《工业过程控制工程》课件6.前馈控制系统.ppt
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1、内 容n前馈控制的原理n非线性静态前馈控制的设计方法n前馈控制系统的动态补偿n前馈反馈控制系统n仿真举例前馈控制的概念前馈控制的概念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。前馈思想前馈思想: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。前馈控制方块图前馈控制方块图u(t)、y(t)分别表示控制变量与被控变量;d(t)表示某一外部干扰;GYD(s)、GYC(s)分别为干扰通道与控制通道的动态特性;GFF(s)为前馈控制器的动态特性。控制目标:前馈不变性原理前馈不变性原理n动态不变性动态不变性:在扰动d(t)的作用下,被控量y(t)在整个过渡过
2、程中始终保持不变,称系统对于扰动d(t)具有动态不变性,即Y(s)/D(s)=0,(调节过程的动态和稳态偏差均为零,”理想情况“)。n稳态不变性稳态不变性:在干扰d(t)作用下,被控量y(t)的动态偏差不等于零,而其稳态偏差为零,即Y(0)/D(0)=0,或者说y(t)在稳态工况下与扰动量d(t)无关。静态前馈控制静态前馈控制n控制目标控制目标:保证过程输出在稳态下补偿外部扰动的影响,即实现“稳态不变性”。n静态前馈控制方式静态前馈控制方式:u线性静态前馈:u非线性静态前馈:结合对象静态模型获得前馈控制器结构与参数。非线性静态前馈控制非线性静态前馈控制稳态平衡关系:讨论:前馈控制器的实现与相关
3、测量仪表的影响前馈控制算法前馈控制算法假设T1、T2的测量范围为T1min,T1max、T2min,T2max,RV、RF的测量范围为0,RVmax、0,RFmax;而各测量信号T1m、T2m、RVm、RFm及设定值均为0 100%.换热器动态仿真模型(参见模型/FFControl/ExHeater.mdl)静态工作点:T1=20,RF=10 T/hr,RV=2T/hr,Kv=800,T2=180.T2仪表量程为100300,RV仪表量程为05 T/hr.干扰通道纯滞后可忽略,控制通道纯滞后为2.5 min.换热器的静态前馈控制器换热器的静态前馈控制器假设静态工作点为:T1=20,RF=10
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