前馈-反馈复合控制系统滞后校正设计

合集下载

用MATLAB进行控制系统的滞后-超前校正设计

用MATLAB进行控制系统的滞后-超前校正设计

课程设计任务书学生姓名: 专业班级:指导教师: 程 平 工作单位: 自动化学院 题 目: 用MATLAB 进行控制系统的滞后-超前校正设计 初始条件:已知一单位反馈系统的开环传递函数是)102.0)(11.0()(++=s s s Ks G要求系统的静态速度误差系数150-≥S v K , 40≥γ,s rad w c /10≥。

要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、MATLAB 作出满足初始条件的最小K 值的系统伯德图,计算系统的幅值裕量和相位裕量。

2、前向通路中插入一相位滞后-超前校正,确定校正网络的传递函数。

3、用MATLAB 画出未校正和已校正系统的根轨迹。

4、用Matlab 对校正前后的系统进行仿真分析,画出阶跃响应曲线5、课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程,列出MATLAB 程序和MATLAB 输出。

说明书的格式按照教务处标准书写。

时间安排:指导教师签名: 年 月 日系主任(或责任教师)签名: 年 月 日串联滞后-超前校正兼有滞后校正和超前校正的优点,即已校正系统的响应速度较快,超调量较小,抑制高频噪声的性能也较好。

当校正系统不稳定,且要求校正后系统的响应速度,相角裕度和稳态精度较高时,以采用串联滞后-超前校正为宜。

其基本原理是利用滞后-超前网络的超前部分来增大系统的相角裕度,同时利用滞后部分来改善系统的稳态性能。

此次课程设计就是利用MATLAB对一单位反馈系统进行滞后-超前校正。

通过运用MATLAB的相关功能,绘制系统校正前后的伯德图、根轨迹和阶跃响应曲线,并计算校正后系统的时域性能指标。

关键字:超前-滞后校正 MATLAB 伯德图时域性能指标1 滞后-超前校正设计目的和原理 (1)1.1 滞后-超前校正设计目的 (1)1.2 滞后-超前校正设计原理 (1)2 滞后-超前校正的设计过程 (3)2.1 校正前系统的参数 (3)2.1.1 用MATLAB绘制校正前系统的伯德图 (4)2.1.2 用MATLAB求校正前系统的幅值裕量和相位裕量 (4)2.1.3 用MATLAB绘制校正前系统的根轨迹 (5)2.1.4 对校正前系统进行仿真分析 (6)2.2 滞后-超前校正设计参数计算 (7) (8)2.2.1 选择校正后的截止频率c2.2.2 确定校正参数 (8)2.3 滞后-超前校正后的验证 (9)2.3.1 用MATLAB求校正后系统的幅值裕量和相位裕量 (9)2.3.2 用MATLAB绘制校正后系统的伯德图 (10)2.3.3 用MATLAB绘制校正后系统的根轨迹 (11)2.3.4 用MATLAB对校正前后的系统进行仿真分析 (12)3 心得体会 (14)参考文献 (16)用MATLAB进行控制系统的滞后-超前校正设计1 滞后-超前校正设计目的和原理1.1 滞后-超前校正设计目的所谓校正就是在系统不可变部分的基础上,加入适当的校正元部件,使系统满足给定的性能指标。

自动控制原理--滞后超前校正与PID校正

自动控制原理--滞后超前校正与PID校正

G s 1 T1s 1 aT2s
1 T1s 1 T2s
°
其中:
E1
1,a 1且.a 1 °
C1
R1
°
R2
E2
C2
°
Phase (deg); Magnitude (dB)
To: Y(1)
Bode Diagrams
From: U(1) 0
-5
-10
-15
-20 50
0
-50
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10-4
10-3
10-2
应 50o 处的g 0.082 rad s,相应幅频特性为Lg 45.5db
据此,由20log KP Lg 45db 求得:KP 0.0053 。
为减少对相角裕量校正效果影响,PI控制器转折 频率 1 KI KP 选择远离g 处,取1 g 10 0.0082 rad s 求得:KI 0.000044 。于是,PI控制器传递函数
• PID调节器是一种有源校正网络,它获得了 广泛的应用,其整定方法要有所了解。
系统校正的设计方法
分析法
综合法
分析法:
选择一种校正装置
设计装置的参数
校验
综合法: 设计希望特性曲线 校验
确定校正装置的参数
期望特性综合设计方法:
1、先满足精度要求,并画出原系统Bode图; 2、根据Bode定理,系统有较大的相位裕量,幅频特性在剪切频
G( j)
1
j2T( jT 1)
63.5
0.707
二阶最佳指标:
L() -20dB/dB
1/2T
()
p % 4.3%
180°
ts (6 ~ 8)T
1/T

