前馈控制反馈控制.PPT

前馈控制 谢磊 智能系统与控制研究所 串级控制中积分饱和现象讨论 串级控制中的抗积分饱和方法 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 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 问题讨论 某一换热器如右图所示，要求采用蒸汽流量RV 控制工艺介质的出口温度 T2。试依据下列情况设计相应的控制方案： 情况 #1：工艺介质流量 RF 与蒸汽入口压力 PV 均比较稳定； 情况 #2：RF 稳定，而 PV 变化频繁； 情况 #3：RF 变化频繁，而 PV 比较稳定； 情况 #4：RF 与 PV 均变化频繁。 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 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。 线性前馈控制器的设计 设计目标： 线性前馈控制器设计（续） 前馈控制器设计公式： 设计目标： 线性前馈控制器设计（续） ( 为什么 ? ) 前馈控制器设计公式： 物理意义分析 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 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 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 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 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 换热器前馈反馈控制方案 FFC输出初值如何设置？ 小 结 可能引入前馈控制的场合 (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 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。