前馈控制系统和反馈控制系统的区别
前馈和反馈结合的例子
前馈和反馈结合的例子
前馈和反馈是控制系统中两种不同的反应方式。
前馈是指在进行控制前对系统进行干预来预测和避免潜在的问题。
反馈则是指根据系统的输出来调整控制输入，以实现期望的系统响应。
以下是前馈和反馈结合的几个例子：
1. 自动驾驶汽车
自动驾驶汽车使用前馈控制来预测和避免潜在的危险。
例如，车辆可以使用雷达和摄像头来检测前方的障碍物，并在接近障碍物之前自动减速或停止。
同时，汽车还使用反馈控制来保持车辆的稳定性和方向控制，以确保车辆沿正确的路径行驶。
2. 温度控制器
温度控制器使用前馈控制来调整加热器的输出，以尽量减少温度变化的时间。
例如，当温度控制器检测到温度下降时，它会立即增加加热器的输出，以让温度尽快恢复到设定的目标温度。
同时，温度控制器也使用反馈控制来确保温度稳定在设定的目标值附近。
3. 无人机飞行控制器
无人机飞行控制器使用前馈控制来预测和避免潜在的飞行问题。
例如，当无人机遇到强风时，飞行控制器会根据风速和方向调整飞行路径，以确保无人机能够稳定地飞行。
同时，飞行控制器还使用反馈控制来保持无人机的平衡和飞行稳定性。
综上所述，前馈和反馈结合的控制系统可以更好地预测和避免潜在的问题，并实现期望的系统响应。
前馈控制系统
前馈控制系统一．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。
24.第六章2-前馈
四、前馈－串级控制系 前馈－
前馈前馈-串级控制系统方块图
二、静态前馈控制
如下图所示的系统即为一单纯的静态前馈系统。此时， 如下图所示的系统即为一单纯的静态前馈系统。此时， 前馈控制器的G ff 为一与时间无关的静态系数 K ff。
前馈控 制装置
Fs Kff
F
θ2
θ1
出口温度
进料流量 进口温度
换热器的前馈控制系统
静态前馈控制器K 静态前馈控制器 ff 的确定
前馈控制器 扰动
控制变量
过程 被控变量
例
换热器的前馈控制
F G ff
前馈控制与反馈控制的比较。 前馈控制与反馈控制的比较。
（书150页图7－1） 150页图7 页图
前馈控 制装置 s
F
θ2
θ1
出口温度
进料流量 进口温度
被控变量： 物料的出口温度。 被控变量： 物料的出口温度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 操作变量： 加热蒸汽量。 操作变量： 加热蒸汽量。 扰动量： 物料流量， 扰动量： 物料流量，
2、不变性原理 不变性原理
系统对干扰实现完全补偿的条件是 系统对干扰实现完全补偿的条件是 完全补偿的条件 F(s) ≠ 0 于是得 G (s) =
ff
而
Θ1 ≡ 0
/
G (s)
PC
-
G (s)
PD
所以， 所以，前馈控制器的控制规律为对象的干扰通道于控制通道 之比，负号表示控制作用与干扰作用方向相反。 之比，负号表示控制作用与干扰作用方向相反。
6.2.2 前馈控制系统的几种结构形式
一、动态前馈控制
如下图所示的系统即为一单纯的动态前馈系统。此时， 如下图所示的系统即为一单纯的动态前馈系统。此时， 前馈控制器的 Gff (s)
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。
第五讲 特殊控制系统
T10
T1 原料
静态方程：
燃料 U(k)
前馈控制器
Q1 T10 T1
Qbr
＋
燃油流量控制器
—反
Q1 器。
T1
若Qbr
馈 Qb 则参数T1不变 。故加前馈控制
原料油吸收的热量 燃油产生的热量 Q1C P T1 T10 Q br H d G m s Q br Q1
C P T1 T10 Hd
采 Q1 k , Q b k
Q br k
E k Qbr k Qb k
u (k ) u (k 1) k c [e(k ) e(k 1)] k i e(k )
返回
第二节 前馈——反馈控制器 对可测的而用反馈控制不易克服的主要干扰采用前馈控制，其它干 扰采用反馈控制。 一、结构 （一）形式一：前馈通道在负反馈控制器输出之后 D(s)
Qbr(k） + G c 2 s + - b(k) Q
u 2 k
H0 G2(s) G1(s) T1(k)
u 1 k
G c1 s
