第六章_基于补偿原理的控制系统(黄).ppt

第六章 基于补偿原理的控制系统 不变性原理 控制系统的被控量与扰动量绝对无关或者在一定准确度下无关 几种不变性 绝对不变性 误差不变性 稳态不变性 选择不变性 基于不变性原理组成的自动控制系统成为前馈控制系统 1、技术思路 6.2.1 基本概念 例6.1 锅筒锅炉水位控制系统 例6.2 列管换热器的前馈控制 ?补偿过程如下图所示。 前馈控制与数学模型的关系 二、动态前馈控制 ?静态前馈控制只能有效抑制静态偏差； ?动态前馈控制不但能有效抑制静态偏差；而且能有效抑制动态偏差。 1） 动态补偿器设计 6.2.4 前馈-反馈控制系统 ?前馈控制是有局限性的： ① 对补偿结果无法检测； ② 难以对每个干扰均设计一套前馈控制装置； ③ 一个固定的前馈模型难以获得良好的控制质量。 ?动态前馈控制能显著提高系统的控制质量，但结构和参数整定均比较复杂。 ?只适用于控制精度要求很高、反馈与静态前馈难于满足时。 前馈-反馈控制系统方框图 2、组成原理及结构图: ?当负荷变化时…… ?对于前馈控制未能完全消除的偏差，以及未能引入前馈控制的其他干扰( 如物料进口温度、蒸汽压力等)…… 3、特点 ① 实现前馈控制作用的完全补偿的条件不变。（令Y(s)/F(s)=0即可。） ② 不会因引入前馈控制而影响反馈控制的稳定性。 四、前馈--串级控制系统 ?为了保证前馈控制的精度，常希望控制阀灵敏、线性等； ?采用串级控制系统可满足以上要求。 3、应用举例： 思考题 * 其他反馈控制的缺点： ?无法将干扰克服在被控制量偏离设计值之前。 ?被控对象总是存在一定的纯滞后和容量滞后，故限制了控制作用的充分发挥。 §6.1 概述 1、问题的提出 §6.2 前馈控制 ?直接按扰动而不是按偏差进行控制。 ?干扰发生后，被控量还未显现出变化之前，控制器就产生了控制作用。 ?这种前馈控制系统对干扰的克服要比反馈控制系统及时得多。 IG*=ID+IL-5.0 ID IG* IL IG 图6.3 前馈控制系统 (1)、检测：前馈控制测干扰；反馈控制测被控量。 (2)、效果：克服干扰，前馈控制及时，理论上可实现完全补偿；反馈控制不及时。 (3)、经济性：克服干扰，前馈控制只能一对一，不如反馈控制经济。 (4)、稳定性：前馈为开环，不存在此问题；反馈则不同，稳定性与控制精度是矛盾的。 2、前馈与反馈的比较 控制器的输出仅仅是输入F的函数，与时间t无关。 在图4-12中，令前馈控制器传函满足下式即可： 6.2.2 静态前馈控制 静态前馈的含义 其中Ma为扰动量，T2为出口温度，WO(s)为控制通道的传递函数,Wf(s)为前馈通道的传递函数,Wd(s)为干扰通道的传递函数。 ?可实现对扰动的完全补偿，使被控量成为对扰动绝对不灵敏的系统。（不变性原理） 1、问题及办法 2、原理： 如下图，其中Gff(S)非纯比例环节。 2） 简单动态补偿器：导前-滞后环节 亦称为前馈--反馈控制系统。 1、方法的提出 3、特点及适用性 ?复合控制的好处：既发挥了前馈校正及时的优点，又保持了反馈控制能抑制多个干扰并对被控量始终给予检验的长处。 4、前馈--反馈控制的优点 ① 只需对主要的干扰采用前馈补偿，大大简化了原来的纯前馈控制系统。 ② 降低了对前馈控制精度的要求，为工程上实现简单的前馈补偿创造了条件。 ③ 比纯反馈控制具有控制精度高、温度速度快的特点。 ?因而是前馈控制中广泛应用的控制系统。 1、方法的提出 2、原理与结构图 * * *