前馈反馈控制技术讲解

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前馈反馈控制串级控制的主回路和副回路都是闭环负反馈控制系统。

前馈反馈控制系统的前馈控制是一开环控制，反馈控制是一闭环负反馈控制。

串级是调节被控量使其不偏离给定值，而前馈是专门针对干扰量的，前馈控制一般用在变量无法控制的场合串级控制的副变量和主变量之间一般都有相互干扰因素，这种干扰因素有多大可以简单或者大约量化。

相反，前馈控制变量是不可控的，不仅对调节变量影响大，而且有可能会干扰对主变量的判断，也就是造成假象。

而且，一条前馈路径只能针对一个可测干扰、最常见的过程控制系统有DCS、PLC等，DCS侧重模拟量控制，PLC侧重开关量控制，PLC的开关量控制周期相对DCS来说具有较大优势，能够达到几个毫秒，但是目前2种系统都对自己的弱项进行了强化，因此相互之间差异的越来越小了。

2、反馈控制属于闭环控制，将被控对象的值采集并与设定值进行比较，根据差值来决定控制输出变化，形成闭环。

3、如果在这个差值上叠加可能造成被控对象值变化的另一个对象参数的值与作用系数的乘积，以提前预知被控对象可能的变化趋势并提前做出响应，那么就成了前馈控制。

4、FCS 是现场总线，可以作为DCS系统的现场设备管理层网络，能够通过1根总线连接现场设备，通过专用协议卡接入DCS系统，能够节省大量电缆。

5、串级控制是指由2个PID控制回路组成，分为外环和内环，其中外环的控制输出值作为内环的输入设定值。

前馈反馈控制的原理：前馈控制又称扰动补偿，它与反馈调节原理完全不同，是按照引起被调参数变化的干扰大小进行调节的。

在这种调节系统中要直接测量负载干扰量的变化，当干扰刚刚出现并能被测出时，调节器就能发出调节信号使调节量作相应的变化，使两者在被调量发生偏差之前抵消。

因此，前馈调节对干扰的客服比反馈调节及时。

但是前馈控制是开环控制，其控制效果需要通过反馈加以检验。

前馈控制器在测出扰动之后，按过程的某种物质或能量平衡条件计算出校正值。

如果前馈支路出现扰动，经过流量计测量之后，测量得到干扰的大小，然后在反馈支路通过调整调节阀开度，直接进行补偿。

反馈控制与前馈控制在控制工程领域，反馈控制和前馈控制是两种常见的控制策略。

它们在不同的系统中发挥着关键作用，具有各自的优点和适用范围。

本文将探讨反馈控制和前馈控制的基本原理、特点和应用。

一、反馈控制的基本原理和特点反馈控制是一种通过监测系统输出并与期望输出进行比较，然后根据比较结果对系统进行调整的控制方法。

其基本思想是不断地纠正系统输出与期望输出之间的误差，以保持系统稳定和精确。

反馈控制的基本原理可以用闭环系统来描述，其中包括传感器、比较器、控制器和执行器等组件。

具体而言，在闭环系统中，传感器用于监测系统的输出，并将输出信号传递给比较器。

比较器将系统的输出信号与期望输出进行比较，并生成误差信号。

控制器将误差信号与系统的参考模型进行比较，并根据比较结果生成控制信号。

最后，执行器接收控制信号，并对系统进行调整，以使输出尽可能接近期望输出。

反馈控制具有以下特点：1. 稳定性：通过反馈迭代调整，反馈控制可以使系统保持稳定，抵抗外界干扰。

2. 自适应性：反馈控制可以根据系统输出的实时变化情况来调整控制信号，以适应不同的工作条件。

3. 鲁棒性：反馈控制对于系统内部参数变化或外界扰动具有一定的鲁棒性，能够保持较好的控制效果。

4. 相对简单：相比于前馈控制，反馈控制的设计和实现相对简单，适用于许多实际系统。

