第六章基于補償原理的控制系統(tǒng)黃

不變性原理控制系統(tǒng)的被控量與擾動量絕對無關或者在一定準確度下無關幾種不變性絕對不變性誤差不變性穩(wěn)態(tài)不變性選擇不變性基于不變性原理組成的自動控制系統(tǒng)成為前饋控制系統(tǒng)6.2.1基本概念§6.2前饋控制

直接按擾動而不是按偏差進行控制。干擾發(fā)生后，被控量還未顯現(xiàn)出變化之前，控制器就產生了控制作用。這種前饋控制系統(tǒng)對干擾的克服要比反饋控制系統(tǒng)及時得多。1、技術思路例6.1鍋筒鍋爐水位控制系統(tǒng)IG*=ID+IL-5.0IDIG*ILIG圖6.3前饋控制系統(tǒng)(1)、檢測：前饋控制測干擾；反饋控制測被控量。

(2)、效果：克服干擾，前饋控制及時，理論上可實現(xiàn)完全補償；反饋控制不及時。

(3)、經濟性：克服干擾，前饋控制只能一對一，不如反饋控制經濟。

(4)、穩(wěn)定性：前饋為開環(huán)，不存在此問題；反饋則不同，穩(wěn)定性與控制精度是矛盾的。2、前饋與反饋的比較

控制器的輸出僅僅是輸入F的函數(shù)，與時間t無關。在圖4-12中，令前饋控制器傳函滿足下式即可：6.2.2靜態(tài)前饋控制靜態(tài)前饋的含義例6.2列管換熱器的前饋控制其中Ma為擾動量，T2為出口溫度，WO(s)為控制通道的傳遞函數(shù),Wf(s)為前饋通道的傳遞函數(shù),Wd(s)為干擾通道的傳遞函數(shù)。

補償過程如下圖所示。

可實現(xiàn)對擾動的完全補償，使被控量成為對擾動絕對不靈敏的系統(tǒng)。（不變性原理）前饋控制與數(shù)學模型的關系二、動態(tài)前饋控制

靜態(tài)前饋控制只能有效抑制靜態(tài)偏差；動態(tài)前饋控制不但能有效抑制靜態(tài)偏差；而且能有效抑制動態(tài)偏差。1、問題及辦法2、原理：如下圖，其中Gff(S)非純比例環(huán)節(jié)。1）動態(tài)補償器設計2）簡單動態(tài)補償器：導前-滯后環(huán)節(jié)

動態(tài)前饋控制能顯著提高系統(tǒng)的控制質量，但結構和參數(shù)整定均比較復雜。只適用于控制精度要求很高、反饋與靜態(tài)前饋難于滿足時。6.2.4前饋-反饋控制系統(tǒng)亦稱為前饋--反饋控制系統(tǒng)。1、方法的提出

前饋控制是有局限性的：①對補償結果無法檢測；②難以對每個干擾均設計一套前饋控制裝置；③一個固定的前饋模型難以獲得良好的控制質量。3、特點及適用性前饋-反饋控制系統(tǒng)方框圖

復合控制的好處：既發(fā)揮了前饋校正及時的優(yōu)點，又保持了反饋控制能抑制多個干擾并對被控量始終給予檢驗的長處。2、組成原理及結構圖:

當負荷變化時……

對于前饋控制未能完全消除的偏差，以及未能引入前饋控制的其他干擾(如物料進口溫度、蒸汽壓力等)……

3、特點①實現(xiàn)前饋控制作用的完全補償?shù)臈l件不變。（令Y(s)/F(s)=0即可。）②不會因引入前饋控制而影響反饋控制的穩(wěn)定性。4、前饋--反饋控制的優(yōu)點①只需對主要的干擾采用前饋補償，大大簡化了原來的純前饋控制系統(tǒng)。②降低了對前饋控制精度的要求，為工程上實現(xiàn)簡單的前饋補償創(chuàng)造了條件。③比純反饋控制具有控制精度高、溫度速度快的特點。因而是前饋控制中廣泛應用的控制系統(tǒng)。

為了保證前饋控制的精度，常希望控制閥靈敏、線性等；采用串級控制系統(tǒng)可滿足以上要求。

四、前饋--串級控制系統(tǒng)1、方法的提出2