過程控制課程設(shè)計(jì)-前饋-反饋控制系統(tǒng)仿真論文

南昌航空大學(xué)課程設(shè)計(jì)南昌航空大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)名稱：前饋—反饋控制系統(tǒng)仿真課題組成員：指導(dǎo)老師：撰寫日期：2016年12月18日星期日南昌航空大學(xué)信息工程學(xué)院自動(dòng)化系二○一六年制過程控制課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2016－2017學(xué)年第一學(xué)期第15周－15周題目前饋——反饋復(fù)合控制系統(tǒng)仿真內(nèi)容及要求通過在MATLAB軟件上建立前饋—反饋復(fù)合控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用反饋控制抑制其他干擾及前饋所“遺留部分干擾”。采用前饋、反饋分別整定和以反饋為基礎(chǔ)整定前饋的方法，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)、控制系統(tǒng)整、和系統(tǒng)仿真等內(nèi)容。進(jìn)度安排1、講授課程設(shè)計(jì)的要求、任務(wù)和方法，布置設(shè)計(jì)題目（0.5天）；2、查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案（1天）；3、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)調(diào)試并完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告（2.5天）；4、當(dāng)場(chǎng)個(gè)人答辯及報(bào)告評(píng)閱（1天）。學(xué)生姓名：劉英俊指導(dǎo)時(shí)間2016年11月20日至2016年11月27日指導(dǎo)地點(diǎn)：F409任務(wù)下達(dá)2016年11月21日任務(wù)完成2016年11月27日考核方式1.評(píng)閱eq\o\ac(□,√)2.答辯□3.實(shí)際操作□4.其它□指導(dǎo)教師系（部）主任注：1、此表一組一表二份，課程設(shè)計(jì)小組組長一份；任課教師授課時(shí)自帶一份備查。2、課程設(shè)計(jì)結(jié)束后與“課程設(shè)計(jì)小結(jié)”、“學(xué)生成績(jī)單”一并交院教務(wù)存檔。引言本課程設(shè)計(jì)通過仿真實(shí)例介紹前饋-反饋控制系統(tǒng)的基本特點(diǎn)、前饋反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及前饋反饋控制系統(tǒng)控制器的參數(shù)整定等基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)。在本設(shè)計(jì)中，通過對(duì)鍋爐雙沖量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析，說明前饋反饋控制系統(tǒng)的優(yōu)越性能。目錄1、系統(tǒng)概述 系統(tǒng)概述1.1、前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在熱工控制系統(tǒng)中，由于被控對(duì)象通常存在一定的純滯后和容積滯后，因而從干擾產(chǎn)生到被調(diào)量發(fā)生變化需要一定的時(shí)間。從偏差產(chǎn)生到調(diào)節(jié)器產(chǎn)生控制作用以及操縱量改變到被控量發(fā)生變化又要經(jīng)過一定的時(shí)間，可見，這種反饋控制方案的本身決定了無法將干擾對(duì)被控量的影響克服在被控量偏離設(shè)定植之前，從而限制了這類控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的進(jìn)一步提高?？紤]到偏差產(chǎn)生的直接原因是干擾作用的結(jié)果，如果直接按擾動(dòng)而不是按偏差進(jìn)行控制，也就是說，當(dāng)干擾一出現(xiàn)調(diào)節(jié)器就直接根據(jù)檢測(cè)到的干擾大小和方法按一定規(guī)律去控制。由于干擾發(fā)生后被控量還未顯示出變化之前，調(diào)節(jié)器就產(chǎn)生了控制作用，這在理論上就可以把偏差徹底消除。按照這種理論構(gòu)成的控制系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)，顯然，前饋控制對(duì)于干擾的克服要比反饋控制系統(tǒng)及時(shí)的多。