【正文】 ?????? 1)(,1)(foffcsfoffcsfoofofffcffcfoesTsTKesTsTKKsGsGsG????????????????????????1111)()()()(11)(????sTsTKsGfoffcffc由于用常規(guī)儀表實施時滯項困難，有時，該項也可能為負值而使采用計算機也無法實現(xiàn)，因此，動態(tài)前饋算式通常采用近似式： 過程控制 根據(jù) To和 Tf的大小關系，動態(tài)前饋控制器的階躍響應如圖。 當 ToTf時，前饋控制器呈現(xiàn)超前特性； 當 ToTf時，前饋控制器呈現(xiàn)滯后特性； 當 To=Tf時，前饋控制器呈現(xiàn)比例特性，即為靜態(tài)前饋增益； 前饋控制器的階躍響應 過程控制 前饋控制實質(zhì)是用前饋控制器的零點對消前饋控制通道廣義對象的零點，并使前饋控制器的部分極點等于擾動傳遞函數(shù)的零點。 對于開環(huán)不穩(wěn)定的對象，應將前饋和反饋相結合，組成前饋－反饋控制系統(tǒng)，否則會造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 過程控制 前饋－反饋復合控制系統(tǒng) 既發(fā)揮了前饋作用，可及時克服主要擾動對被控量影響的優(yōu)點，又保持了反饋控制能克服多個擾動影響的特點，同時也降低了系統(tǒng)對前饋補償器的要求，使其在工程上易于實現(xiàn)。 由一個反饋回路和一個開環(huán)補償回路疊加而成的復合系統(tǒng) 過程控制 蒸汽 冷物料 熱物料 冷凝水 換熱器 換熱器的前饋－反饋控制 T1， Q D，pd + T2T T2C FffC FffT 過程控制 Gp(s) Gv(s) Gffc(s) Gffm(s) Gf(s) F(s) Y(s) Gc(s) Gm(s) － 前饋－反饋控制系統(tǒng)方框圖 1 前饋信號接在反饋控制信號之后 過程控制 Gp(s) Gv(s) Gffc(s) Gffm(s) Gf(s) F(s) Y(s) Gc(s) Gm(s) － 前饋－反饋控制系統(tǒng)方框圖 2 前饋信號接在反饋控制信號之前 過程控制 )()()()(1)()()()()()()()(sGsGsGsGsGsGsGsGsGsGsFsYmpvcpvcffcffmf???)()()()()(sGsGsGsGsWpvffmfffc ??)()()()(1)()()()()()()(sGsGsGsGsGsGsGsGsGsFsYmpvcpvffcffmf???實現(xiàn)前饋作用的完全補償?shù)臈l件不變 ，即 另一種結構中， 實現(xiàn)完全補償?shù)臈l件為： )()()()()()(sGsGsGsGsGsWpvcffmfffc ??過程控制 前饋串級復合控制系統(tǒng) 有的生產(chǎn)過程常受到多個變化頻繁而又劇烈的擾動影響，而生產(chǎn)過程對被控參數(shù)的控制精度和穩(wěn)定性要求又很高，這時可考慮采用前饋－串級控制系統(tǒng)。 系統(tǒng)對進入副回路的擾動影響有較強的抑制能力，而前饋控制能克服進入主回路的擾動。 另外，前饋控制器的輸出不直接加在閥門上，而是作為副調(diào)節(jié)器的給定值，可降低對調(diào)節(jié)閥門特性的要求。 過程控制 換熱器的前饋－串級控制 D，pd FffC FffT T2T T2C 蒸汽 冷物料 熱物料 冷凝水 換熱器 T1， Q FT FC 過程控制 Gp1(s) Gv(s) Gffc(s) Gffm(s) Gf(s) F1(s) Y1(s) Gc1(s) Gm1(s) － 前饋－串級控制系統(tǒng)方框圖 Gc2(s) Gm2(s) Gp2(s) － 在串級控制系統(tǒng)中，當副回路的工作頻率遠大于主回路的工作頻率時，副回路可近似為 1:1環(huán)節(jié)，前饋控制器的補償條件為： )()()(1)( sGGsGsGpsffmfffc ??過程控制 靜態(tài)前饋增益的整定 ? 根據(jù)機理分析計算靜態(tài)前饋增益 fuKffc ???? 