第五章 前馈及复合控制系统
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§5前馈及复合控制系统基本要求:前馈控制系统的结构、特点和应用场合1.掌握反馈控制和前馈控制的特点比较2.掌握前馈控制系统的结构形式3.掌握前馈控制系统的选用原则4.了解前馈控制系统控制参数的工程整定5.了解前馈控制系统的工业应用§5.1前馈控制的基本概念一.反馈控制与前馈控制的特点(比较)以换热器温度控制系统为例反馈:(1)基于偏差来消除偏差(2)不及时,调节器的动作落后于扰动的发生,(检测被调参数) 要等到被控变量发生变化,产生偏差才有控制动作/*才有控制量输出(3)(稳定性)闭环,(调节效果可通过反馈检验)(4)可消除多种扰动(5)调节规律,P,PI,PID等,“通用”前馈:(1)基于扰动来消除扰动对被控量的影响(2)及时,(检测干扰量)(3)开环(4)指定性补偿,一种前馈作用只能克服一种干扰(5)取决于被控对象,专用,取决于干扰通道和调节通道的特性,对象不同,前馈调节器的形式不同,二.前馈控制器设计1.不变性原理:即当扰动f(t)≠0时,输出y(t)=0(1)绝对不变性过渡过程动态、静态偏差均为零(2)ε不变性|y(t)|< ε (f (t )≠0) (3)稳态不变性动态偏差不为零,静态偏差为零)t (y lim ,0)(t =≠∞→t f 当2.前馈控制器传递函数 前馈控制系统框图:可见:前馈控制器由扰动通道和控制通道的特性决定。
实现不变性的结构§5.2前馈控制系统的几种结构形式 介绍几种典型的一.单纯前馈控制系统可以前面加热器为例,流程图和方框图1.静态前馈控制系统依据稳态不变性,只要求稳态时实现对扰动的补偿K KK W fm m -=-= 比例环节2.动态前馈控制系统静态前馈的缺点:存在动态偏差依据绝对不变性原理,提高动态品质)()()(0s W s W s W f m -= 结构复杂 (4-30)根据不变性原理推出的前馈控制器模型二.前馈-反馈复合控制系统 1.前馈控制的局限性(缺点) 开环:偏差得不到检测难以实现完全补偿:(1)扰动通道f W 和控制通道0W 的特性难以完全掌握,且非线性也导致参数变化,而原有的前馈模型不能适应。
目录第一章.前馈控制系统 2 第二章.给水控制对象的动态特征 7第三章.给水自动控制系统的基本要求 11 第五章.总结 24 参考文献 24专业班级 自动化09-1 学号 01 姓名 李丰 成绩前馈—反馈复合控制控制系统摘要流量是工业生产过程中重要的被控量之一,因而流量控制的研究具有很大的现实意义。
锅炉的流量控制对石油、冶金、化工等行业来说必不可少。
本论文的目的是锅炉进水流量定值控制,在设计中充分利用自动化仪表技术,计算机技术,自动控制技术,以实现对水箱液位的过程控制。
首先对被控对象的模型进行分析,并采用实验建模法求取模型的传递函数。
然后,根据被控对象模型和被控过程特性并加入PID 调节器设计流量控制系统,采用动态仿真技术对控制系统的性能进行分析。
同时,通过对实际控制的结果进行比较,验证了过程控制对提高系统性能的作用。
随着计算机控制技术的迅速发展,组态技术开始得到重视与运用,它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题,使用户能根据控制对象和控制目的任意组态,完成最终的自动化控制工程。
关键词:流量定值;过程控制;PID 调节器;前馈控制;系统仿真……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………第一章.前馈控制系统1. 前馈控制系统的组成在热工控制系统中,由于被控对象通常存在一定的纯滞后和容积滞后,因而从干扰产生到被调量发生变化需要一定的时间。
从偏差产生到调节器产生控制作用以及操纵量改变到被控量发生变化又要经过一定的时间,可见,这种反馈控制方案的本身决定了无法将干扰对被控量的影响克服在被控量偏离设定植之前,从而限制了这类控制系统控制质量的进一步提高。
