前馈、反馈、三冲量控制介绍
三冲量给水调节
在三冲量给水调节系统中，调节器接受三个输入信号：主信号汽包水位H，前馈信号蒸汽流量D，和反馈信号给水流量W。
其中，蒸汽流量和给水流量是引起汽包水位变化的主要原因，当引起汽包水位变化的扰动一经发生，调节系统立即动作，能即使有效的控制水位的变化。
对锅炉的给水、燃烧等热工过程变量的自动调节。
实现锅炉的自动控制，对安全运行、节能具有重要的经济意义。
依锅炉的结构、运行方式和所用的燃料不同，控制系统也有差异。
一般小型锅炉只有水位调节系统，中型锅炉要有燃烧和炉膛压力调节系统，大型锅炉还要有氧量校正系统，而供应过热蒸汽的锅炉还需要增加过热蒸汽温度调节系统。
发电厂的高温高压汽包锅炉自动控制系统是典型的工业锅炉控制系统，它由给水自动调节系统、燃烧过程自动调节系统和过热蒸汽温度自动调节系统等组成。
锅炉给水自动调节系统为了确保锅炉安全运行，必须对锅炉的水位进行控制，使汽包的水位保持在一定范围。
图1是应用较多的三冲量给水调节系统。
三冲量是指汽包水位、给水流量和过热蒸汽流量。
其中水位是主信号,给水量是反馈信号,过热蒸汽量是前馈信号。
当过热蒸汽流量改变时调节器立即调节给水量，当给水流量受到扰动时则能使给水流量恢复到原来值。
因此，三冲量给水调节是一个前馈、反馈调节系统。
燃烧过程自动调节系统由燃烧、送风和炉膛负压三个调节回路组成(图2)。
图中PI1为过热蒸汽压力调节器(PI表示比例积分调节器)，其主信号是汽机前的过热蒸汽压力，当汽机负荷变化时，汽机前的蒸汽压力也随之变化。
调节器通过改变送入锅炉的燃料量，使其与变化后的负荷相适应，并将过热蒸汽压力恢复到额定数值。
PI2是送风调节器,它的作用是保持进入锅炉的空气量与燃烧量成比例关系，以保证锅炉的经济燃烧，提高锅炉热效率。
对于燃烧煤粉的锅炉，直接测量进入锅炉的煤粉量是困难的，因此引入热量信号，即用过热蒸汽流量加汽包压力的微分信号来间接地测量当时进入锅炉的燃料量。
根据反映燃料量的热量信号调节送风量。
三冲量水位控制系统
三冲量水位控制系统三冲量控制系统，以汽包水位为主控制信号，蒸汽流量为前馈控制信号，给水流量为反馈控制信号组成的控制系统。
三冲量水位控制系统如图 3-5。
（a）原理图(b)框图图3-5 三冲量水位控制系统现代工业锅炉都向着大容量高参数的方向发展，一般锅炉容量越大，汽包的容水量就相对越小，允许波动的蓄水量就更少。
如果给水中断，可能在很短的时间内就会发生危险水位；如果仅是给水量和蒸汽量不相适应，也可能在几分钟呢出现缺水和满水事故，这样对汽包水位要求就更高了。
三冲量控制系统，采用蒸汽流量信号对给水流量进行前馈控制，当蒸汽负荷忽然变化时，蒸汽流量信号使给水调节阀一开始就向正确方向移动，即蒸汽流量增加，给水调节阀开大，抵消了“虚假水位”引起的反向动作，因而减小了水位和给水流量的波动幅度。
当由于水压干扰使给水流量改变时，调节器能迅速消除干扰。
如给水流量减少，调节器立即根据给水流量减小的信号，开大给水阀门，使给水流量保持不变。
I/O 分配表和PLC 外部接线图根据系统的 I/O 点数，并考虑富裕量及今后系统的扩展升级和工艺控制等问题，本系统设计采用三菱公司的 FX2N-48MR 型作为主机，FX2N-48MR 型是三菱公司的典型产品，具有功能强大，处理速度快、容量大等优点，属于高性能小型机，系统 I/O 总点数为 16点，输入、输出均为 8 点，配置扩展单元后可增加 I/O 点数。
根据上述关于 PLC 控制系统的基本单元输入和输出信号统计，制定 I/O 分配表，具体对应关系如下表 4-2 所示。
模拟量模块输入地址分配表如表 4-3 所示。
表4-2 PLC I/O 分配表表4-3 模拟量模块输入地址分配表图 4-2 PLC 外部接线。
三冲量控制系统详解
换热器的反馈控制方案
蒸汽
HV, RV
TC
工艺介质
cp, RF , T1
T2
凝液
假设主要干扰为RF，T1
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控制方案比较
蒸汽
HV, RV
TC
工艺介质
cp, RF , T1
T2
凝液
反馈控制方案
FF
RF
蒸汽
HV, RV
工艺 介质
cp, RF , T1
T2
凝液
前馈控制方案
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第十九页，共20页。
谢谢大家
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汽包水位作为主调（PID调节器）的输入信号 ，去抑制水位本身的偏差。副调（外给定调节 器）使用了一个反馈信号（给水流量）和一个 前馈信号（蒸汽流量），以消除扰动和虚假水 位。
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锅炉汽包水位的控制
汽包水位的单回路控制， “单冲量”—汽包水位
