过程控制—复杂控制系统
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GF (s) GB (s)G0 (s) 0
系统稳定性由反馈控制回路决定。加不加前馈控制器并不影响系统的稳定性。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
4.2前馈-串级复合控制系统
Y1
(s)
1
Gc1(s)G0*2 (s)G01(s) Gc1(s)G0*2 (s)G01(s)
R(s)
GF (s) GB(s)G0*2 (s)G01(s) 1 Gc1(s)G0*2 (s)G01(s)
过程控制
第二篇
复杂控制系统
第六章
利用补偿原理提高系统的控制品质
§6-1 概述 §6-2 前馈控制系统 §6-3 大迟延系统 §6-4 非线性增益补偿系统（自学）
过程控制
第二篇
复杂控制系统
§6-1 概述
反馈控制原理：按尝试法根据偏差进行控制
r+
- Gc(s) Kv
D Gd (s)
+y Gp(s) +
系统特征方程不纯含迟延项，因此消除了纯迟延对 系统控制品质的影响。
过程控制
wenku.baidu.com第二篇
复杂控制系统
例6-2
R(s) + -
Gc(S)
Gp
(s)
2 e4s 4s 1
Y'(s)
D(s)
U(s)
Kpgp (s)e-τds
Y(s)
Kpgp (s)
e-τds - + + +
定值扰动R 常规PID系统输出 史密斯控制系统输出
D
H
r + - Gc1(s)
复杂控制系统
Gff(s) Gc2(s)
D
Δw Kv
Gd(s) H
Gp(s)
W
若
G d (s)
=
Kd 1 + Tds
e-τd
Gp (s)
=
1
Kp + Tps
e-τp
静态前馈控制器为：
K ff
= Kd Kp
过程控制
复杂情况：
第二篇
复杂控制系统
静态前馈控制器的设计是按过程的物质或能量平衡 方程计算补偿校正值。
史密斯预估控制原理 R(s) +
Gc(S)
通过加补偿器使被延迟
-
的被调量超前反映。即：
Y'(s)
U(s) Kpgp (s)e-τds
Ksgs (s)
Y(s) +
+
Y(s) U(s) = K pgp (s)
史密斯预估控制原理图
Q Y(s) = (Kpgp (s)e-τds + Ksgs (s))U(s)
2）前馈控制器的调节规律取决于过程的干扰通道特性和控制通道特性。 准确掌握上述特性是困难的，前馈控制器难以获得；工程上难于实现。 被控过程的非线性，使其动态特性发生变化，原有前馈控制器不再 适用，无法实现干扰的动态完全补偿。
前馈控制往往不能单独使用。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
4 前馈—反馈控制
使可测扰动对系统没有影响或影响很小；
过程控制
第二篇
复杂控制系统
§6-3 大迟延系统
1 概述 2 采用补偿原理克服大迟延的影响 3 史密斯预估器的几种改进方案
过程控制
第二篇
复杂控制系统
1 概述 大迟延对象：τ/T>0.3
控制难度：超调量大，调节时间长
简单解决办法：
r PI
d
y
r
Gp(s)
PI
d
y Gp(s)
T3s + 1 T4s + 1
D(s)
U(s) -
Kpgp (s)e-τds
Y(s)
Kpgp (s)
e-τds - + + +
Gf(S)
Y(s) = 1 + Kpgp (s)Gf (s) Gc (s)Kpgp (s)(1 - e-τds ) K pgp (s)e-τds
D(s)
1 + Kpgp (s)Gf (s) Gc (s)Kpgp (s)
过程控制
第二篇
复杂控制系统
显然只要取
Gf
(s)
=
1
+
KpGc (s)gp (s)(1 Kpgp (s)
e-τds
)
上式分子项为0，可使系统完全不受扰动D的影响。
