MATLAB的毕业设计：前馈—反馈复合控制系统

前馈—反馈复合控制系统

第一节前馈控制系统的组成

在热工控制系统中，由于被控对象通常存在一定的纯滞后和容积滞后，因而从干扰产生到被调量发生变化需要一定的时间。从偏差产生到调节器产生控制作用以及操纵量改变到被控量发生变化又要经过一定的时间，可见，这种反馈控制方案的本身决定了无法将干扰对被控量的影响克服在被控量偏离设定植之前，从而限制了这类控制系统控制质量的进一步提高。考虑到偏差产生的直接原因是干扰作用的结果，如果直接按扰动而不是按偏差进行控制，也就是说，当干扰一出现调节器就直接根据检测到的干扰大小和方法按一定规律去控制。由于干扰发生后被控量还未显示出变化之前，调节器就产生了控制作用，这在理论上就可以把偏差彻底消除。按照这种理论构成的控制系统称为前馈控制系统，显然，前馈控制对于干扰的克服要比反馈控制系统及时的多。

从以上分析我们可以得出如下结论：若系统中的调节器能根据干扰作用的大小和方向就对被调介质进行控制来补偿干扰对被调量的影响，则这种控制就叫做前馈控制或扰动补偿。

前馈控制系统的工作原理可结合下面图1所示的换热器前馈控制进一步说明，图中虚线部分表示反馈控制系统。

一定。当被加换热器是用蒸汽的热量加热排管中的料液，工艺上要求料液出口温度

1

热水流量发生变化时，若蒸汽两不发生变化，而要使出口温度保持不变，就必须在被加热水量发生变化的同时改变蒸汽量。这就是一个前馈控制系统。

图中虚线所示是反馈控制的方法，这种方法没有前馈控制及时。

图1前馈控制系统的原理框图于图2所示。

图中，B k ：测量变送器的变送系数； DZ W (s)：干扰通道对象传递函数； D W (s)：控制通道对象传递函数；

B W (s)：前馈控制装置或前馈调节器的传递函数。

第二节 前馈控制系统的特点 理想的情况下，针对某种扰动的前馈控制系统能够完全补偿因扰动而引起的对被调量的影响。实现对干扰完全补偿的关键是确定前馈控制器（前馈调节器）的控制作用，显然B W (s)取决于对象控制通道和干扰通道的特性。

由图2可得：

Y (s) = [DZ W (s) + B K B W (s) D W (s)]Z (s) （1）

令B K = 0 则有：

()

()

Y s Z s = DZ W (s) + B W (s) D W (s) （2） 式中：()Z s 是干扰引起的输出。在理想的情况下，经过前馈控制以后，被调量不变，即实

现了所谓“完全补偿”，此时：

()

()

Y s Z s = DZ W (s) + B W (s) D W (s) = 0 所以，前馈控制器的控制规律为：)

()

()(s W s W s W D DZ B -

= （3）

上式说明前馈控制的控制规律完全是由对象特性决定的，它是干扰通道和控制通道传递函数之商，式中负号表示控制作用的方向与干扰作用相反。

如果DZ W (s) 和 D W (s) 可以很准确测出，且B W (s) 完全和上式确定的特性一致，则不论干扰信号是怎样的形式，前馈控制都能起到完全控制的作用，使被调量因干扰而引起的动态和稳态偏差均是零。

第三节 复合控制系统特性分析 正如前面所指出的那样，前馈控制能依据干扰值的大小在被调参数偏离给定值之前进行控制，使被调量始终保持在给定值上。这样一个看起来相当完美的控制方式也有其局限性。首先表现在前馈控制系统中不存在被调量的反馈，即对于补偿的结果没有前言的手段。因而，当前前馈作用并没有最后消除偏差时，系统无法得知这一信息而作进一步的校正。其次，由于实际工业对象存在着多个干扰，为了补偿它们对被调量的影响，势必设计多个前馈通道，增加了投资费用和维护工作量。此外当干扰通道的时间常数小于控制通道的时间常数时，不能实现完全补偿。再者，前馈控制模型的精度也受到多种因素的限制，对象特性受负荷和工况等因素的影响而产生偏移，必然导致D W (s)和DZ W (s)的变化，因此一个事先固定的前馈模

型不可能获得良好的控制质量。

工程实际中，为克服前馈控制的局限性从而提高控制质量，对一两个主要扰动采取前馈补偿，而对其它引起被调参数变化的干扰采用反馈控制来克服。以这种形式组成的系统称为前馈—反馈复合控制系统。前馈—反馈复合控制系统即能发挥前馈调节控制及时的优点，又能保持反馈控制对各种扰动因素都有抑制作用的长处，因此得到了广泛的应用。

复合控制系统具有以下几个特点。

（1）引入反馈控制后，前馈控制中的完全补偿条件不变。 图（3）为前馈—反馈复合控制系统的原理方框图。

由图可得，没有加入反馈作用时完全补偿的条件为： )

()

()(s W s W s W D DZ B -= （4）

加上反馈后有：

)()

()(1)

()()()()()(1)()()(s Z S W s W s W s W s W s X s W s W s W s W s Y D T DZ D B D T D T ?+++?+=

（5）

式（5）中，0)(,0)(≠=s Z s X ，应用不变性原理有：

0)

()(1)

()()(=++S W s W s W s W s W D T DZ D B

即： )

()

()(s W s W s W D DZ B -= （6）

式（4）与式（6）完全一样。

而如果不加前馈作用，即若0)(=s W B ，显然，

)()

()(1)

()()()(1)()()(s Z S W s W s W s X s W s W s W s W s Y D T DZ D T D T ?++?+=

由于0)(≠s W DZ ，因此扰动对系统输出是有影响的。

（2）复合控制系统补偿控制的规律不仅与对象控制通道和干扰通道的传递函数有关，还

与反馈调节器的位置有关。

若复合控制系统的组成如图（4）所示，反馈调节器与图（3）相比，不是放在前馈信号前面，而是放在后面，则有：

)()

()(1)