MATLAB的毕业设计:前馈—反馈复合控制系统

MATLAB的毕业设计:前馈—反馈复合控制系统

前馈—反馈复合控制系统第一节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。

按照这种理论构成的控制系统称为前馈控制系统,显然,前馈控制对于干扰的克服要比反馈控制系统及时的多。

从以上分析我们可以得出如下结论:若系统中的调节器能根据干扰作用的大小和方向就对被调介质进行控制来补偿干扰对被调量的影响,则这种控制就叫做前馈控制或扰动补偿。

前馈控制系统的工作原理可结合下面图1所示的换热器前馈控制进一步说明,图中虚线部分表示反馈控制系统。

一定。

当被加换热器是用蒸汽的热量加热排管中的料液,工艺上要求料液出口温度1热水流量发生变化时,若蒸汽两不发生变化,而要使出口温度保持不变,就必须在被加热水量发生变化的同时改变蒸汽量。

这就是一个前馈控制系统。

图中虚线所示是反馈控制的方法,这种方法没有前馈控制及时。

图1前馈控制系统的原理框图于图2所示。

图中,B k :测量变送器的变送系数;DZ W (s):干扰通道对象传递函数;D W (s):控制通道对象传递函数;B W (s):前馈控制装置或前馈调节器的传递函数。

第二节 前馈控制系统的特点理想的情况下,针对某种扰动的前馈控制系统能够完全补偿因扰动而引起的对被调量的影响。

实现对干扰完全补偿的关键是确定前馈控制器(前馈调节器)的控制作用,显然B W (s)取决于对象控制通道和干扰通道的特性。

前馈及复合控制

前馈及复合控制

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与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。

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。

化曲线。

若曲线b与曲线a大小相同,方向相反,则可能实现对扰动量的完全补偿,从而使被控量T与扰动量Q完全无关。

前馈反馈控制系统

前馈反馈控制系统

一、前馈控制系统设计1、前馈控制系统选择原则1.1扰动量可测不可控原则 (2)1.2控制系统精确辨识原则 (2)1.3被控系统自衡原则 (3)1.4优先性原则 (3)1.5经济性原则 (4)2、工程整定2.1整定的总体原则2.1.1稳定性 (4)2.1.2 快快速性 (5)2.1.3反馈控制的静差 (5)3、前馈-反馈复合系统工程整定 (5)二、实例仿真 (6)2.1前馈控制系统整定 (7)2.2反馈控制系统前向通道稳定性分析 (7)2.3、反馈控制系统整定 (8)2.4、系统仿真 (9)三、................................................. 心得体会11四、................................................. 参考文献12一、前馈控制系统设计1.1前馈控制系统选择原则前馈控制系统的选择主要有一下原则:1.1.1扰动量可测不可控原则扰动量的可测性是补偿的前提条件,不可测的扰动量无法设计前馈补偿器。

