前馈比值总结
自动控制原理第二章复习总结（第二版）
⾃动控制原理第⼆章复习总结（第⼆版）第⼆章过程装备控制基础本章内容：简单过程控制系统的设计复杂控制系统的结构、特点及应⽤。
第⼀节被控对象的特性⼀、被控对象的数学描述（⼀）单容液位对象1．有⾃衡特性的单容对象2．⽆⾃衡特性的单容对象（⼆）双容液位对象1．典型结构：双容⽔槽如图2-5所⽰。
图2-5 双容液位对象图2-6 ⼆阶对象特性曲线2．平衡关系：⽔槽1的动态平衡关系为：3．⼆阶被控对象：1222122221)(Q K h dt dh T T dt h d T T ?=+++式（2-18）就是描述图2-5所⽰双容⽔槽被控对象的⼆阶微分⽅程式。
称⼆阶被控对象。
⼆、被控对象的特性参数（⼀）放⼤系数K（⼜称静态增益）（⼆）时间常数T（三）滞后时间τ（1）．传递滞后τ0（或纯滞后）：（2）．容量滞后τc可知τ=τ0+τc。
三、对象特性的实验测定对象特性的求取⽅法通常有两种：1．数学⽅法2．实验测定法（⼀）响应曲线法：（⼆）脉冲响应法第⼆节单回路控制系统定义：（⼜称简单控制系统），是指由⼀个被控对象、⼀个检测元件及变送器、⼀个调节器和⼀个执⾏器所构成的闭合系统。
⼀、单回路控制系统的设计设计步骤：1．了解被控对象2．了解被控对象的动静态特性及⼯艺过程、设备等3．确定控制⽅案4．整定调节器的参数（⼀）被控变量的选择（⼆）操纵变量的选择（三）检测变送环节的影响（四）执⾏器的影响⼆、调节器的调节规律1．概念调节器的输出信号随输⼊信号变化的规律。
2．类型位式、⽐例、积分、微分。
（⼀）位式调节规律1．双位调节2．具有中间区的双位调节3．其他三位或更多位的调节。
（⼆）⽐例调节规律（P ）1．⽐例放⼤倍数（K ）2．⽐例度δ3．⽐例度对过渡过程的影响（如图2-24所⽰）4．调节作⽤⽐例调节能较为迅速地克服⼲扰的影响，使系统很快地稳定下来。
通常适⽤于⼲扰少扰动幅度⼩、符合变化不⼤、滞后较⼩或者控制精度要求不⾼的场合。
（三）⽐例积分调节规律（PI ）1．积分调节规律（I ）（1）概念：调节器输出信号的变化量与输⼊偏差的积分成正⽐==?t I t I dt t e T dt t e K t u 00)(1)()(式中：K I 为积分速度，T I 为积分时间。
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。
火电厂热工自动控制技术及应用知识点总结
自动控制系统基础概论热工对象动态特性常规控制规律PID控制的特点比例控制(P控制)积分控制(I控制)微分控制(D控制)控制规律的选择:单回路控制概述被控对象特性对控制质量的影响:测量元件和变送器特性对控制质量的影响调节机构特性对控制质量的影响单回路系统参数整定串级控制串级控制系统的组成(要求会画控制结构图)串级控制系统的特点串级控制系统的应用范围串级控制系统的设计原则:前馈-反馈控制概述静态前馈,动态前馈前馈-反馈控制前馈-串级控制比值控制分程控制大迟延控制系统补偿纯迟延的常规控制预估补偿控制多变量控制系统耦合程度描述解耦控制系统设计火电厂热工控制系统汽包锅炉蒸汽温度控制系统过热蒸汽温度控制再热蒸汽温度一般控制方案汽包锅炉给水控制系统概述给水流量调节方式给水控制基本方案:给水全程控制:600MW机组给水全程控制实例锅炉燃烧过程控制系统概述被控对象动态特性燃烧过程控制基本方案燃烧控制中的几个问题单元机组协调控制系统概述负荷指令处理回路正常情况下负荷指令处理异常工况下的负荷指令处理负荷指令处理回路原则性方框图机炉主控制器机炉分别控制方式机炉协调控制方式直流锅炉控制系统直流锅炉特点直流锅炉动态特性直流锅炉基本控制方案直流锅炉给水控制系统直流锅炉过热汽温控制系统自动控制系统基础概论1. 控制系统的组成与分类1. 控制系统的组成及术语控制系统的四个组成部分: 被控对象,检测变送单元,控制单元,调节机构.2. 控制系统的分类:按结构分: 单变量控制系统, 多变量控制系统按工艺参数分: 过热汽温控制系统, 主蒸汽压力控制系统按任务分: 比值控制系统, 前馈控制系统按装置分: 常规过程控制系统, 计算机控制系统按闭环分: 开环控制系统, 闭环控制系统按定值的不同分: 定值控制系统, 随动控制系统, 程序控制系统3. 过渡过程: 从扰动发生,经过调节,直到系统重新建立平衡.即系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程,即为控制系统的过渡过程.2. 控制系统的性能指标1. 衰减比和衰减率: 衡量稳定性2. 最大偏差和超调量: 衡量准确性3. 调节时间: 衡量快速性4. 余差(静态偏差): 衡量静态特性热工对象动态特性1. 有自平衡能力对象1. 一阶惯性环节:2. 一阶惯性环节加纯迟延:3. 高阶惯性环节:4. 高阶惯性环节加纯迟延:2. 无自平衡能力对象1. 积分环节:2. 积分环节加纯迟延:3. 有积分的高阶惯性环节:4. 有纯迟延和积分的高阶惯性环节:常规控制规律PID控制的特点1. 原理简单,使用方便2. 适应性强3. 鲁棒性强比例控制(P控制)1. 控制规律: ; :比例增益:比例带,工程上用来描述控制作用的强弱.比例带越大,偏差越大.2. 控制特点:动作快有差控制积分控制(I控制)1. 控制规律:; :积分时间2. 控制特点:动作不及时无差控制3. PI控制: I控制响应慢,工程上很少有单独使用,一般都是PI控制控制规律:; P控制看作粗调,I控制看作细调.控制作用具有: 比例及时作用和积分作用消除偏差的优点.4. 