系统输入与期望输出之间的关系，预先对系统进行控制信号的加法和乘法计算，从而直接实现期望输出。
其基本思想是通过提前预测系统的行为来控制系统，而无需依赖系统的实际输出。
前馈控制的基本原理可以用开环系统来描述，其中包括发生器、执行器和系统模型等组件。
具体而言，在开环系统中，发生器生成预先计算好的控制信号，并将其传递给执行器。
执行器根据控制信号执行相应的操作，并将结果输入到系统模型中。
系统模型对输入进行运算，并生成系统的输出。
通过预先计算好的控制信号，系统的输出可以直接达到期望输出。
说明前馈控制与反馈控制各自的优缺点
说明前馈控制与反馈控制各自的优缺点前馈控制与反馈控制是控制系统中常用的两种控制方法。
它们各自具有一些优点和缺点，本文将对这两种控制方法进行详细说明。
一、前馈控制的优点：1. 响应速度快：前馈控制是根据预测模型进行控制，可以提前预测系统的变化趋势，因此能够快速响应外部干扰或参考信号的变化。
2. 稳定性好：前馈控制可以有效抑制系统的不稳定因素，提高系统的稳定性。
通过提前补偿干扰或参考信号，可以减小系统的误差，使系统更加稳定。
3. 控制精度高：前馈控制可以根据预测模型精确地计算出控制信号，避免了传统反馈控制中由于传递函数等原因引起的误差积累，从而提高了控制精度。
4. 抗干扰能力强：前馈控制可以提前补偿系统的干扰，减小干扰对系统的影响，从而提高系统的抗干扰能力。
二、前馈控制的缺点：1. 对系统模型的要求高：前馈控制需要准确的系统模型作为基础，如果系统模型存在误差或不准确，将会导致控制效果下降甚至失效。
2. 对干扰的预测能力有限：前馈控制是根据预测模型进行控制，对于无法准确预测的干扰或非线性因素，前馈控制的效果会受到限制。
3. 对系统参数的变化敏感：前馈控制的控制策略是基于系统模型的，一旦系统参数发生变化，需要重新设计前馈补偿器，对于参数变化频繁或不确定的系统，前馈控制的应用会受到限制。
三、反馈控制的优点：1. 对系统模型的要求低：反馈控制是根据系统的实际输出进行控制，不需要准确的系统模型作为基础，因此适用范围更广。
2. 适应性强：反馈控制可以根据系统的实际输出进行调整，能够适应系统参数变化和干扰的影响，具有较好的适应性和鲁棒性。
3. 控制效果稳定：反馈控制能够通过不断调整控制器的参数，使系统的输出逐渐趋近于参考信号，从而实现稳定的控制效果。
4. 易于实现和调试：反馈控制不需要准确的系统模型和预测算法，通常可以通过实验和试错的方式进行参数调试，具有较好的实用性和可操作性。
四、反馈控制的缺点：1. 响应速度较慢：反馈控制依赖于系统的实际输出，需要等待系统的响应，因此相对于前馈控制而言，响应速度较慢。
前馈控制与反馈控制
前馈控制与反馈控制前馈控制前馈控制是在前苏联学者所倡导的不变性原理的基础上发展⽽成的。
20世纪50年代以后，在⼯程上，前馈控制系统逐渐得到了⼴泛的应⽤。
前馈控制系统是根据扰动或给定值的变化按补偿原理来⼯作的控制系统，其特点是当扰动产⽣后，被控变量还未变化以前，根据扰动作⽤的⼤⼩进⾏控制，以补偿扰动作⽤对被控变量的影响。
前馈控制系统运⽤得当，可以使被控变量的扰动消灭在萌芽之中，使被控变量不会因扰动作⽤或给定值变化⽽产⽣偏差，它较之反馈控制能更加及时地进⾏控制，并且不受系统滞后的影响。
单纯的前馈控制是开环的，是按扰动进⾏补偿的，因此根据⼀种扰动设置的前馈控制就只能克服这⼀扰动对被控变量的影响，⽽对于其他扰动对被控变量的影响，由于这个前馈控制器⽆法感受到，也就⽆能为⼒了。
所以在实际⼯业过程中单独使⽤前馈控制很难达到⼯艺要求，因此为了克服其他扰动对被控变量的影响，就必须将前馈控制和反馈控制结合起来，构成前馈反馈控制系统。
前馈反馈控制系统有两种结构形式，⼀种是前馈控制作⽤与反馈控制作⽤相乘；另⼀种是前馈控制作⽤与反馈控制作⽤相加，这是前馈反馈控制系统中最典型的结构形式。
采⽤前馈控制系统的条件是：1、扰动可测但是不可控。