再看：
Y(s) =
Gc (s)Kpgp (s)e-τds
R(s) 1 + Kpgp (s)Gf (s) Gc (s)Kpgp (s)
Y(s) R(s)
3）前馈控制器的控制规律取决于过程特性，是一个专用控制器。 反馈控制系统中，控制器通常采用P、PI、PD、PID等典型控制策略。
4）前馈控制只能抑制可测不可控的干扰对被控变量的影响。 反馈控制则对包含在其回路中的多种干扰都具有抑制作用。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
4、 前馈控制系统---局限性
1）只能克服可测不可控的干扰，对不可测干扰无法实现前馈控制。 实际生产过程中存在着很多干扰。针对每个干扰设置一套前馈控制器， 系统复杂且投资增加，是不现实的。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
列管换热器控制
θ2r
+
∑ -
×
换热器热平衡方程为：
D
k QC
Qc p (2r 1 ) DH s
加热蒸汽
DT
θT DT
c p 为定压比热容
θ1 料液 Q
θ2
H
为汽化潜热
s
那么前馈控制器为： 常数
静态前馈控制器
K ff
D
cp Hs
Q(2r
1 )
kQ(2r
1 )
过程控制
Δw
Gc2(s) Kv
D
Gd(s) H
Gp(s)
W
当Gff(s) Gp(s)=- Gd(s)时，蒸汽扰动对水位的影响消除。 把Gff(s) 称为前馈控制器。
定，义：基于不变性原理的控制称为前馈控制。是一种按 扰动进行补偿的开环控制，不影响控制系统的稳定性。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
定义：基于不变性原理的控制系统称为前馈控制系统。 是一种按扰动进行补偿的开环控制系统
=
KpgpGc (s)(s)e-τds KpgpGc (s)(s)e-τds
1
系统对R的响应为1，完全跟踪设定值。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
方案二
R(s) + -
Gc(S)
Y'(s)
增益自适应补偿 方案
D(s)
U(s)
Kpgp (s)e-τds
Y(s)
K mgm (s)
e-τds
÷
×
1+TDs
当模型匹配时可简化为
反馈控制的缺点： 有偏差才控制 不能事先规定调节器的输出
Gff(s) Kv
D
Gd (s) +y
Gp(s) +
设计控制器Gff(s)，使 Gff(s) Kv Gp(s)+ Gd (s)=0。
则扰动D的变化与输出Y无关。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
不变性原理： 控制系统的被调量与扰动量绝对无关
或在一定准确度下无关。即：
D1 Di Dn
…
前馈控制器 …
μ
对象
y
前馈控制系统
过程控制
第二篇
复杂控制系统
过程控制
第二篇
复杂控制系统
2 静态前馈
定义：保证在系统稳态下补偿扰动作用的前馈称为静态 前馈。即基于稳态不变性原理
当
Di
(t)
0
时，lim t
y(t)
0
前馈控制器的设计可按简单情况和复杂情况进行
过程控制
简单情况：
第二篇
D1(s) Di(s) Dn(s)
U(s)
Y(s)
当 Di (t) 0 时， y(t) 0 i 1, 2,L n
被控对象中的内部扰动（调节量）和外部扰动
工程实际中几种不变性
（1）绝对不变性： 当 Di (t) 0 时，y(t) 0
（2）误差不变性： 当 Di (t) 0 时，y(t)
Gd(s)
Gp(s)
扰 动 D
过程控制
第二篇
复杂控制系统
3、前馈控制系统---特点
1）前馈控制属于开环控制。 ----只要系统中各环节是稳定的，控制系统必然稳定。 反馈控制是闭环控制。 ----即使各环节稳定，也不能保证闭环系统稳定。
