潛在的前饋變量必須滿足三個標準。首先,它必須表明發生了重大干擾。也就是說,過程干擾和被測前饋變量之間必須存在直接的、可再現的相關性,而且過程干擾必須很重要,即變化頻繁并對過程變量產生重大影響,否則沒有必要減弱其影響。其次,因為不使用反饋原理,前饋變量不得受操縱變量的影響。注意,該要求明確區分了用于串級控制和前饋控制的過程變量。最后,干擾動態不應快于從操縱變量到過程變量的動態。
表1 前饋控制設計準則
實施前饋控制的條件:
①單回路控制不能提供滿意的控制性能。
②有前饋變量的測量值
前饋變量必須滿足下列要求:
①前饋變量必須表征重要干擾的發生。
②操縱變量和前饋變量必須沒有因果關系。
③前饋變量動態要比操縱變量輸出動態慢(如果有反饋控制時)
這一最終要求與前饋-反饋聯合控制系統有關。如果干擾對過程變量的影響非???,前饋控制不能及時操作操縱變量,會產生偏差。因此,反饋控制器將感知偏差并進一步調整操縱變量。不幸的是,反饋控制將是對前饋控制的補充,因此,將對操縱變量進行雙重修正。記住,前饋控制和反饋控制是獨立的算法,雙重修正會導致過程變量超調,控制性能下降。總之,當擾動動態非??烨掖嬖赑ID反饋控制時,不應當使用前饋控制。當然,如果不存在反饋,則無論擾動動態如何,都可以應用前饋控制。
前饋控制和反饋控制各有所長,可以彌補彼此的不足。反饋控制的主要優點是:它將所有擾動產生的偏差減小到零。正如我們所看到的,在許多情況下,它可以提供良好的控制性能,但只能在過程變量偏離設定值后才采取糾正措施。然而當被控對象動態有問題時,反饋控制并不能提供良好的控制性能。此外,如果沒有正確整定,反饋控制可能會導致不穩定。
前饋控制在過程變量受到干擾之前就起作用,并且在具有精確模型的情況下能夠獲得很好的控制性能。另一個優點是,在沒有反饋控制的穩定系統中,盡管如果設計和整定不當,可能會導致性能下降,但前饋控制器不會導致不穩定。前饋控制的主要缺點是無法消除全部偏差。如上所述,通過將前饋與反饋相結合,前饋控制用于減少可測主要干擾的影響,而反饋控制用于補償過程模型中的不準確、測量誤差和未知干擾。反饋控制和前饋控制對比見表2。
表2 反饋控制與前饋控制對比