經(jīng)驗法：根據(jù)輸出響應曲線調(diào)試靜態(tài)前饋增益。 三、前饋控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 ? 實測方法 1：在工況下實測擾動通道的增益和控制通道的增益，然后相除得到靜態(tài)的前饋增益 ? 實測方法 2：在擾動變化量 ?f下，通過反饋控制系統(tǒng)使被控變量回復到設定值，這時，控制器輸出變化量為 ?u，則靜態(tài)前饋增益為： 過程控制 物料流量單位階躍減小時，不同 Kffc值下?lián)Q熱器靜態(tài)調(diào)節(jié)過程 紅色曲線：前饋作用太弱，蒸汽流量減小不足以抵消物料流量的變化，這種情況稱為“欠補償”； T2 藍色曲線：前饋過強而產(chǎn)生的“過補償”現(xiàn)象，此時蒸汽量變化超過物料流量變化所需要的蒸汽量； 綠色曲線出口溫度最終回到給定值上，這說明前饋補償合適。 過程控制 超前滯后環(huán)節(jié)的整定 ? 實測擾動通道傳遞函數(shù) Gf(s)，和前饋廣義對象的傳遞函數(shù) Go(s)。 ? 經(jīng)驗法：根據(jù)輸出響應曲線調(diào)試超前滯后環(huán)節(jié)參數(shù)。 先使前饋控制器中的動態(tài)參數(shù) T1=T2，在 f的階躍擾動下，由被控量的變化形狀判斷 T1和 T2的調(diào)整方向。 先從過程欠補償情況開始，逐步強化前饋補償作用（增大 T1或減小 T2），直到出現(xiàn)過補償?shù)内厔輹r，再稍微消弱一點前饋補償作用，即適當減小 T1或增大 T2，以得到補償效果滿意的規(guī)度過程。 過程控制 一、 概述 系統(tǒng)中的非線性因素，主要存在于兩個部分： 非線性增益補償系統(tǒng) ? 一部分是用以實現(xiàn)控制的儀表或執(zhí)行機構中所包含的非線性。例如調(diào)節(jié)器中的限幅特性，閥門的等百分比、拋物線和快開等特性。它們一般屬于典型非線性特性。 ? 另一部分存在于對象本身。例如對象的增益在很多情況下不是常數(shù)而是負荷、調(diào)節(jié)量等因素的非線性函數(shù)，通常稱之為對象的 變增益特性 。例如有些對象動態(tài)特性的描述本來就是用的非線性方程。 過程控制 在一個具有變增益對象的系統(tǒng)中，控制過程會出現(xiàn)什么問題？ 為了控制回路能正常工作，就必須根據(jù)最壞的操作調(diào)節(jié)，即根據(jù)預計的最小流量來整定調(diào)節(jié)器。 換熱器的增益是與被加熱物料的流量成反比的。 整定是在正常的負荷下進行的。 當物料流量增大時，由于過程增益變小，在已整定好的溫度控制回路的比例增益作用下，過渡過程將會出現(xiàn)過阻尼； 在小流量下，過程增益增大，系統(tǒng)可能出現(xiàn)振蕩甚至不穩(wěn)定。 過程控制 在不同流量下系統(tǒng)的階躍響應曲線 綠色：正常流量；紅色：流量減?。凰{色：流量增加 過程控制 設法使系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)具有與對象增益相反的非線性特性，使之與原來非線性特性相補償，最后使系統(tǒng)的開環(huán)增益保持不變，校正為一個線性系統(tǒng)。 補償原理 二、對象靜態(tài)非線性特性的處理 ? 采用閥門特性 ：利用閥門的對數(shù)流量特性來補償 過程控制 ? 利用變增益調(diào)節(jié)器 ：對象的非線性則由非線性調(diào)節(jié)器的變增益來進行補償 將包含非線性的環(huán)節(jié)包含在副回路中。 構造串級控制系統(tǒng) ? 利用函數(shù)變換器及各種運算單元：對于變化多端的非線性特性，用變增益調(diào)節(jié)器來補償還是比較粗糙的，對于控制要求比較高的系統(tǒng)，恐怕很難得到滿意的效果。函數(shù)變化器和各種運算單元經(jīng)過計算、調(diào)整和組合可以實現(xiàn)復雜形狀的曲線，因而能夠較精確地進行補償。