Q1 G d z
T1r
G m z
G c 2 z Q1 z H 0 G 2 G1 z
作业： 5－1：采样时间TS=1秒，求计算机程序框图。
K T2 S 1
f
Qbr
＋
T1 S 1
Kc
控制器
k2e
m1 S
前馈控制器
Qb
T2 S 1 被控对象
K
f
k1 k2 K c
数字 Qd1
k1e
m1 S
T1
T1 S 1
反馈与前馈的名词解释
反馈与前馈的名词解释在科学与技术领域中，反馈与前馈是两个重要的概念，它们在不同领域有着广泛的应用。
本文将对这两个概念进行详细解释与探讨。
一、反馈（Feedback）的概念及应用反馈是一个广义的概念，它在自然界、社会科学以及工程技术等领域都起到了重要作用。
从字面意义上理解，反馈就是信息在系统中的传递过程，包括将信息返回给发送者的过程。
在控制理论与系统工程中，反馈是一种通过比较输出与期望输出之间的差异来调节系统行为的机制。
反馈可以分为正反馈和负反馈两种形式。
正反馈是指系统输出的变化将进一步增强系统输入的变化。
一个典型的例子是音响中的啸叫，当麦克风接收到扬声器发出的声音时，声音会被不断放大，最终导致啸叫。
这种情况下，正反馈产生了不稳定的结果。
负反馈则是指系统输出的变化将抑制系统输入的变化。
在生物学中，负反馈机制起到了保持内部稳态的重要作用。
例如，人体温度调节机制就是一种负反馈系统。
当体温升高时，身体会通过出汗等方式散热，使体温回到正常范围。
这种负反馈系统确保了身体内环境的稳定性。
在工程技术领域，反馈控制系统被广泛应用于各个行业。
例如，自动驾驶汽车中的激光雷达通过不断反馈控制车辆的行驶方向和速度，从而实现智能导航。
在工业生产中，通过检测和反馈控制传感器的输出信号，可以保证生产过程的稳定性和质量。
由此可见，反馈机制是现代科技发展中不可或缺的一部分。
二、前馈（Feedforward）的概念及应用前馈是一种将输入直接传递给输出的机制，它不依赖于系统状态或系统输出的信息。
与反馈相比，前馈更加直接和快速，它可以提前预测系统的未来行为并采取相应措施。
前馈在生物学中具有重要的作用，特别是在动物行为和身体功能方面。
例如，人类的视觉系统采用了前馈机制，它能够迅速将外界的光线信息传递给大脑进行处理和分析。
这种前馈机制使我们能够快速识别环境中的物体和障碍物，以便做出相应的动作。
在工程技术中，前馈也被广泛应用于各个领域。
例如，在通信系统中，前馈均衡可以通过预测信号的衰减和失真来提升信号的质量和可靠性。
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
前馈控制一、前馈控制系统单回路控制系统和串级控制系统都是反馈控制系统，它主要是根据被控量和给定值的偏差信号来进行控制的。
反馈控制的最大优点是可以克服所有引起被控量发生变化的扰动信号，但它本身也存在很大的缺点，那就是调节不及时，调节总是滞后于扰动，即只有扰动作用于系统引起被控量发生变化，导致调节器输入端的偏差信号发生变化后，调节器才改变输出的调节信号，克服扰动，对被控量进行调节。
与反馈控制相比较，前馈控制直接根据扰动信号对被控量进行调节，调节快速性很好。
1．前馈控制的基本概念前馈控制也称为扰动补偿控制，是指在控制系统中，控制器根据扰动信号作用的大小和方向对被控量进行调节，称这种控制为前馈控制。
2．概念的理解(1)在前馈控制系统中，送给控制器的测量信号是扰动信号，而不是被控量，这和反馈控制存在很大的差别。
反馈控制是将被控量作为测量信号，调节器是根据被控量的测量值与给定值的偏差对被控量进行调节；而前馈控制是直接根据某个扰动信号的变化来对被控量进行调节的。
(2)前馈控制系统中的控制器通常叫做前馈控制器，或者前馈补偿器，该控制器只接收某个扰动作用的测量信号，无给定值输入信号。
因而从严格意义上讲，它不是一个控制器，而是一个补偿器，其作用是补偿扰动信号对被控量所造成的影响。
(3)一个前馈控制器只能对某一个扰动信号进行补偿。
若系统中存在多个扰动信号，则需要设计多个前馈控制器，分别去对多个扰动信号进行补偿。
3．前馈控制系统的结构前馈控制系统主要由前馈控制器、测量变送器、执行器、调节机构和被控对象组成。
其中，测量变送器是对扰动信号进行测量，而前馈控制器的输入信号只有一个，即扰动量的测量信号，无被控量的定值输入信号。