()()()()()()(1)()()(s Z S W s W s W s W s W s W s X s W s W s W s W s Y D T DZ D T B D T D T ?+++?+=

可得完全补偿条件：

)

()()

()(s W s W s W s W D T DZ B -=

（7）

显然与式（4）不同。

（2）复合控制时，扰动对输出的影响要比纯前馈时小得多。

为放便比较，设系统为定值控制，即0)(=s X ，专门讨论扰动Z （s ）对系统的影响。 因为前馈控制不可能完全补偿，即Y(s)的第二项不可能完全为零，令其为)(s ?，那么，纯前馈控制时：

)()()()]()()([)(s Z s s Z s W s W s W s Y D B DZ ??=?+= （8） 加入反馈后，则：

)()

()(1)

()(1s Z s W s W s s Y D T ?+?=

' （9）

因为1)()(1≥'+s W s W D T ，因此

)()(11s Y s Y ≤' （10） 对于其他未经过补偿的扰动作用也有类似的结果。 （3）前馈补偿对于系统稳定性没有影响。

这一点是显而易见的，因为前馈无论加在什么位置，它都不构成回路，系统的输入—输出传递函数的分母均保持不变，因而不会影响系统的稳定性。

第四节 三冲量给水控制系统 一、给水控制的任务

汽包锅炉给水控制的任务是使给水量适应锅炉蒸发量，并使汽包中的水位保持一直在一定范围内，具体要求有以下两个方面：

（1）维持汽包水位在一定防卫内。汽包水位是影响锅炉安全运行的重要因素。水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增多，从而增加在过热器管壁上和汽轮机叶片上的结垢，甚至十汽轮机发生水冲击而损坏叶片；水位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁的破裂。

正常运行时水位波动范围：±30~50mm

异常情况：±200mm 事故情况：>±350mm

（2）保持稳定的给水量。给水量不应该时大时小地剧烈运动，否则，将对声煤气和给水管道的安全运行不利。

二、给水控制对象的动态特征

汽包炉给水控制对象结构如图（6）所示。

影响水位的因素主要有：过路蒸发量（负荷D ），给水量G ，炉膛热负荷（燃烧率M ），汽包压力b p 。

控制系统的物质平衡方程为：

dt D G Ddt Gdt dH A )()(-=-=''-'ρρ （11） 将式（12）进一步变换得：

D G dt

dH

A -=''-')(ρρ 令)(ρρ''-'=A C ,则上式变为： D G dt

dH

C

-= （12）

式中 H ——汽包水位，或；

A ——汽水分离面积，m 或cm ； ρ'——水的密度，2m 或c 2

m ；

ρ''——蒸汽密度，3

m t 或kg/3

cm ； D ——蒸发量，3

m t 或kg/3

cm ；

G ——给水量，t/h 或kg/s ； C ——容量系数。

容量系数C 是用来表征锅炉的结构系数的，而它的动态特性则往往用飞升速度好飞升时间来表征。

对于汽包锅炉来说，由飞升速度的定义知

max max

max max max )](1

[

/)(/)(

H D G C H dt

dH Z dt dy ?-=?=?=ε （13）

式中ε——飞升速度，1/s 。

把扰动量即水位变化量转成用相对量表示的水位变化范围，通常的水位允许变化范围为±200mm ，这个范围扰动量的相对极限值为100%。式（14）中

max max )](1

[)(

D G C

dt dH -= 右边一项表示汽包内工质的变化量，当给水量G=0，而蒸发量为最大时，变化量最大，因此

有：

max max 1

)(

D C

dt dH -= （14）

可见这时的扰动量是下降的，故有：

)](/1[)/(/1

max max max max ρρε''-'??=?--

=A H D H D C

（15）

式中 max D ——锅炉最大的蒸发量； max H ?——水位变化允许的最大范围。

飞升时间a T 为ε

1

=

a T 。

对于蒸发量为100~230t/h 的单汽包锅炉，当水位变化±100mm 时，a T =60~30s ，对于

T=30s，它的意义在于当锅炉在满负荷运行时，如果突然停止供蒸发量为更大的汽包锅炉

a

水，则由于蒸发量和给水量的不平衡造成水位迅速下降，在30s内将下降200mm，或者换句话说，如果给水量减少10%，经过30s的时间，水位将下降20mm.

下面分别讨论各种扰动下水位变化的动态特性。

1．给水量扰动下水位变化的动态特性

图（5）中曲线1为沸腾式省煤器情形下水位的动态特性。曲线2则是非沸腾式省煤器时的动态特性。

从物质平衡的观点来看，加大了给水量G，水位应立即上升，但实际上并不是这样，而是经过一段迟延，甚至先下降后再上升。这是因为给水温度远低于省煤器的温度，即给水有一定的过冷度，水进入省煤器后，使一部分汽变成了水，特别是沸腾式省煤器，给水减轻了省煤器内的沸腾度，省煤器内的汽泡总容积减少，因此进入省煤器内的水首先用来填补省煤器中因汽泡破灭容积减少而降低的水位，经过一段迟延甚至水位下降后，才能因给水量不断从省煤器进入汽包而使水位上升。在次过程中，负荷还未发生变化，汽包中水仍然在蒸发，因此水位也有下降趋势。

沸腾式省煤器的迟延时间T 为100~200s 。 非沸腾式省煤器的迟延时间T 为30~100s 。 水位在给水扰动下的传递函数可表示为： s

Ts Ts

s

s G s H )1(1)(/)(+=

+-

=

ε

ετ

ε

（16）

水位对象可近似认为是一个积分环节和一个惯性环节并联的形式。用一阶近似表示是：

s e s

s G s H τε

-=

)(/)( （17）

2．蒸汽流量扰动下水位的动态特性

如果只从物质平衡的角度来看，蒸发量突然增加ΔD 时，蒸发量高于给水量，汽包水位是无自平衡能力的，所以水位应该直线下降，如图（7）中)(1t H 所示那样，但实际水位是先上升，再下降，这种现象称为“虚假水位”现象，如图中)(t H 所示。其原因是由于负荷增加时，在汽水循环回路中的蒸发强度也将成比例增加，水面下汽泡的容积增加得也很快，此时燃烧量M 还来不及增加，汽包中汽压b p 下降，汽泡膨胀，使汽泡体积增大而水位上升。如图（7）中曲线)(2t H 所示。在开始的一段时间后，当汽泡容积和负荷相适应而达到稳定后，水位就要反映出物质平衡关系而下降。因此，水位的变化应是上述两者之和，即：

