基于補償原理的控制系統(tǒng)(黃)ppt課件

1、 第六章第六章 基于補償原理的控制系統(tǒng)基于補償原理的控制系統(tǒng) 其他反響控制的缺陷：其他反響控制的缺陷： 無法將干擾抑制在被控制量偏離設(shè)計值之前。無法將干擾抑制在被控制量偏離設(shè)計值之前。 被控對象總是存在一定的純滯后和容量滯后，故被控對象總是存在一定的純滯后和容量滯后，故限制了控制造用的充分發(fā)揚。限制了控制造用的充分發(fā)揚。 6.1 6.1 概述概述 不變性原理不變性原理 控制系統(tǒng)的被控量與擾動量絕對無關(guān)或者在一定準(zhǔn)確度控制系統(tǒng)的被控量與擾動量絕對無關(guān)或者在一定準(zhǔn)確度下無關(guān)下無關(guān) 幾種不變性幾種不變性 絕對不變性絕對不變性 誤差不變性誤差不變性 穩(wěn)態(tài)不變性穩(wěn)態(tài)不變性 選擇不變性選擇不變性 基于不變

2、性原理組成的自動控制系統(tǒng)成為前饋控制系統(tǒng)基于不變性原理組成的自動控制系統(tǒng)成為前饋控制系統(tǒng) 6.2.1 根本概念6.2 6.2 前饋控制前饋控制 直接按擾動而不是按偏向進(jìn)展控制。直接按擾動而不是按偏向進(jìn)展控制。 干擾發(fā)生后，被控量還未顯現(xiàn)出變化之干擾發(fā)生后，被控量還未顯現(xiàn)出變化之前，控制器就產(chǎn)生了控制造用。前，控制器就產(chǎn)生了控制造用。 這種前饋控制系統(tǒng)對干擾的抑制要比反這種前饋控制系統(tǒng)對干擾的抑制要比反響控制系統(tǒng)及時得多。響控制系統(tǒng)及時得多。1、技術(shù)思緒、技術(shù)思緒例例6.1 鍋筒鍋爐水位控制系統(tǒng)鍋筒鍋爐水位控制系統(tǒng)IG*=ID+IL-5.0IDIG*ILIG圖6.3 前饋控制系統(tǒng) (1) (1)

3、、檢測：前饋控制測干擾；、檢測：前饋控制測干擾；反響控制測被控量。反響控制測被控量。 (2)(2)、效果：抑制干擾，前饋控、效果：抑制干擾，前饋控制及時，實際上可實現(xiàn)完全補償；制及時，實際上可實現(xiàn)完全補償；反響控制不及時。反響控制不及時。 (3)(3)、經(jīng)濟性：抑制干擾，前饋、經(jīng)濟性：抑制干擾，前饋控制只能一對一，不如反響控制經(jīng)控制只能一對一，不如反響控制經(jīng)濟。濟。 (4)(4)、穩(wěn)定性：前饋為開環(huán)，不、穩(wěn)定性：前饋為開環(huán)，不存在此問題；反響那么不同，穩(wěn)定存在此問題；反響那么不同，穩(wěn)定性與控制精度是矛盾的。性與控制精度是矛盾的。2 2、前饋與反響的比較、前饋與反響的比較 控制器的輸出僅僅是輸控

4、制器的輸出僅僅是輸入入F F的函數(shù)，與時間的函數(shù)，與時間t t無關(guān)。無關(guān)。 在圖在圖4-124-12中，令前饋控中，令前饋控制器傳函滿足下式即可：制器傳函滿足下式即可：ofmmKKK) s (W 例6.2 列管換熱器的前饋控制2121()()prsrQcDHDkQ由上式可得：其中其中MaMa為擾動量，為擾動量，T2T2為出口溫度，為出口溫度，WO(s)WO(s)為控制通道的傳送函為控制通道的傳送函數(shù)數(shù),Wf(s),Wf(s)為前饋通道的傳送函數(shù)為前饋通道的傳送函數(shù),Wd(s),Wd(s)為干擾通道的傳送函數(shù)。為干擾通道的傳送函數(shù)。 補償過程如以下圖所示。補償過程如以下圖所示。前饋控制與數(shù)學(xué)模型

5、的關(guān)系前饋控制與數(shù)學(xué)模型的關(guān)系二、動態(tài)前饋控制二、動態(tài)前饋控制 靜態(tài)前饋控制只能有效抑制靜態(tài)偏向；靜態(tài)前饋控制只能有效抑制靜態(tài)偏向； 動態(tài)前饋控制不但能有效抑制靜態(tài)偏向；而且能有效抑制動態(tài)偏向。動態(tài)前饋控制不但能有效抑制靜態(tài)偏向；而且能有效抑制動態(tài)偏向。 1 動態(tài)補償器設(shè)計動態(tài)補償器設(shè)計dffvpffY( )G (s)D(s)+G (s)G (s)G (s)D(s)Y(s)=0( )G (s)=-( )( )dvpsGsG s Gs令有2 簡單動態(tài)補償器：導(dǎo)前簡單動態(tài)補償器：導(dǎo)前-滯后環(huán)節(jié)滯后環(huán)節(jié)1ff21G (s)=-1ss 動態(tài)前饋控制能顯著提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量，但動態(tài)前饋控制能顯著提高系統(tǒng)

6、的控制質(zhì)量，但構(gòu)造和參數(shù)整定均比較復(fù)雜。構(gòu)造和參數(shù)整定均比較復(fù)雜。 只適用于控制精度要求很高、反響與靜態(tài)前饋只適用于控制精度要求很高、反響與靜態(tài)前饋難于滿足時。難于滿足時。6.2.4 6.2.4 前饋前饋- -反響控制系統(tǒng)反響控制系統(tǒng)亦稱為前饋亦稱為前饋-反響控制系統(tǒng)。反響控制系統(tǒng)。 前饋控制是有局限性的：前饋控制是有局限性的： 對補償結(jié)果無法檢測；對補償結(jié)果無法檢測； 難以對每個干擾均設(shè)計一套前饋控制安裝；難以對每個干擾均設(shè)計一套前饋控制安裝； 一個固定的前饋模型難以獲得良好的控制質(zhì)一個固定的前饋模型難以獲得良好的控制質(zhì)量。量。前饋前饋-反響控制系統(tǒng)方框圖反響控制系統(tǒng)方框圖2 2、組成原理及

7、構(gòu)造圖、組成原理及構(gòu)造圖: : 當(dāng)負(fù)荷變化時當(dāng)負(fù)荷變化時 對于前饋控制未能完全消除的偏向，以及未對于前饋控制未能完全消除的偏向，以及未能引入前饋控制的其他干擾能引入前饋控制的其他干擾( ( 如物料進(jìn)口溫度、如物料進(jìn)口溫度、蒸汽壓力等蒸汽壓力等) ) ) s (W) s (W1) s (W) s (W) s (W) s (F) s (Yocomf 3 3、特點、特點 實現(xiàn)前饋控制造用的完全補償?shù)臈l件不變。實現(xiàn)前饋控制造用的完全補償?shù)臈l件不變。令令Y(s)/F(s)=0Y(s)/F(s)=0即可。即可。 不會因引入前饋控制而影響反響控制的穩(wěn)不會因引入前饋控制而影響反響控制的穩(wěn)定性。定性。 為了保證前饋控為了保證前饋控制的