什么是前馈控制请举例说明

反馈控制时按被控变量的偏差进行控制，所以只有出现偏差之后才能够对操作变量进行调节，如果扰动已经产生，但被控变量还没有变化，是不会去调节的。

所以，这种调节作用总是落后于扰动。

前馈是按照干扰作用的大小来进行控制的，当扰动一出现，就能根据扰动的测量信号产生调节作用，及时补偿扰动造成的被控对象的波动。

反馈控制与前馈控制的检测信号与控制信号有如下不同的特点。

反馈控制的依据是被控变量与给定值的偏差，检测的信号是被控变量，控制作用发生时间是在偏差出现以后。

前馈控制的依据是干扰的变化，检测的信号是干扰量的大小，控制作用的发生时间是在干扰作用的瞬间而不需等到偏差出现以后。

2、前馈控制是属于“开环”控制系统反馈控制系统是一个闭环控制系统，而前馈控制系统是一个“开环”控制系统，这也是它们的基本区别。

前馈控制系统是一个开环系统，这一点从某种意义上来说是前馈控制的不足之处。

反馈控制由于是闭环系统，控制结果能够通过反馈获得检验，而前馈控制其控制效果并不通过反馈来加以检验。

因此、要想综合一个合适的的馈控制作用，必须对被控对象的特性作深入的研究和彻底的了解。

3、前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用”控制器—般的反馈控制系统均采用通用类型的PID控制器，而前馈控制要采用专用前馈控制器(或前馈补偿装量)4也11）2）3）4）5）（26）7）静态前馈控制只能保证被控变量的静态偏差接近或等于零，并不能保证动态偏差达到这个要求。

故必须考虑对象的动态特性，从而确定前馈控制器的规律，才能获得动态前馈补偿。

8）9）2、前馈－反馈控制10）11）将前馈控制和反馈控制结合起来，取长补短。

12）13）前馈－反馈控制系统方块图：14）15）16）前馈－反馈控制系统也有两个控制器，但在结构上与串级控制系统是完全不同的。

串级控制系统是由内、外两个控制回路所组成；而前馈－反馈控制系统是由一个反馈回路和另一个开环的补偿回路叠加而成。

17）18）三、前馈控制的应用场合19）20）前馈控制主要的应用场合由下面几种。

主题：应用探讨——西门子驱动系统中的前馈控制2013-07-01 11:51:02楼主利用输入或扰动信号的直接控制作用构成的开环控制系统，称为前馈系统(Feedforward Control Systems)。

这类按输入或扰动的开环控制通常与包含按偏差的闭环控制共同组成反馈-前馈控制系统，称为复合控制系统。

在siemens驱动控制技术中，大量采用了前馈控制方式，比如在直流调速系统（6RA70/80）中的电枢电流预控，EMF预控，励磁电流预控等，在交流调速系统中，由于采用矢量控制算法，更是采用了前馈控制，这样矢量控制在本质上是建立在对控制对象（同步电机/异步电机等）模型系统的观测基础上的一类前馈控制，辅以相关控制量的闭环控制，形成反馈-前馈控制达到类似于直流电机的调速性能。

同样，在某些变频算法中亦采用前馈控制方式，比如交交变频器中的相电流控制器，对于三相电流解耦合，实现PI控制器下的正弦电流给定无差跟随等具有重要意义。

同时，前馈控制也应用在大量控制应用中，比如转动惯量/摩擦补偿，负荷观测力矩预置等。

从siemens各类系统中的前馈控制来看，本质上都是对控制对象的观测，建立电机的模型方程，依据转矩/转速控制要求，通过变频器调制技术进行功率放大，直接输出电机需要的各类电量（电压/电流），从而实现期望转矩与转速控制要求。

这样，模型的观测对于前馈控制对各类驱动控制性能的高低起到决定性作用。

在本次有关前馈讨论中，将涉及1）前馈在驱动控制系统的各类应用；2）模型的观测对于前馈控制的意义；3）模型的观测（所谓的电机模型辨识）；4）所建立模型系统是否准确的判定；5）前馈控制的调试等。

希望大家集思广益，以便于深入了解驱动控制运行机制，利于进行调试，诊断，满足应用要求。

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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就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。

其特点就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。

前馈调节就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,直观阐述前馈控制与反馈控制: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就是就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就是随负荷变化的,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,通常将前馈与反馈控制系统结合起来组成前馈反馈控制系统。