)()()(21t H t H t H += （18）

传递函数也为两者的代数和：

s

s T K s D s H ε-+=221)()( （19） 式中 2T ——)(2t H 的时间常数，约为10~20s ； 2K ——)(2t H 的放大系数；

ε——飞升速度。

一般100~230t/h 的中高压炉，负荷突然变化10%时，虚假水位现象可使水位变化30~40mm 。

3．炉膛热负荷扰动下水位变化的动态特性

此处的炉膛热负荷扰动即是指燃料量M 的扰动。燃料量增加时，锅炉吸收更多的热量，使蒸发量强度增大，如果不调节蒸汽阀门，由于锅炉出口汽压提高，蒸汽流量也增大，这时蒸发量大于给水量，水位应下降。但由于在热负荷增加时蒸发强度的提高，使汽水混合物中的汽泡容积增加，而且这种现象必然先于蒸发量增加之前发生，从而使汽泡水位先上升，从而引起“虚假水位”现象。当蒸发量与燃料量相适应时，水位便会迅速下降，这种“虚假水位”现象比蒸汽量扰动时要小一些，但其持续时间较长。

影响水位的因素除上述之外，还有给水压力，汽包压力，汽轮机调节气门开度，二次风分配等。不过这些因素几乎都可以用D ，M ，G 的变化体现出来。为了保证汽压的稳定，燃料量和蒸发量必须保持平衡，所以这两者往往是一起变化的，只是先后的差别。给水量扰动是内扰，其他是外扰。

三．给水自动控制系统的基本要求

根据上述给水控制系统对象动态特性的分析，给水控制系统应符合以下基本要求： 首先，由于被控对象在给水量G 扰动下的水位阶跃反应曲线表现为无自平衡能力，且有较大的延迟，因此必须采用带比例作用的调节器以保证系统的稳定性。

其次，由于对象在蒸发量D 扰动下，水位阶跃反应曲线表现有“虚假水位”现象，这种现象的反应速度比内扰快，为了克服“虚假水位”现象对控制的不利影响，应考虑引入蒸

汽流量的补偿信号。

第三，给水压力是有波动的，为了稳定给水量，应考虑将给水量信号作为反馈信号，用于及时消除内扰。

为了满足上述要求，出现了多种给水自动控制系统：单冲量给水控制系统，双冲量给水控制系统，三冲量给水控制系统。

四．前馈—反馈三冲量给水控制系统 1． 系统结构

前馈—反馈三冲量给水控制系统的结构如图（10）所示，因为系统中只用了一个调节器，而调节器的输入有三个，因此称之为单级三冲量给水控制系统。这种系统与双冲量系统相比，多了一个流量反馈信号，给水量G 发生变化时，流量信号自然要比水位信号快的多。

为开方器，1(1)Ts +为阻尼器，D n 、G n 为分压系数，PI 为调节器，Z K 构

成执行机构，I/V 为包括变送器和电流/电压转换的综合符号。

I/V 出来的电压信号经开方器后，与流量为线性关系，即：

D D G G V D V G

γγ==

式中D V 、G V 为开方器的输出电压，D γ、G γ为总的变送系数，D 与G 分别为蒸汽流量和给水流量。经分压后的电压为

D D D D G G G G n V n D n V n G

γγ==

阻尼器的作用则是滤掉水位信号中的脉动成分，防止电动执行器频繁动作，延长其使用寿命。

根据前馈—反馈三冲量给水控制系统的结构图，可画出图（11）的原理方框图。 图中标出的I 为副回路，II 为主回路，III 为前馈回路。 2． 调节器正反作用开关及入口信号接线极性

下面先讨论此系统的接线极性及调节器正反作用开关位置。图（11）中各信号接入调节

器的极性应是这样的：水位H 上升时（H V 下降）调节器应关小阀门，是负反馈，所以信号

H V 的极性为“正接”；当蒸发量D 增大时（D V 也增大）D D n V 也增大，调节器应开大阀门，

所以D D n V 的极性应是“正接”；当给水流量G 增大时（G V 也增大）G G n V 也增大，调节器应关小阀门，是负反馈，所以G G n V 的极性应是“反接”。内部给定信号g

V 与水位信号H V 相

平衡，H V 极性为“正”则g V 极性为“负”。

下面用六边形法验证其正确性：

外回路：

1H g

V V V

H T V V

H H G V μ?=-↓

↓????→?↑↓→→→↓

()T W s 正作用

内回路：

G G G G G T V n V n V G V μ↓

↓→↑-↓

↑↓→↓

()T W s 正作用

前馈：

2T W D D D H H H D V n V ↓

↑→↓↑

↑↑→↑（s 补偿从上面的验证可以:看出：当H V “+”g V “—”D D n V “+”G G n V “—”且()T W s 为“正作用”时，内、外回路均能实现负反馈，且前馈通道能实现补偿。

3．控制系统的静态特性

前面已经指出，给水控制对象的内扰动特性如()/[(1)]D W s s Ts ε=+。这样的对象组成单回路时，无论采用比例调节，还是采用比例积分调节，都能达到无差调节。双冲量形式的前馈—反馈复合系统是在单回路基础上加上一个前馈补偿，它不会影响系统的稳定性，系统的阶型不会因此而改变，因而也能实现无差调节。而对于三冲量的前馈—反馈控制系统则需要具体分析。

参照图（12），设调节器采用PI 调节规律，静态时，输入增量为0，输出为定值，即有如下关系：

0H g D D G G V V V n V n V λ=-+-=

上式可变为： G g H D D G V V n V n V -=-

H H V H γ=-——H γ为水位测量变送器的传递系数，负号表示H 与H V 变化方向相反； g g g V K H =——g K 为将给定值电压g V 转化成给定水位G H 的转换系数；