二、前馈控制的基本原理和特点前馈控制是一种基于系统输入与期望输出之间的关系，预先对系统进行控制信号的加法和乘法计算，从而直接实现期望输出。

其基本思想是通过提前预测系统的行为来控制系统，而无需依赖系统的实际输出。

前馈控制的基本原理可以用开环系统来描述，其中包括发生器、执行器和系统模型等组件。

具体而言，在开环系统中，发生器生成预先计算好的控制信号，并将其传递给执行器。

执行器根据控制信号执行相应的操作，并将结果输入到系统模型中。

系统模型对输入进行运算，并生成系统的输出。

通过预先计算好的控制信号，系统的输出可以直接达到期望输出。

前馈控制与反馈控制前馈控制前馈控制是在前苏联学者所倡导的不变性原理的基础上发展⽽成的。

20世纪50年代以后，在⼯程上，前馈控制系统逐渐得到了⼴泛的应⽤。

前馈控制系统是根据扰动或给定值的变化按补偿原理来⼯作的控制系统，其特点是当扰动产⽣后，被控变量还未变化以前，根据扰动作⽤的⼤⼩进⾏控制，以补偿扰动作⽤对被控变量的影响。

前馈控制系统运⽤得当，可以使被控变量的扰动消灭在萌芽之中，使被控变量不会因扰动作⽤或给定值变化⽽产⽣偏差，它较之反馈控制能更加及时地进⾏控制，并且不受系统滞后的影响。

单纯的前馈控制是开环的，是按扰动进⾏补偿的，因此根据⼀种扰动设置的前馈控制就只能克服这⼀扰动对被控变量的影响，⽽对于其他扰动对被控变量的影响，由于这个前馈控制器⽆法感受到，也就⽆能为⼒了。

所以在实际⼯业过程中单独使⽤前馈控制很难达到⼯艺要求，因此为了克服其他扰动对被控变量的影响，就必须将前馈控制和反馈控制结合起来，构成前馈反馈控制系统。

前馈反馈控制系统有两种结构形式，⼀种是前馈控制作⽤与反馈控制作⽤相乘；另⼀种是前馈控制作⽤与反馈控制作⽤相加，这是前馈反馈控制系统中最典型的结构形式。

采⽤前馈控制系统的条件是：1、扰动可测但是不可控。

2、变化频繁且变化幅度⼤的扰动。

3、扰动对被控变量的影响显著，反馈控制难以及时克服，且过程控制精度要求⼜⼗分严格的情况。

反馈控制反馈控制是指在某⼀⾏动和任务完成之后，将实际结果进⾏⽐较，从⽽对下⼀步⾏动的进⾏产⽣影响，起到控制的作⽤。

其特点是：对计划决策在实施过程中的每⼀步骤所引起的客观效果，能够及时做出反应，并据此调整、修改下⼀步的实施⽅案，使计划决策的实施与原计划本⾝在动态中达到协调。

当然，反馈控制主要是对后果的反馈，⽽已铸成的事实是难以改变，且⽤新计划代替旧计划、⽤新决策代替原有决策有⼀个过程需要⼀定的时间，由于系统不能适应情况的变化，将会给⼯作带来不必要的损失。

这就是反馈控制不及预先控制之处。

前馈控制和反馈控制standalone； self-contained； independent； self-governed；autocephalous； indie； absolute； unattached； substantive前馈控制、反馈控制及前馈-反馈控制的对比1、前馈控制属于开环控制，反馈控制属于负反馈的闭环控制一般定值控制系统是按照测量值与给定值比较得到的偏差进行调节，属于闭环负反馈调节。

其特点是在被控变量出现偏差后才进行调节；如果干扰已经发生而没有产生偏差，调节器不会进行工作。

因此反馈控制方式的调节作用落后于干扰作用。

前馈调节是按照干扰作用来进行调节的。

前馈控制将干扰测量出来并直接引入调节装置，对于干扰的克服比反馈控制及时。

现在以换热器控制方案举例，直观阐述前馈控制和反馈控制：前馈控制方案反馈控制方案2、前馈控制系统中测量干扰量，反馈控制系统中测量被控变量在单纯的前馈控制系统中，不测量被控变量，而单纯的反馈控制系统中不测量干扰量。