B、工业对象存在多个扰动,若均设置前馈控制器,那设备投资高,工作量大。

C、很多前馈补偿结果在现有技术条件下没有检测手段。

D、前馈控制受到前馈控制模型精度限制。

E、前馈控制算法,往往做近似处理。

前馈控制选用原则1、系统中存在频率高、幅度大、可测量而不可控的扰动时,可选用前馈控制。

前馈控制的原理
前馈控制是一种基本的控制策略，它通过测量输入信号并在系统中引入补偿来实现系统的稳定性和性能改善。

前馈控制的原理是利用系统输入与输出之间的数学关系，预测未来的输出，并在系统中引入一个对应的补偿信号，以抵消预期的干扰或误差。

在前馈控制中，控制器通过测量系统的输入信号，并使用确定的数学模型进行预测，以确定所需的补偿输入。

这个补偿信号被加到系统的输入信号上，以抵消预期的干扰或误差。

具体而言，前馈控制可以分为两个主要部分：前馈路径和反馈路径。

前馈路径负责测量输入信号，并将其送入控制算法中进行处理。

这个控制算法使用系统的数学模型和预测模型来计算出所需的补偿信号。

然后，这个补偿信号被送入系统的输入信号中。

在反馈路径中，系统的输出信号被测量，并与预期的输出信号进行比较。

比较的结果被用作反馈信号，通过控制算法进行处理，并生成一个反馈控制信号。

这个反馈控制信号被送入系统的输入信号中，以进一步调整系统的行为，以使输出信号与预期输出信号更加接近。

通过这种方式，前馈控制可以提前纠正系统中的误差或干扰，改善系统的稳定性和性能。

它能够快速响应变化，并减小系统的过渡过程。

前馈控制在许多领域都有应用，如机械控制系统、电力系统和自动化控制系统等。

总之，前馈控制利用输入与输出之间的数学关系和预测模型，通过引入补偿信号来提前纠正系统中的误差或干扰。

这个控制策略可以提高系统的稳定性和性能，并在许多实际应用中发挥重要作用。

前馈及复合控制一、前馈及复合控制的基本概念在前面讨论的控制系统中，控制器都是按被控参数或其反馈值及给定值的偏差大小进行控制的，这种控制系统称为反馈控制系统。

对于反馈控制系统无论是什么干扰引起被控参数的变化，控制器均可根据偏差进行调节，这是其优点；但从干扰产生到被控量发生变化以及偏差产生到控制作用产生，再由控制量改变到被控量发生变化，都需要一定的时间，所以控制总是落后于干扰作用。

由于反馈控制的作用机理决定了无法将干扰克服在被控量偏离设定值之前。

因此，对一些滞后较大的对象来说，控制作用总是不及时，从而限制了控制质量的提高。

为了解决上述问题，可以采用按扰动直接进行控制，即当扰动一出现，控制器就直接按扰动的性质和大小，以一定规律进行控制，可使被控量还未变化之前，就克服干扰对系统的影响，从而使控制作用提前和控制精度进一步提高。

这种按干扰进行控制的方式称为前馈控制。

现以图7-16换热器出口温度控制为例作进一步的说明。

图7-16 换热器出口温度控制加热蒸汽通过换热器中排管的周围，把热量传给排管内的被加热物料，物料的出口温度T由蒸汽管路上的控制阀调节。

假设被加热物料的进料流量Q变化是影响被控制量出口温度T的主要扰动。

若采用反馈控制见图7-16 a）所示。

当物料流量Q发生扰动时，要等到出口温度T变化后，产生偏差，控制器才会动作，经控制阀改变加热蒸汽流量以后，又要经过热交换过程的惯性，才会使T变化。

这样可能使T产生较大的动态误差。

如果采用前馈控制方式，见图7-16 b）所示。

用一个流量检测变送器测取扰动量即被加热物料的流量Q，并将信号送到前馈控制器。

前馈控制器经过一定的运算去调节控制阀，以改变蒸汽流量来补偿进料流量Q变化对被控量T的影响。

只要蒸汽量改变的幅度和动态过程适当，就可以显著地减小或完全补偿由于扰动量的波动所引起的出口温度的波动。

假如进料扰动量为阶跃变化，补偿过程见图7－17所示。

图7-17 前馈控制系统的补偿过程图中曲线a为不加控制时的温度阶跃响应，曲线b是前馈控制作用引起的出口温度变化曲线。

前馈控制原理
前馈控制原理是一种控制原理，它利用反馈信号调节输出，以达到控制系统动态特性、精确控制和稳定性的良好表现。

它的基本原理是，先把前馈信号作为参考，然后根据调整
阀件的位置以实现对控制被控对象的精确控制。

前馈控制原理可以被描述为通过一个反馈回路来控制控制系统的输出，其原理如下：
将控制变量添加到输出端作为输入量，而后将该输入信号经过处理变换以获取的反映输出
的前馈信号，此时，该信号与期望的正反馈(正反馈信号通常由控制对象来设定)进行比较
并应用差分法产生比例微调器的调节量，从而使输出信号与生产出的期望反馈信号相匹配。

