前馈控制系统.ppt

文档介绍：前馈控制系统Feedforward Control
内容
前馈控制的原理
非线性静态前馈控制的设计方法
前馈控制系统的动态补偿
前馈反馈控制系统
仿真举例
前馈控制的概念
D1,……,Dn为可测扰动;u,y分别为被控对象的操作变量与受控变量。
前馈思想:在扰动还未影响输出以前,直接改变操作变量,以使输出不受或少受外部扰动的影响。
前馈控制方块图
u (t)、y (t) 分别表示控制变量与被控变量;
d (t) 表示某一外部干扰;
GYD(s)、GYC(s)分别为干扰通道与控制通道的动态特性;
GFF(s)为前馈控制器的动态特性。
控制目标:
前馈不变性原理
动态不变性:在扰动d(t)的作用下,被控量y(t) 在整个过渡过程中始终保持不变,称系统对于扰动d(t)具有动态不变性,即Y(s)/D(s) = 0,(调节过程的动态和稳态偏差均为零,”理想情况“)。
稳态不变性:在干扰d(t)作用下,被控量y(t)的动态偏差不等于零,而其稳态偏差为零,即Y(0)/D(0) = 0,或者说y(t) 在稳态工况下与扰动量d(t)无关。
静态前馈控制
控制目标:保证过程输出在稳态下补偿外部扰动的影响,即实现“稳态不变性”。
静态前馈控制方式:
线性静态前馈:
非线性静态前馈:结合对象静态模型获得前馈控制器结构与参数。
非线性静态前馈控制
稳态平衡关系:
讨论: 前馈控制器的实现与相关测量仪表的影响
前馈控制算法
假设T1、T2的测量范围为[T1min, T1max]、[T2min, T2max], RV、RF的测量范围为[0, RVmax]、[0, RFmax];而各测量信号T1m、T2m 、 RVm、RFm及设定值均为0 ~ 100 %.
换热器动态仿真模型
(参见模型…/FFControl/)
静态工作点: T1=20℃, RF=10 T/hr, RV=2T/hr, Kv=800, T2=180℃. T2仪表量程为100~300℃, RV仪表量程为0~5 T/hr. 干扰通道纯滞后可忽略, min.
换热器的静态前馈控制器
假设静态工作点为: T1=20℃, RF=10 T/hr, RV=2T/hr, Kv=800, T2=180℃. T2的测量仪表量程为100 ~ 300℃, RV仪表量程为0 ~ 5 T/hr,T1量程为0 ~ 50℃, RF仪表量程为0 ~ 20 T/hr. 则其静态前馈控制算法为