积分饱和及其措施:积分饱和: 积分过量,在单方面偏差信号长时间作用下,其输出达到上下限时,其执行机构无法再增大.措施: 积分分离手段: 当偏差较大时,在控制过程的开始阶段,取消积分作用,控制器按比例动作,等到被调量快要接近给定值时,才能产生积分作用,依靠积分作用消除静态偏差.微分控制(D控制)1. 控制规律: ;2. 控制特点:超前控制3. 实际微分: 为什么采用实际微分控制:理想微分物理上不可能实现避免动作频繁,影响调节元件寿命4. PD控制: 控制规律: ;扰动进入系统的位置离输出(被调量)越远,对系统工作的影响就越小.控制通道的时间常数和迟延时间对控制质量的影响前馈-串级控制的应用场景:分程控制扩大调节阀的可调比大迟延控制系统补偿纯迟延的常规控制1. 微分先行控制方案2. 中间反馈控制方案前馈解耦导前温度: 刚通过减温器之后的蒸汽温度以导前蒸汽温度为副参数,过热蒸汽温度为主参数的串级控制系统3. 过热蒸汽温度分段控制系统:1. 过热蒸汽温度分段控制系统:缺点: 当机组负荷大范围变化时,由于过热器吸热方式不同.一级减温器出口蒸汽温度降低,为保持不变,必须减少一级减温器喷水量;二级减温器出口蒸汽温度升高,因此要增加二级减温器喷水量.造成负荷变化时两级减温器喷水量相差很大,使整个过热器喷水不均匀,恶化二级喷水减温调控能力,导致二级过热器出口温度超温.2. 按温差控制的分段控制系统:与第一种方案的差别在于: 这里以二级减温器前后的温差(-)作为第一段控制系统的被调量信号送入第一段串级的主调节器PI3.当负荷增大时,主调节器PI3的设定值随之减小,这样有(-)>T0,PI3入口偏差值增大,这意味着必须增大一级喷水量才能使下降,从而使温差(-)减小.这样平衡了负荷增加时一级喷水量和二级喷水量.该方案为串级+前馈控制策略. 后屏出口过热器出口蒸汽温度设定值由两部分组成,第一部分由蒸汽流量代表的锅炉负荷经函数发生器后给出基本设定值,第二部分是运行人员可根据机组的实际运行工况在上述基本设定值的基础上手动进行设置.虽然系统是控制后屏过热器出口温度蒸汽,用蒸汽温度信号经过比例器乘以常数K后代表后屏过热器出口蒸汽温度,其原因是蒸汽温度与蒸汽温度变化方向一致;且蒸汽温度信号比蒸汽温度信号动态响应快,能提前反映扰动对蒸汽温度的影响,有利于控制系统快速消除干扰.主调节器PID1的输出与总风量,燃烧器摆角前馈信号组合构成副调节器PID2的设定值,副调节器的测量值为一级减温器出口温度.PID2输出控制一级其控制原理如下:正常情况下即当再热蒸汽温度处于设定值附近变化时,由调节器PID1改变烟气挡板开度来消除再热蒸汽温度的偏差,蒸汽流量D作为负荷前馈信号通过函数模块去直接控制烟气挡板.当的参数整定合适时,能使负荷变化时的再热蒸汽温度保持基本不变或变化很小.反向器-K用以使过热挡板与再热挡板反向动作.喷水减温调节器PID2也是以再热蒸汽温度作为被调信号,但此信号通过比例偏置器±Δ被叠加了一个负偏置信号(它的大小相当于再热蒸汽温度允许的超温限值).这样,当再热蒸汽温度正常时,调节器PID2的入口端始终只有一个负偏差信号,它使喷水阀全关.只有当再热蒸汽温度超过规定的限值时,调节器的入口偏差才会变为正,从而发出喷水减温阀开的指令,这样可防止喷水门过分频繁的动作而降低机组热经济性.2. 采用烟气再循环调节手段的再热蒸汽温度控制系统其控制原理如下:再热蒸汽温度T 在比较器Δ内与设定值(由A 产生)比较,当蒸汽温度低时,偏差值为正信号,此信号进入调节器PID1,其输出经执行器去调节烟气挡板开度,增大烟气再循环量,以控制再热蒸汽温度.在加法器2中引入了送风量信号V 作为前馈控制信号和烟气热量(烟温×烟气流量)修正信号,送风量V 反映了锅炉负荷大小,同时能提前反映蒸汽温度的变化.当V 增加时,蒸汽温度升高,相应的烟气再循环量应减少,故V 按负向送入调节器.函数模块是用来修正风量和再循环烟气量的关系的.通过乘法器由烟温信号调整再循环烟气流量.当再热蒸汽超温时,比较器输出为负值,PID1输出负信号直至关闭烟气再循环挡板,烟气再循环失去调温作用.同时,比较器的输出通过反相器- K 1,比例偏置器±Δ去喷水调节器PID2,开动喷水调节阀去控制再热蒸汽温度,蒸汽温度负偏差信号经反相器-K2去偏差报警器,实现超温报警,同时继电器打开热风门,用热风将循环烟道堵住,防止因高温炉烟倒流入再循环烟道而烧坏设备.当再热蒸汽温度恢复到设定值时,比较器输出为零,PID2关闭喷水门,偏差报警信号通过继电器关闭热风门,烟气再循环系统重新投入工作.3. 采用摆动燃烧器调节手段的再热蒸汽温度控制系统燃烧器上倾可以提高炉膛出口烟气温度,燃烧器下倾可以降低炉膛出口烟气温度.燃烧器控制系统是一个加前馈的单回路控制系统,再热蒸汽温度设定值是主蒸汽流量经函数发生器,再加操作员可调整的偏置量A构成.PID1调节器根据再热器出口蒸汽温度T与再热蒸汽温度设定值偏差来调整燃烧器摆角.为了抑制负荷扰动引起的再热蒸汽温度变化,系统引入了送风量前馈信号,该信号能反映负荷和烟气侧的变化.送风量前馈信号和反馈控制信号经加法器4共同控制燃烧器摆角.A侧再热器出口蒸汽温度和B侧再热器出口蒸汽温度各有两个测量信号,正常情况下选择A,B两侧的平均值作为燃烧器摆角控制的被调量.燃烧器摆角控制为单回路的前馈-反馈控制系统,再热器出口蒸汽温度设定值由运行人员手动给出.再热器出口蒸汽温度设定值和实际值的偏差经PID调节器后加上前馈信号分别作为燃烧器摆角的控制指令.前馈信号由蒸汽流量经函数发生器后给出.