前馈控制原理可以用于控制复杂的系统及无力手动调整的系统。

它具有系统动态特性
良好、非常精确的控制水平以及良好的稳定性，可用于在大范围内控制对象的参数。

此外，前馈控制原理也可以用于系统诊断及故障排除，可以增强控制系统的安全性。

它能够检测参数渗透，加强分析中遇到的问题，产生较为准确的结果，即使对象参数发生
变化也能快速响应，可以检测控制系统的变化，并采取有效的补救措施来减少控制系统的
波动性。

前馈和反馈结合的例子
前馈和反馈是信息传递和控制系统中常见的两种方法。

它们可以单独使用，也可以组合使用，以实现更好的控制效果。

下面是前馈和反馈结合的一些例子：
1. 自动跟踪系统：在机器人控制和自动导航系统中，前馈和反馈结合使用，以实现准确的位置和方向控制。

系统使用前馈控制来预测机器人的运动，然后使用反馈控制来调整机器人的运动，使它沿着预定的路径移动。

2. 调节控制器：在工业自动化过程中，调节控制器使用前馈和反馈结合，以保持温度、压力或流量等参数的稳定性。

前馈控制器会预测未来的变化，并采取相应的措施来防止过度调节；反馈控制器则监测实际参数，如果它们与预期值不同，则会调整输出信号，以保持稳定。

3. 智能家居系统：智能家居系统使用前馈和反馈控制，以实现智能化的家居管理。

前馈控制器会根据居民的生活习惯和行为，预测未来的需求，并自动控制相应的设备；反馈控制器则监测实际环境，并根据需要调整设备设置。

4. 飞行控制系统：在航空领域，前馈和反馈结合使用，以实现飞行控制系统的准确性和可靠性。

前馈控制器会预测飞机的运动，例如风力和气流等影响，然后调整飞机的姿态和速度；反馈控制器则监测实际飞行参数，并根据需要进行微调。

综上所述，前馈和反馈结合使用可以提高控制系统的效率和准确
性，有助于实现自动化、智能化和高性能的控制应用。

科学名词-反馈控制与前馈控制管理控制的基本过程，实质上同物理、生物和社会系统中的控制相同。

控制论奠基人维纳指出，一切类型的控制系统，都是用揭露在目标实现过程中的错误和采取纠正措施的信息反馈来控制自己的。

换言之，各种系统都是用自身的某些能量来在成效和标准之间进行反馈，从而比较所得的信息。

反馈控制就是根据最终结果产生的偏差来指导将来的行动。

反馈控制的基本过程为：以预期业绩为标准-→衡量实际业绩-→将实际业绩与标准相比较-→确定偏差-→分析造成偏差的原因-→确定纠正方案-→贯彻纠正措施。

可见，反馈控制是保证计划不出偏差，得以顺利实施的必要环节。

在管理系统中具有极其重要的地位。

反馈信息是管理者对客观实际情况变化（结果）作出正确反应的重要依据。

管理成功与否，关键就在于是否具有灵敏、准确、迅速的反馈。

但是，仅有反馈控制还远远不够。

在管理工作中，时间延迟是常见的。

例如，11月份的会计报表所报告的是10月份的亏损情况，而这一亏损又可能是7月份发生的某些事情所造成的。

而且，收到反馈信息后，要分析偏差的原因，选择校正方案，再贯彻校正措施，又要经历较长的延迟。

所以，用反馈控制常常会失运河宝贵的时机，使控制失效。

要改变这种局面，就要使用另一种控制方法--前馈控制。

前馈控制是面向未来的控制，意在防患于未然。

它与反馈控制的主要区别如图 15-4所示。

由图可知，前馈系统虽然也是通过信息反馈来实施控制，但这种信息反馈是在投入一端，在投入未受影响前就加以纠正，因而具有较好的及时性。

就好比人们骑自行车爬坡，为了保证上坡时速度不致慢下来，在看到坡以后，还未开始上坡之前，人们就会提前加速，使上坡过程顺利。

前馈控制采用的普遍方式，是利用所能得到的最新信息，进行认真、反复的预测，把计划所要达到的目标同预测相比较，并采取措施修改计划，以使预测与计划目标相吻合。

目前运用的比较先进的前馈控制技术之一是计划评审法，或称网络分析法。

它可以预先知道哪些工序的延时会影响到整个工期，在何时会出现何种资源需求高峰，从而采取有效的预防措施与行之有效的管理办法。