蒸汽
适用于负荷小的锅炉
汽包
三个问题： ① 不能克服虚假水位带来的后果
后者是对主被控变量有显著影响的干扰量，是完全不受控制作用 约束的独立变量，引入前馈的目的是为了补偿原料油流量对炉出 口温度的影响。
功能上：
前馈控制器与串级控制的副控制器担负不同的功能。
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三冲量调节控制策略
汽包水位三冲量调节系统使用的三个冲量分别 是汽包水位、给水流量和蒸汽流量。
分析比较
T2C
T1C
燃料
原油
Gff
Σ
T1C
串级控制系统
燃料 原油
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前馈-反馈控制系统
分析比较
结构上： 串级控制：内外两个反馈回路组成
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。
三冲量控制原理和调节过程
三冲量控制原理和调节过程1. 引言大家好，今天我们聊聊一个听起来有点高大上的话题——三冲量控制原理和调节过程。
哎，别着急，听上去复杂，其实这就像我们日常生活中的调味品，调得好，味道鲜美，调不好，就得捏着鼻子吞下去。
就像咱们喝酒，有时候你得先闻一下，再慢慢品尝，才能知道这酒的好坏。
三冲量控制原理也差不多，咱们一起来看看吧！2. 三冲量控制原理2.1 什么是三冲量？好啦，先说说什么是三冲量。
简单来说，三冲量就是指在控制系统中，影响系统的三种主要力量。
这就像是一个小团体，大家都得齐心协力，才能把事情做好。
你想想，家里做饭的时候，火候、调料和食材缺一不可，才能做出美味的菜肴。
三冲量也是这样，分别是：输入冲量、输出冲量和反馈冲量。
2.2 输入、输出与反馈那么，输入冲量就好比是我们向系统里加的“原料”，比如说电压、温度或者是压力。
这些原料越多，系统的表现也可能越好，但可不能过量哦，不然就像炒菜时油倒多了，油烟四起，最后难以下咽。
接下来是输出冲量，就是你得到的结果，可能是电流、温度变化或者别的什么。
最后，反馈冲量就像是你品尝菜肴后的感受，告诉你要不要再加点盐，还是该降点火。
通过反馈，我们可以调整输入，达到最优的控制效果。
3. 调节过程3.1 调节的重要性说到调节，这可是重中之重！想想，如果你的饭煮过头了，那可真是欲哭无泪。
所以，调节过程就是为了确保我们的输出结果能够跟上我们的需求。
这就像你跟朋友约会，如果你们俩的步伐不一致，那可真是个尴尬。
控制系统也是一样，调节得当，系统运行得就稳稳的，反之则可能出现“失控”的局面。
3.2 调节方法说到调节，常用的方法可多着呢！比如说PID控制，这可是行业里的明星，像极了电影里的大明星，风头无二。
PID分别代表比例（P）、积分（I）和微分（D），就像是菜谱里的调料，三者搭配得当，才能让菜肴出彩。
比例控制就像是你对菜肴的直观判断，积分控制则是对过往经验的累积，而微分控制就好比是你对当前状况的快速反应。
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。
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。
锅炉三冲量控制(介绍)
K
2
T2 s 1
H H1
锅炉汽包水位的控制 （1）单冲量控制系统
汽包水位的单回路控制， “单冲量”—汽包水位 适用于负荷小的锅炉
蒸汽
气泡
省 煤 器 给水 LC
三个问题：
① 不能克服虚假水位带来的后果
②
③
对蒸汽负荷的变化控制不灵敏
对给水扰动控制滞后
锅炉汽包水位的控制 （2）双冲量控制系统
为了克服虚假水位现象，引入蒸汽流量，“双冲量”
U
IF
GmF
I
I’F
GPD
I0
GC1
IC
∑ I0
GC2
GP2
GPC
L
GmF
Gm
锅炉汽包水位的控制
① 加法器系数C 根据给水流量变化W=蒸汽流量变化 （前馈补偿）
C
Dmax
Wmax
对于I0，正常负荷时 I0与IC抵消
I F CI F
锅炉汽包水位的控制
② 阀、控制器、运算器符号
阀安全角度确定
控制器按串级系统确定（先副后主） 运算器符号： 由于CIF 作为流量控制器的给定，蒸汽流量增加，给水 流量应该提高，C永远为正（与阀的形式无关，与双 冲量不同） I=IC + CIF - I0
过热蒸汽系统控制
出口温度控制 控制方案 一级过热器、二级过热器、减温器
减温器 减温器
d/dt T2C 减温水 T1C TC
锅炉汽包水位的控制
② 阀、控制器、运算器符号
阀的开闭形式： 安全角度，保护锅炉，气闭，防止烧干 保护蒸汽用户，气开 控制器正反作用： 对象：正，
若气闭阀，LC=正，若气开阀 LC=负 运算器正负号： C2： 取决于控制阀开闭形式 蒸汽量↑ 给水量应该↑： 气闭：I应该↓C2取“-” 气开：I应该↑C2取“+”
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。