当再热蒸汽温度偏低时,燃烧器摆角向上动作;当再热蒸汽温度偏高时,燃烧器摆角向下动作. 2. 再热蒸汽温度喷水减温控制系统汽包锅炉给水控制系统给水控制任务: 使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量,维持汽包水位在规定的范围内,同时保持稳定的给水流量.对象特性: 给水流量扰动的三个体现方面:4. 虚假水位现象: 当锅炉蒸发量突然增加时,汽包水下面的气泡容积也迅速增大,即锅炉的蒸发强度增强,从而使水位升高.给水控制基本方案:1. 单冲量给水控制系统: 汽包水位和水位给定值调节的反馈控制系统某600MW发电机组给水热力系统示意图,机组配三台给水泵,其中一台容量为额定容量30%的电动给水泵,两台容量各为额定容量50%的汽动给水泵.电动给水泵一般是作为启动泵和备用泵,正常运行时用两台汽动给水泵,两台汽动给水泵由小汽轮机驱动,其转速控制由独立的小汽轮机电液控制系统(micro-electro hydraulic control system,MEH)完成,MEH系统的转速给定值是由给水控制系统设置,MEH 系统只相当于给水控制系统的执行机构.在高压加热器与省煤器之间有主给水电动截止阀、给水旁路截止阀和约15%容量的给水旁路调节阀.2. 给水控制系统1. 水位控制系统汽包水位控制系统如图所示,它是单冲量和串级三冲量两套控制系统构成,汽包水位设定值由运行人员在操作台面上手动设定.当锅炉启动或负荷小于15%额定负荷阶段,控制系统是通过调节器PID1调节给水旁路的调节阀开度来控制给水量以维持汽包水位,而此时切换器T2接Y端,通过调节器PID5调节电动给水泵的转速来维持给水泵出口母管压力与汽包压力之差.当旁路调节阀开到80%时,由SCS (Sequence control system, 顺序控制系统)完成开主给水电动阀,关旁路截止阀.当负荷在15%额定负荷以上,但小于30%额定负荷时,切换器T1接Y端,切换器T2接N端,这时汽包水位设定值的偏差经调节器PID2,并经调节器PID6控制给水泵转速来调节给水流量达到维持汽包水位目的.同时当机组负荷升至20%额定负荷时,第一台给水泵开始冲转升速.当负荷大于30%额定负荷,切换器T1接N端,给水控制切换为三冲量给水控制.汽包水位控制指令由两个串级调节器PID3和PID4根据汽包水位偏差、主给水流量和主蒸汽流量三个信号形成.水位设定值与汽包水位偏差经调节器PID3 后,加主蒸汽流量信号作为副回路PID4的设定值,副回路副参数为主给水流量,经PID运算后作为给水泵控制的设定值.当负荷大于30%额定负荷时,第一台汽动给水泵并入给水系统.当负荷达40%额定负荷时,第二台汽动给水泵开始冲转升速.当负荷达60%额定负荷时,第二台汽动给水泵并入给水系统,撤出电动给水泵,将其投入热备用.机组正常时,是通过改变两台汽动给水泵的转速来调节给水量.由于给水泵的工作特性不完全相同,为稳定各台给水泵的并列运行特性,避免发生负荷不平衡现象,设计了各给水泵出口流量调节回路,将各给水泵的出口流量和转速指令的偏差送入各给水泵调节器(PID6、 PID7 和PID8)的入口,以实现多台给水泵的输出同步功能.GAIN CHANGER & BALANCER作用是根据给水泵投入自动的数量,调整控制信号的大小.拇入自动数目越大,控制信号越小.2. 给水泵最小流量控制汽机跟随控制方式:控制特点: 锅炉侧调负荷,汽机侧调汽压. 在保证主蒸汽压力稳定的情况下,汽轮机跟随锅炉而动作.优点: 在运行中主蒸汽压力相对稳定,有利于发电机组的安全经济运行.机炉协调控制方式控制特点: 在负荷调节动态过程中,机炉协调控制可以使汽压在允许的范围内波动,这样可以充分利用锅炉蓄热,使单元机组较快适应负荷变化,同时主蒸汽压力p T的变动范围也不大,因而机组的运行工况比较稳定.调节燃料量M控制主蒸汽压力p T(或机组负荷) 调节送风量V控制过剩空气系数(烟气含氧量) 调节引风量V控制炉膛压力p汽轮机控制系统为工频电液控制系统时:另一种送风控制系统方案. 锅炉指令BD经过函数发生器f2(x)后形成一个风量指令,氧量调节器输出σ对锅炉指令BD进行修正.3. 引风控制系统: 引风控制系统的任务是保证一定的炉膛压力. 由引风量改变到炉膛压力变化其动态响应快,测量也容易,因此一般采用单回路即可.3. 燃烧控制系统基本方案锅炉指令BD作为给定值送到燃料控制系统和送风控制系统,使燃料量和送风量同时改变,使燃烧率与机组要求的燃烧率相适应,保证风量与燃料量比例变化; 同时送风量作为前馈信号通过引到引风调节器PI4,改变引风量以平衡送风量的变化,使炉膛压力p s不变或变化很小.由于所有调节器都采用PI控制规律,因此,调节过程结束时,主蒸汽压力P T,燃烧经济性指标O2和炉膛压力p s,都稳定在给定值上;而锅炉的燃料量M,送风量V和引风量V都改变到与要求的燃烧率相适应的新数值上.总燃料量(总发热量)的构成形式为其中: O为燃油量,k o为燃油发热系数,M c为总煤量,k MQ为煤发热系数.当M c不变,而煤种变化造成发热量增加时,刚开始M也不变,但随着炉膛发热量的增加,D Q增大,D Q>M,由积分器正向积分增大k MQ,使M增大,直至M=D Q3. 增益自动调整乘法器为燃料调节对象的一部分,选择合适的函数,则可以做到不管给煤机投入的台数如何,都可以保持燃料调节对象增益不变,这样就不必调整燃料调节器的控制参数了.增益调整与平衡器,就是完成该功能.4. 风煤交叉限制在机组增减负荷动态过程中,为了使燃料得到充分燃烧,需要保持一定的过量空气系数. 