前馈控制和反馈控制
前馈控制系统和反馈控制系统的区别
稳定性问题
01
前馈控制系统：开环控Biblioteka ，不存在 稳定性问题。02
反馈控制系统：控制精度与稳定性 相互矛盾，进而限制控制精度的进 一步提高。
控制规律不同
01
前馈控制系统：取决于 被控对象，复杂。根据 被控对象的特点选用不 同调节规律的专用调节 器。
设定值r + 偏差e 控制器
执行器 控制量u
控制阀
扰动d 被控量y
被控对象 操纵量q
被控量检测元件、变送器 图1 前馈控制系统方框图
控制的依据不同
前馈控制系统：干扰。按干扰大小和方向产生相应的控制作用。
反馈控制系统：被控量。按被控量与设定值的偏差大小和方向产生相应的控 制作用。
控制的效果不同
前馈控制系统：作用及时，不必等到被控量出现偏差就产生了控制作用， 理论上可实现对干扰的完全补偿，使被控量保持在设定值上
前馈控制系统和反馈控制系统的区 别
任凭
20134373
前馈控制系统
前馈控制系统是基于补偿的原理，是根据扰动量的大小进行工作的，扰动是控 制的依据。由于前馈控制没有被控量的反馈信息，因此它是开环控制系统。
扰动量检测元件、变送器
扰动d
前馈控制器
调节阀
图1 前馈控制系统方框图
被控过程
反馈控制系统
• 反馈控制系统是根据系统被控量和给定值之间的偏差进行工作的，偏差是控制 的依据，控制系统要达到减小或消除偏差的目的。
02
反馈控制系统：符合P、 PI、PD、PID等典型规 律。PID控制器、DCS、 PLC等。
适应性不同
自动控制的基本方式
自动控制的基本方式自动控制是指利用现代科技手段，通过将传感器、执行器和控制器相结合，实现对各种工业、农业和家庭设备的自动化控制。
自动控制的基本方式主要包括反馈控制和前馈控制。
一、反馈控制反馈控制是指通过对系统输出进行测量，并与期望输出进行比较，然后根据比较结果对系统输入进行调整，使系统输出接近期望输出的控制方式。
反馈控制主要包括传感器、比较器、控制器和执行器四个基本组成部分。
1. 传感器：传感器用于将被控对象的状态转换为电信号或其他形式的信号，以供控制系统进行处理。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
2. 比较器：比较器用于将传感器获得的信号与期望输出进行比较，得到误差信号。
常见的比较器有比较放大器、运算放大器等。
3. 控制器：控制器根据误差信号和系统的特性，计算出控制量，并将其送往执行器进行调节。
常见的控制器有PID控制器、模糊控制器等。
4. 执行器：执行器接收控制量信号，并将其转换为机械运动或其他形式的能量输出，对被控对象进行控制。
常见的执行器有电动阀门、电机、液压缸等。
反馈控制的优点是能够实时调节系统状态，适应系统参数的变化，具有较强的鲁棒性和稳定性。
然而，反馈控制也存在一定的缺点，如对系统动态响应速度较慢，容易产生振荡等问题。
二、前馈控制前馈控制是指根据已知的被控对象的数学模型，通过预测被控对象的输出，提前对输入进行调整，以实现期望输出的控制方式。
前馈控制主要包括模型预测控制和前馈补偿两种形式。
1. 模型预测控制：模型预测控制是利用被控对象的数学模型进行预测，然后根据预测结果计算控制量，对系统进行调节。
模型预测控制通常需要较为精确的数学模型和较强的计算能力。
2. 前馈补偿：前馈补偿是根据被控对象的数学模型，提前计算出控制量，并直接对系统进行输入调整，以消除扰动或改善系统响应特性。
前馈补偿通常需要对扰动进行较为准确的测量和预测。
前馈控制的优点是能够快速响应和抑制扰动，但也存在模型误差、对扰动的依赖性较强等问题。
生理学 人体内自动控制系统
人体内控制系统可分为非自动控制系统、反馈控制系统和前馈控制系统。
非自动控制系统在人体内并不多见，故而下面主要介绍反馈控制系统和前馈控制系统。
一、反馈控制系统：
1、定义及概述：反馈控制系统是由比较器、控制部分和受控部分组成的一个闭环系统；由于在该系统中反馈信号对控制部分的活动可发生不同的影响，所以可将其分为两种：负反馈和正反馈。
2、负反馈控制系统：（1）定义：来自受控部分的输出信息反馈调整控制部分的活动，最终使受控部分的活动向与其原先活动的相反方向改变。
