第五章2前馈反馈控制系统ppt课件.ppt

《第五章2前馈反馈控制系统ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、前馈控制系统第5章5.2.1前馈控制系统提出5.2.2前馈控制系统的结构5.2.3前馈控制系统的实施过程5.2.4前馈控制系统的应用5.2.5前馈控制系统的参数整定5.2.1前馈控制系统的提出反馈控制系统：按偏差大小进行控制。共同点：对象受到干扰作用后，必须在被控量出现偏差时，控制器才产生控制作用以补偿干扰对被控量的影响。缺点：无法将干扰克服在被控量偏离设定值之前。原因：由于对象总是存在一定的纯滞后和容量滞后，从干扰产生到被控量发生变化需要一定的时间；从偏差产生到控制器产生控制作用，以及操纵量改变到被控量发生变化需要时间

2、。前馈控制系统：干扰发生后，被控量还未显示出变化之前，控制器就产生了控制作用，这在理论上就可以把偏差彻底消除。特点：比反馈控制系统控制及时。1.反馈控制的特点：开方器：流量是工业生产过程中十分重要的参数，目前仍广泛使用孔板测量流量，在这种测量方法中：差压和流量的开方成正比；差压变送器输出的电流信号和差压成正比。这样只有对差压变送器的输出信号作开方运算，其运算结果才和流量成正比。这有利于控制和显示。①表示扰动将引起出口温度的变化；②表示前馈作用对出口温度的影响；③表示是补偿后出口温度的实际值。前馈控制实现了全补偿扰动。5.

3、2.1前馈控制系统的特点前馈控制的特点5.2.1前馈控制系统的特点前馈控制与反馈控制的比较反馈控制前馈控制1控制的依据被控变量的偏差干扰量的大小2检测的信号被控变量干扰量3控制作用发生的时间偏差出现后偏差出现前4系统结构闭环控制开环控制5控制质量有差控制无差控制6控制器通用PID专用控制器7经济性和可靠性一种系统可克服多种干扰对每一种都要有一个控制系统前馈完全补偿的条件：Wm(s)为前馈控制器的传递函数；Wf(s)为过程扰动通道传递函数；Wo(s)为过程控制通道传递函数；F(s)为扰动；Y(s)为被控参数。前馈控制系统的

4、传递函数为：5.2.1前馈控制系统的特点若F(s)≠0,Y(s)=0,则5.2.2前馈控制系统的结构形式静态前馈控制；动态前馈控制；前馈-反馈控制；前馈-串级控制1.静态前馈控制所谓静态前馈控制，是指前馈调节器的输出量仅仅是其输入量的函数．与时间因子无关。前馈调节器的控制规律具有比例特性，其大小可根据过程扰动通道的静态放大系数和过程控制通道的静态放大系数来决定。静态前馈控制只考虑最终稳态时的校正，所以只能使被控参数最终的静态偏差接近或等于零，不考虑由于过程扰动通道的时间常数和控制通道的时间常数不同，在过渡过程中所产生的动

5、态偏差。例如：如图所示，换热器温度控制系统中，主物料流量F与进料量温度θ为主要干扰，忽略热损失。则热量平衡式为：5.2.2前馈控制系统的结构形式hs---蒸汽汽化潜热；Fs---加热蒸汽量；F、Cp---被加热物料的量、定压比热容；T1、T2---被加热物料的入、出口温度。若物料入口温度不变，扰动管通道的放大系数：对象控制通道的放大系数：①被加热物料扰动引起出口温度响应；②前馈控制下加热蒸汽变化引起的出口温度响应；③补偿后的真实温度曲线。误差分析：由于对象干扰通道和调节通道的动态特性不同所引起的动态偏差，这种偏差是静态前

6、馈控制无法避免的。5.2.2前馈控制系统的结构形式2．动态前馈控制系统静态前馈控制存在问题：只能保证被控参数的静态偏差接近或等于零，而不能保证被控参数的动态偏差接近或等于零。动态前馈控制器设计思想：使干扰信号经过前馈控制器至被控量通道的动态特性，完全复制对象干扰通道的动态特性，使它们的符号相反，从而实现对干扰信号进行完全补偿的目标。不仅保证了静态偏差等于零或接近于零，而且又保证了动态偏差等于零或接近于零。例如：对于换热器，设计动态前馈控制器。进料量为干扰.干扰通道和控制通道的传递函数分别为：当对干扰量完全补偿时，有：若实

7、际系统的，则动态前馈控制器为如果，则显然，当被控对象的控制通道和干扰通道的动态特性完全相同时，动态前馈补偿器的补偿作用相当于一个静态放大系统。实际上，静态前馈控制是动态前馈控制的一种特殊情况。通常动态前馈控制与静态前馈控制是结合在一道使用的，可更好提高其控制品质。但是动态前馈控制系统的结构比较复杂，系统的运行和参数整定亦较复杂，而且需要一套专用的控制装置。所以，当工艺要求控制品质很高时，才使用动态前馈控制方案。5.2.2前馈控制系统的结构形式3．前馈-反馈控制系统单纯前馈控制的存在问题：(1)单纯前馈不存在被控变量的反馈

8、，补偿效果没有检验的手段，前馈作用并没有最后消除偏差时，系统无法得知这一信息而作进一步的校正。(2)由于工业对象存在多个干扰，势必要设置多个前馈控制通道，因而增加了投资费用和维护工作量。(3)前馈控制模型的精度也受到多种因素的限制，对象特性要受到负荷和工况等因素的影响而产生漂移，导致扰动通道的传递函数和控制通道的传递