2）前馈控制是“基于干扰来消除干扰对被控量的影响”。 ----通过前馈控制器的补偿作用及时抑制干扰对被控变量的影响。 反馈控制是“基于偏差来消除偏差”。 ----当干扰引起被控变量产生偏差后才能产生控制作用。
Kpgp (s) = Kpgp (s)e-τds + Ksgs (s)
整理得史密斯预估器为： Ksgs (s) = Kpgp (s)(1 e-τds )
过程控制 史密斯控制框图
第二篇
复杂控制系统
R(s) + -
Gc(S)
Y'(s)
D(s)
U(s)
Kpgp (s)e-τds
Y(s)
Kpgp (s)
e-(τd -τp )s
讨论：
（1）Tp=Td，则 Gff (s) e-(τd -τp )s
Gd(s)
Gp(s)
扰 动 D
若 τd τp , 动态前馈为纯迟延可实现；
若 τd τp , 动态前馈为纯提前不可实现。
由此可得到：在选择调节通道时应选
择迟延短的和时间常数小的通道。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
微分先行控制
K DTDs TDs + 1
中间反馈控制
过程控制
第二篇
复杂控制系统
某大迟延对象Gp
(s)
2 4s 1
e4s不同控制方案仿真结果
方案 PID 微分先行 中间反馈
超调量 0.289 0.162 0.133
调节时间 25min
28min 21min
过程控制
第二篇
复杂控制系统
2 采用补偿原理克服大迟延的影响
动态前馈G'ff(s)
过程控制
第二篇
复杂控制系统
动态前馈G‘ff(s)的图示说明：
扰动D
D Kff
Gd(s)
扰动输出
Gp(s)
静态前馈控制
动态前馈要 消除的面积
系统输出 调节输出
动态前馈产 生的面积
过程控制
第二篇
复杂控制系统
动态前馈控制器（补偿器）
D Gff(s)
Gff
(s)
1+ 1+
Tps Tds
e-τds - + + +
由梅逊公式得到系统闭环传递函数
Y(s) R(s)
=
Gc (s)K pgp (s)e-τds 1 + Gc (s)K pgp (s)e-τds Gc (s)Kpgp (s)(1 - e-τds )
Gc (s)K pgp (s)e-τds 1 + Gc (s)Kpgp (s)
D(s)
R(s) + -
U(s) Gc(S)
Kpgp (s)
Y'(s)
e-τds Y(s)
过程控制
第二篇
复杂控制系统
当模型失配时可近似为
R(s) + -
第二篇
复杂控制系统
3 动态前馈
若
Gd (s)
=
Kd 1 + Tds
e-τds
Gp (s)
=
Kp 1 + Tps
e-τps
G ff
(s)
=
Kd Kp
1+ g
1+
Tps ge-(τd -τp )s Tds
K ff
1 g
1
+ +
Tps Tds
ge-(τd
-τp
)s
D Gff(s)
Gd(s)
Gp(s)
静态前馈kff
F1
(s)
串级控制
前馈控制
G02 (s)
G01(s)
Y1(s) GF (s) GB (s)G0*2 (s)G01(s) 0
F1(s)
1 Gc1(s)G0*2 (s)G01(s)
G02*(s)≈1
GB
(s)
GF (s) G01 ( s )
GB
(s)
GF (s) G01 ( s)G0*2
(s)
多个变化频繁且剧烈的干扰影响，同时对被控变量的控制质量和稳定性要求较高
（3）稳态不变性：
当 Di (t)
0 时，lim t
y(t)
0
（4）选择不变性：对主要扰动不变性
过程控制
第二篇
复杂控制系统
§6-2 前馈控制系统
1 基本概念 2 静态前馈 3 动态前馈 4 前馈——反馈控制系统
过程控制
第二篇
复杂控制系统
1 基本概念
D
H
r + - Gc1(s)