因此,在机组增负荷时,就要求先加风后加煤;在机组减负荷时,就要求先减煤后减风.这样就存在一个风煤交叉限制.锅炉指令BD经函数器f1(x)后转换为所需的风量,风量经函数器f2(x)转换为相应风量下的最大燃料量,燃料量经函数器后转换为该燃料量下的最小风量.当增加负荷时,锅炉指令BD增大,在原风量未变化前,低值选择器输出为原风量下的最大燃料量指令,即仍为原来锅炉指令BD.在风量侧,锅炉指令BD增大,则其对应的风量指令增大,大于原燃料量所需最小风量,经高值选择后作为给定值送至送风控制系统以增大风量.只有待风量增加后,锅炉燃料的给定值才随之增加,直到与锅炉指令BD一致.由此可见,由于高值选择器的作用,风量控制系统先于燃料控制系统动作.由于低值选择器的作用,使燃料给定值受到风量的限制,燃料控制系统要等风量增加后再增加燃料量.同理,减负荷时,由于低值选择器的作用,燃料给定值先减少.由于高值选择器的作用,使风量给定值受到燃料量限制,风量控制系统要等待燃料量降低后再减少风量.上图为煤粉锅炉燃料系统的一般控制方案.其中虚框1的功能是完成总燃料量(发热量)的测量与修正.虚框2的功能是燃料侧的风煤交叉限制.5. 风机调节本节下略单元机组协调控制系统概述1. 单元机组协调控制系统的基本组成2. 机组负荷控制系统被控对象动态特性3. 机组负荷控制系统被控对象动态特性1. 单元机组动态特性:当汽轮机调门开度动作时,被调量p E和p T的响应都很快,即热惯性小.当锅炉燃烧率改变时,被调量p E和p T的响应都很快,即热惯性小.2. 负荷控制系统被控对象动态特性1. 机组主机,主要辅机或设备的故障原因有两类跳闸或切除,这类故障的来源是明确的,可根据切投状况加以确定工作异常,其故障来源是不明确的,无法直接确定,只能通过测量有关运行参数的偏差间接确定.2. 对机组实际负荷指令的处理方法有四种: 负荷返回RB, 快速负荷切断FCB, 负荷闭锁增/减BI/BD, 负荷迫升/迫降RU/RD. 其中,负荷返回RB和快速负荷切断FCB是处理第一类故障的;负荷闭锁增/减BI/BD 和负荷迫升/迫降RU/RD是处理第二类故障的.1. 负荷返回RB负荷返回回路具有两个主要功能: 计算机组的最大可能出力值;规定机组的负荷返回速率.发电机组负荷返回回路的设计方案: 该机组主要选择送风机,引风机,一次风机,汽动给水泵,电动给水泵及空气预热器为负荷返回监测设备.当其中设备因故跳闸,则发出负荷返回请求,同时计算出负荷返回速率.RB目标值和RB返回速率送到如图13-9所示的负荷指令处理回路中去.2. 负荷快速切断FCB当机组突然与电网解列,或发电机,汽轮机跳闸时,快速切断负荷指令,实现机组快速甩负荷.主机跳闸的负荷快速切断通常考虑两种情况: 一种是送电负荷跳闸,机组仍维持厂用电运行,即不停机不停炉; 另一种是发电机跳闸,汽轮机跳闸,由旁路系统维持锅炉继续运行,即停机不停炉.负荷指令应快速切到0（锅炉仍维持最小负荷运行).负荷快速切断回路的功能与实现和负荷返回回路相似.只不过减负荷的速率要大得多.3. 负荷闭锁增/减BI/BD当机组在运行过程中,如果出现下述任一种情况:任一主要辅机已工作在极限状态,比如给风机等工作在最大极限状态燃料量,空气量,给水流量等任一运行参数与其给定值的偏差已超出规定限值.认为设备工作异常,出现故障.该回路就对实际负荷指令加以限制,即不让机组实际负荷指令朝着超越工作极限或扩大偏差的方向进一步变化,直至偏差回到规定限值内才解除闭锁.4. 负荷迫升/迫降RU/RD对于第二类故障,采取负荷闭锁增/减BI/BD措施是机组安全运行的第一道防线.当采用BI/BD措施后,监测的燃料量,空气量,给水流量等运行参数中的任一参数依然偏差增大,这样需采取进一步措施,使负荷实际负荷指令减小/增大,直到偏差回到允许范围内.从而达到缩小故障危害的目的.这就是实际负荷指令的迫升/迫降RU/RD,负荷迫升/迫降是机组安全运行的第二道防线.负荷指令处理回路原则性方框图该负荷指令处理回路功能的1原则性框图,是在正常工况下符合指令处理原则性方案上,添加了异常工况下相应负荷指令处理功能.锅炉跟随方式在大型单元机组负荷控制中只是作为一种辅助运行方式.一般当锅炉侧正常,机组输出电功率因汽轮机侧的原因而受到限制时,如汽轮机侧的主、辅机或控制系统故障,汽轮机控制系统处2. 汽轮机跟随方式机组负荷响应速度慢,不利于带变动负荷和参加电网调频.这种负荷控制方式适用于带基本负荷的单为了克服正反馈,应以汽轮机的能量需求信号而不是实际的消耗能量信号作为对锅炉的能量要求信号,即应以蒸汽流量的需求（称为目标蒸汽流量）而不是实际蒸汽流量作为锅炉的前馈控制信号.为此必须对p1进行修正,以形成目标蒸汽流量信号.直流锅炉控制系统上面两种控制方案均没有考虑过热汽温对燃料量和给水流量的动态响应时间差异,,会造成燃水比的动态不匹配,使得过热汽温波动大.为此提出一种燃料-给水控制原则性方案:可以选择锅炉受热面中间位置某点蒸汽温度(又称为中间点温度或微过热温度)作为燃水比是否适当的信号.这是一个前馈-串级调节系统,副调节器PID2输出为给水流量控制指令,通过控制给水泵的转速使得锅炉总给水流量等于给水给定值,以保持合适的燃水比.主调节器PID1以中间点温度为被调量,其输出按锅炉指令BD形成的给水流量基本指令进行校正,以控制锅炉中间点汽温在适当范围内.控制系统可分同负荷下的分离器出口焓值给定值.焓值给定值加上PID1输出的校正信号构成给定值SP2,由分离器出口压力和温度经焓值计算模块算出分离器出口焓值,该出口焓值与给定值SP2的偏差经调节器PID2 进行PID运算后,作为校正信号,对给水基本指令进行燃水比校正. 