D D V D γ=——D γ为蒸汽流量测量变送器的传递系数； G G V G γ=——G γ为给水流量测量变送器的传递系数。

故式（）又可变成：

H g g D D G G H K H n D n G γγγ-=- 式中g H 为水位定值。

若忽略排污，则有G=D ，式（）可变为 ()H g g D D G G H K H n n D γγγ-=- 转动定值器旋钮，可以改变g K ，使

0D D = 0H H = 将之代入式（）可得：

0()H g g D D G G H K H n n D γγγ-=- 式（）与式（）相减得： 0()D D G G

g H

n n H H D D γγγ--=

-

依据上式可有以下三个结论： （1）D D G G

n n γγ=时，g H H =为无差调节，如图（13）曲线1。

（2）D D G G

n n γγ<时，D 越大，H 与g H 的负差值越大。这是一根向下的特性曲线，

如图（13）曲线2。

（3）D D G G n n γγ

>时，D 越大，H 与g H 的正差值越大。这是一根向上的特性曲线，

如图（13）曲线3。

内回路的方框图如图（14）所示。

以给定值g V -为基值，考虑增量情况，H D V V V ?=+，这时可把它当作一单回路来分析。

如果把调节器、分压系数以外的环节看作是调节对象，那么广义调节对象：

f z G D T

V s W K K V s γ*

≈G 内

（）（s ）=（）

是一个近似的比例环节，因此调节器的比例带和积分时间都可以取得很小，它们的具体值可以通过试探法来决定，以保证内回路不振荡为目的。一般取积分时间10i T s ≤，试探过程中，可以任意设置D n 值，得到一个满意的比例带δ值后，再次改变G n 值，改变时须使G n δ保持不变，即保证内回路的开环放大倍数不变。

在试探时可将外回路开路，切除水位信号，使0g V =，设置i T 和G n δ的值，手动操作给水阀门，使给水量产生一个阶跃变化后立即投入自动，观察给水量过渡过程曲线形状，能

快速稳定即可。

主回路的方框图如图（15）所示。

图中1()G G n γ?为快速副回路的等效环节，把1()D W s 和H γ看作一个等效调节器所控制的对象，则：

1()H

H D V W s W s G

γ*

=

=D 外（） 而)1()G G W s n γ=?内

（则是一个常数，这是一个等效比例调节器，其比例带G G n δγ*

=外 另外，)(1s W D 的对象特性可用试验方法测得，它实际上就是在水位G 扰动下，H V 的变化曲线，从曲线上可求出飞升速度ε，迟延时间τ。在迟延时间τ较大的情况下，可按下列近似公式整定： ετδ=外

又因为G G n γδδ==*

外外，故有：

G

G n γετ=

从内、外回路的比例带来看，给水流量的分压系数G n 对内外回路的影响正好是相反的，

G n 若增大，主回路稳定性增强，副回路则减弱，反之则情况相反。因此在整定外回路时若

要改变G n ，应相应改变PI 调节器的比例带δ，使两者的比值不变，以保证内回路的稳定性。 我们知道，前馈部分对系统稳定性没有影响，因此在整定前馈通路时可以独立考虑，从图（）中可以求出完全补偿的条件。

令D D B n s W γ=)(，而G

G T n s W γ1)(=

完全补偿的条件为：)

()()

()(12s W s W s W s W D T D B -=

把)(s W B 和)(s W T 的值代如的： )

()

(12s W s W n n D D D G G D ?-

=γγ 在式（）中，G γ、D γ的值是变送器的斜率，一般是给定的。所以，实际上整定要做的工作就是确定分压系数D n 的值。从式（）中可以看出，D n 不是一个简单的环节，而是一个相当复杂的动态环节，正因为其复杂，一般按静态特性进行整定，即要求在负荷不同的情况下水位均无静差，如前所述，其条件为：

G G D D n n γγ=

式（）中的负号又前馈装置极性开关实现。

综上所述，我们可以得出前馈—反馈三冲量给水控制系统的整定步骤：

（1）按照迅速消除内扰、稳定给水量的要求用试凑法整定内回路PI 调节器的比例带

D n δ值和积分时间i T 值。

（2）根据水位在内扰时的动态特性)(1s W D ，整定外回路等效调节器的比例带外δ，即

确定G n 值，在改变值G n 时，要保证、已整定好的D n δ比值不变。 （3）根据无静差要求，整定D n 值，使 G G D D n n γγ=。

计算过程

某汽包锅炉，给水流量作单位阶跃扰动时水位的反映曲线和蒸汽流量作单位阶跃扰动时水位的反映曲线如图7-21所示。采用前馈-反馈三冲量给水控制系统，调节器用PI调节规律。

⑴求传递函数

从图7-21（a ）中可得：τ=30s

0.037t tg εατ

==

= 11[(/)]mm t h s --??

可求出無自平衡对象的传递函数：

10.037

()(1)(130)D W s Ts s

s s

ε

=

=

++

再求2()D W s 。先作图，从零点开始左一直线平行于H(t)的后半部分，此直线为1()H t 。在H(t)与t 轴交点E 处，作与t 轴垂直的直线，与1()H t 交于F 。使E 点到G 点的垂直距离与EF 相等，过G 作水平线，此既是2()H t 的稳态值，量得其值为3.6mm,故：

12 3.6

3.6[(/)]K mm t h D

-=

=??

虚假水位部分,12,H H H =+故21H H H =-，逐点计算可得2()H t 曲线，做切线，可求得215T s =

所以： 222()(1)D K W s T s s

ε

=-+

又ε=0.037为已求得，故：

12 3.60.037

()[(/)]115D W s mm t h s s

-=

-+

水位变送器：在最大的水位波动范围+150mm 内，变送器输出电压是0~10V ，所以

10

0.033300

H γ=

= （V/mm ）

流量变送器：蒸汽负荷从0变到最大流量120t/h 时，开方器输出的电压亦为0~10V ，所以

10

0.083120

D γ=

= 1[(/)]V t h -?

