PID前馈控制和反馈控制

前馈反馈控制讲解

前馈控制系统

前馈反馈控制讲解

内 容

前馈控制的由来与原理 静态前馈控制系统 前馈控制系统的动态补偿 前馈反馈控制系统 结论

前馈反馈控制讲解

一、基本原理及特点

问题：过程特性决定了它被控制的难易，一个本性难控的 过程具有Kf大、Tf<To、τ o/To大的特点，难控过程受到较 大扰动后，反馈控制的效果将不令人满意。下面分析其原 因，并讨论相应对策。原因 相应措施 ⒈本性难控过程克服扰动的稳定时间长 ⒈将扰动克服在被控变量偏 产生偏差大； 离设定值之前 ⒉反馈控制器不会区别偏差产生的原因， ⒉针对较大可测和不可控的 只是减少偏差，直到趋近“0”; 扰动采取措施，使被控变量 在扰动下基本不变 ⒊扰动产生频率过高，将使系统振荡； ⒊开环控制

“前馈控制方案

前馈反馈控制讲解

一、基本原理及特点D1 前馈 控制器 对象 y Dn

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。

u

前馈控制思想：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。 前馈控制定义：是测取进入过程的干扰(包括外界干扰和设 定值变化，并按其信号产生合适的控制作用去改变操纵变量， 使被控变量维持在

前馈反馈控制讲解

前馈控制系统

前馈反馈控制讲解

内 容

前馈控制的由来与原理 静态前馈控制系统 前馈控制系统的动态补偿 前馈反馈控制系统 结论

前馈反馈控制讲解

一、基本原理及特点

问题：过程特性决定了它被控制的难易，一个本性难控的 过程具有Kf大、Tf<To、τ o/To大的特点，难控过程受到较 大扰动后，反馈控制的效果将不令人满意。下面分析其原 因，并讨论相应对策。原因 相应措施 ⒈本性难控过程克服扰动的稳定时间长 ⒈将扰动克服在被控变量偏 产生偏差大； 离设定值之前 ⒉反馈控制器不会区别偏差产生的原因， ⒉针对较大可测和不可控的 只是减少偏差，直到趋近“0”; 扰动采取措施，使被控变量 在扰动下基本不变 ⒊扰动产生频率过高，将使系统振荡； ⒊开环控制

“前馈控制方案

前馈反馈控制讲解

一、基本原理及特点D1 前馈 控制器 对象 y Dn

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。

u

前馈控制思想：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。 前馈控制定义：是测取进入过程的干扰(包括外界干扰和设 定值变化，并按其信号产生合适的控制作用去改变操纵变量， 使被控变量维持在

PID、前馈控制

在闭环控制系统，把系统的输出量通过检测装置（传感器）引向系统输入端，与系统的输入量进行比较，从而得到反馈量与输入量的偏差信号，利用此偏差信号通过控制器（调节器）产生控制作用，从而纠正偏差。 具有比例放大器的单闭环调速系统是有静差系统。 闭环系统具有较强的抗干扰性能。

闭环系统对于给定信号和检测装置中的扰动无能为力。

将比例调节器换成比例积分调节器之后，不仅改善了动态性能，而且还能从根本上消除静差，实现无静差调节。

电流截止负反馈是为了实现截流反馈，为了能够保持电流不变，使它不超过允许值。电流负反馈的限流作用只应在启动和堵转时存在，在正常运行时必须去掉，使电流能自由的随着负载增减。

当采用了转速微分负反馈的时候，转速发生变化时，将会比普通双闭环系统更早一些达到平衡，使转速调节输入等效偏差信号提前改变极性，从而使转速调节器退饱和的时间提前。

电流正反馈和电压负反馈（或转速负反馈）是性质完全不同的两种控制作用，电压（转速）负反馈属于被调量的负反馈，是“反馈控制”，具有反馈控制规律，比例放大器控制时稳态总是有偏差的。放大倍数越大稳态偏差