從以上分析我們可以得出如下結(jié)論：若系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器能根據(jù)干擾作用的大小和方向就對(duì)被調(diào)介質(zhì)進(jìn)行控制來補(bǔ)償干擾對(duì)被調(diào)量的影響，則這種控制就叫做前饋控制或擾動(dòng)補(bǔ)償。前饋控制系統(tǒng)的工作原理可結(jié)合下面圖1.1所示。圖1.1前饋控制原理圖圖1.1中虛線部分為縮影入的控制部分。G1(s)、G3(s)為干擾源至系統(tǒng)的干擾通道傳遞函數(shù)；Gd(s)為前饋調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)；G2(s)、G3(s)為干擾源至系統(tǒng)輸出的控制通道傳遞函數(shù)。系統(tǒng)輸出為：Y=X·G1G2G3+M(GdG2+Gf)G3(1-1) 有式（1-1）可知：M為干擾信號(hào)，只要測(cè)出M及干擾通道Gf就可以構(gòu)造Gd，則：Gd=-Gf/G2(1-2) 從而消除干擾的影響。干擾對(duì)系統(tǒng)的作用是通過干擾通道進(jìn)行的，前饋控制的原理是給系統(tǒng)附加一個(gè)控制通道，使所測(cè)量的系統(tǒng)擾動(dòng)通過前饋控制器改變控制。利用擾動(dòng)所附加的控制量與擾動(dòng)對(duì)被控變量影響的疊加消除或減小干擾的影響。1.2、前饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 前饋控制系統(tǒng)只要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1）屬于開環(huán)控制。只要系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)是穩(wěn)定的，控制系統(tǒng)就必定穩(wěn)定。若系統(tǒng)中有一個(gè)環(huán)節(jié)不穩(wěn)定或局部不穩(wěn)定，系統(tǒng)就不穩(wěn)定。另外，系統(tǒng)的控制精度取決于系統(tǒng)的每一部分的精度，所以對(duì)系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)精度要求較高。 2）很強(qiáng)的補(bǔ)償局限性前饋控制系統(tǒng)實(shí)際是同一干擾源通過干擾通道和前饋通道對(duì)系統(tǒng)作用的疊加來消除干擾的影響。因此，固定的前饋控制系統(tǒng)只對(duì)相應(yīng)的干擾源器作用，而對(duì)其他干擾沒有影響。而且，在實(shí)際的工程應(yīng)用中，影響往往是多種多樣，系統(tǒng)隨時(shí)間、工作狀態(tài)、環(huán)境等變化，也會(huì)發(fā)生變化甚至使是非線性的，這些都可能導(dǎo)致不可能精確確定某一干擾對(duì)系統(tǒng)影響的程度或數(shù)學(xué)描述關(guān)系式。所以前饋控制系統(tǒng)即使對(duì)單一干擾也難以完全控制。 3）前饋控制反應(yīng)迅速。在前饋控制系統(tǒng)中，信息流只向前運(yùn)行，沒有反饋問題，因此相應(yīng)提高了系統(tǒng)的反應(yīng)速度。在擾動(dòng)發(fā)生后，前饋控制器及時(shí)動(dòng)作，對(duì)抑制被控制量由于擾動(dòng)引起的動(dòng)靜態(tài)偏差比較有效。這非常有利于大延遲滯系統(tǒng)控制。 4）只能用于可測(cè)的干擾 對(duì)不可測(cè)干擾，由于不能構(gòu)造前饋控制器而不能使用。1.3、前饋-反饋混合控制根據(jù)前饋控制的特點(diǎn)可以看出，前饋控制雖然調(diào)節(jié)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但仍然存在很大的局限性，只能對(duì)已知的、單一的干擾進(jìn)行抑制，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用中的不確定干擾，并不能起到有效的作用。所以為了使系統(tǒng)根據(jù)有抗干擾性和準(zhǔn)確性，可以對(duì)系統(tǒng)引入反饋調(diào)節(jié)，即：前饋-反饋混合控制。系統(tǒng)有兩種形式。