《前馈及比值控制》PPT课件.ppt

,第七章 前馈及比值控制,吴建国 南通大学电气工程学院 2007.10,本章基本要求,前馈控制的原理 前馈反馈控制系统 比值控制问题的由来； 常用的比值控制方案与系统结构； 流量比值与比值器参数的关系； 仿真举例,6.1 前馈控制 (Feedforward Control),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。,前馈控制方块图,控制目标：,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。,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,前馈控制与反馈控制的比较,换热器的前馈反馈控制方案1,换热器的前馈反馈控制方案2,特点：可克服对象的非线性，或具有变增益控制器的功能。,结 论,引入前馈控制的可能应用场合： （1）主要被控量不可测； （2）尽管被控量可测，但控制系统所受的干扰严重，常规反馈控制系统难以满足要求。 应用前馈控制的前提条件： （1）主要干扰可测； （2）干扰通道的响应速度比控制通道慢，至少应接近； （3）干扰通道与控制通道的动态特性变化不大。,6.2 比值控制（Ratio Control）,要求：QA / QB = KAB（比值系数）而QB 为主动流量， QA 为可控量，要求设计一控制系统通过调节QA 以 实现上述比值控制目标。,溶液配制问题,问题：当NaoH用量QB变化时，调整稀释水量QA 以使稀释液NaoH的浓度为68%左右。 解决方案： （1）出口浓度控制； （2）入口流量的比值控制（流量比值 ？）。,比值控制系统方案1,假设流量测量变送环节为线性对象 （对于用孔板测量的信号须经开方 运算）。,稳态条件: IA = K1 IB,比值控制方案2,稳态条件: K2 IA = IB,比值控制系统方案3,稳态条件: K3 = IA / IB,存在问题：物料A的流量回路存在非线性，当物料B的流量减少时， 回路增益增大，有可能使系统不稳定，并可能出现“除零”运算。,换热器出口温度 变比值串级控制系统,系统功能： （1）变比值串级？ （2）变增益串级？ （3）前馈反馈串级 控制 ？,结 论,讨论了流量比值控制问题； 介绍了常用的比值控制方案