调节器PID3的给定值SP3是由,锅炉指令BD指令给出的给水流量基本指令加上调节器PID2输出的校正信号构成.调节器PID3根据锅炉总给水流最与流量给定值SP3的偏差进行PID运算,输出作为给水流量控制指令调节给水泵转速来满足机组负荷变化对锅炉总给水流量的需求.3. 采用焓增信号的给水控制方案在上图所示的给水控制系统中,由调节器PID3根据给定值SP3与省煤器入口给水流量(锅炉给水流量)的偏差向给水泵控制回路发出给水流量控制指令,在给水泵控制回路中,通过调节给水泵转速来实现调节给水流量的要求.在此重点分析给水流量给定值SP3的形成.当锅炉负荷在35%~ 100%MCR范围内,没有循环水流量和省煤器入口最小流量限制时,省煤器入口给水流量(锅炉给水流量)给定值SP3为水吸收的热量焓增焓增修正其中的水吸收的热量和焓增如图所示给出.。
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。
过控简答题总结
1、什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？过程控制系统：一般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、成分等这样一些变量的系统。
组成：过程控制系统=检测和控制仪表+被控过程2、过程控制的主要任务是什么？过程控制有哪些特点？任务：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。
特点：1.控制对象复杂、控制要求多样2．控制方案丰富3．控制对象大多属于慢过程4．大多数工艺要求定值控制5．大多使用标准化的检测、控制仪表及装置。
3、过程控制系统的分类？按设定值的形式分类：1）定值控制系统——设定值恒定不变。
2）随动控制系统——设定值随时可能变化。
3）程序控制系统——设定值按预定的时间程序变化。
按系统的结构特点分类：1）反馈控制系统（闭环控制系统）2）前馈控制系统（开环控制系统）3）复合控制系统4、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？稳态—把被控变量不随时间变化的平衡状态称为系统的稳态（静态）。
静态特性—静态时系统各环节的输入输出关系。
动态—把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。
动态特性—在动态过程中系统各环节的输入输出变化关系。
静态特性和动态特性都是反映被控参数与控制变量之间的关系，不同点是一个处于静态一个处于动态过程，而这两种过程又是控制系统正常运行中的两种不同状态，只有综合两种性能指标才能反映出一个系统的特性与品质。
5、为什么常选用阶跃信号进行系统分析？阶跃信号的输入突然，对被控变量的影响也最大。
如果一个控制系统能够有效地克服这种干扰，那么对其它比较缓和的干扰也能很好地克服。
阶跃信号的形式简单，容易实现，便于分析、实验和计算。
故更多使用阶跃信号。
6、什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？控制规律是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。
基本控制规律有：位式控制、P调节、PI调节、PD调节、PID调节。
前馈pid原理
前馈pid原理前馈PID原理引言PID控制算法是一种简单而广泛使用的控制算法。
它在许多领域都有着重要的应用，包括工业自动化、机器人控制和电子调节等。
其中，前馈PID控制是一种特殊的PID控制方式，本文将对其原理进行深入解释。
PID控制概述•PID控制是一种基于反馈调节的控制算法，能够根据系统的实际状态和期望状态之间的差异，调整控制器的输出信号，使得系统能够达到期望的状态。
•PID控制算法的核心思想是：通过比较目标值（设定值）和实际值两者之间的差异（称为误差），来计算出一个控制量，然后输出给被控对象来进行控制。
前馈PID控制原理在前馈PID控制中，除了PID算法的反馈调节外，还引入了前馈控制。
前馈控制是根据预先知道的被控对象特性，提前作用于控制器输出量，以抵消被控对象带来的干扰信号。
前馈控制的作用前馈控制可以通过提前将系统的扰动信号的反作用量纳入控制器的输出中，抵消这部分扰动，从而使得系统的响应速度更快、精确性更高。
在实际应用中，前馈控制可以降低系统的超调量、减小响应时间，并使系统更稳定。
前馈PID控制器结构前馈PID控制器的结构与传统PID控制器类似，由比例环节（P）、积分环节（I）和微分环节（D）组成。
其中，前馈环节是在PID环节之前加入的，用于提前消除干扰。
前馈控制器的计算公式前馈控制器的输出可以表示为以下公式：U(t) = F(t) + PID(t)其中，U(t)表示控制器的输出信号，F(t)表示前馈控制器的输出信号，PID(t)表示PID算法计算得到的信号。
前馈控制器的参数调节前馈控制器的参数调节与传统PID控制器类似。
通常，可以通过实验或者调整参数的方法来获得最佳的控制效果。
合理调节前馈参数可以提高系统的控制性能，并使系统响应更加准确。
前馈PID控制是一种常用的控制算法，在许多领域都有广泛应用。
通过引入前馈控制，可以提高系统的响应速度、精确度和稳定性，从而满足不同应用场景的要求。
在实际应用中，合理调节前馈参数是获得良好控制效果的关键。
