Feedforward Control (FFC)

核心: 对干扰信号做一定处理，送到调节阀。之后的变种前馈则是广义上的。只要没有对被控变量进行直接检测，就是开环控制。

一般地，有

\[ G_{ff}=-\frac{G_{pd}}{G_{v}G_{pc}G_{md}} \]

注: 选择的干扰要和调节阀相独立。

理论基础: 不变性原理

不变性原理

• 绝对不变性 (动态不变性)

使用线性前馈来建模，有

\[ G_{ff}=-\frac{G_{pd}}{G_{v}G_{pc}G_{md}} \]

且 \(G_{pd}(s)=\frac{K_{pd}}{1+T_{pd}s}e^{-\tau_{pd}s}\), \(G_{pc}(s)=\frac{K_{pc}}{1+T_{pc}s}e^{-\tau_{pc}s}\), \(G_{v}G_{md}=K_{m}\) 则

\[ G_{ff}=-K_{ff}\frac{T_{pc}s+1}{T_{pd}s+1}e^{-\tau_{ff} s} \]

其中 \(K_{ff}=\frac{K_{pd}}{K_{pc}k_{m}}\), \(\tau_{ff}=\max \{0,\tau_{pd}-\tau_{pc}\}\).

• 稳态不变性: 静态前馈系统

\[ K_{ff}(0)=-\frac{K_{pd}}{K_{v}K_{pc}K_{md}} \]

容易用比值器、加法器实现

• 误差不变性: w扰动存在时，输出和预定值有微小的偏差

• 选择不变性

与反馈控制的对比

控制方式	前馈控制	反馈控制
检测信号	干扰量	被控变量
控制作用发生时间	干扰作用于被控对象前	干扰作用于被控对象之后
开/闭环	开怀	闭环，会有稳定性问题
感受的扰动个数	可测量的干扰，有限个	包含影响被控变量的所有干扰
对时变、非线性对象的适应性	不够强，模型往往时不变、线性，对于此类信号不够鲁棒	具有鲁棒性

前馈-反馈控制

由于有反馈作用，我们使用线性叠加的方法求得传递函数. 但最后结论是一致的。

前馈-串级控制

举一个换热器的前馈串级控制