2、变化频繁且变化幅度⼤的扰动。
3、扰动对被控变量的影响显著，反馈控制难以及时克服，且过程控制精度要求⼜⼗分严格的情况。
反馈控制反馈控制是指在某⼀⾏动和任务完成之后，将实际结果进⾏⽐较，从⽽对下⼀步⾏动的进⾏产⽣影响，起到控制的作⽤。
其特点是：对计划决策在实施过程中的每⼀步骤所引起的客观效果，能够及时做出反应，并据此调整、修改下⼀步的实施⽅案，使计划决策的实施与原计划本⾝在动态中达到协调。
当然，反馈控制主要是对后果的反馈，⽽已铸成的事实是难以改变，且⽤新计划代替旧计划、⽤新决策代替原有决策有⼀个过程需要⼀定的时间，由于系统不能适应情况的变化，将会给⼯作带来不必要的损失。
这就是反馈控制不及预先控制之处。
自动化过程的控制原理
自动化过程的控制原理
自动化过程的控制原理主要包括反馈控制原理和前馈控制原理。
1. 反馈控制原理：反馈控制是通过测量和比较被控对象的输出信号和设定值（或参考信号）之间的差异，来产生控制信号以调节被控对象的运行状态。
具体原理如下：
a. 传感器感知被控对象的输出信号，并将其转化为电信号。
b. 控制器接收到传感器输出的信号，并将其与设定值进行比较。
c. 控制器根据比较结果产生误差信号，并通过某种算法计算出控制量。
d. 控制器输出的控制量通过执行器作用于被控对象，改变其运行状态。
e. 被控对象的运行状态改变后，再次被传感器感知，形成闭环控制。
2. 前馈控制原理：前馈控制是根据被控对象的运行特性和输入信号的要求，提前在系统中加入预测模型和补偿装置，通过预测和修正被控对象的输出，使其更接近设定值。
具体原理如下：
a. 根据被控对象的运行特性，建立一个预测模型，预测输入信号与输出信号
之间的关系。
b. 通过预测模型计算出一组控制信号，这组信号作为输入信号的补偿，可以使得被控对象的输出更接近期望值。
c. 将计算得到的控制信号与设定值结合，作为总的控制量。
d. 总的控制量通过执行器作用于被控对象，控制其运行状态。
前馈控制相比反馈控制更加灵敏和准确，但它也对被控对象的特性要求更高，需要提前对系统进行建模和补偿装置的设计。
因此在实际应用中，通常会将反馈控制和前馈控制相结合，以充分发挥两者的优势。
控制系统的反馈与前馈控制技术
控制系统的反馈与前馈控制技术控制系统是现代工程中不可或缺的一部分，它可以用来控制各种各样的系统，从机械装置到电子设备。
控制系统的设计和实现涉及多种技术和方法。
其中，反馈与前馈控制技术是两种常用的控制策略，它们对于提高系统的稳定性和性能至关重要。
本文将介绍控制系统的反馈和前馈控制技术，以及它们的应用和优势。
一、反馈控制技术反馈控制技术是一种通过测量系统输出并与期望输出进行比较，然后对系统进行调整的控制策略。
反馈控制系统通常包括传感器、控制器和执行器。
传感器用于测量系统的输出，控制器根据输出和期望输出之间的差异来指导执行器的行为。
反馈控制技术的基本原理是根据系统的实际运行情况进行实时调整，以达到期望的控制效果。
反馈控制技术具有许多优势。
首先，它可以对系统的不确定性和外部干扰做出快速响应，并自动调整系统以适应环境变化。
其次，反馈控制技术可以提高系统的稳定性和鲁棒性，减少系统运行过程中的波动和振荡。
最后，反馈控制技术还可以实现对系统输出的精确控制，使系统在不同的工作条件下始终保持期望的性能。
二、前馈控制技术前馈控制技术是一种根据系统输入的参考信号预测系统输出，并根据预测结果进行控制的策略。
前馈控制系统通常包括传感器、预测器和执行器。
传感器用于测量输入信号和系统输出，预测器根据输入信号的特征和系统的数学模型来预测系统输出的未来变化，执行器根据预测结果来调整系统的控制策略。
前馈控制技术的主要优势在于它可以通过提前预测和调整系统来消除输入信号对系统性能的影响。
这种技术可以在系统遇到外部扰动或变化时快速响应，从而提高控制系统的性能。
此外，前馈控制技术还可以减少系统运行过程中的误差和稳态偏差，使系统更加可靠和精确。