企业前馈控制系统简介一、什么是“前馈控制”1.引语一般认为美国数学家维纳是“控制论之父”，他在100年前推出的的“控制论”被视为20世纪最重大的管理科学成就。

诚然，维纳将“控制”发展成为一门系统化的理论和方法，这是他不可否认的丰功伟绩。

但是，就率先提出“控制论思想”而言，中国古代大哲学家老子，在2500年前做出的有关论述可能更胜一筹。

维纳认为信息的“反馈”是控制论的基本原理，并把反馈控制看作控制论的灵魂。

而老子却极其睿智地提出了“前馈控制”的思想，在《老子.道德经》第六十四章，有这样一句话：“其安易持，其未兆易谋。

其脆易泮（pan），其微易散。

为之于未有，治之于未乱。

合抱之木，生于毫末；九层之台，起于累土；千里之行，始于足下。

”前半句话的大意是：其安易持当事物尚处于稳定状态的时候，容易掌握；其未兆易谋当事物尚未显露出变化征兆的时候，易于谋划；其脆易泮（pan）当事物尚处于脆弱状态的时候，易于溶解；其微易散当事物尚处于细微阶段时，易于消散。

为之于未有应当在事物还没有发生不利的变化时就采取治理措施。

老子的这种主张未乱而先防先治的思想，用现代科学术语表达，就是“前馈控制”。

2.什么是“前馈控制”1）生物学意义上的“反馈控制”与“前馈控制”“前馈控制”的概念最初是由医学领域引进的。

生物学意义上的“控制”是指：神经调节，也就是人（或动物）通过“反射”而影响生理功能的一种自我调节方式。

人的“反馈控制”现象。

例如：手指摸到烫的东西立即回撤就是一种反射；摸到热东西信号反馈到大脑，大脑指挥肌肉把手缩回来，所以叫“反馈控制”。

“前馈控制”的概念：控制部分在反馈信息到达之前，就受到纠正信息(前馈信息)的影响，提前纠正可能出现的偏差，这种自动控制形式称为“前馈控制”。

例如：“望梅止渴”，在食物进入口腔之前，食物的外观、气味甚至形态等有关信号就能引起唾液、胃液分泌等消化功能的启动，通常，这叫做“条件反射”。

条件反射就是典型的“前馈控制”。

前馈的名词解释前馈是一种广泛应用于控制系统和通信系统中的概念。

在这个概念中，信息从系统的输入端传递到输出端，通过不同的电子或物理装置进行处理和转换。

在这篇文章中，我将详细解释前馈的概念和其在现实世界中的运用，旨在帮助读者更好地理解和应用这一概念。

前馈，顾名思义，是指信息流向的方向从输入向输出，类似于水流沿着一个特定的方向流动。

它与反馈相对，反馈根据输出信息对系统进行调整和修正，而前馈则根据系统的需求和输入信息进行直接处理和响应。

在控制系统中，前馈被广泛用于实现精确而快速的输出响应。

它通过提前计算预测的未来输入，并应用于系统以提前作出调整。

这种方式消除了反馈延迟，使系统能够更准确地响应不稳定的输入。

例如，在飞机自动驾驶系统中，前馈可以通过预测风力和其他环境变量的影响来提前对飞机进行调整，使其能够更稳定地飞行。

通信系统中，前馈的作用是提高信号传输的可靠性和效率。

在无线通信中，信号的传输往往受到各种干扰的影响，如多径衰落、噪声干扰等。

前馈可以通过预测和纠正信号的失真和衰减来改善信号质量。

例如，前馈均衡可以根据接收到的信号，提前对信号进行纠正和补偿，以减少码间串扰和相位失真的影响，从而提高数据的传输速率和可靠性。

在工业控制中，前馈也发挥着重要的作用。

许多工厂和机械系统需要保持稳定的输出响应，以满足高精度和高效率的生产要求。

在这些系统中，前馈可以根据被控制过程的需求提前进行调整，以避免反馈调整过程中的不稳定和震荡。

例如，在自动化生产线上，前馈可以根据加工物料的质量和速度预测机械操作的参数，从而调整传送带的速度和控制杆的位置，以实现更精确的操作和更高的生产效率。

值得注意的是，尽管前馈在控制和通信系统中的应用广泛，但它并不是一种万能的解决方案。

它有其自身的局限性和挑战。

首先，前馈需要准确的输入信息和对系统的预测能力。

如果输入信息不准确或系统模型不完善，前馈可能会引入新的误差和不稳定性。

其次，前馈还需要较复杂的计算和调整过程，特别是在处理大规模和高速系统时，对计算能力和实时性提出了较高的要求。