给水流量变送器系数：

0.083G D γγ== 1

[(/)]V t h -?

若阀门特性在主要工况下的特性为近似线性的，且其斜率

2[(/)/%]f K tg t h α==

（2）根据以上数据，整定内回路的Ti 和δ/n 值

内回路的整定要求是：它能迅速消除内扰，按前述实验方法，对内回路作了三条实验曲线，如图7-22所示。其中

曲线1:Ti=6s δ=70% G n =0.3 曲线2:Ti=6s δ=35% G n =0.3 曲线3:Ti=6s δ=25% G n =0.15

对比三次实验结果，曲线1的δ内=δ/G n ≈230%过大，过程较长；曲线2的δ内=δ/G n =116%，过程振荡加剧；曲线3的稳定性介于两者之间，故选曲线3，此时：

0.25

/167%0.15

G n δδ==

=内 25%

6i T s

δ==

(3) 主回路的整定：

主回路的整定是建立在副回路可以等效为一个快速比例环节基础上的。它的示意图如图7-27所示, 其中1/(G G r n )为等效副回路.

把)(1s W D 看成是被控对象,其余的环节可看成是等效调节器.

)()()

()(1*1s W n s H s G s W T G

G H T ?==

γγ

若: )1

1(1

)(11

1s T s W i T +

=

δ 则: )1

1()(11

*

1s

T n s W i G G H T +

=

δγγ (7-36) 也是一个PI 规律的调节器.

()()

211

*

11

*1 i i H G G T T n ==

γδγδ

(7-37)

G γ和H γ为已知，所以外回路只是整定11G i n T δ、、的问题，用下列经验公式整定：

1.13.3T δετ

τ== （7—38）

所以：

*1*1 1.13.3G G

H

i n T γδετ

γτ

=

= （7—39）

由式（7-34）和式（7-37）可知：

*2*11G G

n n δδ∝

∝

既当G n 增加时，内回路稳定性降低，外回路稳定性增强，反之相反。 一般取G n =1，则只需整定1212,,,i i T T δδ。则有：

*222

*22

G

i i n T T δδδ=

==

(7-40)

*1*

1 1.13.3i T δετ

τ

== ? 11 1.13.3H

G i T γδετ

γτ

=

=

前馈通路的简化图见图7-28。通路中D n 的选择是基于“虚假水位”情况而定的。

前馈通路中完全补偿条件为：

2

21121()()

1()()()()

G G D D D G D D G G G G D D D D n W s W s n W s W s n n W s n W s γγγγγ=

=--=-

?

若前馈通道的设计只考虑静态补偿，且12()()D D W s W s 与的静态比值为一常数K ，则有：

G G

D D

n n K γγ=-

?

其中K 是虚假水位现象决定的常数，虚假水位现象严重时，K 值大，反之K 值小。负号表示前馈调节方向与虚假水位方向相反。 由式（7-42）可得量的关系：

D D G G n K n γγ=

在负荷开始变化时， 为使蒸汽流量信号更好的补偿虚假水位现象，改善负荷扰动时调节过程的质量，一般使蒸汽流量信号大大高于给水流量信号，既令K ＞1。这时有：

D D G G n K n γγ=＞G G n γ K ＞1

若： D G γγ=，则 D G n Kn = K ＞1 综上所述，

1 1.1 1.10.033

0.037300.485

0.083

H

G

γδετγ?=

=

??=

1 3.3 3.33099i T τ==?=

所以：调节器1的传函为：

11

11

111(1)(1)0.048599

T i W T δ=

+

=?+

前馈反馈控制系统

前馈—反馈复合控制系统 摘要 流量是工业生产过程中重要的被控量之一，因而流量控制的研究具有很大的现实意义。锅炉的流量控制对石油、冶金、化工等行业来说必不可少。本论文的目的是锅炉进水流量定值控制，在设计中充分利用自动化仪表技术，计算机技术，自动控制技术，以实现对水箱液位的过程控制。首先对被控对象的模型进行分析，并采用实验建模法求取模型的传递函数。然后，根据被控对象模型和被控过程特性并加入PID调节器设计流量控制系统，采用动态仿真技术对控制系统的性能进行分析。同时，通过对实际控制的结果进行比较，验证了过程控制对提高系统性能的作用。随着计算机控制技术的迅速发展，组态技术开始得到重视与运用,它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据控制对象和控制目的任意组态，完成最终的自动化控制工程。 关键词：流量定值；过程控制；PID调节器；前馈控制；系统仿真

目录 一．前馈控制 1.前馈控制的定义 2.换热器前馈控制 二．前馈控制的特点及局限性 1.前馈控制的特点 2.前馈控制的局限性 三．反馈控制 1.定义

2.反馈控制的特点 四．复合控制系统特性 1.前馈-反馈复合控制原理 2.复合控制系统特点 五．小结 六．参考文献 一、前馈控制 1.前馈控制的定义 前馈控制（英文名称为Feedforward Control），是按干扰进行调节的开环调节系统，在干扰发生后，被控变量未发生变化时，前馈控制器根据干扰幅值，变化趋势，对操纵变量进行调节，来补偿干扰对被控变量的影响，使被控变量保持不变的方法。

2.换热器前馈控制 在热工控制系统中，由于控对象通常存在一定的纯滞后和容积滞后，因而从干扰产生到被调量发生变化需要一定的时间。从偏差产生到调节器产生控制作用以及操纵量改变到被控量发生变化又要经过一定的时间，可见，这种反馈控制方案的本身决定了无法将干扰对被控量的影响克服在被控量偏离设定植之前，从而限制了这类控制系统控制质量的进一步提高。考虑到偏差产生的直接原因是干扰作用的结果，如果直接按扰动而不是按偏差进行控制，也就是说，当干扰一出现调节器就直接根据检测到的干扰大小和方法按一定规律去控制。由于干扰发生后被控量还未显示出变化之前，调节器就产生了控制作用，这在理论上就可以把偏差彻底消除。按照这种理论构成的控制系统称为前馈控制系统，显然，前馈控制对于干扰的克服要比反馈控制系统及时的多。 前馈控制系统的工作原理可结合下面图1所示的换热器前馈控制进一步说明，图中虚线部分表示反馈控制系统。 图1换热器物料出口温度前馈控制流程图 t一定。当被加换热器是用蒸汽的热量加热排管中的料液，工艺上要求料液出口温度 1 热水流量发生变化时，若蒸汽量不发生变化，而要使出口温度保持不变，就必须在被加热水量发生变化的同时改变蒸汽量。这就是一个前馈控制系统。 图中虚线所示是反馈控制的方法，这种方法没有前馈控制及时。图1前馈控制系统的原理框图于图2所示。