三冲量控制系统原理
锅炉三冲量控制原理及调节过程。
之答禄夫天创作原理：冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。
液位控制器LC与流量控制器FC构成串级控制系统。
汽包液位LIA2104是主变量、给水流量是副变量。
副变量的引入使系统对给水压力的动摇有较强的克服能力。
蒸汽流量的动摇是引起汽包液位LIA2104变更的因素，是干扰作用，蒸汽动摇时，通过引入FC，使给水流量FA2101作相应的变更，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制的。
调节过程：根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用的原则，水位控制器LC反作用选反作用，流量控制器FC为正作用，调节器为气关阀。
当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水流量FA2101减小，水位下降，坚持在设定值上；当蒸汽流量FAQ2102增加时，FC给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，坚持水蒸汽平衡，使水位不；副回路克服给水自身的扰动，要进一步地稳定了水位的自动控制；给水流量FA2101增加，FC输出增加，调节阀的开度减小，给水量减小，从而坚持水蒸汽平衡。
汽包水位三冲量调节系统是指汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号作用于调节器上，即三个被控变量对应一个调节器。
工作原理：汽包水位作为主信号，水位变更，调节器输出发生变更，继而改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量作为前馈信号，防止“虚假水位”使调节器发生错误的动作；给水流量作为反馈信号，使调节器在水位还未变更时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。
汽包水位三冲量给水调节系统1、所谓冲量，是指调节器接受的被调量的信号；2、汽包水位三冲量给水调节系统由汽包水位丈量筒及变送器、蒸汽流量丈量装置及变送器、给水流量丈量装置及变送器、调节器、执行器等组成；3、在汽包水位三冲量给水调节系统中，调节器接受汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号，如图所示。
前馈、反馈、三冲量控制介绍
一．前馈控制原理前面讨论的所有控制系统，都属于反馈控制系统，无论其系统结构如何，它们的调节回路的基本工作原理都是一样的。
下面要介绍的前馈控制系统则有着截然不同的控制思想。
前馈控制思想及应用由来已久，但主要是由于技术条件的限制，发展较慢。
随着计算机和现代检测技术的飞速发展，前馈控制正受到更多的重视和应用。
在反馈控制系统中，都是把被控变量测量出来，并与给定值相比较；而在前馈控制系统中，不测量被控变量，而是测量干扰变量，也不与被控变量的给定值进行比较。
这是前馈与反馈的主要区别。
为了系统地说明前馈控制思想，同时也为了在比较中进一步加深对反馈控制思想的理解，画出图8-31进行比较分析。
（a）反馈控制（b）前馈控制图8－31 两种加热炉温度控制系统图8-31中的（a）是反馈控制，（b）是前馈控制。
在前馈控制中，测量需要被加热的原油的流量，流量偏大就增加燃料量，原油流量偏小就减少燃料量，以达到稳定原油出口温度的目的。
从动态过程分析，当原油流量增大时，一段时间后，出口温度会下降。
但前馈测量出原油流量的增加量，迅速增加燃料量。
如果燃料增加的量和时机都很好，有可能在炉膛中将干扰克服，几乎不影响原油出口温度。
如果该加热炉只存在原油流量这一个干扰，那么理论上讲，前馈控制可以把原油出口温度控制得很精确，甚至被控变量一点也不波动。
这就是前馈控制思想，也是前馈控制的生命力所在。
二．前馈控制与反馈控制的比较通常认为，前馈控制有如下几个特点：（l）是“开环”控制系统；（2）对所测干扰反应快，控制及时；（3）采用专用调节器；（4）只能克服系统中所能测量的干扰。
下面从几个方面比较前馈控制与反馈控制。
画出图8-31两个控制系统的方块图如图8-32所示。
（a）反馈控制（b）前馈控制图8-32 两种加热炉温度控制系统方块图l．前馈是“开环”，反馈是“闭环”控制系统从图8-32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环路，成为“闭环”控制系统。
三冲量控制
三冲量控制回路一、名词解释：所谓三冲量，是指调节器接受的被调节量的信号有三个。
汽包水位三冲量调节系统是指汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号作用于调节器上，即三个被控变量对应一个调节器。
