前馈控制是一种利用扰动信号的控制策略。如果过程具有严重的可测扰动,前馈控制器就可以在反馈回路产生纠正作用前减少干扰对回路的影响。前馈控制器能相当经济地改善控制系统的性能。
前馈补偿可以象两个信号比值一样简单,也可以涉及到复杂的能量和物料平衡计算。前馈MFA控制器是一种通用型前馈控制器。由于过程对象和操作条件会发生改变,完全补偿扰动信号在工业应用中是很难实现的,因此前馈MFA控制器并不企图完全抵消扰动对系统的影响。下图是前馈+反馈MFA控制系统框图。Gp1是主对象,Gp2是输入的扰动对象,过程变量作为输出。
前馈+反馈MFA控制系统
前馈MFA控制器的配置
由于反馈MFA控制器有很强的自适应能力,因此前馈MFA控制器的设计相对简单,只需前馈增益和时间常数这两个参数。可用公式Kfc=-Kp2/Kp1来估计前馈增益。
Kp1和Kp2分别是过程对象Gp1和Gp2的静态增益估计值。为了确保前馈控制作用能抵消扰动,需按如下规则选择符号:如果过程对象Gp1和Gp2的符号相同,那么前馈增益应该为负号;反之,如果过程对象Gp1和Gp2的符号相反,那么前馈增益应该为正号。前馈时间常数可以根据Gp2的时间常数进行估计,这与扰动影响过程变量PV的快慢有关。