考虑到偏差产生的直接原因是干扰作用的结果,如果直接按扰动而不是按偏差进行控制,也就是说,当干扰一出现调节器就直接根据检测到的干扰大小和方法按一定规律去控制。
由于干扰发生后被控量还未显示出变化之前,调节器就产生了控制作用,这在理论上就可以把偏差彻底消除。
目录课程设计任务书一、前馈—反馈复合控制系统1.1、前馈—反馈复合控制系统的基本概念 (3)1.2、概念的理解 (3)1.3、前馈—反馈系统的组成.........................................3—4 1.4、前馈—反馈复合控制系统的特点.. (4)1.5、前馈—反馈复合控制系统中前馈前馈控制器的设计 (4)二、控制系统的硬件设计2.1、S7—300系统组成 (4)2.2、CPU315—2DP (4)2.3、模式选择开关…………………………………..…….4—52.4、状态及故障显示 (5)三、控制系统的软件设计3.1、硬件组态 (5)3.2、工程管理器的使用 (6)3.3、新建工程....................................................6—9 3.4、组态监控画面. (9)3.5、组态变量……………………………………………9—10 3.6、软件编程…………………………………………..10—153.7、实验结果分析……………………………………….15—17四、控制系统的调试五、实验总结一、前馈—反馈复合控制系统1.1、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他的干扰信号,这样的系统就是前馈—反馈复合控制系统。
1.2、概念的理解:(1)复合控制系统是指系统中存在两种不同的控制方式,即前馈、反馈(2)前馈控制系统的作用是对主要的干扰信号进行补偿,可以针对主要干扰信号,设置相应的前馈控制器(3)引入反馈控制,是为了是系统能够克服所有的干扰信号对被调量产生的影响,除了已知的干扰信号以外,系统中还存在其他的干扰信号,这些扰动信号对系统的影响比较小,有的是我们能够考虑到的,有的我们肯本就考虑不到或是无法测量,都通过反馈控制来克服。
(4)系统中需要测量的信号既有被调量又有扰动信号。
企业安全文化创建中前馈-反馈复合控制原理的应用(图文)1创建安全文化的意义企业安全文化是全体员工共同遵守的行为准则,发挥着重要的作用它支配着人们的思维方式,规范着人们的行为习俗,约束着人们的情感抒发,左右着人们的审美趣味,规定着人们的价值取向,体现出强烈的终极关怀。
随着社会实践和生产实践的发展,人们发现尽管有了科学技术手段和管理手段,但对于搞好安全生产来说,还是不够的。
科技手段达不到生产的本质安全,在安全管理上,要时时、事事、处处监督企业每一位职工遵章守纪,是一件困难的事情,甚至是不可能的事。
安全文化却可以弥补安全管理手段的不足。
安全文化之所以能弥补安全管理的不足,是因为安全文化注重人的观念、道德、伦理、态度、情感、品行等深层次的人文因素,通过教育、宣传、奖惩、创建群体氛围等手段,不断提高企业职工的安全修养,改进其安全意识和行为,从而使职工从不得不服从管理制度的被动执行状态,转变成主动自觉地按安全要求采取行动,即从“要我安全”转变成“我要安全”。
因此,创建安全文化有着极其重大的意义。
2前馈—反馈复合控制的原理控制就是根据确定的目标,使事物向着这一目标不断趋近,反馈控制就是把系统输出的信息的某一部分,返回到输入端,对系统输入再输出的信息施加影响,使系统沿着减少目标差的方向实现控制,克服环境扰动带来的不稳定性,使系统达到动态平衡。
前馈控制系统,在受控部位的活动发生偏差之前就发出控制指令。
是一种预测控制,通过对系统当前工作状态的了解,预测出下一阶段系统的运行状况。
如果与参考值有偏差,那么就提前给出控制信号,使干扰获得补偿,稳定输出,消除误差。
前馈的缺点是在使用时需要对系统有精确的了解,只有了解了系统模型才能有针对性的给出预测补偿。
在实际工作中,并不是所有的干扰都是可测的,而且大多数控制对象在运行的同时自身也在发生变化。
所以仅用前馈并不能达到良好的控制品质。
这时就需要加入反馈,反馈控制系统,是在感受到受控部位的活动发生偏差之后发出控制指令。