二、工作原理：汽包水位作为主信号，水位变化，调节器输出发生变化，继而改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量作为前馈信号，防止“虚假水位”使调节器产生错误的动作；给水流量作为反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。
三、锅炉三冲量控制原理及调节过程。
原理：三冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。
液位控制器LC与流量控制器FC构成串级控制系统,蒸汽流量作为前馈信号引入系统。
汽包液位LC-1013是主变量、给水流量是副变量。
副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强的克服能力。
蒸汽流量FI-1040的波动是引起汽包液位LC-1013变化的因素，是干扰作用，蒸汽波动时，通过引入FC，使给水流量FC-1041作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量FI-1040信号作为前馈信号引入控制的。
调节过程：根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用的原则，水位控制器LC反作用选反作用，流量控制器FC为正作用，调节器为气关阀。
当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水流量FI-1041减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量FI-1040增加时，FC-1041给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位保持稳定；副回路克服给水自身的扰动，要进一步地稳定了水位的自动控制；给水流量FI-1041增加，FC-1041给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水量减小，从而保持水蒸汽平衡。
一文说清串级、比值、前馈-反馈、选择性、分程以及三冲量六种复杂控制系统
一文说清串级、比值、前馈-反馈、选择性、分程以及三冲量六种复杂控制系统导读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。
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，它根据系统结构命名。
它由两个或两个以上的控制器串联连接组成，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值，这类控制系统称为串级控制系统。
•主调节器(主控制器)：根据主参数与给定值的偏差而动作，其输出作为副调节器的给定值的调节器。
•副调节器(副控制器)：其给定值由主调节器的输出决定，并根据副参数与给定值(即主调节器输出)的偏差动作。
•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(副变量)。
2、串级控制系统的特点串级控制系统在结构上增加了一个随动的副回路，因此，与单回路相比有以下几个特点：1.对进入副回路的扰动具有较迅速、较强的克服能力；2.可以改善对象特性，提高工作效率；3.可消除调节阀等非线性特性的影响；4.串级控制系统具有一定的自适应能力3、串级控制系统参数整定和系统投运串级控制系统的投运和简单控制系统一样，要求投运过程保证做到无扰动切换。
三冲量控制系统原理
锅炉三冲量控制原理及调节过程。
原理：冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。
液位控制器LC与流量控制器FC构成串级控制系统。
汽包液位LIA2104是主变量、给水流量是副变量。
副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强的克服能力。
蒸汽流量的波动是引起汽包液位LIA2104变化的因素，是干扰作用，蒸汽波动时，通过引入FC，使给水流量FA2101作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制的。
调节过程：根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用的原则，水位控制器LC反作用选反作用，流量控制器FC为正作用，调节器为气关阀。