如果干扰可控,则可通过控制方法消除扰动对系统的影响,而没有必要采用前馈这种迂回的方式,在被控系统“腹中”消除干扰的影响了。

例如在很多过程控制中,温度是一个主要干扰源。

温度可以测量(直接测量或间接测量),满足可测条件。

而在某些环境如实验室中,温度可以通过空调等进行调节(不满足不可控条件),将温度对控制对象的影响降到最低,这时就没有必要对温度采取前馈控制方式消除影响了。

而在很多现场情况下(如被控对象在室外等),温度不易调节(满足不可控条件),这时应米取前馈控制方式消除由于温度对系统的影响。

1.1.2控制系统精确辨识原则控制中的每一个环节的传递特性都应能精确辨识。

作为开环控制,构成前馈控制系统中的任何一个环节都应尽可能准确,因为开环控制系统中的任何一环节对系统的控制精确度都有一定影响。

相比之下,闭环控制对系统中环节的要求要“松”得多。

控制工程基础第五章——校正

控制工程基础第五章——校正

三 系统常用校正方法(2)
前馈校正 (复合控制)
对输入的
对扰动的
系统校正的基本思路
系统的设计问题通常归结为适当地设计串 联或反馈校正装置。究竟是选择串联校正还是 反馈校正,这取决于系统中信号的性质、系统 中各点功率的大小、可供采用的元件、设计者 的经验以及经济条件等等。
一般来说,串联校正可能比反馈校正简单, 但是串联校正常需要附加放大器和(或)提供隔离。 串联校正装置通常安装在前向通道中能量最低的地方。 反馈校正需要的元件数目比串联校正少,因为反馈校 正时,信号是从能量较高的点传向能量较低的点,不 需要附加放大器。
显然不满足要求。
令 20lgG(j0)0 或 G0(j0) 1 可求得ω0,再求得γ。

☆ 超前校正设计的伯德图
☆ 超前校正设计⑵
☆ 超前校正设计⑶
⒊确定超前校正装置的最大超前相位角
m4 52 75 23
⒋确定校正装置的传递函数
①确定参数α ②确定ωm
1 1 s sii n n m m1 1 s sii2 2n n 3 32.28
PID 传递 函数
G c(s)U E ((s s))K PK I1 sK D s
Gc(s)KP(1T1IsTDs)
KP——比例系数;TI——积分时间常数; TD——微分时间常数
二 PID控制器各环节的作用
比例环节 积分环节 微分环节
即时成比例地反映控制系统的偏差 信号,偏差一旦产生,控制器立即产 生控制作用,以减少偏差。
为了充分利用超前装置的最大超前相位角,一般取校正后系统的
开环截止频率为 0 m 。故有 Lc(m)L(0 ' )0d B
于是可求得校正装置在ωm处的幅值为
2 lG 0 g c (jm ) 1 l0 g 1 l2 0 g .2 3 8 .5 d8 B最后得校正装置

前馈控制和反馈控制

前馈控制和反馈控制

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。

前馈—反馈复合控制系统

前馈—反馈复合控制系统

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。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

学号:课程设计题目前馈-反馈复合控制系统滞后校正设计学院**********专业*********班级*******姓名***指导教师**2015年1月16日课程设计任务书学生姓名: *** 专业班级: ****** 指导教师: ** 工作单位: 武汉理工大学题 目: 前馈-反馈复合控制系统滞后校正设计 初始条件:已知一前馈-反馈复合控制系统如图所示,系统控制通道特性、扰动通道特性传递函数分别为)32)(2(120)(0++=s s s s G ,25)(+=s s G f 。

要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)(1) 试对系统进行滞后校正,是系统的相角稳定裕度︒≥45γ。

(2) 设计前馈控制系统,是系统能克服扰动对系统的影响。

(3) 对上述任务写出完整的课程设计说明书,说明书中必须进行原理分析,写清楚分析计算的过程及其比较分析的结果,并包含Matlab 源程序或Simulink 仿真模型,说明书的格式按照教务处标准书写。

时间安排:指导教师签名: 年 月 日系主任(或责任教师)签名: 年 月 日目录摘要 (4)1. 设计目的及要求 (5)1.1设计目的 (5)1.2设计要求 (5)2.原理分析 (5)2.1前馈系统 (5)2.1.1前馈控制的定义 (5)2.1.2前馈控制系统的特点 (6)2.2反馈控制 (7)2.2.1.定义 (7)2.2.2.反馈控制的特点 (7)2.3.复合控制系统特性 (7)2.3.1.前馈-反馈复合控制原理 (8)2.3.2.复合控制系统特点 (8)3.整定计算 (11)3.1前馈控制系统整定计算 (11)3.2反馈控制系统的整定计算 (11)4.MATLAB仿真 (12)4.1初始系统仿真图 (12)4.2加入前馈控制系统后系统仿真图 (12)4.3加入滞后校正装置后系统仿真图 (13)5.总结 (14)6.参考文献 (15)摘要在本次课程设计中,需要我们设计前馈-反馈控制系统。