工业过程控制工程前馈及比值控制.ppt
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：
②前馈控制系统是一个开环控制系统，这一 点从某种意义上来讲是前馈控制的不足之 处，反馈控制由于是闭环控制系统，控制 结果能够通过反馈获得检验。而前馈控制 的效果并不通过反馈加以检验。因此前馈 控制对被控对象的特性了解必须比反馈控 制清楚的多，才能得到一个比较合适的前 馈控制作用。
15
主要的扰动实现不变性就成为选择不变性
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：
P85
①前馈控制是按照扰动作用大小进行控制的， 如果控制作用恰到好处，一般比反馈控制 要及时；
②前馈控制属于开环控制系统。反馈控制系 统是一个闭环控制系统，而前馈控制是一 个开环控制系统，前馈控制器按扰动量产 生控制作用后，对被控变量的影响并不返 回来影响控制器的输入信号（扰动量）。
第七章 前馈及比值控制
第七章 前馈及比值控制
本章的主要内容: 7.1 前馈控制系统的原理与特点 7.2 前馈控制系统的几种结构形式 7.3 前馈控制规律的实施（系统设计） 7.4 比值控制系统
1
第七章 前馈及比值控制
7.1 前馈控制系统的原理与特点
本节的主要内容:
7.1.1 前馈控制和不变性原理
P83
7.1.1 前馈控制和不变性原理
10
第七章 前馈及比值控制
7.1.1 前馈控制和不变性原理
系统对扰动Ｆ的全补偿条件： P84
当Ｆ（s） 0时，要求Ｙ（s）= 0
G ff
(s)
G PD (s) G pc (s)
（7.1-3）
满足上式的前馈补偿装置，能使y(t)不受f(t) 变化影响
前馈PID控制
前馈PID控制控制量=前馈+PID，前馈实际上是利用对象特征，属于开环控制。
优点是提高系统响应速度，减小反馈控制压力。
如果对对象特征不清楚，就无法用前馈。
在控制算法调试过程中注意一下事项：1.控制周期确定控制周期应该与系统的响应匹配，相应传感器采样周期与控制周期大体一致。
如果传感器采样周期比控制周期大很多，可能造成系统不稳定。
如电机控制中电流变化快，毫秒级变化，相应的电流环周期应该是毫秒级，电流采用也是毫秒级。
目前电动自行车控制器电流环控制周期是2ms，速度环相对比较慢，大概100ms。
2.前馈控制量确定1）电机控制u=i*R+L*di/dt+E (1)E=K*w (2)由(1)式可知：控制电压在电阻、电感和反电动势三个部分消耗掉。
反电动势E与角速度w成正比，在空载情况下，可以粗略认为，控制电压完全消耗在反电动势上。
这样通过加载不同控制量，就可以求出(2)式中的K值。
速度控制中可以把E作为前馈控制量，即：u=E+PID。
2）气动伺服控制可以离线测出不同控制量所对应的压力，这样可粗略反算出达到某压力，大致需要控制量，并用这个控制量作为前馈量。
3.比例控制在不产生振荡前提下，尽可能提高Kp值，这样响应快，不考虑积分时稳态误差小，但过大会造成振荡。
4.积分控制作用：消除稳态误差，缺点：过大易超调振荡，过小响应速度慢。
过调时可消除积分量，如：if((error<0)&&(intergration>0))intergration=intergration*0.8;else if ((error>0)&&(intergration<0))intergration=intergration*0.8;如果直接消除积分即：intergration=0，导致控制量不连续，产生脉动。
另外可做积分饱和处理，减小积分副作用。
5.微分控制1）作用：利用变化趋势特征，阻碍趋势改变。
前馈控制和比值控制
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
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
求比值知识点总结
求比值知识点总结一、比值的概念及表示方法比值是指两个数量的大小关系，比值问题通常涉及到两个数量的比较和求解。
比值的表示方法通常有两种：一种是用“:”来表示，比如a:b表示a和b的比值；另一种是用分数来表示，即a/b表示a和b的比值。
比值的两个数量通常是同一种量的数值，比如长度、面积、体积、重量等。
比值可以进一步分为单比值和复合比值。
单比值是指由两个数量构成的比值，而复合比值是由多个单比值组成的比值。
在实际问题中，我们经常会遇到复合比值的应用，因此对复合比值的理解和运用是非常重要的。
比值的大小关系通常有三种情况：等于、大于和小于。
当两个数量的比值相等时，我们称它们的比值为等比值；当一个数量的比值大于另一个数量的比值时，我们称它们的比值为大于；当一个数量的比值小于另一个数量的比值时，我们称它们的比值为小于。
二、比值的性质1. 比值的等比性：如果两个比值中的两个数量分别相等，则它们的比值相等。
比如如果a/b=c/d，且b=d，则a=c。
这个性质在解决实际问题中经常用到。
2. 比值的反比关系：两个数量的比值为a/b，如果a和b成反比，即a随着b的增大而减小，或者a随着b的减小而增大，那么它们的比值为反比。
3. 比值的综合关系：复合比值的大小关系可以通过单比值的大小关系来确定。
比如如果a:b=2:3，b:c=4:5，则a:c=8:15。
这种综合的关系适用于复杂的比值问题，是解决问题的重要方法。
三、比值的应用比值在我们的日常生活和学习中都有着广泛的应用。