3、前馈控制需要专用调节器，反馈控制一般采用通用PID调节器反馈调节符合PID调节规律,常用通用PID调节器、DCS等或PLC控制系统实现。

前馈调节使用的调节器是是根据被控对象的特点来确定调节规律的前馈调节器。

4、前馈控制只能克服所测量的干扰，反馈控制则可克服所有干扰前馈控制系统中若干扰量不可测量，前馈就不可能加以克服。

而反馈控制系统中，任何干扰，只要它影响到被控变量，都能在一定程度上加以克服。

5、前馈控制理论上可以无差，反馈控制必定有差反馈调节使系统达到动态稳定，让被调参数稳定在给定值附近动态变化，却不能使被调参数稳定在给定值上不动。

前馈调节在理论上可以实现无差调节。

6、前馈控制的局限性A、在生产应用中各种环节的特性是随负荷变化的，对象动态特性形式多样性难以精确测量，容易造成过补偿或欠补偿。

为了补偿前馈调节的不准确，通常将前馈和反馈控制系统结合起来组成前馈反馈控制系统。

控制系统的反馈与前馈控制技术控制系统是现代工程中不可或缺的一部分，它可以用来控制各种各样的系统，从机械装置到电子设备。

控制系统的设计和实现涉及多种技术和方法。

其中，反馈与前馈控制技术是两种常用的控制策略，它们对于提高系统的稳定性和性能至关重要。

本文将介绍控制系统的反馈和前馈控制技术，以及它们的应用和优势。

一、反馈控制技术反馈控制技术是一种通过测量系统输出并与期望输出进行比较，然后对系统进行调整的控制策略。

反馈控制系统通常包括传感器、控制器和执行器。

传感器用于测量系统的输出，控制器根据输出和期望输出之间的差异来指导执行器的行为。

反馈控制技术的基本原理是根据系统的实际运行情况进行实时调整，以达到期望的控制效果。

反馈控制技术具有许多优势。

首先，它可以对系统的不确定性和外部干扰做出快速响应，并自动调整系统以适应环境变化。

其次，反馈控制技术可以提高系统的稳定性和鲁棒性，减少系统运行过程中的波动和振荡。

最后，反馈控制技术还可以实现对系统输出的精确控制，使系统在不同的工作条件下始终保持期望的性能。

二、前馈控制技术前馈控制技术是一种根据系统输入的参考信号预测系统输出，并根据预测结果进行控制的策略。

前馈控制系统通常包括传感器、预测器和执行器。

传感器用于测量输入信号和系统输出，预测器根据输入信号的特征和系统的数学模型来预测系统输出的未来变化，执行器根据预测结果来调整系统的控制策略。

前馈控制技术的主要优势在于它可以通过提前预测和调整系统来消除输入信号对系统性能的影响。

这种技术可以在系统遇到外部扰动或变化时快速响应，从而提高控制系统的性能。

此外，前馈控制技术还可以减少系统运行过程中的误差和稳态偏差，使系统更加可靠和精确。

三、反馈与前馈控制技术的综合应用在实际控制系统中，反馈与前馈控制技术通常会综合应用，以充分发挥各自的优势。

综合应用反馈与前馈控制技术可以实现更加精确和稳定的控制效果，提高系统的性能和鲁棒性。

在一些高精度、高稳定性要求的系统中，反馈控制技术可以提供及时的误差修正，使系统能够在快速变化的工作环境中保持稳定。

前馈控制名词解释生理学
前馈控制：
前馈控制是一种调节生命活动的机制，它通过反馈信息来调节身体各个部分的功能。

前馈控制是由一个系统的调节元件来实现的，通常有三个部分：检测器、调节器和受控变量。

检测器用来辨识受控变量的变化，调节器根据辨识到的变化，采取一定的行动和改变受控变量，从而使得受控变量保持在一定的稳定水平上。

在生理学上，前馈控制技术主要是用来调节人体内的机能。

它的原理是：检测器监测身体内的某种条件，如体温、血压等，然后根据检测结果调节身体内的机能，使其保持在一个稳定的状态。

例如，当身体体温过高时，检测器就会检测到这一变化，告诉调节器，调节器就会采取一定的措施来降低体温，从而让身体保持在正常的温度水平上。

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说明前馈控制与反馈控制各自的优缺点前馈控制与反馈控制是控制系统中两种常见的控制策略。