（2）举例：①正常机体内，血糖浓度、PH、循环血量、渗透压的稳定②减张反射
3、正反馈控制系统：（1）定义：来自受控部分的输出信息反馈调整控制部分的活动，最终使受控部分的活动向与其原先活动的相同方向改变。
（2）举例：①排尿反射、排便反射②血液凝固过程③神经纤维膜上达到阈电位时Na+通道开放④分娩过程⑤胰蛋白酶原激活的过程
二、前馈控制系统：
1、定义：当控制部分发出信号，使受控部分进行某一活动时，受控部分不发出反馈信号，而是由某一监测装置在受到刺激后发出前馈信号，作用于控制部分，使其及早做出适应性反应，及时调控受控部分的活动。
2、意义：避免负反馈调节时矫枉过正产生的波动和反应的滞后现象，
使调节控制更快、更准确。
前馈控制和反馈控制
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。
说明前馈控制与反馈控制各自的优缺点
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常用的两种控制方法。
它们各自具有一些优点和缺点，本文将对这两种控制方法进行详细说明。
一、前馈控制的优点：1. 响应速度快：前馈控制是根据预测模型进行控制，可以提前预测系统的变化趋势，因此能够快速响应外部干扰或参考信号的变化。
2. 稳定性好：前馈控制可以有效抑制系统的不稳定因素，提高系统的稳定性。
通过提前补偿干扰或参考信号，可以减小系统的误差，使系统更加稳定。
3. 控制精度高：前馈控制可以根据预测模型精确地计算出控制信号，避免了传统反馈控制中由于传递函数等原因引起的误差积累，从而提高了控制精度。
4. 抗干扰能力强：前馈控制可以提前补偿系统的干扰，减小干扰对系统的影响，从而提高系统的抗干扰能力。
二、前馈控制的缺点：1. 对系统模型的要求高：前馈控制需要准确的系统模型作为基础，如果系统模型存在误差或不准确，将会导致控制效果下降甚至失效。
2. 对干扰的预测能力有限：前馈控制是根据预测模型进行控制，对于无法准确预测的干扰或非线性因素，前馈控制的效果会受到限制。
3. 对系统参数的变化敏感：前馈控制的控制策略是基于系统模型的，一旦系统参数发生变化，需要重新设计前馈补偿器，对于参数变化频繁或不确定的系统，前馈控制的应用会受到限制。
三、反馈控制的优点：1. 对系统模型的要求低：反馈控制是根据系统的实际输出进行控制，不需要准确的系统模型作为基础，因此适用范围更广。
2. 适应性强：反馈控制可以根据系统的实际输出进行调整，能够适应系统参数变化和干扰的影响，具有较好的适应性和鲁棒性。
3. 控制效果稳定：反馈控制能够通过不断调整控制器的参数，使系统的输出逐渐趋近于参考信号，从而实现稳定的控制效果。
4. 易于实现和调试：反馈控制不需要准确的系统模型和预测算法，通常可以通过实验和试错的方式进行参数调试，具有较好的实用性和可操作性。
四、反馈控制的缺点：1. 响应速度较慢：反馈控制依赖于系统的实际输出，需要等待系统的响应，因此相对于前馈控制而言，响应速度较慢。
自动化控制方法
自动化控制方法引言：自动化控制是现代工业生产中不可或者缺的重要环节。
通过引入自动化控制方法，可以提高生产效率、降低成本、提升产品质量等。
本文将介绍五种常用的自动化控制方法，包括反馈控制、前馈控制、含糊控制、神经网络控制和遗传算法控制。
一、反馈控制：1.1 概述：反馈控制是一种基于系统输出与期望输出之间的差异来调节输入信号的控制方法。
它通过测量系统输出并与期望输出进行比较，产生误差信号，然后根据误差信号调整输入信号，以使系统输出逐渐接近期望输出。
1.2 PID控制器：PID控制器是反馈控制中最常用的控制器之一，它通过比例、积分和微分三个部份来调节输入信号。
比例部份根据误差信号的大小进行调节，积分部份用于消除稳态误差，微分部份用于抑制系统的震荡。
1.3 优点和应用：反馈控制具有稳定性好、适应性强、可靠性高等优点。
它广泛应用于工业生产中的温度控制、压力控制、速度控制等方面。
二、前馈控制：2.1 概述：前馈控制是一种根据预先建立的数学模型，通过输入信号直接控制系统的控制方法。
它不需要测量系统输出与期望输出之间的差异，而是根据系统的数学模型提前计算出输入信号。
