什么是前馈控制请举例说明
河南理工大学-过程控制课件-前馈控制-正式
前馈控制与反馈控制的比较
前馈控制
相关干扰可测量 基于干扰操作 操作变量
开环，无稳定性问题
只有部分干扰可检测
控制通道与相关干扰通道的精确 数学模型均需要获得
前馈控制的理论基础
不变性原理是前馈控制的理论基础。“不变性 ”是指控制系统的被控变量不受扰动变量变化的影 响。进入控制系统中的扰动会通过被控对象的内部 关联，使被控变量发生偏离其设定值的变化。不变 性原理是通过前馈控制器的校正作用，消除扰动对 被控变量的这种影响。
有以下几种类型的不变性： （1）绝对不变性 指在扰动的作用下被控变 量在整个过程中始终保持不变； （2）误差不变性 指在扰动的作用下被控变量 的波动小于一个很小值； （3）稳态不变性 系统在稳态工况下被控变 量与扰动无关； （4）选择不变性 被控变量往往受到若干个 干扰的影响，若系统对其中几个主要的干扰实现不 变性补偿，就称为选择不变性。
TT 11
T2
工艺 介质
反馈控制方案
T2sp
PV
FFC
T1m
RFm
TT
FT
12
31
u RV
蒸汽
T1
RF
换热器
凝液
T2
工艺 介质
前馈控制方案
前馈控制的一般概念
ysp u(t)
前馈控制器
D1(t) Dn(t)
...
D1(t), …, Dn(t) 表示某些 可测量、且对被控变量 CV影响显著的干扰
被控 过程
测量单元
前馈控制器
GDM (s)
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。
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
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。
前馈控制的原理
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
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
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。
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什么是前馈控制请举例说明
【篇一：什么是前馈控制?请举例说明】
certainly
for example，今天你夜观天象明天寒潮入侵
without feed-forwardcontrol（前馈控制），第二天，傻傻如你穿
个裤衩就跑出去了，结果冻得半死，这是在接触冷后，一系列feedback（反馈）知道裹衣服了
conversely（with feed-forward control），翌日麻溜添衣加裳，
这是在接触冷前，就已经采取措施了
另，当然（上述）这些都是在机体正常工作的大大前提下展开的，
如果你的pathways（通路）受阻，则有可能穿个裤衩也感受不到冷，那么就容易冻伤等，even can cause death
--------------------------------------------
偏爱一词未必恰当，我只想说negative feedback（负反馈）主要
用来maintain homeostasis（稳态），and homeostasis comes first，而在这方面positive feedback（正反馈）也在作用，可以视
作一整个negative feedback的一部分，如for the generation of nerve signals，etc
note that
以人为例，纵然你可以说most control systems of the body act
by feedback，但是并不能仅仅从数量上来说重要不重要，英雄（warcraft iii）还只能召三位来是吧，你要明白，a persons life depends on all of them（自然也包括前馈）
not really
前馈也会有失误
for instance，看到食物分泌唾液，胃液等，而由于某种原因没吃到
食物，那么可以说分泌则是一种失误（空转能量等）
note that
前馈的预判性是相对而言的，预判于脑中预判，而不是神
【篇二：什么是前馈控制?请举例说明】
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.
