前馈控制
前馈控制
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。
前馈控制理念
前馈控制理念
前馈控制，也称超前控制或预先控制，是一种在行动开始之前进行的控制方法。
这种控制理念通过观察情况、收集整理信息、掌握规律、预测趋势，正确预计未来可能出现的问题，并提前采取措施，将可能发生的偏差消除在萌芽状态中。
前馈控制旨在避免在未来不同发展阶段可能出现的问题，并试图克服事后控制的时滞，具有事先预防的作用。
前馈控制的核心在于对作用于系统的可以测量的输入量和主要扰动量进行观察和分析，了解它们对系统输出的影响关系。
在这些可测量的输入量和扰动量产生不利影响之前，通过及时采取纠正措施来消除它们的不利影响，从而实现“防患于未然”的目标。
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。
这种控制方式可以更加及时地进行控制，并且不受系统滞后的影响。
在管理领域，前馈控制具有重要的意义。
管理过程理论认为，只有当管理者能够对即将出现的偏差有所觉察并及时预先提出某些措施时，才能进行有效的控制。
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，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。
总的来说，前馈控制理念强调在行动开始之前进行预测和纠正，以消除潜在的问题和偏差，从而实现更为有效和及时的管理控制。
这种理念在多个领域都有广泛的应用，包括工程、管理、经济等。
前馈控制的名词解释
前馈控制的名词解释
前馈控制是指系统中的输出量通过某种信号或因素，并被作为反馈信号输入系统内部，对系统输入量进行调节和控制，从而实现系统特定运行目标的一种控制方式。
其特点是通过调节截止响应，抑制了反馈变换器和稳定器对输出信号的干扰，达到了稳定控制的目的，是现代自动控制系统的核心技术之一。
前馈控制的应用广泛，它可以涉及到温度控制、速度控制、压力控制、比例控制和流量控制等。
它可以帮助设计者降低系统响应时间，提升稳定性，减少变化幅度，达到最佳控制结果。
前馈控制是分析控制系统的重要工具，它能够用于描述系统状态信息和控制反馈信息，从而实现系统更精确、更安全的控制。
前馈控制可以分为流量和压力前馈，流量前馈可以改善流量的控制精度，而压力前馈则可以改善压力的控制精度。
此外，前馈控制具有自动比例控制的能力，可以采用自动步进控制器来控制比例反馈，实现更加精确的控制。
它同样可以采用PID（比例-积分-微分）控制，调节控制量达到最优化的控制效果，有效改善了系统特性，提高了系统稳定性。
前馈控制因其强大的控制能力，被广泛应用到工业控制领域，它为控制系统的性能提供了巨大的优势，比如改善系统控制质量、稳定系统输出、降低抗干扰能力等，是实现自动控制的必要手段和核心技术之一。
总之，前馈控制是一项重要的自动控制技术，它可以使得系统响
应快速，稳定性高，并可以使系统准确地设定和控制，从而达到最佳控制效果。
而通过不断发展调整前馈控制参数，可以有效提高系统控制装置的性能和稳定性，为实现精确的控制奠定基础。
名词解释前馈控制
名词解释前馈控制前馈控制是一种控制系统中使用的一种控制算法，它的基本原理是根据系统输入和已知的系统模型来预测系统输出，并根据这个预测来制定控制策略。
前馈控制可以有效地抵消外部干扰和系统动力学特性对系统的影响，提高控制系统的稳定性和性能。
前馈控制的核心思想是通过提前知晓系统输入对系统输出的影响，进而根据这些信息来进行控制。
在前馈控制中，通常会使用系统模型来建立输入和输出之间的数学关系。
这个模型可以基于系统的物理特性、经验数据或者理论推导来得到。
根据模型，前馈控制可以通过计算系统输入和输出之间的差异来确定控制策略，以期望输出接近于预期值。
在前馈控制中，常用的控制策略包括比例控制、积分控制和微分控制。
比例控制根据输入和输出之间的差异来确定控制量的大小，积分控制根据输入和输出之间的积分误差来调整控制量，微分控制则根据输入和输出之间的变化率来调整控制量。
这些控制策略可以单独或者结合使用，以达到预期的控制效果。
前馈控制在许多领域中都有广泛的应用。
在机械控制系统中，前馈控制可以用于抑制振动和提高系统的响应速度。
在化工过程中，前馈控制可以用于优化反应过程和减少能源消耗。
在电力系统中，前馈控制可以用于提高电网稳定性和降低线损。
此外，前馈控制还可以应用于航空航天、交通运输、自动化生产线等领域。
虽然前馈控制具有许多优点，但也存在一些局限性。
首先，前馈控制通常需要准确的系统模型和输入信息，如果这些信息不准确或者有误差，控制效果可能会降低。
其次，前馈控制无法处理未知的干扰和变化，只能预测已知输入对输出的影响。
因此，在实际应用中，通常会将前馈控制与反馈控制相结合，以克服各自的不足，实现更好的控制效果。
总之，前馈控制是一种通过预测系统输入对输出的影响来进行控制的算法。
它可以有效地抵消外部干扰和系统动力学特性对系统的影响，提高控制系统的稳定性和性能。
然而，前馈控制的有效性取决于准确的系统模型和输入信息，因此在实际应用中需要综合考虑其他因素来选择合适的控制策略。
前馈控制
Wm(s) = -
W f (s) Wo(s)
Y(s) W f (s)+ Wc(s)Wm(s)Wo(s) = F(s) 1 + Wc(s)Wo(s) 补偿条件变为 W f (s) Wm(s) = Wo(s)Wc(s)
4.前馈—串级复合控制系统
• 副回路的等效传递函数为
WC2 (s)W02 (s) Y2 (s) = X 2 (s) 1 + WC2 (s)W02 (s)
前馈控制的特点： • 1)本质是基于扰动来消除扰动。 • 2)是一种“及时”的控制。 • 3)属于开环控制，只要系统中各环节稳定， 则系统必稳定。 • 4)只适合用来克服可测而不可控的扰动(见 本节三)，对系统其它扰动无抑制作用。 • 5)前馈控制器的控制规律，取决于被控对 象的特性，往往比较复杂。