当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水流量FA2101减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量FAQ2102增加时，FC给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位不；副回路克服给水自身的扰动，要进一步地稳定了水位的自动控制；给水流量FA2101增加，FC输出增加，调节阀的开度减小，给水量减小，从而保持水蒸汽平衡。
汽包水位三冲量调节系统是指汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号作用于调节器上，即三个被控变量对应一个调节器。
工作原理：汽包水位作为主信号，水位变化，调节器输出发生变化，继而改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量作为前馈信号，防止“虚假水位”使调节器产生错误的动作；给水流量作为反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。
汽包水位三冲量给水调节系统1、所谓冲量，是指调节器接受的被调量的信号；2、汽包水位三冲量给水调节系统由汽包水位测量筒及变送器、蒸汽流量测量装置及变送器、给水流量测量装置及变送器、调节器、执行器等组成；3、在汽包水位三冲量给水调节系统中，调节器接受汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号，如图所示。
前馈控制～同期控制～反馈控制
前馈控制～同期控制～反馈控制前馈控制1 前馈控制概述2 前馈控制的实施3 前馈控制的要求4 前馈控制的风险5 前馈控制的案例分析[1]6 参考⽂献编辑前馈控制概述 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。
编辑前馈控制的实施 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。
编辑前馈控制的要求 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。
三冲量控制系统原理
锅炉三冲量控制原理及调节过程。
原理：冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。
液位控制器LC与流量控制器FC构成串级控制系统。
汽包液位LIA2104是主变量、给水流量是副变量。
副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强的克服能力。
蒸汽流量的波动是引起汽包液位LIA2104变化的因素，是干扰作用，蒸汽波动时，通过引入FC，使给水流量FA2101作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制的。
调节过程：根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用的原则，水位控制器LC反作用选反作用，流量控制器FC为正作用，调节器为气关阀。
当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水流量FA2101减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量FAQ2102增加时，FC给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位不；副回路克服给水自身的扰动，要进一步地稳定了水位的自动控制；给水流量FA2101增加，FC输出增加，调节阀的开度减小，给水量减小，从而保持水蒸汽平衡。
汽包水位三冲量调节系统是指汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号作用于调节器上，即三个被控变量对应一个调节器。
工作原理：汽包水位作为主信号，水位变化，调节器输出发生变化，继而改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量作为前馈信号，防止“虚假水位”使调节器产生错误的动作；给水流量作为反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。
汽包水位三冲量给水调节系统1、所谓冲量，是指调节器接受的被调量的信号；2、汽包水位三冲量给水调节系统由汽包水位测量筒及变送器、蒸汽流量测量装置及变送器、给水流量测量装置及变送器、调节器、执行器等组成；3、在汽包水位三冲量给水调节系统中，调节器接受汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号，如图所示。
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一．前馈控制原理
前面讨论的所有控制系统，都属于反馈控制系统，无论其系统结构如何，它们的调节回路的基本工作原理都是一样的。