前馈控制系统的基本原理

前馈控制系统 前馈控制系统的基本原理 前馈控制的基本概念是测取进入过程的干扰（包括外界干扰和设定值变化），并按其信号产生合适的控制作用去改变操纵变量，使受控变量维持在设定值上。图2.4-1物料出口温度θ需要维持恒定，选用反馈控制系统。若考虑干扰仅是物料流量Q ，则可组成图2.4-2前馈控制方案。方案中选择加热蒸汽量s G 为操纵变量。 图2.4-1 反馈控制 图2.4-2 前馈控制 前馈控制的方块图，如图2.4-3。 系统的传递函数可表示为： ) ()()() ()(1S G S G S G S Q S Q PC ff PD += （2.4-1） 式中)(s G PD 、)(s G PC 分别表示对象干扰 道和控制通道的传递函数； ) (s G ff 为前馈控 图2.4-3 前 馈控制方块图 制器的传递函数。 系统对扰动Q 实现全补偿的条件是：

0)(≠s Q 时，要求0)(=s θ （2.4-2） 将（1-2）式代入（1-1）式，可得 ) (s G ff = ) ()(S G S G PC PD - （2.4-3） 满足（1-3）式的前馈补偿装置使受控变量θ不受扰动量Q 变化的影响。图2-4-4表示了这种全补偿过程。 在Q 阶跃干扰下，调节作用c θ和干扰作用d θ的响应曲线方向相反，幅值相同。所以它们的合成结果，可使θ达到 图2.4-4 前馈控制全补偿示意图 理想的控制连续地维持在恒定的设定值上。显然，这种理想的控制性能，反馈控制系统是做不到的。这是因为反馈控制是按被控变量的偏差动作的。在干扰作用下，受控变量总要经历一个偏离设定值的过渡过程。前馈控制的另一突出优点是，本身不形成闭合反馈回路，不存在闭环稳定性问题，因而也就不存在控制精度与稳定性矛盾。 1．前馈控制与反馈控制的比较 图 2.4-5 反馈控制方块图 图 2.4-6 前馈控制方块图

2020版应用前馈-反馈复合控制机制创建企业安全文化

( 安全文化 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 2020版应用前馈-反馈复合控制机制创建企业安全文化 Safety culture is the product of human civilization, and corporate safety culture is to provide a guarantee for safe production in production, life and survival activities of enterprises.

2020版应用前馈-反馈复合控制机制创建 企业安全文化 1创建安全文化的意义 企业安全文化是全体员工共同遵守的行为准则，发挥着重要的作用它支配着人们的思维方式，规范着人们的行为习俗，约束着人们的情感抒发，左右着人们的审美趣味，规定着人们的价值取向，体现出强烈的终极关怀。 随着社会实践和生产实践的发展，人们发现尽管有了科学技术手段和管理手段，但对于搞好安全生产来说，还是不够的。科技手段达不到生产的本质安全，在安全管理上，要时时、事事、处处监督企业每一位职工遵章守纪，是一件困难的事情，甚至是不可能的事。安全文化却可以弥补安全管理手段的不足。 安全文化之所以能弥补安全管理的不足，是因为安全文化注重

人的观念、道德、伦理、态度、情感、品行等深层次的人文因素，通过教育、宣传、奖惩、创建群体氛围等手段，不断提高企业职工的安全修养，改进其安全意识和行为，从而使职工从不得不服从管理制度的被动执行状态，转变成主动自觉地按安全要求采取行动，即从“要我安全”转变成“我要安全”。 因此，创建安全文化有着极其重大的意义。 2前馈—反馈复合控制的原理 控制就是根据确定的目标，使事物向着这一目标不断趋近，反馈控制就是把系统输出的信息的某一部分，返回到输入端，对系统输入再输出的信息施加影响，使系统沿着减少目标差的方向实现控制，克服环境扰动带来的不稳定性，使系统达到动态平衡。 前馈控制系统，在受控部位的活动发生偏差之前就发出控制指令。是一种预测控制，通过对系统当前工作状态的了解，预测出下一阶段系统的运行状况。如果与参考值有偏差，那么就提前给出控制信号，使干扰获得补偿，稳定输出，消除误差。前馈的缺点是在使用时需要对系统有精确的了解，只有了解了系统模型才能有针对

前馈控制和反馈控制

前馈控制、反馈控制及前馈-反馈控制的对比 1、前馈控制属于开环控制，反馈控制属于负反馈的闭环控制 一般定值控制系统是按照测量值与给定值比较得到的偏差进行调节，属于闭环负反馈调节。其特点是在被控变量出现偏差后才进行调节；如果干扰已经发生而没有产生偏差，调节器不会进行工作。因此反馈控制方式的调节作用落后于干扰作用。 前馈调节是按照干扰作用来进行调节的。前馈控制将干扰测量出来并直接引入调节装置，对于干扰的克服比反馈控制及时。 现在以换热器控制方案举例，直观阐述前馈控制和反馈控制： 前馈控制方案 反馈控制方案 2、前馈控制系统中测量干扰量，反馈控制系统中测量被控变量 在单纯的前馈控制系统中，不测量被控变量，而单纯的反馈控制系统中不测量干扰量。 3、前馈控制需要专用调节器，反馈控制一般采用通用PID调节器 反馈调节符合PID调节规律,常用通用PID调节器、DCS等或PLC控制系统实现。 前馈调节使用的调节器是是根据被控对象的特点来确定调节规律的前馈调节器。 4、前馈控制只能克服所测量的干扰，反馈控制则可克服所有干扰 前馈控制系统中若干扰量不可测量，前馈就不可能加以克服。而反馈控制系统中，任何干扰，只要它影响到被控变量，都能在一定程度上加以