汽包水位控制例
Gff(s)
负荷扰动D 常规PID系统输出 史密斯控制系统输出
过程控制
第二篇
复杂控制系统
史密斯预估控制虽然对定值扰动有很好的控制效
果，然而对其他扰动控制效果变差，而且当预估器模 型不准确时，控制效果也变差（P141）。
史密斯预估器的几种改进方案
方案一
R(s) +
-
实现完全抗干扰
Gc(S)
的史密斯补偿器
Y'(s)
过程控制
第二篇
复杂控制系统
5 前馈控制系统---选用原则
1）实现前馈控制的必要条件是扰动量的可测既不可控性。 2）当过程控制通道的时间常数比干扰通道的时间常数大， 且反馈控制不及时而导致控制质量较差时，选用前馈控制。 3）当主要干扰无法用串级控制使其包含在副回路内或者副 回路滞后过大时，选用前馈控制。 4）经济性原则。通常动态前馈控制器的投资高于静态前馈 控制器。若静态前馈控制能够达到工艺要求时，应采用静态 前馈控制。
（2）τ p= τd ，则
Gff
(s)
1+ 1+
Tps Tds
若Tp=Td, Gff (s) 1 为比例环节
若Tp>Td, Gff (s) 为超前补偿特性
若Tp<Td, Gff (s) 为滞后补偿特性
一般对象的纯迟延并不明显，因此
动态前馈常采用
Gff (s)
1 + T1s 1 + T2s
D Gff(s)
前馈控制的优点：
对系统的稳定性没有影响。
前馈控制的缺点： 对不可测扰动或不明扰动无法消除影响；
控制器和对象参数变化影响系统的准确性。
反馈控制的优点： 任何扰动对系统的影响均可消除；
系统准确性高。
有偏差才控制
反馈控制的缺点： 不能事先规定调节器的输出
将前馈、反馈控制结合可优势互补，扬长避短
过程控制
第二篇
4.1前馈-反馈复合控制系统
复杂控制系统
Y (s) Gc (s)G0 (s) R(s) GF (s) GB (s)G0 (s) F (s)
1 Gc (s)G0 (s)
1 Gc (s)G0 (s)
反馈控制
前馈控制
Y (s) GF (s) GB (s)G0 (s) 0 F (s) 1 Gc (s)G0 (s)
系统稳定性由反馈控制回路决定。加不加前馈控制器并不影响系统的稳定性。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
4.2前馈-串级复合控制系统
Y1
(s)
1
Gc1(s)G0*2 (s)G01(s) Gc1(s)G0*2 (s)G01(s)
R(s)
GF (s) GB(s)G0*2 (s)G01(s) 1 Gc1(s)G0*2 (s)G01(s)
过程控制
第二篇
复杂控制系统
第六章
利用补偿原理提高系统的控制品质
§6-1 概述 §6-2 前馈控制系统 §6-3 大迟延系统 §6-4 非线性增益补偿系统（自学）
过程控制
第二篇
复杂控制系统
§6-1 概述
反馈控制原理：按尝试法根据偏差进行控制
r+
- Gc(s) Kv
D Gd (s)
+y Gp(s) +
系统特征方程不纯含迟延项，因此消除了纯迟延对 系统控制品质的影响。
过程控制
wenku.baidu.com第二篇
复杂控制系统
例6-2
R(s) + -
Gc(S)
Gp
(s)
2 e4s 4s 1
Y'(s)
D(s)
U(s)
Kpgp (s)e-τds
Y(s)
Kpgp (s)
e-τds - + + +
定值扰动R 常规PID系统输出 史密斯控制系统输出
D
H
r + - Gc1(s)
复杂控制系统
Gff(s) Gc2(s)
D
Δw Kv
Gd(s) H
Gp(s)
W
若
G d (s)
=
Kd 1 + Tds
e-τd
Gp (s)
=
1
Kp + Tps
e-τp
静态前馈控制器为：
K ff
= Kd Kp
过程控制
复杂情况：
第二篇
复杂控制系统
静态前馈控制器的设计是按过程的物质或能量平衡 方程计算补偿校正值。