（1）前饋-反饋復(fù)合控制方式一的工作原理圖如圖1.2所示圖1.2前饋-反饋復(fù)合控制系統(tǒng)方式一 系統(tǒng)擾動(dòng)傳遞函數(shù)為：Y(s)M(s)=Gf而再單純的前饋控制下，系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的傳遞函數(shù)為：Y(s)M(s)=Gfs+Gd可見，前饋-反饋復(fù)合控制與單純的前饋控制相比，擾動(dòng)量對(duì)被控量的影響為原來的1/（Gfs 前饋-反饋復(fù)合控制實(shí)現(xiàn)干擾全補(bǔ)償?shù)臈l件為：Gds=-Gf(s)G1(s) （2）前饋-反饋復(fù)合控制方式二的工作原理圖如圖1.3所示圖1-3前饋-反饋復(fù)合控制方式二對(duì)圖1-3所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，輸出對(duì)于干擾的傳遞函數(shù)Y(s)M(s)=Gfs+Gd 前饋-反饋復(fù)合控制實(shí)現(xiàn)干擾全補(bǔ)償?shù)臈l件為：Gds=-Gf(s)Gc(s)G1(s)對(duì)圖1-3所示系統(tǒng)前饋補(bǔ)償器取決于過程擾動(dòng)通道、控制通道特性和反饋控制器規(guī)律?？偨Y(jié)：采用前饋-反饋系統(tǒng)對(duì)某一個(gè)或某幾個(gè)系統(tǒng)影響顯著的擾動(dòng)在影響系統(tǒng)輸出之前進(jìn)行提前補(bǔ)償，而對(duì)于起擾動(dòng)可利用反饋控制，通過輸出的變化進(jìn)行偏差補(bǔ)償。前饋-反饋復(fù)合控制的兩種形式，其控制性能相同。2、前饋-反饋混合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1、鍋爐汽水系統(tǒng)介紹如圖2.1所示，經(jīng)過處理后的水通過給水母管在給水調(diào)節(jié)器作用下，流經(jīng)省煤器被加熱后送入汽包，然后在汽包和管束系統(tǒng)中進(jìn)行自然對(duì)流交換，汽包產(chǎn)生的蒸汽在上汽包中分離，從主汽管流出，在過熱器中進(jìn)行一步加熱形成過熱蒸汽后流向分汽缸，以便與工業(yè)生產(chǎn)以及其他用它用途。圖2.1鍋爐氣泡系統(tǒng)圖2.2、汽包水位特性及其控制汽包和蒸發(fā)管系統(tǒng)中儲(chǔ)藏著蒸汽和水，儲(chǔ)存量的多少是以被控制量水位來表征的。汽包的流入量是給水量，流出量是蒸汽量，當(dāng)給水量等于蒸汽量的時(shí)候，汽包水位就能恒定不變，引起水位變化的主要是蒸汽量的變化和給水量的變化。如果只考慮主要擾動(dòng)，則汽包水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性方程可以示為：（2-1）式子中，T1，T2為時(shí)間常數(shù)，TW為給水流量項(xiàng)時(shí)間常數(shù)，TD為蒸汽流量項(xiàng)時(shí)間常數(shù)，KW為給水流量項(xiàng)的放大系數(shù)，KD為蒸汽流量項(xiàng)的放大系數(shù)。2.2.1、汽包水位在給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性給水量是鍋爐的輸入量，如果蒸汽負(fù)荷不變，那么給水量發(fā)生變化的時(shí)候，汽包水位的微分方程可以表示為：（2-2） 從而可以得到汽包水位在給水量的作用下的傳遞函數(shù)：（2-3）Tw的數(shù)值一般很小常?？梢院雎圆挥?jì)，對(duì)于一些鍋爐，在給水量增加較長時(shí)間里，汽包水位并不增加，存在較長一段時(shí)間的起始慣性?？梢杂靡韵率阶咏票硎緸椋海?-4）由于要得出此動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型必須通過現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析處理，最后可以得到鍋爐汽包水位在給誰流量作用下的數(shù)學(xué)動(dòng)態(tài)模型，在本次課設(shè)中，我查閱相關(guān)資料了選取了一個(gè)實(shí)例的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型：（2-5）在給水流量的階躍輸入作用下，當(dāng)突然加大給水量（蒸汽量不變）是給水量大于蒸汽量，但是因?yàn)闇囟容^低的給多水進(jìn)入了水環(huán)系統(tǒng)，使他從原有的飽和汽水中吸取了一部分熱量，汽包和汽水管路中由于熱量的損失，汽包減少。經(jīng)省煤器進(jìn)入汽包給水，首先必須填補(bǔ)由于汽水管路中蒸汽減少讓出的空間，這時(shí)雖然給水量增加，但是水位還是基本保持不變。但水面下汽包的體積變化過程逐漸平靜時(shí)，汽包水位才由于儲(chǔ)存量的增加而逐漸上升。當(dāng)水面下汽包體積不再變化，完全穩(wěn)定下來時(shí)，水位就隨著存水量的增加而上升。