前馈控制：基本原理与系统特点

"Fs≠时要求Ys=-前馈控制的基本原理" 前馈控制是一种针对特定扰动进行补偿的控制策略，它不依赖于被控变量的实际反馈，而是依据扰动信号来产生控制作用。在标题中提到的"Fs≠0时，要求Ys=0"，这表明前馈控制的目标是在存在扰动(Fs非零)的情况下，通过控制器(Gff)使得系统输出(Ys)为零，从而消除扰动对系统的影响。 前馈控制系统的原理在于检测到扰动(f(t))，如温度、压力或流量的变化，然后设计一个控制器(Gff)产生相应的控制信号，以抵消这个扰动。在描述中给出的方块图中，GPD(s)和GPC(s)分别代表过程动态和过程控制，它们与前馈控制器Gff(s)相结合，以确保在扰动F(s)存在时，输出Y(s)能够保持为零或者接近零。 不变性原理是前馈控制的核心概念之一。它包括绝对不变性、误差不变性、稳态不变性和选择不变性。绝对不变性要求被控变量不受扰动影响，动态和静态偏差均为零；误差不变性则允许存在微小偏差；稳态不变性关注的是在稳定状态时，被控变量与扰动无关；选择不变性是指系统对某些特定扰动实现不变性。前馈控制系统通过校正作用实现这些不变性，从而补偿扰动。 前馈控制具有及时性，因为它不需要等待反馈信号，可以立即对扰动做出反应。此外，前馈控制通常是非闭环的，不存在稳定性问题，因此可以在保证控制效果的同时，避免了控制精度与稳定性的矛盾。 前馈控制系统的结构形式多种多样，如静态前馈，它主要针对稳态下的扰动补偿，常通过比例因子(KPD, KPC)来调整控制通道和扰动通道的响应。动态前馈则考虑了扰动和控制信号的动态特性，适用于需要快速响应的场合。 前馈控制是一种有效的控制策略，尤其在处理可预见且有显著影响的扰动时，能提供快速、精确的控制效果。它通过预测扰动并据此制定控制决策，避免了反馈控制中的延迟问题，并且可以根据具体应用定制控制器，提高了系统的性能和鲁棒性。