液位前馈-反馈复合控制

实验报告书

实验名称： 液位前馈-反馈复合控制 姓名： 班级： 学号： 指导老师：

一、实验名称：

液位前馈-反馈复合控制 二、实验设备：

组态软件、实验箱。 三、实验过程：

需要注意的一点是：组态软件采用所有的工程量都是0-100。如液位的实际最高高度为28cm，液位参数设置时取20%，50%等类似的百分比

a) 流量液位前馈反馈控制

1 实验目的与要求

1.1.实验前需熟悉复合控制的原理与特点。

1.2.熟悉仪表装置，如检测单元、控制单元、执行单元等。 1.3.通过实验掌握前馈补偿器的设计方法。

2 实验系统组成 2.1 实验原理

流程图如图 2.3.1 所示。水介质由泵U101(P101)从水箱V104 中加压获得压头，经流量计FT101、电动调速器U101、水箱V101、手阀QV116 回流至水箱V104 而形成水循环，负荷的大小通过手阀QV116 来调节；其中，水箱V101 的液位由液位变送器LT101测得，给水流量由流量计FT101

一、 前馈——反馈复合控制系统 1 前馈——反馈复合控制系统的基本概念

前馈——反馈复合控制系统：系统中既有针对主要扰动信号进行补偿的前馈控制，又存在对被调量采用反馈控制以克服其它的扰动信号，这样的控制系统就是前馈——反馈复合控制系统。 2 概念的理解：

(1) 复合控制是指系统中存在两种不同的控制方式，即前馈控制和反馈控制； (2) 前馈控制的作用是对主要的扰动信号进行完全补偿，可以针对主要的扰动信号，设

计相应的前馈控制器；

(3) 引入反馈控制，是为了使系统能克服所有扰动信号对被调量产生的影响；因为除了

已知的主要的扰动信号以外，系统中还存在其它的扰动信号，这些扰动信号对被调量的影响比较小，有的是我们能够考虑到的，有的我们根本就考虑不到或无法测量，都通过反馈控制加以克服；

(4) 系统中需要测量的信号既有被调量，又有扰动信号； 3 前馈——反馈复合控制系统实例分析

混合水温的前馈——反馈复合控制系统（如图3－12所示）。

前馈控制器 执行器 流量测量变送器 调节器 温度测量变送器 冷水调节阀 热水调节阀 混合水温θ 图3－12 混和水温复合控制示意图

4前馈——反馈复合控制系统的组成

前馈——反馈复合控制系统主要由

一、 前馈——反馈复合控制系统 1 前馈——反馈复合控制系统的基本概念

前馈——反馈复合控制系统：系统中既有针对主要扰动信号进行补偿的前馈控制，又存在对被调量采用反馈控制以克服其它的扰动信号，这样的控制系统就是前馈——反馈复合控制系统。 2 概念的理解：

(1) 复合控制是指系统中存在两种不同的控制方式，即前馈控制和反馈控制； (2) 前馈控制的作用是对主要的扰动信号进行完全补偿，可以针对主要的扰动信号，设

计相应的前馈控制器；

(3) 引入反馈控制，是为了使系统能克服所有扰动信号对被调量产生的影响；因为除了

已知的主要的扰动信号以外，系统中还存在其它的扰动信号，这些扰动信号对被调量的影响比较小，有的是我们能够考虑到的，有的我们根本就考虑不到或无法测量，都通过反馈控制加以克服；

(4) 系统中需要测量的信号既有被调量，又有扰动信号； 3 前馈——反馈复合控制系统实例分析

混合水温的前馈——反馈复合控制系统（如图3－12所示）。

前馈控制器 执行器 流量测量变送器 调节器 温度测量变送器 冷水调节阀 热水调节阀 混合水温θ 图3－12 混和水温复合控制示意图

4前馈——反馈复合控制系统的组成

前馈——反馈复合控制系统主要由

计算机控制理论与设计

基于LMI的单级倒立摆的状态反馈PID控制

摘要

本文以单级倒立摆为研究对象，通过物理规律得到系统的传递函数和状态方程，并结合状态反馈的概念，将约束条件转化为线性矩阵不等式求解反馈矩阵并得到PID控制器，最后进行MATLAB仿真得到仿真曲线进行对比分析指出该方法的优缺点。

