前馈控制 谢磊 智能系统与控制研究所.

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1 前馈控制 谢磊 智能系统与控制研究所

2 串级控制中积分饱和现象讨论

3 串级控制中的抗积分饱和方法

4 换热器出口温度 串级控制系统讨论 问题： （1）控制阀气开/气关型式选择 （2）系统方块图描述 （3）主副控制器正反作用选择
（4）主副控制器参数整定方法与步骤

5 内 容 前馈控制的概念 线性前馈控制器的设计 非线性前馈控制器的设计 前馈控制器的设计举例 前馈反馈控制策略 仿真举例 小结

6 反馈控制与前馈控制方案举例 反馈控制方案 前馈控制方案

7 前馈控制的一般概念 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 前馈控制的基本原理：
在这些可测干扰影响CV以前，同时调节操作变量MV以抵消这些干扰的影响，最终使CV维持不变或基本不变。

8 线性前馈控制器的设计 设计目标：

9 线性前馈控制器设计（续） 设计目标： 前馈控制器设计公式：

10 线性前馈控制器设计（续） 前馈控制器设计公式： 物理意义分析 ( 为什么 ? )

11 前馈控制器的类型 静态前馈控制与动态前馈控制 线性前馈控制与非线性前馈控制 讨论常见的前馈控制器类型

12 换热器出口温度 线性前馈控制的仿真结果 详见仿真模型…/ExHeaterLinearFFC.mdl

13 非线性静态前馈控制方案 静态数学模型 讨论上述非线性前馈控制器的实现

14 试建立换热器出口温度前馈控制系统的仿真模型
非线性静态前馈控制仿真 试建立换热器出口温度前馈控制系统的仿真模型

15 前馈控制与反馈控制的比较 前馈控制 反馈控制 相关干扰可测量 CV 可测量 基于干扰操作 MV 基于CV控制误差操作 MV
开环，无稳定性问题 闭环，稳定性至关重要 只有部分干扰可检测 全部干扰均通过CV可感受 控制通道与相关干扰通道的精确数学模型均需要获得 不需要对象的数学模型 不适合于非线性、时变系统 可适合于非线性、时变系统

16 换热器前馈反馈控制方案 FFC输出初值如何设置？

17 小 结 可能引入前馈控制的场合 运用前馈控制的条件 (1) 基本的被控变量不可测
(2) 基本的被控变量可测，但某些干扰太强以至于反馈控制系统难以满足工艺要求 运用前馈控制的条件 (1) 主要干扰是可测的 (2) 干扰通道的响应速度低于控制通道的响应速度 (3) 干扰通道与控制通道的动态特性几乎是不变的，或者是可抵消的

18 仿真作业 1 打开附件ExHeaterStaticFFC_design.mdl，设计换热器稳态非线性前馈控制器(即FFC模块中的函数)，通过实验分析Kvm与Kv有偏差时前馈控制器的性能。 请特别注意物理量与测量值之间的关系。 2 打开附件LinearFFC_PID.mdl，设计动态前馈控制器FFC。注意对应环节的纯滞后大小。