自动控制理论 第三章 控制系统的时域分析 3.8 控制系统的稳定性(11)

前馈控制虽然有较明显的优点，但由于实际的工业对象往往存在不止一个扰动，为了对这些扰动进行补偿，必须设计多个前馈控制器。如果扰动无法测量，前馈控制就不能应用，所以，单独应用前馈控制系统并不能取得很好的控制效果。工程上常将前馈与反馈结合起来，构成前馈-反馈复合控制系统。图5.49是前馈-反馈控制系统的结构图。

前馈-反馈控制系统是按扰动控制与偏差控制相结合，开环控制与闭环控制相结合的复合控制系统。它既发挥了前馈控制响应快的优点，又保持了反馈控制能克服各种扰动的特长。两种控制方式的结合，又互相抑制了对方的缺点，取长补短，是一种过程控制中经常用到的控制系统。对系统的主要扰动，采用前馈控制方法，对其他扰动，采用反馈控制方法，既能在主要扰动发生时使系统快速克服扰动的影响，又能在其他扰动发生时，使被控变量最终与给定值保持一致。

　　前馈-反馈控制系统的参数整定，可以分开独立进行。前馈按前馈控制规律进行，反馈按反馈控制的PID参数进行整定。由于反馈控制有消除偏差的能力，前馈控制在复合控制系统中仅起“粗调”作用就可以了，不必要求一定要补偿主要扰动的影响。前馈控制把主要扰动的影响降低到一定程度后，余下的部分可以通过反馈的“细调”作用来补偿，这就减低了对前馈控制器的要求。

前馈控制还可以和串级控制组成复合控制系统，完成更复杂的控制任务。

3. 比值控制系统

比值控制是一种特定形式的控制方式，主要用来控制两种物料之间的流量之比。例如使进入化学反应器的两种反应物之间保持比例关系，使燃烧种燃料和空气保持一定比值等。

常见的比值控制有单闭环比值控制、双闭环比值控制和变比值控制等。

图5.50 是单闭环比值控制系统结构图。图中，是不加控制的流量。称为主动流或自由流。是要求与保持比例关系的流量，称为从动流，是被控制的流量。两个流量都被测量，的测量值通过比值计算器为流量控制系统提供给定值，流量控制系统则是一个普通单回路控制系统。这是一个随动系统。

图5.50 单闭环比值控制系统 图5.51 双闭环比值控制系统

图5.51是双比值控制系统及结构图。有时，不仅需要两种物料保持一定的比例关系，还要求两种物料能克服干扰，保持流量稳定。这种控制方式适用于负荷变化而比值精度要求高的场合。