史密斯预估控制原理 R(s) +
Gc(S)
通过加补偿器使被延迟
-
的被调量超前反映。即：
Y'(s)
U(s) Kpgp (s)e-τds
Ksgs (s)
Y(s) +
+
Y(s) U(s) = K pgp (s)
史密斯预估控制原理图
Q Y(s) = (Kpgp (s)e-τds + Ksgs (s))U(s)
2）前馈控制器的调节规律取决于过程的干扰通道特性和控制通道特性。 准确掌握上述特性是困难的，前馈控制器难以获得；工程上难于实现。 被控过程的非线性，使其动态特性发生变化，原有前馈控制器不再 适用，无法实现干扰的动态完全补偿。
前馈控制往往不能单独使用。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
4 前馈—反馈控制
使可测扰动对系统没有影响或影响很小；
过程控制
第二篇
复杂控制系统
§6-3 大迟延系统
1 概述 2 采用补偿原理克服大迟延的影响 3 史密斯预估器的几种改进方案
过程控制
第二篇
复杂控制系统
1 概述 大迟延对象：τ/T>0.3
控制难度：超调量大，调节时间长
简单解决办法：
r PI
d
y
r
Gp(s)
PI
d
y Gp(s)
T3s + 1 T4s + 1
D(s)
U(s) -
Kpgp (s)e-τds
Y(s)
Kpgp (s)
e-τds - + + +
Gf(S)
Y(s) = 1 + Kpgp (s)Gf (s) Gc (s)Kpgp (s)(1 - e-τds ) K pgp (s)e-τds
D(s)
1 + Kpgp (s)Gf (s) Gc (s)Kpgp (s)
过程控制
第二篇
复杂控制系统
显然只要取
Gf
(s)
=
1
+
KpGc (s)gp (s)(1 Kpgp (s)
e-τds
)
上式分子项为0，可使系统完全不受扰动D的影响。
再看：
Y(s) =
Gc (s)Kpgp (s)e-τds
R(s) 1 + Kpgp (s)Gf (s) Gc (s)Kpgp (s)
Y(s) R(s)
3）前馈控制器的控制规律取决于过程特性，是一个专用控制器。 反馈控制系统中，控制器通常采用P、PI、PD、PID等典型控制策略。
4）前馈控制只能抑制可测不可控的干扰对被控变量的影响。 反馈控制则对包含在其回路中的多种干扰都具有抑制作用。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
4、 前馈控制系统---局限性
1）只能克服可测不可控的干扰，对不可测干扰无法实现前馈控制。 实际生产过程中存在着很多干扰。针对每个干扰设置一套前馈控制器， 系统复杂且投资增加，是不现实的。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
列管换热器控制
θ2r
+
∑ -
×
换热器热平衡方程为：
D
k QC
Qc p (2r 1 ) DH s
加热蒸汽
DT
θT DT
c p 为定压比热容
θ1 料液 Q
θ2
H
为汽化潜热
s
那么前馈控制器为： 常数
静态前馈控制器
K ff
D
cp Hs
Q(2r
1 )
kQ(2r
1 )
过程控制
Δw
Gc2(s) Kv
D
Gd(s) H
Gp(s)
W
当Gff(s) Gp(s)=- Gd(s)时，蒸汽扰动对水位的影响消除。 把Gff(s) 称为前馈控制器。
定，义：基于不变性原理的控制称为前馈控制。是一种按 扰动进行补偿的开环控制，不影响控制系统的稳定性。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
定义：基于不变性原理的控制系统称为前馈控制系统。 是一种按扰动进行补偿的开环控制系统
=
KpgpGc (s)(s)e-τds KpgpGc (s)(s)e-τds