三、反馈与前馈控制技术的综合应用在实际控制系统中，反馈与前馈控制技术通常会综合应用，以充分发挥各自的优势。
综合应用反馈与前馈控制技术可以实现更加精确和稳定的控制效果，提高系统的性能和鲁棒性。
在一些高精度、高稳定性要求的系统中，反馈控制技术可以提供及时的误差修正，使系统能够在快速变化的工作环境中保持稳定。
前馈控制和反馈控制
前馈控制、反馈控制及前馈-反馈控制的对比1、前馈控制属于开环控制，反馈控制属于负反馈的闭环控制一般定值控制系统是按照测量值与给定值比较得到的偏差进行调节，属于闭环负反馈调节。
其特点是在被控变量出现偏差后才进行调节；如果干扰已经发生而没有产生偏差，调节器不会进行工作。
因此反馈控制方式的调节作用落后于干扰作用。
前馈调节是按照干扰作用来进行调节的。
前馈控制将干扰测量出来并直接引入调节装置，对于干扰的克服比反馈控制及时。
现在以换热器控制方案举例，直观阐述前馈控制和反馈控制：前馈控制方案反馈控制方案2、前馈控制系统中测量干扰量，反馈控制系统中测量被控变量在单纯的前馈控制系统中，不测量被控变量，而单纯的反馈控制系统中不测量干扰量。
3、前馈控制需要专用调节器，反馈控制一般采用通用PID调节器反馈调节符合PID调节规律,常用通用PID调节器、DCS等或PLC控制系统实现。
前馈调节使用的调节器是是根据被控对象的特点来确定调节规律的前馈调节器。
4、前馈控制只能克服所测量的干扰，反馈控制则可克服所有干扰前馈控制系统中若干扰量不可测量，前馈就不可能加以克服。
而反馈控制系统中，任何干扰，只要它影响到被控变量，都能在一定程度上加以克服。
5、前馈控制理论上可以无差，反馈控制必定有差反馈调节使系统达到动态稳定，让被调参数稳定在给定值附近动态变化，却不能使被调参数稳定在给定值上不动。
前馈调节在理论上可以实现无差调节。
6、前馈控制的局限性A、在生产应用中各种环节的特性是随负荷变化的，对象动态特性形式多样性难以精确测量，容易造成过补偿或欠补偿。
为了补偿前馈调节的不准确，通常将前馈和反馈控制系统结合起来组成前馈反馈控制系统。
B、工业对象存在多个扰动，若均设置前馈控制器，那设备投资高，工作量大。
C、很多前馈补偿结果在现有技术条件下没有检测手段。
D、前馈控制受到前馈控制模型精度限制。
E、前馈控制算法，往往做近似处理。
前馈控制选用原则1、系统中存在频率高、幅度大、可测量而不可控的扰动时，可选用前馈控制。
第五章2前馈-反馈控制系统
5.2.3 前馈控制规律
2.模拟仪表实施
• KF型前馈调节器：利用常规的比例调节器等仪表来实现。
WFF (s) K F
•
KF
T1 s T2 s
1 1
型前馈调节器：一阶超前-滞后的前馈控制器。
不考虑Kf时，这种前馈控制器在单位阶跃干扰作用下的时间特性表示为：
m
f
(t)
1
T2 T1 T2
T2s 1
-
+
输出
+
K
t
W
f
(s)
K
f
[
T2
K s 1
1
K
]
K T1 1 T2
令K T1 1时，有 T2
Wf
(s)
K
f
[(T1/T2 )-1 T2s 1
1
T1 T2
1]
Kf
T1s 1 T2s 1
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常规仪表实现时，由一个正微分器、反微分器及比值器串联而成。
(3)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，导致扰动通道 的传递函数和控制通道的传递函数的变化。
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5.2.2 前馈控制系统的结构形式
3．前馈-反馈控制系统
反馈控制：在稳态时，使系统在稳态时能准确地使被控量等于给定值； 前馈控制：在动态时，依靠前馈控制能有效地减少被控量的动态偏差，从而提高 控制质量。 在过程控制中这是一种较理想的控制方案.