2.2.2、汽包水位在蒸汽流量的作用下的動(dòng)態(tài)特性汽包水位在蒸汽流量擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性可以用下面式子表示：（2-6）在其它條件不變的情況下，蒸汽用量突然增加，瞬時(shí)間必然會(huì)導(dǎo)致汽包壓力下降，汽包內(nèi)水的沸騰突然加劇，水中氣泡迅速增加，氣泡體積增大，使汽包水位升高（水量實(shí)際上在減少）。這種壓力下降而非水量增加導(dǎo)致的汽包水位上升的現(xiàn)象成為“虛假水位”現(xiàn)象，圖2.2給出了在蒸汽流量擾動(dòng)作用下，汽包水位的階躍響應(yīng)曲線。圖2.2蒸汽流量階躍擾動(dòng)作用下的汽包水位相應(yīng)曲線當(dāng)蒸汽流量D突然增加D時(shí)，從鍋爐的物料平衡關(guān)系來看，蒸汽大于給水量，水位應(yīng)下降，如圖曲線H1，實(shí)際上，由于蒸汽流量的增加瞬時(shí)間必然導(dǎo)致汽包壓力下降。汽包內(nèi)的沸騰突然增加，水中氣泡迅速增加，由于氣泡的體積增加使水位的響應(yīng)曲線如圖中H2,而實(shí)際顯示的水位曲線應(yīng)該是H為H2和H1的疊加，即HH1H2。從圖中可以看出蒸汽用量增加，在開始階段水位不會(huì)下降反而會(huì)先上升，然后再下降，這個(gè)現(xiàn)象稱為“虛假水位”蒸汽擾動(dòng)時(shí)。水位的變化的動(dòng)態(tài)特性用傳遞函數(shù)表示為：（2-7）式中f為蒸汽流量變化的單位流量時(shí)水位的變化速度，K2為響應(yīng)曲線H2的放大倍數(shù)，T2為響應(yīng)曲線的H2時(shí)間常數(shù)。造成虛假液位的原因：一是鍋爐蒸汽負(fù)荷增加使?fàn)t管和汽包中汽水混合物的汽水比例發(fā)生變化（汽容積增加)而引起汽包水位上升，這是引起汽包虛假液位的主要原因。二是蒸汽流量增加，汽包氣壓下降，瀘水沸點(diǎn)下降，由于鍋爐水位飽和水的汽化，是汽包水位隨壓力下降而升高。虛假水位變化的大小與鍋爐的工作壓力和蒸發(fā)量有關(guān)。一般蒸發(fā)量為100—230t/h的高壓鍋爐中，當(dāng)負(fù)荷變化10%時(shí)，假水位可以達(dá)到30—40mm.所以克服虛假水位現(xiàn)象帶來調(diào)節(jié)的誤動(dòng)作變得很有必要。查閱一個(gè)實(shí)例的汽包水位在蒸汽流量作用下的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型：（2-8）2.3、汽包水位控制方案按照此次課設(shè)的方案是前饋—反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。所以雙沖量控制系統(tǒng)以鍋爐汽包水位測(cè)量信號(hào)作為主控信號(hào)，以蒸汽流量信號(hào)作為前饋信號(hào)構(gòu)成的“前饋—反饋控制系統(tǒng)”。汽包水位的主要擾動(dòng)是蒸汽流量的變化，如果系統(tǒng)除了汽包水位控制外，還能利用蒸汽流量變化對(duì)水流量進(jìn)行補(bǔ)償控制，就可以消除或減小虛假水位現(xiàn)象對(duì)汽包水位的影響，而且使給水調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)及時(shí)，這就構(gòu)成了前饋-反饋雙沖量控制系統(tǒng)，如圖2.3所示。雙沖量控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是一個(gè)前饋控制（蒸汽流量)加單回路反饋控制的前饋-反饋控制系統(tǒng)，當(dāng)蒸汽流量變化時(shí)，調(diào)節(jié)閥及時(shí)按照蒸汽流量的變化變化進(jìn)行給水流量補(bǔ)償，而其他干擾對(duì)水位的影響由反饋控制回路克服。圖2.3雙沖量控制系統(tǒng)框圖途中加法器將控制器的輸出信號(hào)和蒸汽流量變送器的信號(hào)求和后，控制調(diào)節(jié)閥的開度，調(diào)節(jié)給水量。當(dāng)蒸汽流量變化時(shí)，通過前饋補(bǔ)償直接控制給水調(diào)節(jié)閥。使汽包進(jìn)出水量不受虛假水位的影響而及時(shí)達(dá)到平衡，這樣就克服了由于蒸汽流量變換引起假水位變化所造成的汽包水位劇烈波動(dòng)。引入蒸汽流量來校正不僅可以補(bǔ)償“虛假水位”所引起的誤動(dòng)作，而且還能是給水調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作及時(shí)從而提高控制質(zhì)量。