2.2 前馈补偿：前馈控制中的前馈补偿是通过对系统的数学模型进行逆运算，得到输入信号的补偿值。
这样可以在系统受到干扰时，通过提前补偿来抵消干扰对系统输出的影响。
2.3 优点和应用：前馈控制具有响应速度快、抗干扰能力强、精度高等优点。
它常用于需要快速响应和对干扰敏感的系统，如飞行器姿态控制、机器人运动控制等。
三、含糊控制：3.1 概述：含糊控制是一种基于含糊逻辑的控制方法，它通过将含糊规则应用于系统的输入和输出之间的关系，来实现对系统的控制。
含糊控制不需要准确的数学模型，而是利用专家经验和含糊规则进行控制。
3.2 含糊推理：含糊控制中的含糊推理是根据含糊规则和输入信号的含糊度来确定输出信号的含糊度。
通过对含糊度进行含糊推理，可以得到含糊控制器的输出信号。
前馈控制和反馈控制
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。
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。
控制的类型
控制的类型
控制按照不同的划分依据可分为多种类型。
按控制的业务范围不同，可分为技术控制、质量控制、资金控制、人力资源控制等；按控制的时间不同，可分为日常控制、定期控制；按控制内容的覆盖面不同，可分为专题控制、专项控制和全面控制；按管理者控制和改进工作的方式不同，可分为间接控制和直接控制等；依据纠正偏差措施的作用环节不同，控制可分为前馈控制、同期控制和反馈控制。
1.前馈控制前馈控制又称预先控制，是面向未来的控制，是计划实施前采取预防措施防止问题的发生，而不是在实施中出现问题后的补救。
管理人员常运用获取的最新信息结合上一个控制循环中的经验教训，反复对可能出现的结果进行认真预测，然后与计划要求进行比较，必要时进行调整计划或控制影响因素，以确保目标的实现。
2.同期控制同期控制又称为过程控制、环节质量控制，其纠正措施是在计划执行的过程中。
护理管理者通过现场监督检查、指导和控制下属人员的活动，对执行计划的各个环节质量进行控制，当发现不符合标准的偏差时立即采取纠正措施。
3.反馈控制反馈控制又称后馈控制、结果质量控制，这类控制作用发生在行动之后。
主要将工作结果与控制标准相比较，对出现的偏差进行纠正，防止偏差的继续发展或再度发生。
如护理质量控制中的"褥疮发生率"、"基础护理合格率"、"护理差错事故发生次数"等统计指标即属此类控制指标。
1/ 1。
说明前馈控制与反馈控制各自的优缺点
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。
前馈控制和反馈控制
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。
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。
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。
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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。
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。
2、当控制系统控制通道滞后时间长、反馈控制又不能获得良好效果时，
可选用前馈控制。
3、选用前馈控制要符合经济性原则。
4、在决定前馈控制方案后，如静态前馈能满足工艺要求，则不选用动态前馈。
前馈- 反馈控制系统优点
1、从前馈控制角度看，由于增加了反馈控制，降低了对前馈控制模型精度的要求，并能对没有测量的干扰信号的扰动进行校正。
2、从反馈控制角度看，前馈控制作用对主要干扰及时进行粗调，大大减少反馈控制的负担
前馈- 反馈控制应用举例现在以两种换热器控制方案举例，直观阐述前
馈- 反馈控制：
1、换热器前馈反馈控制控制方案1
WORD格式
2、换热器前馈反馈控制控制方案 2
说明：本控制方案可克服对象的非线性，或具有变增益控制器功能。