前馈控制、反馈控制及前馈-反馈控制的对比

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1、前馈控制属于开环控制，反馈控制属于负反馈的闭环控制
一般定值控制系统是按照测量值与给定值比较得到的偏差进行调节，属于闭环负反馈调节。其特点是在被控变量出现偏差后才进行调节；如果干扰已经发生而没有产生偏差，调节器不会进行工作。因此反馈控制方式的调节作用落后于干扰作用。
前馈调节是按照干扰作用来进行调节的。前馈控制将干扰测量出来并直接引入调节装置，对于干扰的克服比反馈控制及时。
 现在以换热器控制方案举例，直观阐述前馈控制和反馈控制：

                     
                     反馈控制方案                                                                 前馈控制方案                                                                

2、前馈控制系统中测量干扰量，反馈控制系统中测量被控变量
在单纯的前馈控制系统中，不测量被控变量，而单纯的反馈控制系统中不测量干扰量。
 
3、前馈控制需要专用调节器，反馈控制一般采用通用PID调节器
反馈调节符合PID调节规律,常用通用PID调节器、DCS等或PLC控制系统实现。前馈调节使用的调节器是是根据被控对象的特点来确定调节规律的前馈调节器。
 
4、前馈控制只能克服所测量的干扰，反馈控制则可克服所有干扰
前馈控制系统中若干扰量不可测量，前馈就不可能加以克服。而反馈控制系统中，任何干扰，只要它影响到被控变量，都能在一定程度上加以克服。
 
5、前馈控制理论上可以无差，反馈控制必定有差
反馈调节使系统达到动态稳定，让被调参数稳定在给定值附近动态变化，却不能使被调参数稳定在给定值上不动。
前馈调节在理论上可以实现无差调节。
 
6、前馈控制的局限性
A、在生产应用中各种环节的特性是随负荷变化的，对象动态特性形式多样性难以精确测量，容易造成过补偿或欠补偿。为了补偿前馈调节的不准确，通常将前馈和反馈控制系统结合起来组成前馈反馈控制系统。
B、工业对象存在多个扰动，若均设置前馈控制器，那设备投资高，工作量大。
C、很多前馈补偿结果在现有技术条件下没有检测手段。
D、前馈控制受到前馈控制模型精度限制。
E、前馈控制算法，往往做近似处理。
 
前馈控制选用原则
1、系统中存在频率高、幅度大、可测量而不可控的扰动时，可选用前馈控制。
2、当控制系统控制通道滞后时间长、反馈控制又不能获得良好效果时，可选用前馈控制。
3、选用前馈控制要符合经济性原则。
4、在决定前馈控制方案后，如静态前馈能满足工艺要求，则不选用动态前馈。
 
前馈-反馈控制系统优点
1、从前馈控制角度看，由于增加了反馈控制，降低了对前馈控制模型精度的要求，并能对没有测量的干扰信号的扰动进行校正。
2、从反馈控制角度看，前馈控制作用对主要干扰及时进行粗调，大大减少反馈控制的负担
前馈-反馈控制应用举例
现在以两种换热器控制方案举例，直观阐述前馈-反馈控制：
1、换热器前馈反馈控制控制方案1
 
2、换热器前馈反馈控制控制方案2 

 

说明：本控制方案可克服对象的非线性，或具有变增益控制器功能。