比值的应用可以涉及到各个领域，比如商业、科学、工程等。
下面分别介绍一些典型的比值应用。
1. 商业领域：在商业领域，比值的应用非常广泛。
比如比值可以用来表示两种商品的价格比较，两个商家的销售额比较，两个员工的工作效率比较等等。
2. 科学领域：在科学领域，比值的应用也很常见。
比如在物理学中，比值可以用来表示两种物质的密度比较，两个力的大小比较，两种速度的比较等等。
求比值总结
求比值总结比值常用于描述两个或多个数值之间的关系。
在实际应用中，比值可以提供有用的信息，帮助我们理解和解释数据。
本文将总结一些常见的比值及其应用。
一、百分比百分比是最常见的一种比值形式，用于表示一个数值与整体的关系。
百分比可以用于描述人口比例、增长率、市场份额等。
通过将实际值除以总体值，并将结果乘以100，可以得到百分比。
例如，假设某城市的总人口为100万人，其中男性人口为60万人。
那么男性的人口比例可以通过计算60/100x100%，得到男性人口占比为60%。
在统计学中，百分比还经常用于描述频率分布。
例如，假设一项调查中有200人回答了问题A，其中有80人选择了选项A。
该选项的选择比例可以通过计算80/200x100%，得到40%。
二、比例比例是另一种常见的比值形式，用于表示两个数值之间的相对关系。
比例可以用于描述比赛胜率、收入与支出等。
比例一般采用两个数字相除的方式进行计算。
例如，假设某队在10场比赛中赢了6场，那么该队的胜率可以通过计算6/10，得到0.6或60%。
比例也可以用于描述配对数据。
例如，假设有一组数据包含了学生的身高和体重。
通过将某个学生的体重除以身高，可以得到身高-体重比例。
这种比例可以用于比较不同学生的体型特征。
三、速率速率用于描述事情的变化速度。
它通常是指某个数量随时间的变化率。
速率一般采用两个数值相除的方式进行计算。
例如，假设某公司去年的销售额为100万美元，今年的销售额为150万美元。
销售额的年增长率可以通过计算(150-100)/100，得到0.5或50%。
速率也可以用于描述人口增长率、产量增长率等。
它可以帮助我们了解一个变量的增长趋势，及时发现问题或机会。
四、利润率利润率用于描述企业的盈利能力。
它表示单位销售额中的净利润占比。
利润率可以帮助我们评估一个企业的经营状况和盈利能力。
例如，假设某企业去年的净利润为100万美元，销售额为2000万美元。
利润率可以通过计算100/2000，得到0.05或5%。
2019宋彤《过程控制工程》4 前馈及比值控制.ppt
TC 原料出口 FC
燃料
燃料
原油
原料
(a)
(b)
1）控制方案： a) 串级控制， b) 前馈-反馈控制 2）方框图（略） 3）主要干扰： a）燃料流量波动， b）原料流量波动
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TC 原油出口 FC ＋
TC 原料出口 FC
燃料
燃料
原油
原料
(a)
(b)
4）特点： 串级控制方案，引入燃料流量作为副变量，能迅速克 服燃料的流量波动对主变量的影响； 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。
17
b. 前馈控制器控制规律
f Gff(s) GCT(s) GCF(s) GP2(s) GPD(s) GP1(s) T
b.前馈-串级控制方框图
传递函数：
2 ( s)GP1 ( s) T ( s) GPD ( s) G ff ( s)GP 2 ( s)GP1 ( s) F ( s) 1 GC1 ( s)GP
静态前馈补偿控制式：
控制器特性
Cp Cp Fs = F g (T 1 - T 2 ) ? F g (T 1s T 2 ) hs hs T 1s：换热器出口温度设定值
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静态前馈补偿控制式：
Cp Cp Fs = F g (T 1 - T 2 ) ? F g (T 1s T 2 ) hs hs T 1s：换热器出口温度设定值
FC
Gff
Gff ＋
原料出口
燃料
前馈控制比值
6.3s 1 % GFF ( s) 0.975 exp 0.3s 3s 1 %
线性前馈控制的仿真
有余 差
非线性稳态前馈控制
T2sp 非线性 FFC T1 RVsp
FC
RVm
蒸汽 HV, RV 工艺介 质 T2
稳态平衡关系：
RF
c p RF (T2 T1 ) HV RV
前馈控制
3.前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用”控制器 一般的反馈控制系统均采用通用类型的PID控制 器，而前馈控制要采用专用前馈控制器。前馈控制器 的控制规律取决于干扰通道的特性与控制通道的特性。 对于不同的对象特性，就应该设计具有不同控制规律 的控制器。 GYD ( s)
GFF ( s)
GDM ( s ) K DT % T / hr
% %
干扰通道 GYD (s) RF流量 测量变送 GDM (s) RVSP(t) 前馈控制器 GFF (s)
＋
RFm (t)
控制通道 GYC (s) 被控对象
＋
T2m (t)
换热器的线性前馈控制（续）
K D TM s 1 ( D M ) s GFF ( s) e K DT K M TD s 1
比例前馈公式
比例前馈公式
比例前馈公式是一种在控制系统中广泛使用的数学模型，用于描述输入信号和输出信号之间的关系。