克服。 5、前馈控制理论上可以无差，反馈控制必定有差 反馈调节使系统达到动态稳定，让被调参数稳定在给定值附近动态变化，却不能使被调参数稳定在给定值上不动。 前馈调节在理论上可以实现无差调节。 6、前馈控制的局限性 A、在生产应用中各种环节的特性是随负荷变化的，对象动态特性形式多样性难以精确测量，容易造成过补偿或欠补偿。为了补偿前馈调节的不准确，通常将前馈和反馈控制系统结合起来组成前馈反馈控制系统。 B、工业对象存在多个扰动，若均设置前馈控制器，那设备投资高，工作量大。 C、很多前馈补偿结果在现有技术条件下没有检测手段。 D、前馈控制受到前馈控制模型精度限制。 E、前馈控制算法，往往做近似处理。

前馈、反馈、三冲量控制介绍

一．前馈控制原理 前面讨论的所有控制系统，都属于反馈控制系统，无论其系统结构如何，它们的调节回路的基本工作原理都是一样的。下面要介绍的前馈控制系统则有着截然不同的控制思想。前馈控制思想及应用由来已久，但主要是由于技术条件的限制，发展较慢。随着计算机和现代检测技术的飞速发展，前馈控制正受到更多的重视和应用。 在反馈控制系统中，都是把被控变量测量出来，并与给定值相比较；而在前馈控制系统中，不测量被控变量，而是测量干扰变量，也不与被控变量的给定值进行比较。这是前馈与反馈的主要区别。为了系统地说明前馈控制思想，同时也为了在比较中进一步加深对反馈控制思想的理解，画出图8-31进行比较分析。 （a）反馈控制（b）前馈控制 图8－31 两种加热炉温度控制系统 图8-31中的（a）是反馈控制，（b）是前馈控制。在前馈控制中，测量需要被加热的原油的流量，流量偏大就增加燃料量，原油流量偏小就减少燃料量，以达到稳定原油出口温度的目的。从动态过程分析，当原油流量增大时，一段时间后，出口温度会下降。但前馈测量出原油流量的增加量，迅速增加燃料量。如果燃料增加的量和时机都很好，有可能在炉膛中将干扰克服，几乎不影响原油出口温度。 如果该加热炉只存在原油流量这一个干扰，那么理论上讲，前馈控制可以把原油出口温度控制得很精确，甚至被控变量一点也不波动。这就是前馈控制思想，也是前馈控制的生命力所在。 二．前馈控制与反馈控制的比较 通常认为，前馈控制有如下几个特点： （l）是“开环”控制系统； （2）对所测干扰反应快，控制及时； （3）采用专用调节器； （4）只能克服系统中所能测量的干扰。 下面从几个方面比较前馈控制与反馈控制。画出图8-31两个控制系统的方块图如图8-32所示。

基于matlab的毕业论文题目参考

基于matlab的毕业论文题目参考 MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。以下是基于matlab的毕业论文题目，供大家参考。 基于matlab的毕业论文题目一： 1、基于遗传算法的小麦收割机路径智能优化控制研究 2、零转弯半径割草机连续翻滚特性参数化预测模型 3、基于MATLAB的PCD铰刀加工硅铝合金切削力研究 4、基于状态反馈的四容水箱控制系统的MATLAB仿真研究 5、基于Matlab软件的先天性外耳道狭窄CT影像特点分析 6、Matlab仿真在船舶航向自动控制系统中的研究与仿真 7、基于MATLAB的暂态稳定措施可行性仿真与分析 8、基于MATLAB的某专用越野汽车动力性能分析 9、基于MATLAB的电力系统有源滤波器设计 10、基于MATLAB和ANSYS的弹簧助力封闭装置结构分析 11、基于Matlab的液力变矩器与发动机匹配计算与分析 12、运用MATLAB绘制接触网下锚安装曲线 13、基于MatlabGUI的实验平台快速搭建技术 14、基于MATLAB的激光-脉冲MIG复合焊过程稳定性评价

15、测绘数据处理中MATLAB的优越性及应用 16、基于MATLAB柴油机供油凸轮型线设计 17、基于MATLAB语言的TRC加固受火后钢筋混凝土板的承载力分析方法 18、MATLAB辅助OptiSystem实现光学反馈环路的模拟 19、基于MATLABGUI的电梯关门阻止力分析系统设计 20、基于LabVIEW与MATLAB混合编程的手势识别系统 21、基于MATLAB的MZ04型机器人运动特性分析 22、MATLAB在煤矿巷道支护参数的网络设计及仿真分析 23、基于MATLAB的自由落体运动仿真 24、基于MATLAB的电动汽车预充电路仿真 25、基于Matlab的消弧模型仿真研究 26、基于MATLAB/GUI的图像语义自动标注系统 27、基于Matlab软件GUI的机械波模拟 28、基于Matlab的S曲线加减速控制算法研究 29、基于Matlab和Adams的超速机柔性轴系仿真 30、基于Matlab与STM32的电机控制代码自动生成 31、基于Matlab的相机内参和畸变参数优化方法 32、基于ADAMS和MATLAB的翻转机构联合仿真研究 33、基于MATLAB的数字图像增强软件平台设计 34、基于Matlab的旋转曲面的Gif动画制作 35、浅谈Matlab编程与微分几何简单算法的实现

前馈控制系统的基本原理

前馈控制系统的基 本原理

前馈控制系统 前馈控制系统的基本原理 前馈控制的基本概念是测取进入过程的干扰（包括外界干扰和设定值变化），并按其信号产生合适的控制作用去改变操纵变量，使受控变量维持在设定值上。图2.4-1物料出口温度θ需要维持恒定，选用反馈控制系统。若考虑干扰仅是物料流量Q ，则可组成图 2.4-2前馈控制方案。方案中选择加热蒸汽量s G 为操纵变 量。 图2.4-1 反馈控制 图2.4-2 前馈控制 前馈控制的方块图，如图 2.4- 3。 系统的传递函数可表示为： )()()()()(1S G S G S G S Q S Q PC ff PD += （2.4-1） 式中)(s G PD 、)(s G PC 分别表示对象干扰 道和控制通道的传递函数；)(s G ff 为前馈控 图2.4-3 前馈控制方块图