前馈—反馈复合控制系统中存在两种不同的控制方式,即前馈、反馈。

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;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。

在本次设计中,我们采用滞后校正方式。

关键词:前馈反馈复合滞后校正1.设计目的及要求1.1设计目的通过本次课程设计,帮助学生掌握前馈控制系统的设计和反馈控制系统的设计,理解和掌握复合校正的概念。

同时,在设计过程中实时的观察到各阶段的波形,有利于学生更直观的掌握控制系统的各种特性。

1.2设计要求γ。

(1)试对系统进行滞后校正,是系统的相角稳定裕度︒≥45(2)设计前馈控制系统,是系统能克服扰动对系统的影响。

2.原理分析2.1前馈系统2.1.1前馈控制的定义前馈控制(英文名称为Feedforward Control),是按干扰进行调节的开环调节系统,在干扰发生后,被控变量未发生变化时,前馈控制器根据干扰幅值,变化趋势,对操纵变量进行调节,来补偿干扰对被控变量的影响,使被控变量保持不变的方法。

图中虚线所示是反馈控制的方法,这种方法没有前馈控制及时。

图1前馈控制系统的原理框图于图2所示。

图2.1 前馈控制系统的一般框图K:测量变送器的变送系数;图中,B()SW:干扰通道对象传递函数;DZ()SW:控制通道对象传递函数;D()S W B :前馈控制装置或前馈调节器的传递函数。

理想的情况下,针对某种扰动的前馈控制系统能够完全补偿因扰动而引起的对被调量的影响。

实现对干扰完全补偿的关键是确定前馈控制器(前馈调节器)的控制作用,显然()S W B 取决于对象控制通道和干扰通道的特性。

由图2可得: ()()()()[]SD B B DZ Z S W S W K S W S Y += (1)令0=B K 则有:()()()()()S W S W S W S Z S Y D B DZ += (2)式中:()S W DZ 是干扰引起的输出。

在理想的情况下,经过前馈控制以后,被调量不变,即实现了所谓“完全补偿”,此时:()()()()()0=+=S W S W S W S Z S Y D B DZ 所以,前馈控制器的控制规律为:()()()S W S W S W D DZ B -= (3) 上式说明前馈控制的控制规律完全是由对象特性决定的,它是干扰通道和控制通道传递函数之商,式中负号表示控制作用的方向与干扰作用相反。

如果()S W DZ 和 ()S W D 可以很准确测出,且()S W B 完全和上式确定的特性一致,则不论干扰信号是怎样的形式,前馈控制都能起到完全控制的作用,使被调量因干扰而引起的动态和稳态偏差均是零。

2.1.2前馈控制系统的特点1.前馈控制的特点前馈控制的特点有:前馈控制系统是开环控制系统;按干扰进行控制,控制及时,精度高;仅仅对前馈量有控制作用;前馈控制器为多用控制器;不能随时了解被控变量变化情况。

2.前馈控制的局限性前馈控制只能抑制可测干扰对被控参数的影响。

.其次,由于实际工业对象存在着多个干扰,为了补偿它们对被控变量的影响,势必要设计多个前馈通道,这就增加了投资费用和维护工作量。

此外前馈控制器的数学模型是由过程动态()S W DZ 和()S W D 决定的,而()S W DZ 和()S W D 的精度模型是很难得到的,也受多种因素的限制,对象特性要受负荷和工况等因素的影响而产生漂移,必将导致干扰通道和控制通道的变化,因此一个固定的前馈模型难以获得良好的控制品质。

2.2反馈控制2.2.1.定义反馈控制(英文名称为Feedback Control ),是指从被控对象获取信息,按照偏差的极性而向相反的方向改变控制量,再把调节被控量的作用馈送给控制对象,这种控制方法称为反馈控制,也称作按偏差控制。