1
系统对R的响应为1，完全跟踪设定值。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
方案二
R(s) + -
Gc(S)
Y'(s)
增益自适应补偿 方案
D(s)
U(s)
Kpgp (s)e-τds
Y(s)
K mgm (s)
e-τds
÷
×
1+TDs
当模型匹配时可简化为
反馈控制的缺点： 有偏差才控制 不能事先规定调节器的输出
Gff(s) Kv
D
Gd (s) +y
Gp(s) +
设计控制器Gff(s)，使 Gff(s) Kv Gp(s)+ Gd (s)=0。
则扰动D的变化与输出Y无关。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
不变性原理： 控制系统的被调量与扰动量绝对无关
或在一定准确度下无关。即：
D1 Di Dn
…
前馈控制器 …
μ
对象
y
前馈控制系统
过程控制
第二篇
复杂控制系统
过程控制
第二篇
复杂控制系统
2 静态前馈
定义：保证在系统稳态下补偿扰动作用的前馈称为静态 前馈。即基于稳态不变性原理
当
Di
(t)
0
时，lim t
y(t)
0
前馈控制器的设计可按简单情况和复杂情况进行
过程控制
简单情况：
第二篇
D1(s) Di(s) Dn(s)
U(s)
Y(s)
当 Di (t) 0 时， y(t) 0 i 1, 2,L n
被控对象中的内部扰动（调节量）和外部扰动
工程实际中几种不变性
（1）绝对不变性： 当 Di (t) 0 时，y(t) 0
（2）误差不变性： 当 Di (t) 0 时，y(t)
Gd(s)
Gp(s)
扰 动 D
过程控制
第二篇
复杂控制系统
3、前馈控制系统---特点
1）前馈控制属于开环控制。 ----只要系统中各环节是稳定的，控制系统必然稳定。 反馈控制是闭环控制。 ----即使各环节稳定，也不能保证闭环系统稳定。
2）前馈控制是“基于干扰来消除干扰对被控量的影响”。 ----通过前馈控制器的补偿作用及时抑制干扰对被控变量的影响。 反馈控制是“基于偏差来消除偏差”。 ----当干扰引起被控变量产生偏差后才能产生控制作用。
Kpgp (s) = Kpgp (s)e-τds + Ksgs (s)
整理得史密斯预估器为： Ksgs (s) = Kpgp (s)(1 e-τds )
过程控制 史密斯控制框图
第二篇
复杂控制系统
R(s) + -
Gc(S)
Y'(s)
D(s)
U(s)
Kpgp (s)e-τds
Y(s)
Kpgp (s)
e-(τd -τp )s
讨论：
（1）Tp=Td，则 Gff (s) e-(τd -τp )s
Gd(s)
Gp(s)
扰 动 D
若 τd τp , 动态前馈为纯迟延可实现；
若 τd τp , 动态前馈为纯提前不可实现。
由此可得到：在选择调节通道时应选
择迟延短的和时间常数小的通道。
过程控制
第二篇
复杂控制系统
微分先行控制
K DTDs TDs + 1
中间反馈控制
过程控制
第二篇
复杂控制系统
某大迟延对象Gp
(s)
2 4s 1
e4s不同控制方案仿真结果
方案 PID 微分先行 中间反馈
超调量 0.289 0.162 0.133
调节时间 25min
28min 21min
过程控制
第二篇
复杂控制系统
2 采用补偿原理克服大迟延的影响
动态前馈G'ff(s)
过程控制
第二篇
复杂控制系统
动态前馈G‘ff(s)的图示说明：
扰动D
D Kff
Gd(s)
扰动输出
Gp(s)
静态前馈控制
动态前馈要 消除的面积
系统输出 调节输出
动态前馈产 生的面积
过程控制
第二篇
复杂控制系统
动态前馈控制器（补偿器）
D Gff(s)
Gff
(s)
1+ 1+
Tps Tds
e-τds - + + +
由梅逊公式得到系统闭环传递函数
