反馈控制和扰动补偿两种方法的优缺点

1、反馈控制和扰动补偿两种方法的优缺点摘要：在当今这样一个科技日益发达的社会，无论是在巨大的重型卡车还 是小如袖珍的人工机器人，或者我们身边用到的冰箱、洗衣机，在它们的身上无 处不用到自动反馈控制和扰动补偿两种方法。这两种方法对我们的带来的便利， 起到了很大的作用，本文主要就是针对反馈调节和扰动补偿的定义以及优缺点进 行讨论的。关键字：反馈控制，正反馈，负反馈，反馈控制优点和反馈控制的缺点，闭 环控制系统与开环控制系统，扰动补偿又称前馈控制扰。反馈控制所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系 统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。而 反馈控制是

2、指将系统的输出信息返送到输入端， 与输入信息进行比较，并利用二 者的偏差进行控制的过程。反馈控制其实是用过去的情况来指导现在和将来。在 反馈控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路， 也包含从输出端到输入 端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。因此，反馈控制系统又称为闭环 控制系统。在反馈系统中，又可以分为两种，一种是正反馈，另外一种则是负反馈。 凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相反，对控制部分的活动起制约或纠正 作用的，称为负反馈。 在自动控制理论中， 反馈控制”是信号前向通道（或称 前向通路）和反馈通道进行闭路传递，从而形成一个闭合回路的控制方法。 那么 我们常见闭环控制系统就

3、是一个比较典型的负反馈控制系统。与负反馈相反，凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相同，对控制部分的活动起增强作用的， 称为正反馈。刚刚我们了解了什么是反馈控制，和反馈控制的两种分类。由于反馈调节在 很多领域都有着广泛的应用，它的优点及缺点自然而然的也有很多。 接下来我们 来简单的说说反馈控制的一些优点和相应的缺点。反馈控制的优点在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要 被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。 因此，它具有抑制 干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。举个例子来说说反馈控制的优点：比如我们有一个水龙头，现在我们需要 这

4、个水龙头以每小时2立方米的速度出水，可是如何知道水的流量大小呢，这个 时候可以在水龙头上装一个流量计来进行测量水龙头的流量大小，当系统打开以后，流量计会把当前的流量值送给控制器， 控制器把当前流量值和预先设定的流 量值进行比较，比如现在流量小于每小时 2立方米，那么这个时候控制器就要发 出指令开控制流量大小的控制装置 水龙头”开大流通面积，以增大水流量，然 后流量计继续检测，继续比较，继续控制，然后就这么进行循环，一直把流量调 整到每小时2立方米为止，这就是负反馈控制，可见负反馈控制有很咼的控制精 度，流量计将流量信号送给控制器的这部分就是反馈。如果没有流量计那么这就 是个开环系统，开环系统很

5、简单，开大开小随意，流量大小是不是满足要求那就 要靠运气了！反馈控制缺点反馈控制的主要缺点是时滞、波动问题，即从发现偏差到采取更正措施之间 可能有时间延迟现象，在进更正的时候，实际情况可能已经有了很大的变化，而 且往往是损失已经造成了。系统本身的工作效果，反过来又作为信息指导该系统 的工作，叫做反馈调节。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择 不当时会引起系统的不稳定。扰动补偿说完反馈控制，现在我们来看看扰动补偿。光从字面上我们或许就能猜出， 什么事扰动补偿，或许我们就会说“扰动补偿就是，一个系统在外界因素的扰动 时候，为了使系统保持稳定的一种补偿办法”。但扰动补偿远没有我们想象的这

6、 么简单，扰动补偿又称前馈控制，它与反馈调节原理完全不同，是按照引起被调参数 变化的干扰大小进行调节的。在这种调节系统中要直接测量负载干扰量的变化， 当干扰刚刚出现并能被测出时，调节器就能发出调节信号使调节量作相应的变 化，使两者在被调量发生偏差之前抵消。 因此，前馈调节对干扰的客服比反馈调 节及时。但是前馈控制是开环控制，其控制效果需要通过反馈加以检验。前馈控 制器在测出扰动之后，按过程的某种物质或能量平衡条件计算出校正值。 如果前 馈支路出现扰动，经过流量计测量之后，测量得到干扰的大小，然后在反馈支路 通过调整调节阀开度，直接进行补偿。而不需要经过调节器。扰动补偿优点p8 W: 9 a$

7、s4 ! E前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效。如果引起输出 量较大波动的主要外扰动参量是可量测和可控制的，则可在反馈控制的同时，利用外扰信号直接控制输出（实施前馈控制），构成复合控制能迅速有效地补偿外 扰对整个系统的影响，并利于提高控制精度。这种按外扰信号实施前馈控制的方 式称为扰动控制，按不变性原理，理论上可做到完全消除主扰动对系统输出的影 响）。对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差时，可采用前馈一 反馈控制系统，以提高控制质量。6 D扰动补偿缺点从理论上前馈系统可达到完全补偿，但实际上是做不到。 对象特性是千变万化，不同设备对象特性不同，同一设备（对象）在不同 操作条件下，具有不同特性（非线性）（对象特性是变化的） 工业对象干扰多，为保证精度必须把全部干扰包括进去， 造成投资大，参 数整定繁。 前馈系统只对前馈量有补偿作用，对未前馈量的干扰毫无作用 受前馈模型精度