下面要介绍的前馈控制系统则有着截然不同的控制思想。
前馈控制思想及应用由来已久，但主要是由于技术条件的限制，发展较慢。
随着计算机和现代检测技术的飞速发展，前馈控制正受到更多的重视和应用。
在反馈控制系统中，都是把被控变量测量出来，并与给定值相比较；而在前馈控制系统中，不测量被控变量，而是测量干扰变量，也不与被控变量的给定值进行比较。
这是前馈与反馈的主要区别。
为了系统地说明前馈控制思想，同时也为了在比较中进一步加深对反馈控制思想的理解，画出图8-31进行比较分析。
（a）反馈控制（b）前馈控制
图8－31 两种加热炉温度控制系统
图8-31中的（a）是反馈控制，（b）是前馈控制。
在前馈控制中，测量需要被加热的原油的流量，流量偏大就增加燃料量，原油流量偏小就减少燃料量，以达到稳定原油出口温度的目的。
从动态过程分析，当原油流量增大时，一段时间后，出口温度会下降。
但前馈测量出原油流量的增加量，迅速增加燃料量。
如果燃料增加的量和时机都很好，有可能在炉膛中将干扰克服，几乎不影响原油出口温度。
如果该加热炉只存在原油流量这一个干扰，那么理论上讲，前馈控制可以把原油出口温度控制得很精确，甚至被控变量一点也不波动。
这就是前馈控制思想，也是前馈控制的生命力所在。
二．前馈控制与反馈控制的比较
通常认为，前馈控制有如下几个特点：
（l）是“开环”控制系统；
（2）对所测干扰反应快，控制及时；
（3）采用专用调节器；
（4）只能克服系统中所能测量的干扰。
下面从几个方面比较前馈控制与反馈控制。
画出图8-31两个控制系统的方块图如图8-32所示。
（a）反馈控制（b）前馈控制
图8-32 两种加热炉温度控制系统方块图
l．前馈是“开环”，反馈是“闭环”控制系统
从图8-32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环路，成为“闭环”控制系统。
而在前馈控制系统中，在环路上的任一点，沿信号线方向前行，不能回到出发点，不能形成闭合环路，因此称其为“开环”控制系统。
2．前馈系统中测量干扰量，反馈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．前馈需要专用调节器，反馈一般只要通用调节器
由于前馈控制的精确性和及时性取决于干扰通道和调节通道的特性，且要求较高，因此，通常每一种前馈控制都采用特殊的专用调节器，而反馈基本上不管干扰通道的特性，且允许被控变量有波动，因此，可采用通用调节器。
4．前馈只能克服所测量的干扰，反馈则可克服所有干扰
前馈控制系统中若干扰量都不可测量，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．前馈理论上可以无差，反馈必定有差
如果系统的干扰数量很少，前馈控制可以逐个测量干扰，加以克服，理论上可以做到被控变量无差。
而反馈控制系统，无论干扰的多与少、大与小，只有当干扰影响到被控变量，产生“差”之后，才能知道有了干扰，然后加以克服，因此必定有差。
三、多冲量控制系统
多冲量控制是在锅炉控制中沿用至今的一个习惯用语，这里的冲量就是指变量，多冲量就是多个变量。
实际上在许多复杂控制系统中都涉及到多个变量，但均未称为多冲量控制。
锅炉控制中所指的多冲量控制系统是特指锅炉汽包的液位控制系统，它实际上就是前馈-反馈控制系统，并不是与串级、分程等类型并列的一种控制系统。
但由于锅炉汽包液位控制面广量大，较为重要，在此特别给予介绍。
1．单冲量控制
如图8-38所示是一个锅炉汽包液位的单冲量控制系统。
显然，这是一个简单控制系统，可以用于蒸汽负荷较稳定、控制品质要求不高的场合。
当蒸汽负荷变化频繁且幅度较大时，单冲量控制不能有效地进行控制。
如蒸汽负荷突然增大许多时，汽包内蒸汽压力突然下降，水中的气泡迅速增加，将液位“虚假”提高，造成“假液位”。
控制系统按此“假液位”将给水阀门关小，致使汽包液位异常波动，严重时会造成事故。
根据实际情况，负荷增加，应该增加供水量。
单冲量控制不能很好地做到这一点。
2．双冲量控制系统
根据前馈控制的思想，把蒸汽作为干扰，以这个干扰量的变化来控制给水量，构成前馈控制。
蒸汽前馈与原来的汽包液位反馈控制组成前馈一反馈控制系统，这里也称为双冲量控制系统。
如图8-39所示。
图中，当蒸汽负荷增大时，F增加，b增加，C减小，阀门开大，给水流量增加，能很好地克服蒸汽负荷这个干扰，是前馈控制。
LC仍然起原来单冲量控制系统的作用，液位增加，调节器输出a增加，c增加，阀门关小，给水流量减小，汽包液位回降。
在实际的锅炉系统中，供水压力也是一个主要的干扰源，供水压力变化时，将引起液位的波动，双冲量控制也不够及时有效。
因此，要增加给水流量的测量与控制系统。
3．三冲量控制
如图8-40所示是一种锅炉三冲量液位控制系统，它是一个前馈-反馈控制系统，图8-41是另一种结构的锅炉三冲量液位控制系统。
从图8-41可以清楚地看到，它是一个前馈-串级反馈控制系统。