误差分析： 由于对象干扰通道和调节通道的动态特性
不同所引起的动态偏差，这种偏差是静 态前馈控制无法避免的。
说明前馈控制与反馈控制各自的优缺点
说明前馈控制与反馈控制各自的优缺点前馈控制与反馈控制是控制系统中两种常见的控制策略。
它们各自具有优点和缺点，下面将对这两种控制策略进行详细说明。
我们来讨论前馈控制。
前馈控制是一种通过预测和补偿系统的输入来实现对系统输出的控制的方法。
在前馈控制中，控制系统通过测量输入信号的变化，并通过数学模型预测系统输出的变化，从而提前采取相应的控制措施。
这种方法的优点主要体现在以下几个方面。
前馈控制能够快速响应系统输入的变化。
由于前馈控制是提前对系统输入进行预测和补偿，因此可以在输入信号发生变化之前就采取相应的控制动作，从而能够快速调整系统的输出。
这使得前馈控制在需要快速响应的应用中非常有优势，比如飞行器的姿态控制。
前馈控制能够减小系统的误差。
通过提前预测系统输出的变化，前馈控制可以在系统输出发生偏差之前就进行补偿，从而减小系统的误差。
这对于一些对准确性要求较高的应用非常重要，比如机器人的精确定位和轨迹跟踪。
然而，前馈控制也存在一些缺点。
首先，前馈控制需要准确的数学模型。
由于前馈控制是通过数学模型来预测系统输出的变化，因此需要准确地建立系统的数学模型。
这对于一些复杂的系统来说是非常困难的，因为系统的数学模型可能会受到各种因素的影响而产生误差。
前馈控制对系统的不确定性和扰动不敏感。
由于前馈控制是根据预测的输入信号来进行控制的，因此对于系统的不确定性和扰动不敏感。
这意味着前馈控制无法适应系统的实际变化情况，可能会导致控制效果不理想。
接下来，我们来讨论反馈控制。
反馈控制是一种通过测量系统输出并与期望输出进行比较，然后根据比较结果来调整系统输入的控制方法。
反馈控制的优点主要体现在以下几个方面。
反馈控制能够适应系统的实际变化情况。
通过不断测量系统的输出并与期望输出进行比较，反馈控制可以及时调整系统的输入，以适应系统的实际变化情况。
这使得反馈控制在应对系统的不确定性和扰动时非常有效。
反馈控制对系统的不确定性和扰动具有较强的鲁棒性。
前馈控制和反馈控制
前馈控制、反馈控制及前馈反馈控制的对比1、前馈控制属于开环控制，反馈控制属于负反馈的闭环控制一般定值控制系统是按照测量值与给定值比较得到的偏差进行调节，属于闭环负反馈调节。
其特点是在被控变量出现偏差后才进行调节；如果干扰已经发生而没有产生偏差，调节器不会进行工作。
因此反馈控制方式的调节作用落后于干扰作用。
前馈调节是按照干扰作用来进行调节的。
前馈控制将干扰测量出来并直接引入调节装置，对于干扰的克服比反馈控制及时。
现在以换热器控制方案举例，直观阐述前馈控制和反馈控制：前馈控制方案反馈控制方案2、前馈控制系统中测量干扰量，反馈控制系统中测量被控变量在单纯的前馈控制系统中，不测量被控变量，而单纯的反馈控制系统中不测量干扰量。
3、前馈控制需要专用调节器，反馈控制一般采用通用PID 调节器反馈调节符合PID调节规律,常用通用PID调节器、DCS等或PLC控制系统实现。
前馈调节使用的调节器是是根据被控对象的特点来确定调节规律的前馈调节器。
4、前馈控制只能克服所测量的干扰，反馈控制则可克服所有干扰前馈控制系统中若干扰量不可测量，前馈就不可能加以克服。
而反馈控制系统中，任何干扰，只要它影响到被控变量，都能在一定程度上加以克服。
5、前馈控制理论上可以无差，反馈控制必定有差反馈调节使系统达到动态稳定，让被调参数稳定在给定值附近动态变化，却不能使被调参数稳定在给定值上不动。
