前馈控制的基本概念是测取进入过程的干扰(包括外界干扰和设定值变化),并按其信号产生合适的控制作用去改变操纵变量,使受控变量维持在设定值上。
图1物料出口温度需要维持恒定,选用反馈控制系统。
若考虑干扰仅是物料流量,则可组成图2前馈控制方案。方案中选择加热蒸汽量为操纵变量。
图1 反馈控制 图2 前馈控制
前馈控制的方块图,如图3。
图3 前馈控制方块图
系统的传递函数可表示为:
式中分别表示对象干扰道和控制通道的传递函数; 为前馈控制器的传递函数。
系统对扰动实现全补偿的条件是:
可得
满足(1-3)式的前馈补偿装置使受控变量不受扰动量变化的影响。图4表示了这种全补偿过程。
图4 前馈控制全补偿示意图
在阶跃干扰下,调节作用和干扰作用的响应曲线方向相反,幅值相同。所以它们的合成结果,可使达到理想的控制连续地维持在恒定的设定值上。
显然,这种理想的控制性能,反馈控制系统是做不到的。这是因为反馈控制是按被控变量的偏差动作的。在干扰作用下,受控变量总要经历一个偏离设定值的过渡过程。前馈控制的另一突出优点是,本身不形成闭合反馈回路,不存在闭环稳定性问题,因而也就不存在控制精度与稳定性矛盾。
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