过程控制中的前馈控制系统ppt课件.ppt
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1、前馈控制系统 Feedforward Control 1 上一讲内容回顾 n介绍了串级控制系统的概念与特点; n结合控制原理,具体分析了串级系统的 抗干扰性能; n讨论了串级控制系统的设计原则; n介绍了串级控制系统的防积分饱和; n介绍了串级控制系统的投运。 2 课堂提问1 n相比反馈控制,串级控制更有效抑制干 扰,因此在控制方案选择时应首选串级 控制? n串级能够有效抑制副回路中的干扰,因 此应选择能包含最多干扰的那个变量作 为副变量? 3 控制器的正反作用 选择 课堂提问2 4 n试分析串级控制为何能有效抑止二次扰动; n试分析串级系统为何能克服副对象和调节阀的 非线性。 课堂提问3 5
2、 课堂提问4 1、如果加热蒸汽 压力波动导致 单回路控制效 果不理想,怎 么办? 2、如果工艺介质 流量波动导致 控制效果不理 想,怎么办? 6 内 容 n前馈控制的原理 n线性前馈控制的设计 n非线性前馈控制 n前馈反馈控制系统 7 换热器的反馈控制 假设主要干扰为RF,T1 8 单回路控制的仿真 9 采用串级控制? n串级控制需要: n单回路控制不能满足要求; n可测量的副变量 n副变量需要满足: n快速反应主要干扰的影响 n干扰对副、主变量的影响具有因果关系 n调节阀对副、主变量的影响具有因果关系 NO! 无法采用串级控制! 10 换热器的前馈控制方案 11 前馈控制的思想 D1,Dn为
3、 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: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。 12 原理分析 根据不变性原理,当扰动F(s)变化时,对被控变量 无影响,即与扰动变化无关 13 静态前馈和动态前馈 n前馈控制分为静态前馈和动态前馈两类 n假设 n前馈控制器传递函数 14 举例:换热器的前馈控制 稳态工作点:T1=20, RF=10 T/hr,RV=2T/hr, Kv=800,T2=180。 假设:T2温度测量变送的量 程为100-300,RV和RF的 量程分别为0 5 T/hr和0 25 T/hr。 15 换热器的线性前馈
4、控制 16 换热器的线性前馈控制(续) 采用阶跃响应方法测试各个环节的传递函数模型: 17 线性前馈控制的仿真 有余 差 18 前馈加反馈控制 19 前馈反馈控制的仿真 20 非线性稳态前馈控制 稳态平衡关系: 21 非线性系统的动态前馈补偿 对于线性系统,动态前馈控制器可表示成静态与动 态两部分: 对于非线性系统,上式中静态前馈部分可由对象的非线 性静态模型计算得到,而动态部分同样可按线性对象处 理。 22 非线性动态前馈控制器 动态前馈控制器 (g1(s)、g2(s)、g3(s)分别表示RVsp 、T1、RF对系统输出T2的通道特 性的动态部分。) 23 在反馈控制的基础上,针对主要干扰进
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