前馈调节在理论上可以实现无差调节。
6前馈控制的局限性A、在生产应用中各种环节的特性是随负荷变化的，对象动态特性形式多样性难以精确测量，容易造成过补偿或欠补偿。
为了补偿前馈调节的不准确，通常将前馈和反馈控制系统结合起来组成前馈反馈控制系统。
B、工业对象存在多个扰动，若均设置前馈控制器，那设备投资高，工作量大。
C、很多前馈补偿结果在现有技术条件下没有检测手段。
D前馈控制受到前馈控制模型精度限制。
E、前馈控制算法，往往做近似处理。
1、系统中存在频率高、幅度大、可测量而不可控的扰动时，可选用前馈控制。
第六章 前馈-反馈控制
1+ WT (s)WD (s)
1+ WT (s)WD (s)
由于WDZ(S)≠0，因此扰动对系统输出是有影响的。
（2）复合控制系统补偿控制的控制规律不仅与对 象控制通道和干扰通道的传递函数有关，还与反馈调 节器的位置有关。
若复合控制系统的组成如下图所示，反馈调节器与
上图相比，不是放在前馈信号前面，而是放在它的后
的情况下，经过前馈控制以后，被调量不变，即实现了所 谓“完全补偿”，此时：
Y(s) / D(S) = GD(S)+ G (S)Gm(S)=0
所以，前馈控制器的控制规律为：
Gm(S)= -GD (S)/ G(S)
6-2 （）
上式说明前馈控制的控制规律完全是由对象特性 决定的，它是干扰通道和控制通道传递函数之商，式 中负号表示控制作用的方向与干扰作用相反。
三、复合控制
1. 基本原理
工程实际中，为克服前馈控制的局限性从而提高控 制质量，对一两个主要扰动采取前馈补偿，而对其它引 起被调参数变化的干扰采用反馈控制来克服。以这种形 式组成的系统称为前馈一反馈复合控制系统。前馈-反 馈复合控制系统既能发挥前馈调节控制及时的优点，又 能保持反馈控制对各种扰动因素都有抑制作用的长处， 因此得到了广泛的应用。
(
s
)
⋅
Z
(s)
因为1+ WT(S) WD(S)≥l，因此
Y1' (s) ≪ Y1(s)
对于其他未经过补偿的扰动作用也有类似的结果。
（4）前馈补偿对于系统的稳定性没有影响。
这一点是显而易见的，因为前馈无论加在什么位 置，它都不构成回路，系统的输入一输出传递函数的 分母均保持不变，因而不会影响系统的稳定性。
前馈名词解释生物化学
前馈名词解释生物化学
1. 前馈调节：在生物化学中，前馈调节是一种控制机制，它发生在反应开始之前，通过提前感知可能影响反应的条件或刺激，对反应进行预调整。
2. 前馈控制：与反馈控制相对，前馈控制是一种在系统输入端进行的控制策略，旨在减少或消除外部干扰对系统输出的影响。
3. 前馈反应：在生物化学中，前馈反应是指一种在反应开始之前就发生的反应，这种反应可以影响后续的反应过程。
4. 前馈信号：前馈信号是传递给系统的一种信息，这种信息可以影响系统的行为，使得系统能够提前对外部刺激做出反应。
5. 前馈神经：在神经网络中，前馈神经是一种只接受输入信号并传递给下一层的神经元，不接收来自其他神经元的反馈信号。
6. 前馈控制率：前馈控制率是描述前馈控制强度的参数，它反映了系统对外部干扰的敏感程度。
7. 前馈网络：前馈网络是一种神经网络结构，其中每个神经元只接收来自上一层神经元的输入信号，没有反馈信号。
8. 前馈训练：在前馈神经网络中，前馈训练是一种通过正向传播算法来调整网络权重的方法。
9. 前馈神经网络：一种没有反馈的神经网络，其中每个神经元只接收来自上一层神经元的输入信号。
10. 前馈算法：一种通过正向传播算法来训练神经网络的算法，与反向传播算法相对。
这些名词都与生物化学中的前馈机制密切相关，帮助我们理解生物系统如何通过
