前馈控制和反馈控制.ppt

前馈控制系统内内容容?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?结论一、基本原理及特点一、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<To、τo/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产生偏差大;⒈将扰动克服在被控变量偏离设定值之前⒉反馈控制器不会区别偏差产生的原因,只是减少偏差,直到趋近“0”;⒉针对较大可测和不可控的扰动采取措施,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”一、基本原理及特点一、基本原理及特点D1Dn前馈控制器对象uyD1,……,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。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反馈控制方案TC蒸汽凝液工艺介质cp, RF , T1T2HV, RV蒸汽凝液工艺介质cp, RF , T1T2HV, RVFFRF前馈控制方案一、基本原理及特点一、基本原理及特点换热器控制方案举例一、基本原理及特点一、基本原理及特点本例中,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。控制目标:D(S)≠0时,要求Y(S)=00)()()()()(???sGsGsGsDsYYCFFYD)()()(sGsGsGYCYDFF??tY(t)ycD(t)ydΔDGYD(s)++d(t)GFF (s)GYC (s)y(t)u(t)换热器前馈控制方块图一、基本原理及特点一、基本原理及特点前馈不变性原理不变性指控制系统的被控变量不受扰动变量变化的影响?动态不变性:在扰动d(t)的作用下,被控量y(t) 在整个过渡过程中始终保持不变,称系统对于扰动d(t)具有动态不变性,即Y(s)/D(s) = 0,(调节过程的动态和稳态偏差均为零,”理想情况“)。?稳态不变性:在干扰d(t)作用下,被控量y(t)的动态偏差不等于零,而其稳态偏差为零,即Y(0)/D(0) = 0,或者说y(t)在稳态工况下与扰动量d(t)无关。一、基本原理及特点一、基本原理及特点?前馈控制对于干扰的克服要比反馈控制及时?前馈控制属于开环控制,反馈控制属于闭环控制?前馈控制采用的是由对象特性确定的专用控制器二、前馈控制系统的几种结构形式二、前馈控制系统的几种结构形式?静态前馈?动态前馈?前馈反馈控制系统?多变量前馈控制?用计算机实施前馈控制静态前馈控制静态前馈控制^在实际中一般只要求在稳态下实现对扰动的补偿,令s=0,就可得静态前馈控制算式。^Kpd和Kpc分别为干扰通道和控制通道的静态增益,可以用实验或静态方程得到。^控制目标:保证过程输出在稳态下补偿外部扰动的影响,即实现“稳态不变性”。pcpdsYCYDFFKKsGsGsG?????0)()()(