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前馈控制系统的参数整定 补偿控制——前馈--反馈控制方式。 反馈控制可保证系统的最终控制精度，并且可以降低对前馈控制的要求，使前馈控制器可以选择比较简单的形式和动态特性。 前馈控制来抵消一些主要干扰，减轻了反馈控制的负担，使被控量不致出现过大的动态偏差。 前馈控制系统的参数整定 反馈回路和前馈控制分别整定，一般先反馈后前馈，且两者基本独立，反馈控制器按反馈控制系统整定原则进行，前馈控制器直接按抵消干扰对被控变量的影响来整定。 1.前馈控制器参数的整定取决于被控对象特性和扰动通道的特性 2.前馈控制器参数进行在线整定 前馈控制器参数的工程整定 闭环整定法 闭环整定法分为在前馈—反馈运行状态下和反馈运行状态下整定。 将开关K闭合，使系统处于前馈--反馈运动状态，施加干扰信号，将由小到大逐渐改变，直到得到满意的补偿过程为止。 2． 参数的整定 当 时，前馈控制器在动态补偿过程中起超前作用； 当 时，则前馈控制器在动态补偿过程中起滞后作用； 当 时，动态补偿不起作用。 当 过小或 过大时，系统会产生欠补偿现象，未能有效地发挥前馈补偿的功能； 当 过大或 过小时，系统会产生过补偿现象，所得到的控制效果甚至比单纯的反馈控制的品质还差； 当 分别接近或等于对象控制通道和干扰通道的时间常数时，过程的控制质量最佳，此时补偿合适。 Smith预估补偿器可以完全消除时滞的影响，但是在实际使用中却很不尽人意，主要原因有： Smith预估补偿控制必须精确地已知被控过程的数学模型，即过程传递函数和时滞时间，Smith预估补偿控制的效果完全取决于补偿控制器模型的精度。 对于大多数过程控制系统，过程模型不可能与实际生产过程的特性完全一样，并且实际过程的特性还要随操作条件的变化而变化，要使过程模型越接近实际过程的特性，过程模型必定很复杂，导致补偿器的结构很复杂，难于在工业生产中广泛应用。 1）前馈—反馈运行状态下整定 (c) 补偿合适， 整定的适当 (b)补偿作用欠缺， 此时整定的值小 (a)无前馈作用 (d) 整定值过大， 则造成过补偿 2）反馈运行状态整定 1.将图中的开关K打开，使系统处于反馈运行状态，待系统运行稳定后，记录下干扰变送器的输出 和反馈控制器的稳态输出值 2.对干扰n施加一增量，等到反馈控制系统在作用下，被控量重新回到设定值时，再记下干扰变送器的输出 和反馈控制器的稳态输出值 3.计算前馈控制器的静态放大系数 * 7.3 大迟延（时滞）过程系统 时间滞后是纯滞后与容量滞后的总称。 纯滞后：往往是由于物料或能量需要经过一个传输过程而形成的； 容量滞后：往往是由于对象中包含多个容积所引起的。 7.3.1 时间滞后控制系统概念 * 过程扰动通道中的纯滞后对闭环系统的动态性能没有影响； 过程控制通道或测量变送元件上的纯滞后，将影响系统动态性能，引起闭环控制系统稳定性明显降低，过渡过程时间加长。 τ/T≥0.5时，就被认为是具有较大纯滞后的工艺过程，常用控制方法： 改进的常规控制方案； 预估补偿方案； 采样控制方案。 被控对象控制通道传递函数： 扰动通道的传递函数： 采用常规PID控制器 系统的单位阶跃响应如图 (a)所示，突加幅值为0.3干扰信号时，系统的单位阶跃响应如图 (b)所示，控制作用产生后，因滞后时间，被控量没有响应，使得系统不能及时随被控量进行调整以克服系统的干扰作用。因此，过程控制系统必然产生较大的超调量和较长的调节时间，大滞后系统会降低整个控制系统的稳定性。 * 改进的常规控制系统 微分先行控制方案可以有效地改善容量滞后工艺过程的控制质量。 在给定值频繁变化时，微分先行方案的控制品质优于常规PID控制方案，尤其在减小超调量方面效果更佳。 * 常规PID控制 微分先行PID控制 2.中间反馈控制方案 中间反馈控制方案。系统中的微分作用是独立的，当被控量变化时，微分能及时根据其变化的速率起附加的校正作用 中间反馈控制方案与微分先行控制方案都是按被控量的变化速率大小进行校正的，且中间反馈控制方案是使控制系统的闭环极点位置左移,，从而使系统的超调量大大下降，控制质量得到提高。 被控对象： 采用常规PID 微分先行 中间反馈 * 7.3.2 Smith预估器 纯滞后时间愈大，系统地相位滞后愈大，系统地稳定性降低，控制品质下降。 * 在大纯滞后过程中，按照对象的特性，设计一种补偿器加到系统中，力图使迟延了的被控量超前反映到控制器，使