但這里的前饋僅為靜態(tài)前饋，如果要考慮兩條通道在動(dòng)態(tài)上的差異則還需要引入動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)。在給水量壓力比較平穩(wěn)時(shí)，采用雙重量控制就能夠達(dá)到控制要求。3、參數(shù)整定3.1、PID參數(shù)整定3.1.1、PID各環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)控制的作用在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為PID控制，即比例積分微分控制。PID控制器是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。（1）比例（P）控制比例環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)地按照一定比例反映系統(tǒng)的偏差量，即一旦偏差出現(xiàn)，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減小偏差。比例系數(shù)Kp越大，系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間就越短，穩(wěn)態(tài)誤差也越小，但Kp過大，會(huì)造成超調(diào)量過大，引起系統(tǒng)不穩(wěn)定（2）積分（I）控制積分環(huán)節(jié)消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的無差度。積分系數(shù)Ki越大，積分作用越強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)誤差越小，調(diào)整時(shí)間越短，但Ki大，會(huì)造成穩(wěn)定性變差.（3）微分（D）控制微分環(huán)節(jié)能起到超前控制的作用，即在按照偏差變化的速度進(jìn)行控制，能在偏差很小的時(shí)，提前增大控制作用，改善控制品質(zhì)。通常，微分系數(shù)Kd大，系統(tǒng)超調(diào)量減小，但Kd大，也會(huì)造成系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。3.1.2、PID參數(shù)整定方法PID調(diào)節(jié)是比例積分微分調(diào)節(jié)規(guī)律的線性組合，它吸取了比例調(diào)節(jié)反應(yīng)快速、積分調(diào)節(jié)能消除靜態(tài)誤差以及微分調(diào)節(jié)提前預(yù)見性的特點(diǎn)，是一種比較理想的微分調(diào)節(jié)規(guī)律。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)，與被控過程的特性、干擾信號(hào)的形式和大小、控制方案及調(diào)節(jié)參數(shù)等因數(shù)密切相關(guān)。一旦控制方案確定，受工藝條件和設(shè)備特性限制的廣義對(duì)象特性、干擾特性等因數(shù)就完全確定，不可隨意改變。這是控制系統(tǒng)的品質(zhì)完全取決于調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)參數(shù)的參數(shù)整定，就是通過一定的方法和步驟，確定系統(tǒng)出于最佳過渡控制過程時(shí)，調(diào)節(jié)器的比例度P、積分時(shí)間Ti、穩(wěn)份時(shí)間Td的具體參數(shù)。所謂的最佳參數(shù)整定，就是在某種評(píng)價(jià)指標(biāo)下，系統(tǒng)達(dá)到最佳控制狀態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律所對(duì)應(yīng)的一組參數(shù)。對(duì)于單回路控制系統(tǒng)，較為通用的標(biāo)準(zhǔn)是所謂的“典型最佳調(diào)節(jié)過程”，即在控制系統(tǒng)的階躍擾動(dòng)下，被控參數(shù)的過渡過程呈4：1(10:1)的衰減振蕩過程?？刂破鲄?shù)整定的方法很多，主要有兩大類，一類是理論計(jì)算的方法，另一類是工程整定法。理論計(jì)算的方法是根據(jù)已知的各環(huán)節(jié)特性及控制質(zhì)量的要求，通過理論計(jì)算出控制器的最佳參數(shù)。這種方法由于比較繁瑣、工作量大，計(jì)算結(jié)果有時(shí)與實(shí)際情況不甚符合，故在工程實(shí)踐中長期沒有得到推廣和應(yīng)用。