Y(s) R(s)
=
Gc (s)K pgp (s)e-τds 1 + Gc (s)K pgp (s)e-τds Gc (s)Kpgp (s)(1 - e-τds )
Gc (s)K pgp (s)e-τds 1 + Gc (s)Kpgp (s)
D(s)
R(s) + -
U(s) Gc(S)
Kpgp (s)
Y'(s)
e-τds Y(s)
过程控制
第二篇
复杂控制系统
当模型失配时可近似为
R(s) + -
第二篇
复杂控制系统
3 动态前馈
若
Gd (s)
=
Kd 1 + Tds
e-τds
Gp (s)
=
Kp 1 + Tps
e-τps
G ff
(s)
=
Kd Kp
1+ g
1+
Tps ge-(τd -τp )s Tds
K ff
1 g
1
+ +
Tps Tds
ge-(τd
-τp
)s
D Gff(s)
Gd(s)
Gp(s)
静态前馈kff
F1
(s)
串级控制
前馈控制
G02 (s)
G01(s)
Y1(s) GF (s) GB (s)G0*2 (s)G01(s) 0
F1(s)
1 Gc1(s)G0*2 (s)G01(s)
G02*(s)≈1
GB
(s)
GF (s) G01 ( s )
GB
(s)
GF (s) G01 ( s)G0*2
(s)
多个变化频繁且剧烈的干扰影响，同时对被控变量的控制质量和稳定性要求较高
（3）稳态不变性：
当 Di (t)
0 时，lim t
y(t)
0
（4）选择不变性：对主要扰动不变性
过程控制
第二篇
复杂控制系统
§6-2 前馈控制系统
1 基本概念 2 静态前馈 3 动态前馈 4 前馈——反馈控制系统
过程控制
第二篇
复杂控制系统
1 基本概念
D
H
r + - Gc1(s)
汽包水位控制例
Gff(s)
负荷扰动D 常规PID系统输出 史密斯控制系统输出
过程控制
第二篇
复杂控制系统
史密斯预估控制虽然对定值扰动有很好的控制效
果，然而对其他扰动控制效果变差，而且当预估器模 型不准确时，控制效果也变差（P141）。
史密斯预估器的几种改进方案
方案一
R(s) +
-
实现完全抗干扰
Gc(S)
的史密斯补偿器
Y'(s)
过程控制
第二篇
复杂控制系统
5 前馈控制系统---选用原则
1）实现前馈控制的必要条件是扰动量的可测既不可控性。 2）当过程控制通道的时间常数比干扰通道的时间常数大， 且反馈控制不及时而导致控制质量较差时，选用前馈控制。 3）当主要干扰无法用串级控制使其包含在副回路内或者副 回路滞后过大时，选用前馈控制。 4）经济性原则。通常动态前馈控制器的投资高于静态前馈 控制器。若静态前馈控制能够达到工艺要求时，应采用静态 前馈控制。
（2）τ p= τd ，则
Gff
(s)
1+ 1+
Tps Tds
若Tp=Td, Gff (s) 1 为比例环节
若Tp>Td, Gff (s) 为超前补偿特性
若Tp<Td, Gff (s) 为滞后补偿特性
一般对象的纯迟延并不明显，因此
动态前馈常采用
Gff (s)
1 + T1s 1 + T2s
D Gff(s)
前馈控制的优点：
对系统的稳定性没有影响。
前馈控制的缺点： 对不可测扰动或不明扰动无法消除影响；
控制器和对象参数变化影响系统的准确性。
反馈控制的优点： 任何扰动对系统的影响均可消除；
系统准确性高。
有偏差才控制
反馈控制的缺点： 不能事先规定调节器的输出
将前馈、反馈控制结合可优势互补，扬长避短
过程控制
第二篇
4.1前馈-反馈复合控制系统
复杂控制系统
Y (s) Gc (s)G0 (s) R(s) GF (s) GB (s)G0 (s) F (s)
1 Gc (s)G0 (s)
1 Gc (s)G0 (s)
反馈控制
前馈控制
Y (s) GF (s) GB (s)G0 (s) 0 F (s) 1 Gc (s)G0 (s)