复合控制系统.ppt

复合控制系统  —前馈-反馈控制
热能工程学院
王桂荣
蒸汽-水型热交换器
进水
冷凝水
蒸汽
出水
被控量是热水出水温度,
控制量是蒸汽流量。
应用实例——热交换器的控制
控制器
如果出水温度比期望的温度值低,就要加大蒸汽流量;
如果出水温度比期望的温度值要高,就要减少蒸汽流量。
TE
温度控制器
蒸汽流量调节阀
热交换器
温度变送器
tg +
_
t
干扰
t
反馈控制
反馈控制是基于被控量的偏差进行的,没有偏差也就不存在反馈控制。
反馈控制是针对系统全部干扰进行补偿,是在被控制量“变化了”的基础上的“滞后补偿”。
问题:
能否在干扰作用发生后,在未影响被控变量时,就开始调节?
Gff(s)
Gd(s)
Gv(s)
Gp(s)
Q(s)
调节阀
前馈控制器
T(s)
+
+
热交换器
干扰通道
前馈控制
原理:
给系统附加一个前馈通道,利用前馈控制器所附加的控制量对被控量的补偿与干扰对被控量的影响的叠加来消除或减小干扰的影响。
干扰作用下的输出:
控制目标:
前馈控制
前馈控制是针对系统的某种特定干扰而进行的补偿,是在被控制量“变化前”提前进行的“超前补偿”。
——前馈控制器传递函数
干扰信号Q(s)不为零时:
Gff(s)
Gd(s)
Gv(s)
Gp(s)
Q(s)
调节阀
前馈控制器
T(s)
+
+
热交换器
干扰通道
前馈与反馈的比较
前馈是“开环”,反馈是“闭环”;
前馈系统中测量干扰量,反馈系统中测量被控变量;
前馈只能克服所测量的干扰,反馈则可克服所有干扰;
前馈理论上可控制到无差,反馈必因有差而控制;
在工程中往往将前馈与反馈结合起来应用,构成前馈—反馈控制系统。
进水
出水
蒸
汽
+
+
前馈-反馈控制
对出水温度的变化进行反馈控制;
TC
反馈控制器
蒸汽流量调节阀
热交换器
温度变送器
tg +
_
t
干扰
t
流量变送器
+
前馈控制器
+
FC
对冷水流量的变化进行前馈补偿。
前馈-反馈控制
结构图:
干扰作用下的输出:
控制目标:
推导过程
Gff(s)
Gv(s)
Gp(s)
Q(s)
调节阀
前馈控制器
T(s)
Gd(s)
+
+
+
+
Gc(s)
_
+
Tg(s)
反馈控制器
热交换器
干扰通道
前馈-反馈控制
前馈—反馈控制与纯前馈控制实现“全补偿”的算式相同。
前馈—反馈控制系统具有下列优点
从前馈控制角度,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加以克服。
从反馈控制角度,由于前馈控制的存在,对干扰作了及时的粗调作用,大大减小了控制的负担。