提前感知和调整来维持稳定和适应环境变化。
前馈控制和反馈控制
前馈控制和反馈控制前馈反馈控制讲解前馈控制系统前馈反馈控制讲解内容前馈控制的由来与原理静态前馈控制系统前馈控制系统的动态补偿前馈反馈控制系统结论前馈反馈控制讲解一、基本原理及特点问题：过程特性决定了它被控制的难易，一个本性难控的过程具有Kf大、Tf_lt;To、τ o/To大的特点，难控过程受到较大扰动后，反馈控制的效果将不令人满意。
下面分析其原因，并讨论相应对策。
原因相应措施⒈本性难控过程克服扰动的稳定时间长⒈将扰动克服在被控变量偏产生偏差大；离设定值之前⒉反馈控制器不会区别偏差产生的原因，⒉针对较大可测和不可控的只是减少偏差，直到趋近“0”; 扰动采取措施，使被控变量在扰动下基本不变⒊扰动产生频率过高，将使系统振荡；⒊开环控制“前馈控制方案前馈反馈控制讲解一、基本原理及特点D1 前馈控制器对象 y DnD1,……,Dn 为可测扰动；u, y分别为被控对象的操作变量与受控变量。
u前馈控制思想：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。
前馈控制定义：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，使被控变量维持在设定值上。
例如，我们以换热器前馈控制系统来说明其方案控制过程前馈反馈控制讲解一、基本原理及特点换热器控制方案举例蒸汽蒸汽TCHV, RVFFHV, RV工艺介质RF工艺介质cp, RF , T1凝液T2cp, RF , T1凝液T2反馈控制方案前馈控制方案前馈反馈控制讲解一、基本原理及特点换热器前馈控制方块图d(t) GYD (s) u(t) GFF (s) GYC (s)+ +Y ( s) GYD ( s) GFF ( s)GYC ( s) 0 D( s )控制目标：D(S)≠0时，要求Y(S)=0本例中，d (t)、u (t)、y (t) 分别表示工艺介质流量(外部干扰)、蒸汽流量(控制变量)与工艺介质的出口温度(被控变 y(t) 量);GFF(s)为前馈控制器的动态特性；GYD(s)、GYC(s)分别为干扰通道与控制通道的的动态特性。
自动化控制方法
自动化控制方法引言：自动化控制是现代工业生产中不可或缺的重要环节。
通过引入自动化控制方法，可以提高生产效率、降低成本、提升产品质量等。
本文将介绍五种常用的自动化控制方法，包括反馈控制、前馈控制、模糊控制、神经网络控制和遗传算法控制。
一、反馈控制：1.1 概述：反馈控制是一种基于系统输出与期望输出之间的差异来调节输入信号的控制方法。
它通过测量系统输出并与期望输出进行比较，产生误差信号，然后根据误差信号调整输入信号，以使系统输出逐渐接近期望输出。
1.2 PID控制器：PID控制器是反馈控制中最常用的控制器之一，它通过比例、积分和微分三个部分来调节输入信号。
比例部分根据误差信号的大小进行调节，积分部分用于消除稳态误差，微分部分用于抑制系统的震荡。
1.3 优点和应用：反馈控制具有稳定性好、适应性强、可靠性高等优点。
它广泛应用于工业生产中的温度控制、压力控制、速度控制等方面。
二、前馈控制：2.1 概述：前馈控制是一种根据预先建立的数学模型，通过输入信号直接控制系统的控制方法。
它不需要测量系统输出与期望输出之间的差异，而是根据系统的数学模型提前计算出输入信号。
2.2 前馈补偿：前馈控制中的前馈补偿是通过对系统的数学模型进行逆运算，得到输入信号的补偿值。
这样可以在系统受到干扰时，通过提前补偿来抵消干扰对系统输出的影响。
