前馈串级控制深入解析：比值与选择控制系统

"本资源主要探讨了系统功能中的前馈串级控制，特别是比值控制与选择控制系统在工业过程中的应用。课程涵盖了前馈控制的基本原理、PID控制器能否用于前馈控制、为何一般不单独使用前馈控制等问题，并详细讲解了比值控制的背景、系统结构、流量比值与比值器参数的关系以及变比值控制的概念。同时，通过实例展示了如何解决溶液配制中的浓度控制问题，提出了出口浓度控制和入口流量比值控制两种解决方案。还讨论了定比值控制方案，包括单闭环比值和双闭环比值控制系统，并分析了比值器的设定与流量测量变送环节的影响。" 详细知识点如下： 1. **前馈控制原理**：前馈控制是一种基于扰动补偿的控制策略，它通过预测扰动对系统输出的影响来提前调整控制器的输出，以抵消预期的扰动。前馈控制不依赖系统的反馈，而是依赖于对扰动的精确估计。 2. **前馈控制器与PID控制器**：虽然PID控制器广泛应用于反馈控制，但通常不建议用它作为前馈控制器。原因是PID控制器设计用于处理系统的动态响应，而前馈控制主要是静态补偿。前馈控制需要对扰动进行精确建模，而PID控制器则侧重于调整系统稳定性和响应速度。 3. **比值控制问题**：比值控制是将两个或多个输入信号按固定比例混合，以满足特定的输出需求。在溶液配制问题中，通过调整流量比值来维持特定浓度的溶液。 4. **比值控制方案**：包括单闭环比值控制和双闭环比值控制。单闭环比值控制系统中，一个控制器用于保持两个流量的比值恒定；双闭环比值控制系统则引入第二个控制器以改善系统的稳定性。 5. **比值器参数**：比值器参数决定了流量比值，其设定取决于系统的线性或非线性特性。对于线性系统，比值器输入输出关系可以简化为比例关系；而对于非线性系统，比值器可能需要更复杂的转换函数。 6. **流量测量变送环节**：这是比值控制中至关重要的一环，因为它直接影响到比值器的设定和系统的控制性能。非线性测量变送环节可能需要特殊的比值器配置来确保准确的比值控制。 7. **稳态条件**：在比值控制系统中，稳态条件是指当系统达到平衡时，输入和输出的比例保持不变。对于比值器，这涉及到设定比值系数K，使得流量比值Q_A/Q_B始终保持恒定。 总结：前馈串级控制结合比值控制能有效应对工业过程中的复杂控制需求。通过理解前馈控制的原理、选择适当的控制策略以及精确设定比值器参数，可以提高系统的控制精度和鲁棒性。在实际应用中，需要考虑系统的动态特性、测量设备的非线性等因素，以实现高效稳定的控制效果。