它们各自具有优点和缺点，下面将对这两种控制策略进行详细说明。

我们来讨论前馈控制。

前馈控制是一种通过预测和补偿系统的输入来实现对系统输出的控制的方法。

在前馈控制中，控制系统通过测量输入信号的变化，并通过数学模型预测系统输出的变化，从而提前采取相应的控制措施。

这种方法的优点主要体现在以下几个方面。

前馈控制能够快速响应系统输入的变化。

由于前馈控制是提前对系统输入进行预测和补偿，因此可以在输入信号发生变化之前就采取相应的控制动作，从而能够快速调整系统的输出。

这使得前馈控制在需要快速响应的应用中非常有优势，比如飞行器的姿态控制。

前馈控制能够减小系统的误差。

通过提前预测系统输出的变化，前馈控制可以在系统输出发生偏差之前就进行补偿，从而减小系统的误差。

这对于一些对准确性要求较高的应用非常重要，比如机器人的精确定位和轨迹跟踪。

然而，前馈控制也存在一些缺点。

首先，前馈控制需要准确的数学模型。

由于前馈控制是通过数学模型来预测系统输出的变化，因此需要准确地建立系统的数学模型。

这对于一些复杂的系统来说是非常困难的，因为系统的数学模型可能会受到各种因素的影响而产生误差。

前馈控制对系统的不确定性和扰动不敏感。

由于前馈控制是根据预测的输入信号来进行控制的，因此对于系统的不确定性和扰动不敏感。

这意味着前馈控制无法适应系统的实际变化情况，可能会导致控制效果不理想。

接下来，我们来讨论反馈控制。

反馈控制是一种通过测量系统输出并与期望输出进行比较，然后根据比较结果来调整系统输入的控制方法。

反馈控制的优点主要体现在以下几个方面。

反馈控制能够适应系统的实际变化情况。

通过不断测量系统的输出并与期望输出进行比较，反馈控制可以及时调整系统的输入，以适应系统的实际变化情况。

这使得反馈控制在应对系统的不确定性和扰动时非常有效。

反馈控制对系统的不确定性和扰动具有较强的鲁棒性。

一．前馈控制原理前面讨论的所有控制系统，都属于反馈控制系统，无论其系统结构如何，它们的调节回路的基本工作原理都是一样的。

下面要介绍的前馈控制系统则有着截然不同的控制思想。

前馈控制思想及应用由来已久，但主要是由于技术条件的限制，发展较慢。

随着计算机和现代检测技术的飞速发展，前馈控制正受到更多的重视和应用。

在反馈控制系统中，都是把被控变量测量出来，并与给定值相比较；而在前馈控制系统中，不测量被控变量，而是测量干扰变量，也不与被控变量的给定值进行比较。

这是前馈与反馈的主要区别。

为了系统地说明前馈控制思想，同时也为了在比较中进一步加深对反馈控制思想的理解，画出图8-31进行比较分析。

（a）反馈控制（b）前馈控制图8－31 两种加热炉温度控制系统图8-31中的（a）是反馈控制，（b）是前馈控制。

在前馈控制中，测量需要被加热的原油的流量，流量偏大就增加燃料量，原油流量偏小就减少燃料量，以达到稳定原油出口温度的目的。

从动态过程分析，当原油流量增大时，一段时间后，出口温度会下降。

但前馈测量出原油流量的增加量，迅速增加燃料量。

如果燃料增加的量和时机都很好，有可能在炉膛中将干扰克服，几乎不影响原油出口温度。

如果该加热炉只存在原油流量这一个干扰，那么理论上讲，前馈控制可以把原油出口温度控制得很精确，甚至被控变量一点也不波动。

这就是前馈控制思想，也是前馈控制的生命力所在。

二．前馈控制与反馈控制的比较通常认为，前馈控制有如下几个特点：（l）是“开环”控制系统；（2）对所测干扰反应快，控制及时；（3）采用专用调节器；（4）只能克服系统中所能测量的干扰。

下面从几个方面比较前馈控制与反馈控制。

画出图8-31两个控制系统的方块图如图8-32所示。

（a）反馈控制（b）前馈控制图8-32 两种加热炉温度控制系统方块图l．前馈是“开环”，反馈是“闭环”控制系统从图8-32可以看到，表面上，两种控制系统都形成了环路，但反馈控制系统中，在环路上的任一点，沿信号线方向前行，可以回到出发点形成闭合环路，成为“闭环”控制系统。