《前饋控制系統(tǒng)》PPT課件

前饋控制 前饋控制的提出和基本概念前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)前饋控制的選用與穩(wěn)定性前饋控制系統(tǒng)的工程整定前饋控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用 前饋控制的提出和基本概念 換熱器工藝流程圖 換熱器控制要求 換熱器溫度反饋控制系統(tǒng) TT TC 反饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 反饋控制的本質(zhì)是 基于偏差來(lái)消除偏差 是一種 不及時(shí) 的控制 無(wú)論擾動(dòng)發(fā)生在哪里 總要等到被控量發(fā)生偏差后 調(diào)節(jié)器才開始調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)器的動(dòng)作總要落后擾動(dòng)作用的發(fā)生 存在 穩(wěn)定性 問題 必須進(jìn)行分析 對(duì)包圍在環(huán)內(nèi)的一切擾動(dòng)量均能抑制 前饋控制的原理與特點(diǎn) 選擇影響被控量 并且可測(cè)量的主要擾動(dòng) 構(gòu)成前饋控制系統(tǒng) FT 前饋補(bǔ)償器 前饋控制系統(tǒng)框圖 前饋控制的補(bǔ)償原理 前饋控制的特點(diǎn) 基于擾動(dòng)來(lái)消除擾動(dòng)對(duì)被控量的影響 又稱為 擾動(dòng)補(bǔ)償 擾動(dòng)發(fā)生后 前饋控制 及時(shí) 動(dòng)作 屬于開環(huán)控制 只要系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)是穩(wěn)定的 則控制系統(tǒng)必然穩(wěn)定 只適合于可測(cè)不可控的擾動(dòng) 控制規(guī)律取決于被控對(duì)象的特性 一種前饋控制只能克服一種擾動(dòng) 1 可測(cè) 擾動(dòng)量可以通過測(cè)量變送器 在線地將其轉(zhuǎn)換為前饋補(bǔ)償器所能接受的信號(hào) 2 不可控 擾動(dòng)量與控制量之間的相互獨(dú)立性 即控制通道的傳遞函數(shù)與擾動(dòng)通道的傳遞函數(shù)無(wú)關(guān)聯(lián) 從而控制量無(wú)法改變擾動(dòng)量的大小 前饋控制的局限性 完全補(bǔ)償難以實(shí)現(xiàn) 擾動(dòng)通道和控制通道的數(shù)學(xué)模型很難準(zhǔn)確求出 即使求出 工程上難以實(shí)現(xiàn) 只能克服可測(cè)不可控的擾動(dòng) 前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 單純的前饋控制系統(tǒng)前饋 反饋控制系統(tǒng)前饋 串級(jí)控制系統(tǒng) 前饋 反饋復(fù)合控制系統(tǒng) 補(bǔ)償器數(shù)學(xué)模型 結(jié)構(gòu)一的數(shù)學(xué)模型 結(jié)論 2 只要對(duì)主要干擾進(jìn)行前饋補(bǔ)償 其它干擾由反饋控制予以校正 結(jié)構(gòu)之二 補(bǔ)償器數(shù)學(xué)模型 工業(yè)應(yīng)用 加熱爐前饋 反饋控制 FT TT 分析 前饋 串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng) 典型結(jié)構(gòu)框圖 由于串級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)進(jìn)入副回路的擾動(dòng)影響有較強(qiáng)的抑制作用 所以前饋控制主要克服一次擾動(dòng) 前饋控制模型 工業(yè)應(yīng)用 加熱爐溫度控制系統(tǒng) FT TT FT 習(xí)題5 11 確定控制器的正反作用形式 先研究副調(diào)節(jié)器 再研究主調(diào)節(jié)器 習(xí)題5 12 畫出結(jié)構(gòu)圖 串級(jí)控制是由內(nèi)外兩個(gè)反饋回路所組成 而前饋 