反馈控制总是通过闭环来实现的。

2.2.2.反馈控制的特点反馈控制的特点有:按偏差进行调节;调节量小,失调量小;能随时了解被控变量变化情况;输出影响输入(闭环)。

反馈控制必须有偏差才能进行调节,调节作用落后于干扰作用;调节不及时,被控变量总是变化的。

2.3.复合控制系统特性正如前面所指出的那样,前馈控制能依据干扰值的大小在被调参数偏离给定值之前进行控制,使被调量始终保持在给定值上。

这样一个看起来相当完美的控制方式也有其局限性。

首先表现在前馈控制系统中不存在被调量的反馈,即对于补偿的结果没有前言的手段。

因而,当前前馈作用并没有最后消除偏差时,系统无法得知这一信息而作进一步的校正。

其次,由于实际工业对象存在着多个干扰,为了补偿它们对被调量的影响,势必设计多个前馈通道,增加了投资费用和维护工作量。

此外当干扰通道的时间常数小于控制通道的时间常数时,不能实现完全补偿。

再者,前馈控制模型的精度也受到多种因素的限制,对象特性受负荷和工况等因素的影响而产生偏移,必然导致()S W D 和()S W DZ 的变化,因此一个事先固定的前馈模型不可能获得良好的控制质量。

鉴于以上原因,前馈控制往往不能单独使用。

为了获得满意的控制效果,通常是将前馈控制与反馈控制相结合,组成前馈-反馈复合控制系统。

该复合系统一方面利用前馈控制及时有效地减少干扰对被控参数的动态影响;另一方面则利用反馈控制使被控参数稳定在设定值上,从而保证系统有较高的控制质量。

2.3.1.前馈-反馈复合控制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。

2.3.2.复合控制系统特点(1)引入反馈控制后,前馈控制中的完全补偿条件不变。

图3为前馈—反馈复合控制系统的原理方框图。

图2.3 换热器前馈-反馈控制系统框图由图可得,没有加入反馈作用时完全补偿的条件为:()()()S W S W S W D DZ B -= (4)加上反馈后有:()()()()()()()()()()()()S Z S W S W S W S W S W S X S W S W S W S W S Y D T DZ D B D T D T •+++•+=11 (5)式(5)中()0=S X ,()0≠S Z ,应用不变性原理有:()()()()()01=++S W S W S W S W S W D T DZ D B 即:()()()S W S W S W D DZ B -= (6)式(4)与式(6)完全一样。

而如果不加前馈作用,即若()0=S W B ,显然,()()()()()()()()()()S Z S W S W S W S X S W S W S W S W S Y D T DZ D T D T •++•+=11由于()0≠S W DZ ,因此扰动对系统输出是有影响的。

(2)复合控制系统补偿控制的规律不仅与对象控制通道和干扰通道的传递函数有关,还与反馈调节器的位置有关。

若复合控制系统的组成如图(4)所示,反馈调节器与图(3)相比,不是放在前馈信号前面,而是放在后面,则有:()()()()()()()()()()()()()S Z S W S W S W S W S W S W S X S W S W S W S W S Y D T DZ D T B D T D T •+++•+=11图2.4 反馈调节器放在前馈信号前面可得完全补偿条件:()()()()S W S W S W S W D T DZ B -=(7) 显然与式(4)不同。

(3) 复合控制时,扰动对输出的影响要比纯前馈时小得多。

为方便比较,设系统为定值控制,即()0=S X ,专门讨论扰动Z (s )对系统的影响。

因为前馈控制不可能完全补偿,即Y(s)的第二项不可能完全为零,令其为()S ∆,那么,纯前馈控制时:()()()()[]()()()S Z S S Z S W S W S W S Y D B DZ •∆=•+= (8)加入反馈后,则:()()()()()S Z S W S W S S Y D T •+∆='11 (9)因为()()11≥'+S W S W D T ,因此()()S Y S Y 11≤'(10)对于其他未经过补偿的扰动作用也有类似的结果。

相关文档
最新文档