因而前馈控制器实际是一个前馈补偿器，补偿扰动对被控量的影响。
下面结合实例进行分析。
图3-10是一混合水温前馈控制系统示意图。
通过冷水调节阀和热水调节阀分别去调节冷水流量和热水流量，混合水的温度θ是系统的被控参数，要求θ为一定值。
前馈控制系统和反馈控制系统的区别
换热器控制方案
前馈控制
外部干扰：工业介质流量 控制变量：蒸汽流量 被控变量：出口温度
反馈控制
实现的经济性和可能性
前馈控制系统：必须对每一个干扰单独构成控制系统,才能克服所有干扰对 被控量的影响.
反馈控制系统：只用一个控制回路就可克服多个干扰.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.
稳定性问题
前馈控制系统：开环控制,不存在稳定性问题.
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.
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
被控过程
图1 前馈控制系统方框图
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.
设定值r + 偏差e 控制器
执行器 控制量u
控制阀
扰动d 被控对象 被控量y 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
控制规律不同
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.
反馈控制系统：符合P、PI、PD、PID等典型规律.PID控制器、DCS、 PLC等.
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13讲前馈--反馈控制系统分析
第13讲前馈--反馈控制系统分析一、前馈——反馈复合控制系统1 前馈——反馈复合控制系统的基本概念前馈——反馈复合控制系统：系统中既有针对主要扰动信号进行补偿的前馈控制，又存在对被调量采用反馈控制以克服其它的扰动信号，这样的控制系统就是前馈——反馈复合控制系统。
2 概念的理解：(1) 复合控制是指系统中存在两种不同的控制方式，即前馈控制和反馈控制；(2) 前馈控制的作用是对主要的扰动信号进行完全补偿，可以针对主要的扰动信号，设计相应的前馈控制器；(3) 引入反馈控制，是为了使系统能克服所有扰动信号对被调量产生的影响；因为除了已知的主要的扰动信号以外，系统中还存在其它的扰动信号，这些扰动信号对被调量的影响比较小，有的是我们能够考虑到的，有的我们根本就考虑不到或无法测量，都通过反馈控制加以克服；(4) 系统中需要测量的信号既有被调量，又有扰动信号；3 前馈——反馈复合控制系统实例分析混合水温的前馈——反馈复合控制系统（如图3－12所示）。
热水调节阀冷水调节阀混合水温θ图3－12 混和水温复合控制示意图流量测量变送器前馈控制器温度测量变送器调节器执行器4前馈——反馈复合控制系统的组成前馈——反馈复合控制系统主要由以下环节构成：(1) 扰动信号测量变送器：对扰动信号进行测量并转换成统一的电信号； (2) 被调量测量变送器：对被调量进行测量并转换成统一的电信号； (3) 前馈控制器：对扰动信号进行完全补偿； (4) 调节器：反馈控制调节器，对被调量进行调节； (5) 执行器和调节机构(6) 扰动通道对象：扰动信号通过该通道对被调量产生影响；(7) 控制通道对象：调节量通过该通道对被调量进行调节；前馈——反馈复合控制系统的原理方框图如图3－13所示。
C++ 图3－13 前馈反馈复合控制系统原理图Z++-R +W D (s)W B (s)K z K fW ob (s)K mW r (s)K m为便于分析，通常可将前馈——反馈复合控制系统原理图进行简化，如图3－14所示。
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;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12、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;。