2.3 优点和应用：前馈控制具有响应速度快、抗干扰能力强、精度高等优点。
它常用于需要快速响应和对干扰敏感的系统，如飞行器姿态控制、机器人运动控制等。
三、模糊控制：3.1 概述：模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它通过将模糊规则应用于系统的输入和输出之间的关系，来实现对系统的控制。
模糊控制不需要准确的数学模型，而是利用专家经验和模糊规则进行控制。
3.2 模糊推理：模糊控制中的模糊推理是根据模糊规则和输入信号的模糊度来确定输出信号的模糊度。
通过对模糊度进行模糊推理，可以得到模糊控制器的输出信号。
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前馈控制、反馈控制及前馈-反馈控制的对比
1、前馈控制属于开环控制，反馈控制属于负反馈的闭环控制
一般定值控制系统是按照测量值与给定值比较得到的偏差进行调节，属于闭环负反馈调节。
其特点是在被控变量出现偏差后才进行调节；如果干扰已经发生而没有产生偏差，调节器不会进行工作。
因此反馈控制方式的调节作用落后于干扰作用。
前馈调节是按照干扰作用来进行调节的。
前馈控制将干扰测量出来并直接引入调节装置，对于干扰的克服比反馈控制及时。
现在以换热器控制方案举例，直观阐述前馈控制和反馈控制：
前馈控制方案
反馈控制方案
2、前馈控制系统中测量干扰量，反馈控制系统中测量被控
变量
在单纯的前馈控制系统中，不测量被控变量，而单纯的反馈控制系统中不测量干扰量。
3、前馈控制需要专用调节器，反馈控制一般采用通用PID
调节器
反馈调节符合PID调节规律,常用通用PID调节器、DCS等或PLC控制系统实现。
前馈调节使用的调节器是是根据被控对象的特点来确定调节规律的前馈调节器。
4、前馈控制只能克服所测量的干扰，反馈控制则可克服所
有干扰
前馈控制系统中若干扰量不可测量，前馈就不可能加以克服。
而反馈控制系统
中，任何干扰，只要它影响到被控变量，都能在一定程度上加以克服。
5、前馈控制理论上可以无差，反馈控制必定有差
反馈调节使系统达到动态稳定，让被调参数稳定在给定值附近动态变化，却不
能使被调参数稳定在给定值上不动。
前馈调节在理论上可以实现无差调节。
6、前馈控制的局限性
A、在生产应用中各种环节的特性是随负荷变化的，对象动态特性形式多样性
难以精确测量，容易造成过补偿或欠补偿。
为了补偿前馈调节的不准确，通常
将前馈和反馈控制系统结合起来组成前馈反馈控制系统。
B、工业对象存在多个扰动，若均设置前馈控制器，那设备投资高，工作量大。
C、很多前馈补偿结果在现有技术条件下没有检测手段。
D、前馈控制受到前馈控制模型精度限制。
E、前馈控制算法，往往做近似处理。
1、系统中存在频率高、幅度大、可测量而不可控的扰动时，可选用前馈控制。
2、当控制系统控制通道滞后时间长、反馈控制又不能获得良好效果时，可选
用前馈控制。
3、选用前馈控制要符合经济性原则。
4、在决定前馈控制方案后，如静态前馈能满足工艺要求，则不选用动态前馈。
1、从前馈控制角度看，由于增加了反馈控制，降低了对前馈控制模型精度的
要求，并能对没有测量的干扰信号的扰动进行校正。
2、从反馈控制角度看，前馈控制作用对主要干扰及时进行粗调，大大减少反
馈控制的负担
现在以两种换热器控制方案举例，直观阐述前馈-反馈控制：
1、换热器前馈反馈控制控制方案1
?
2、换热器前馈反馈控制控制方案2
说明：本控制方案可克服对象的非线性，或具有变增益控制器功能。