【篇三：什么是前馈控制?请举例说明】
1.前馈控制前馈控制是在企业生产经营活动开始之前进行的控制。
其目的是防止问题的发生而不是当问题出现时再补救。
因而，这种控
制需要及时和准确的信息并进行仔细和反复预测，把预测和预期目
标相比较，并促进计划的修订。
控制的内容包括检查资源的筹备情
况和预测其利用效果两个方面。
为了保证经营过程的顺利进行，管
理人员必须在经营开始以前就检查企业是否已经或能够筹措到在质
和量上符合计划要求的各类经营资源。
如果预先检查的结果是资源
的数量和／或质量无法得到保证，那么就必须修改企业的活动计划
和目标，改变企业产品加工的方式或内容。
已经或将能筹措到的这
些经营资源经过加工转换后取得的结果是否符合需要？这种利用预
测方法对经营成果的事先描述，并使之与企业的需要相对照，也是
事先预测的一个内容。
如果预测的结果符合企业需要，那么就可以
按原定的程序进行；如果不符合，则需要改变企业经营的运行过程
及其投入。
2. 同期控制同期控制，亦称现场控制或过程控制，是指
企业经营过程开始以后，对活动中的人和事进行指导和监督。
主管
人员愈早知道业务活动与计划的不一致，就可以愈快地采取纠偏措施，可以在发生重大问题之前及时纠正。
对下属的工作进行现...1.前
馈控制
前馈控制是在企业生产经营活动开始之前进行的控制。
其目的是防
止问题的发生而不是当问题出现时再补救。
因而，这种控制需要及
时和准确的信息并进行仔细和反复预测，把预测和预期目标相比较，并促进计划的修订。
控制的内容包括检查资源的筹备情况和预测其
利用效果两个方面。
为了保证经营过程的顺利进行，管理人员必须在经营开始以前就检
查企业是否已经或能够筹措到在质和量上符合计划要求的各类经营
资源。
如果预先检查的结果是资源的数量和／或质量无法得到保证，那么就必须修改企业的活动计划和目标，改变企业产品加工的方式
或内容。
已经或将能筹措到的这些经营资源经过加工转换后取得的
结果是否符合需要？这种利用预测方法对经营成果的事先描述，并
使之与企业的需要相对照，也是事先预测的一个内容。
如果预测的
结果符合企业需要，那么就可以按原定的程序进行；如果不符合，
则需要改变企业经营的运行过程及其投入。
2. 同期控制
同期控制，亦称现场控制或过程控制，是指企业经营过程开始以后，对活动中的人和事进行指导和监督。
主管人员愈早知道业务活动与
计划的不一致，就可以愈快地采取纠偏措施，可以在发生重大问题
之前及时纠正。
对下属的工作进行现场监督其作用有两个。
首先，
可以指导下属以正确的方法进行工作。
指导下属的工作，培养下属
的能力，这是每一个管理者的重要职责。
现场监督，可以使上级有
机会当面解释工作的要领和技巧，纠正下属错误的作业方法与过程，从而可以提高他们的工作能力。
其次，可以保证计划的执行和计划
目标的实现，通过现场检查，可以使管理者随时发现下属在活动中
与计划要求相偏离的现象，从而可以使经营问题消失在萌芽状态，
或者避免已经产生的经营问题对企业不利影响的扩散。
3.反馈控制
反馈控制，亦称成果控制或事后控制，是指在一个时期的生产经营
活动已经结束以后，对本期的资源利用状况及其结果进行总结。
由
于这种控制是在经营过程结束以后进行的，因此，不论其分析如何
中肯，结论如何正确，对于已经形成的经营结果来说都是无济于事的，它们无法改变已经存在的事实。
成果控制的主要作用，甚至可
以说是唯一的作用，是通过总结过去的经验和教训，为未来计划的
制定和活动的安排提供借鉴。
成果控制主要包括财务分析、成本分析、质量分析以及职工成绩评
定等内容。
财务分析的目的是通过分析反映资金运动过程的各种财务资料，了
解本期资金占用和利用的结果，弄清企业的、偿债能力、维持营运
的能力以及投资能力，以指导企业在下期活动中调整产品结构和生
产方向，决定缩小或扩大某种产品的生产。
成本分析是通过比较标
准成本（预定成本）和实际成本，了解成本计划的完成情况；通过
分析成本结构和各成本要素的情况，了解材料、设备、人力等资源
的消耗与利用对成本计划执行结果的影响程度，以找出降低成本，
提高经济效益的潜力。
质量分析是通过研究质量控制系统收集的统计数据，判断企业产品
的平均等级系数，了解产品质量水平与其费用要求的关系，找出企
业质量工作的薄弱环节，为组织下期生产过程中的质量管理和确定
关键的提供依据。