反饋控制是由一個(gè)反饋回路和另一個(gè)開環(huán)的補(bǔ)償回路疊加而成 串級(jí)控制中的副參數(shù)是反映主被控變量的中間變量 控制作用對(duì)它產(chǎn)生明顯的調(diào)節(jié)效果 而前饋 反饋控制中的前饋輸入量是對(duì)主被控變量有顯著影響的干擾量 是完全不受控制作用約束的獨(dú)立變量 a圖的框圖 b圖的框圖 前饋控制的選用與穩(wěn)定性 實(shí)現(xiàn)前饋控制的必要條件是擾動(dòng)量的可測(cè)及不可控性 1 可測(cè) 擾動(dòng)量可以通過測(cè)量變送器 在線地將其轉(zhuǎn)換為前饋補(bǔ)償器所能接受的信號(hào) 2 不可控 擾動(dòng)量與控制量之間的相互獨(dú)立性 即控制通道的傳遞函數(shù)與擾動(dòng)通道的傳遞函數(shù)無(wú)關(guān)聯(lián) 從而控制量無(wú)法改變擾動(dòng)量的大小 前饋控制的選用與穩(wěn)定性 前饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性 1 前饋控制是開環(huán)控制 只要各環(huán)節(jié)是穩(wěn)定的 系統(tǒng)就是穩(wěn)定的 2 前饋 反饋 前饋 串級(jí)系統(tǒng) 只要反饋或串級(jí)系統(tǒng)是穩(wěn)定的 則相應(yīng)的前饋 反饋 前饋 串級(jí)控制系統(tǒng)也一定穩(wěn)定 3 無(wú)自平衡能力的生產(chǎn)過程 通常不能單獨(dú)使用前饋控制 前饋控制系統(tǒng)的工程整定 前饋控制模型是由過程擾動(dòng)通道和過程控制通道決定的 但準(zhǔn)確獲取過程擾動(dòng)通道和過程控制通道的傳遞函數(shù)通常很困難 所以理論整定難以進(jìn)行 目前廣泛采用的是工程整定法 參見教材P138 142 前饋控制系統(tǒng)的實(shí)施 相當(dāng)數(shù)量的工業(yè)對(duì)象都具有非周期性與過阻尼的特性 經(jīng)?？捎靡粋€(gè)一階或二階容量滯后 必要時(shí)再串一個(gè)純滯后環(huán)節(jié)來(lái)近似 動(dòng)態(tài)特性 具有超前特性 適合于控制通道滯后大于干擾通道滯后 具有滯后特性 適合于控制通道滯后小于干擾通道滯后 實(shí)現(xiàn)辦法 大滯后補(bǔ)償控制 大滯后帶來(lái)的影響大滯后過程的預(yù)估補(bǔ)償控制增益自適應(yīng)的預(yù)估補(bǔ)償控制 大滯后帶來(lái)的影響 由于過程控制通道中純滯后的存在 被控量不能及時(shí)反映系統(tǒng)承受的擾動(dòng) 擾動(dòng)量影響的反映要依靠被控參數(shù)的檢測(cè) 由于滯后的存在 反映時(shí)間滯后 因而開始調(diào)節(jié)的時(shí)間也滯后 調(diào)節(jié)不及時(shí) 過程會(huì)產(chǎn)生明顯的超調(diào)量和較長(zhǎng)的調(diào)節(jié)時(shí)間 原因是調(diào)節(jié)不及時(shí) 大滯后的界定與控制方案 大滯后過程的預(yù)估補(bǔ)償控制 基本思想 按照過程特性 預(yù)估出一種模型加入到反饋控制系統(tǒng)中 以補(bǔ)償過程的動(dòng)態(tài)特性 Smith預(yù)估補(bǔ)償控制 Smith預(yù)估補(bǔ)償控制系統(tǒng) Smith預(yù)估補(bǔ)償控制等效框圖 Smith補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn) 用近似數(shù)學(xué)模型模擬純滯后環(huán)節(jié) 帕德一階和二階近似式 帕德一階近似式 帕德二階近似式 帕德近似式的實(shí)現(xiàn) Smith補(bǔ)償控制系統(tǒng)框圖 Smith預(yù)估補(bǔ)償控制存在的問題 增益自適應(yīng)預(yù)估補(bǔ)償控制 A B 加熱爐溫度預(yù)估補(bǔ)償控制 軋鋼車間加熱爐多點(diǎn)平均溫度反饋控制系統(tǒng)系統(tǒng)主要配置 六臺(tái)設(shè)有斷偶報(bào)警裝置的溫度變送器 三臺(tái)高值選擇器 一臺(tái)加法器 一臺(tái)PID調(diào)節(jié)器和一臺(tái)電 氣轉(zhuǎn)換器 加熱爐溫度