关键字单级倒立摆PIDMATLABLMI 状态反馈

前言

倒立摆系统是一种典型的非线性的，不稳定的复杂系统。是控制理论教学与科研中研究诸如鲁棒问题、非线性系统的控制等问题的良好实验对象。同时，倒立摆系统作为机器人行走中平衡控制、火箭垂直姿态控制和卫星飞行中姿态控制的最简单模型在航空航天以及军工等领域有着广泛的用处。倒立摆可以根据摆杆数量的不同分为一级、二级和三级等，多级摆杆间采用自由连接。一级倒立摆的仿真与控制已广泛应用于教学科研，而二级倒立摆也已在大部分实验室中实现，至于三级倒立摆的控制问题则是国际上公认的难题。然而我国学者李洪兴教授在2002年实现了国际上首次四级倒立摆实物系统的控制，这是我国学者采用自己提出的理论完成世界性难题的重大科学成就。本文中以单级倒立摆为研究对象，根据物理定律进行建模得到数学模型，在此基础上进行PID控制，并通过MATLA

计算机控制理论与设计

基于LMI的单级倒立摆的状态反馈PID控制

摘要

本文以单级倒立摆为研究对象，通过物理规律得到系统的传递函数和状态方程，并结合状态反馈的概念，将约束条件转化为线性矩阵不等式求解反馈矩阵并得到PID控制器，最后进行MATLAB仿真得到仿真曲线进行对比分析指出该方法的优缺点。

关键字单级倒立摆PIDMATLABLMI 状态反馈

前言

倒立摆系统是一种典型的非线性的，不稳定的复杂系统。是控制理论教学与科研中研究诸如鲁棒问题、非线性系统的控制等问题的良好实验对象。同时，倒立摆系统作为机器人行走中平衡控制、火箭垂直姿态控制和卫星飞行中姿态控制的最简单模型在航空航天以及军工等领域有着广泛的用处。倒立摆可以根据摆杆数量的不同分为一级、二级和三级等，多级摆杆间采用自由连接。一级倒立摆的仿真与控制已广泛应用于教学科研，而二级倒立摆也已在大部分实验室中实现，至于三级倒立摆的控制问题则是国际上公认的难题。然而我国学者李洪兴教授在2002年实现了国际上首次四级倒立摆实物系统的控制，这是我国学者采用自己提出的理论完成世界性难题的重大科学成就。本文中以单级倒立摆为研究对象，根据物理定律进行建模得到数学模型，在此基础上进行PID控制，并通过MATLA

可做计控作业使用

基于LMI的单级倒立摆的状态反馈PID控制

摘要

本文以单级倒立摆为研究对象，通过物理规律得到系统的传递函数和状态方程，并结合状态反馈的概念，将约束条件转化为线性矩阵不等式求解反馈矩阵并得到PID控制器，最后进行MATLAB仿真得到仿真曲线进行对比分析指出该方法的优缺点。

关键字单级倒立摆PIDMATLABLMI 状态反馈

前言

倒立摆系统是一种典型的非线性的，不稳定的复杂系统。是控制理论教学与科研中研究诸如鲁棒问题、非线性系统的控制等问题的良好实验对象。同时，倒立摆系统作为机器人行走中平衡控制、火箭垂直姿态控制和卫星飞行中姿态控制的最简单模型在航空航天以及军工等领域有着广泛的用处。倒立摆可以根据摆杆数量的不同分为一级、二级和三级等，多级摆杆间采用自由连接。一级倒立摆的仿真与控制已广泛应用于教学科研，而二级倒立摆也已在大部分实验室中实现，至于三级倒立摆的控制问题则是国际上公认的难题。然而我国学者李洪兴教授在2002年实现了国际上首次四级倒立摆实物系统的控制，这是我国学者采用自己提出的理论完成世界性难题的重大科学成就。本文中以单级倒立摆为研究对象，根据物理定律进行建模得到数学模型，在此基础上进行PID控制，并通过MATLAB仿真对比加入P

中北大学课程设计说明书

中北大学

课 程 设 计 说 明 书

学生姓名： 陈朋印 学 号： 1002034111 学 院： 机械与动力工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 题 目： 管式热裂解反应器出口温度前馈 ——反馈控制系统设计

指导教师： 姚竹亭 职称: 教授

许 昕 职称: 讲师

2014年1月10日

中北大学课程设计说明书

中北大学

课程设计任务书

2013/2014 学年第 1 学期

学 院： 机械与动力工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 学 生 姓 名： 陈朋印 学 号： 1002034111

课程设计题目： 管式热裂解反应器出口温度前馈

——反馈控制系统设计

起 迄 日 期：2013年12月30