四、前馈控制系统的工程整定
生产过程中的前馈控制一般均采用前馈--反 馈或前馈--串级复合控制系统。复合控制系统的 参数整定要分别进行，可先整定好单回路反馈 系统或串级系统，再整定前馈环节。 前馈补偿模型由过程扰动通道及控制通道 特性的比值决定，但因过程特性的测量精度不 高，不能准确地掌握扰动通道特性Wf(s)及控制 通道模型Wo(s)，故前馈模型的理论整定难以进 行，目前广泛采用的是工程整定法。
Transfer Fcn3
Disturbance
Output
Random Number
第二节 前馈控制
• 前馈控制系统的基本概念 • 前馈控制系统的结构 • 前馈控制的选用与稳定性 • 前馈控制系统的工程整定 • 前馈控制系统的工业应用 • 前馈控制系统仿真研究
一、前馈控制系统的基本概念
• 单回路、串级控制系统，当被控过 程受到扰动后，必须等到被控参数出现 偏差时，控制器才动作。而前馈控制能 在扰动出现时就进行控制，而不是等到 偏差发生后再进行控制，能更有效地消 除扰动对被控参数的影响。 图4—10 换热器温度控制系统
动物生理学-前馈控制
7）反馈调节器控制规律:PID ; 前馈调节器控制规律:特定;
8）调节器的正反作用的确定:
副调节器的正反作用: 反作用
Km+; Kv+;K02+;
Kc2+
主调节器的正反作用: 反作用
K01+; Kc1+
9）流程图和方框图 10）检验
燃料油流量q B
4）测量元件与变送器: 1、热电阻温度计,温度变送器 2、差压流量计
5）调节阀选型： 气开式
（安全性原则：没有控制信号时，阀应全关）
6）反馈调节器控制规律:PID ;前馈调节器控制规律:特
定;
7）调节器的正反作用的确定: 反作用
Km+; Kv+;K0+;
Kc+
8）流程图和方框图 9）检验
对时变与非线性对象的适应性与 鲁棒性强
前馈控制的特点
1） 前馈控制是一种开环控制；
2） 前馈控制是一种按干扰大小进行补偿的控制， 能及时有效地抑制干扰对被控参数的影响；
3）前馈补偿器不是通用调节器，它取决于过程的 特性； 4）前馈控制只能抑制可测不可控的干扰。
前馈控制的局限性
1）不可能对所有干扰进行补偿，这样既不 经济也不可能实现； 2） 对不可测的干扰无法实现前馈补偿；
前馈控制应用实例 加热炉前馈-串级控制系统
1）主被控参数： 炉出口温度T
2）副被控参数： 燃料油流量q B 3）前馈控制参数： 进料流量q F
4）控制参数:
燃料油流量q B
5）测量元件与变送器:1、热电阻温度计,温度变送器
2、差压流量计
6）调节阀选型：气开式 （安全性原则：没有控制信号时，阀应全关）
复杂过程控制系统
前馈控制
前馈控制：是指通过观察情况、收集整理信息、掌握规律、预测趋势，正确预计未来可能出现的问题，提前采取措施，将可能发生的偏差消除在萌芽状态中，为避免在未来不同发展阶段可能出现的问题而事先采取的措施。
前馈控制发生在实际工作开始之前，是未来导向的。
质量控制培训项目、预测、预算、实时的计算机系统都属于前馈控制。
前馈控制是管理层最渴望采取的控制类型，因为它能避免预期出现的问题，而不比当问题出现时再补救。
12．什么是前馈控制系统?它有什么特点?答：按扰动变化大小进行控制的系统称为前馈控制系统。
前馈控制系统的主要特点有：(1)前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效；(2)前馈控制是属于“开环”控制系统；(3)前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用”控制器，又称前馈补偿装置；(4)一种前馈作用只能克服一种干扰。
13．前馈控制的主要形式有哪几种?答前馈控制的主要形式有单纯的前馈控制(又称简单前馈)和前馈一反馈控制两种。
根据对干扰补偿形式的特点，又分静态前馈控制和动态前馈控制。
14．前馈控制主要应用在什么场合?答：前馈控制主要用于下列场合：(1)干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，单纯反馈控制达不到要求时；(2)主要干扰是可测不可控的变量；(3)对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差时，可采用前馈一反馈控制系统，以提高控制质量。
前馈控制：前馈控制是按照扰动产生校正作用的一种调节方式，主要用于一些纯滞后或容量滞后较大的被控参数的控制。
其目的是加速系统响应速度，改善系统的调节品质。
前馈控制的信息流向是沿干扰通道和调节通道向输出方向馈输的。
前馈调节规律[Gff(s)]取决于调节通道[G(s)—θ1]与扰动通道(θ—θ1)的特性。
系统的传递函数表示为式(12—37)。
Θ1(s)／Θ(s)＝G pd(s)+G ff(s)G pc(s) (12—37)式中，Gpd(s)、Gpc(s)分别为对象干扰通道与调节通道的传递函数，Θ1(s)为输出；Θ(s)为输入。
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。
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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
1
1）
2）
3）
4）
5）（2
6）
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。
21）
22）（1）干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，仅采用反馈控制达不到要求的对象。
23）
24）（2）主要干扰是可测而不可控的变量。
所谓可测，是指干扰是可以运用检测变送装置将其
25）
26）
缺点：滞
（外
因。