工程整定法是在已經(jīng)投運(yùn)的實(shí)際控制系統(tǒng)中，通過試驗(yàn)或探索，來確定控制器的最佳參數(shù)。這種方法是工藝技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常使用的。常用的工程整定方法有穩(wěn)定邊界法、衰減曲線法、反應(yīng)曲線法、經(jīng)驗(yàn)法。3.2、系統(tǒng)仿真3.2.1、系統(tǒng)辨識(shí)前饋—反饋控制系統(tǒng)方框圖如圖3-1所示：圖3-1前饋—反饋控制系統(tǒng)方框圖干擾通道傳遞函數(shù)：GfsG2(s)=0.25系統(tǒng)被控制部分傳遞函數(shù)為：GfsG2(s)=0.1給定部分傳遞函數(shù)為：Gc(s)=1（3-33.2.2、前饋—反饋控制系統(tǒng)整定 （一）PID參數(shù)整定對(duì)于PID的參數(shù)整定，MATLAB提供了PID自動(dòng)整定功能，利用其自動(dòng)調(diào)整過后，再由人為進(jìn)行微調(diào)，直至輸出曲線達(dá)到滿意的效果為止。如圖3-2所示。圖3-2PID自動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)果（虛線表示調(diào)整之前，實(shí)線表示調(diào)整之后的結(jié)果）調(diào)整后的PID參數(shù)如圖3-3所示：圖3-3調(diào)整后的PID參數(shù)（二）前饋控制系統(tǒng)參數(shù)整定通過前面介紹可得前饋控制補(bǔ)償器的值為：Kd=lims→0Gfs如圖3-4所示系統(tǒng)加入前饋控制的原理方框圖圖3-4系統(tǒng)加入前饋控制的原理方框圖將補(bǔ)償器開關(guān)打到不同擋位我們可以得到相應(yīng)的相應(yīng)的輸出曲線，首先將開關(guān)打到加入調(diào)節(jié)函數(shù)的位置，得到圖3-5所示的結(jié)果。圖3-5加入擾動(dòng)后產(chǎn)生液位降落將開關(guān)打到只受Kd調(diào)節(jié)位置，得到圖3-6所示的結(jié)果圖3-6將開關(guān)打到只受Kd調(diào)節(jié)位置得到的結(jié)果從兩次分析可以看出，圖3-6的結(jié)果更為優(yōu)良，系統(tǒng)幾乎不受蒸汽擾動(dòng)的影響。此前饋調(diào)節(jié)器位最佳。3.2.3、構(gòu)成反饋控制系統(tǒng)前向通道穩(wěn)定分析不含PID的前向通道函數(shù)為：G(s)=0.18.5s2開環(huán)Bode圖如圖3-7所示。圖3-7前向通道傳遞函數(shù)的bode圖由圖可以看出，該開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。3.3、simulink仿真通過上面的調(diào)整，最終得到simulink系統(tǒng)框圖和系統(tǒng)仿真圖。圖3-8simulink系統(tǒng)連接圖圖3-9系統(tǒng)仿真圖從圖3-9可以得到改控制系統(tǒng)的指標(biāo)參數(shù)：超調(diào)量：σ=（1.257-1）/1=0.257調(diào)節(jié)時(shí)間（取±5%）：ts=3.419s震蕩次數(shù)：N=0延遲時(shí)間：td=0.425s上升時(shí)間：tr=0.793s峰值時(shí)間：tp=1.332s通過對(duì)仿真分析，我們可以看出前饋-反饋控制系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的干擾具有優(yōu)良的抑制作用，特別是對(duì)特定的干擾進(jìn)行抑制，其抑制效果尤為突出。參考文獻(xiàn)[1]周菊華，操高城.北京:冶金工業(yè)出版社,2004.2[2]朱全利.電廠鍋爐原理及設(shè)備.北京:中國電力出版社,2010.10[4]王再英，劉淮霞，陳毅靜.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.7[5]馮輝宗，岑明，張開碧，彭向華.北京:控制系統(tǒng)仿真,2009.7[6]Curtis.Johhnson.Processcontrolinstrumentationtechnology:6thedtion.北京科學(xué)出版社,2004[7]方康玲，過程控制系統(tǒng)（第二版）.武漢理工大學(xué)出版社.2002[8]王正林，郭陽寬.過程控制與simulink應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.2006基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)