它通过将输入信号与一系列加权系数相乘，并将结果相加，来得到输出信号。
这种方式可以有效地调节输出信号的幅度和方向，从而实现对系统的控制。
比例前馈公式的核心思想是根据输入信号的大小和方向来确定输出信号的大小和方向。
具体来说，比例前馈公式可以用以下形式表示：输出信号 = 输入信号× 加权系数 1 + 输入信号× 加权系数 2 + ... + 输入信号× 加权系数n
其中，输入信号是指控制系统接收到的外部输入，而加权系数则是系统根据输入信号的重要性和需要进行调整的参数。
通过调整这些加权系数的大小和方向，可以改变输出信号的行为，从而实现对系统的控制。
比例前馈公式的应用非常广泛，可以用于各种控制系统中。
例如，在工业自动化领域中，比例前馈公式可以用于控制机器人的运动轨迹，调节生产线的速度，以及控制各种设备的状态。
在交通运输领域中，比例前馈公式可以用于控制车辆的行驶速度和方向，调节交通信号灯的时间，以及优化交通流量。
在航空航天领域中，比例前馈公式可以用于控制飞机的姿态和航向，调节航天器的飞行轨迹，以及优化航空航天系统的性能。
比例前馈公式是一种非常重要的数学模型，可以用于各种控制系统中。
通过合理地调节输入信号和加权系数，可以实现对系统的精确控制。
掌握比例前馈公式的原理和应用，将为我们解决各种实际问题提供有力的工具和方法。
希望通过今天的介绍，能够增加大家对比例前馈公式的了解和认识，为今后的学习和工作提供帮助。
比例-微分(pd)+前馈控制方法
比例-微分(pd)+前馈控制方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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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。
○2τff是纯滞后时间常数，可以延迟前馈控制器的响应，当扰动通道纯滞后比调节通道过程纯滞后大时（扰动比主调节来得慢），使补偿器不会过早地影响受控变量。
当然，如果扰动通道纯滞后比调节通道过程纯滞后小时（扰动比主调节来得快），则该常数变为负，可提前预测扰动的发生从而动作。
○3T lag和T lead是滞后、超前时间常数，可以对控制器的动态响应进行整形。
（1）如果干扰通道内扰动比调节通道内变量行进地慢时，需设置T lag>T lead，使滞后时间比较长，则此时控制器输出随时间单调增长。
（2）如果干扰通道内扰动比调节通道内变量行进地快时，需设置T lag<T lead，使系统提前预测扰动的发生，则此时控制器输出一开始就提供一个强烈的调节器动作，然后随时间单调减小。
○1前馈控制属于开环控制方式，无法对偏差做进一步处理；
○2完全补偿难以实现，因为要准确地掌握对象扰动通道特性和调节通道特性是不容易的，即使能求出前馈模型，在工程上也不一定能实现；
○3前馈控制具有指定性补偿的局限性，只能对系统中被前馈的扰动中可测部分有校正作用；
○4对不可测干扰无法实现前馈控制；
○1反馈控制系统的稳定性条件不会因为引入前馈环节而有改变；
○2前馈补偿调节算法的参数等方面不因引进基于偏差的反馈控制而改变；
○3前馈扰动对于控制变量的影响由于反馈的引入而大大减弱；
○4对于除引入前馈补偿的扰动之外的其他扰动，可以通过反馈补偿实现稳态不变性；
单闭环控制系统控制结构简单，成本较低，易于设计，对于要求不高的控制系统或干扰较少、易控系统比较适用；
串级控制系统相比单闭环系统改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量，且能迅速克服进入副回路的二次扰动，提高了系统的工作频率。
但它结构较为复杂，且需要多个调节器、变送器等，成本较高；且受到单纯的反馈控制的局限性，如反馈是“不及时”的、基于“试错法”的控制等。
前馈控制系统是基于“扰动”的控制，可以在扰动影响到被调量之前就将其抵消，可以对难控系统进行有效控制，但是它也有一定的局限性，比如扰动是要可测的，且单纯的前馈控制系统是开环控制，一般不采用；
前馈-反馈控制系统综合了“反馈”和“前馈”的优点，可以选择对象中主要的一些可测干扰作为前馈信号引入前馈控制，对其他引起被调参数变化的各种干扰则采用反馈调节，这样可以更快地抑制干扰，进一步提高调节质量，应该是比较完美的控制系统。
但它仍受到部分“前馈”与“反馈”的局限性限制。
比值部分：
凡是用来实现两个或两个以上的物料按一定比例关系关联控制，以达到某种控制目的的控制系统，称为比值控制系统。
（1）单闭环比值控制系统
通过FT1测量Q1再经过比值器放大或者缩小后作为副流量负反馈回路的设
定值。
当主流量发生改变时，设定值也会跟着发生改变，副流量的输出通
过负反馈调节也跟着发生改变，从而保证主流量跟副流量的比值不变。
（2）双闭环比值控制系统
双闭环比值控制系统就是在主流量支路上增加了一个负反馈，这样就可以
控制主流量的输出。
副流量的输出控制方法与单闭环一样。
（3）变比值控制系统
变比值控制系统与单闭环控制系统一样，只是增加了一个控制器来控制比
值器的比值。
当我们需要改变主流量与副流量的比值的时候就可以通过这
个控制器来改变比值器，达到改变主流量与副流量的比值的目的。
比值控制系统就是在两个或者多个单闭环控制系统之间建立联系，使主流量与副流量始终保证比值不变。
当主流量出现扰动而发生改变时副流量也会跟随主流量发生改变。
如果只是单纯的两个单闭环系统当一个回路出现扰动时就会导致比值发生改变。