制器的传递函数。 系统对扰动Q实现全补偿的条件是： ) (≠ s Q时，要求0 ) (= s θ（2.4-2） 将（1-2）式代入（1-1）式，可得 ) (s G ff = ) ( ) ( S G S G PC PD -（2.4-3） 满足（1-3）式的前馈补偿装置使受控变量 θ不受扰动量Q变化的影响。图2-4-4表示 了这种全补偿过程。 在Q阶跃干扰下，调节作用 c θ和干扰作用dθ的响应曲线方向相反，幅值相同。因此它们的合成结果，可使θ达到图2.4-4 前馈控制全补偿示意图 理想的控制连续地维持在恒定的设定值上。显然，这种理想的控制性能，反馈控制系统是做不到的。这是因为反馈控制是按被控变量的偏差动作的。在干扰作用下，受控变量总要经历一个偏离设定值的过渡过程。前馈控制的另一突出优点是，本身不形成闭合反馈回路，不存在闭环稳定性问题，因而也就不存在控制精度与稳定性矛盾。 1．前馈控制与反馈控制的比较

前馈—反馈复合控制系统

目录 课程设计任务书 一、前馈—反馈复合控制系统 1.1、前馈—反馈复合控制系统的基本概念 (3) 1.2、概念的理解 (3) 1.3、前馈—反馈系统的组成.........................................3—4 1.4、前馈—反馈复合控制系统的特点.. (4) 1.5、前馈—反馈复合控制系统中前馈前馈控制器的设计 (4) 二、控制系统的硬件设计 2.1、S7—300系统组成 (4) 2.2、CPU315—2DP (4) 2.3、模式选择开关…………………………………..…….4—5 2.4、状态及故障显示 (5) 三、控制系统的软件设计 3.1、硬件组态 (5) 3.2、工程管理器的使用 (6) 3.3、新建工程....................................................6—9 3.4、组态监控画面. (9) 3.5、组态变量……………………………………………9—10 3.6、软件编程…………………………………………..10—15 3.7、实验结果分析……………………………………….15—17

四、控制系统的调试 五、实验总结 一、前馈—反馈复合控制系统 1.1、前馈—反馈复合控制系统的基本概念 前馈—反馈复合控制系统：系统中既有针对主要扰动信号进行补偿的前馈控制，又存在对被调量采用反馈控制以克服其他的干扰信号，这样的系统就是前馈—反馈复合控制系统。 1.2、概念的理解： （1）复合控制系统是指系统中存在两种不同的控制方式，即前馈、反馈（2）前馈控制系统的作用是对主要的干扰信号进行补偿，可以针对主要干扰信号，设置相应的前馈控制器 （3）引入反馈控制，是为了是系统能够克服所有的干扰信号对被调量产生的影响，除了已知的干扰信号以外，系统中还存在其他的干扰信号，这些扰动信号对系统的影响比较小，有的是我们能够考虑到的，有的我们肯本就考虑不到或是无法测量，都通过反馈控制来克服。 （4）系统中需要测量的信号既有被调量又有扰动信号。 1.3、前馈—反馈系统的组成 前馈—反馈复合控制系统主要由一下几个环节构成 （1）扰动信号测量变送器：对扰动信号测量并转化统一的电信号 （2）被调量测量变送器：对被调量测量并转化统一的电信号 （3）前馈控制器：对干扰信号完全补偿

毕业设计用matlab仿真

毕业设计用matlab仿真 篇一：【毕业论文】基于matlab的人脸识别系统设计与仿真(含matlab源程序) 基于matlab的人脸识别系统设计与仿真 第一章绪论 本章提出了本文的研究背景及应用前景。首先阐述了人脸图像识别意义；然后介绍了人脸图像识别研究中存在的问题；接着介绍了自动人脸识别系统的一般框架构成；最后简要地介绍了本文的主要工作和章节结构。 1.1 研究背景 自70年代以来.随着人工智能技术的兴起.以及人类视觉研究的进展.人们逐渐对人脸图像的机器识别投入很大的热情，并形成了一个人脸图像识别研究领域，.这一领域除了它的重大理论价值外，也极具实用价值。 在进行人工智能的研究中，人们一直想做的事情就是让机器具有像人类一样的思考能力，以及识别事物、处理事物的能力，因此从解剖学、心理学、行为感知学等各个角度来探求人类的思维机制、以及感知事物、处理事物的机制，并努力将这些机制用于实践，如各种智能机器人的研制。人脸图像的机器识别研究就是在这种背景下兴起的，因为人们发现许多对于人类而言可以轻易做到的事情，而让机器来实现却很难，如人脸图像的识别，语音识别，自然语言理解等。

如果能够开发出具有像人类一样的机器识别机制，就能够逐步地了解人 类是如何存储信息，并进行处理的，从而最终了解人类的思维机制。 同时，进行人脸图像识别研究也具有很大的使用价依。如同人的指纹一样，人脸也具有唯一性，也可用来鉴别一个人的身份。现在己有实用的计算机自动指纹识别系统面世，并在安检等部门得到应用，但还没有通用成熟的人脸自动识别系统出现。人脸图像的自动识别系统较之指纹识别系统、DNA鉴定等更具方便性，因为它取样方便，可以不接触目标就进行识别，从而开发研究的实际意义更大。并且与指纹图像不同的是，人脸图像受很多因素的干扰:人脸表情的多样性;以及外在的成像过程中的光照，图像尺寸，旋转，姿势变化等。使得同一个人，在不同的环境下拍摄所得到的人脸图像不同，有时更会有很大的差别，给识别带来很大难度。因此在各种干扰条件下实现人脸图像的识别，也就更具有挑战性。 国外对于人脸图像识别的研究较早，现己有实用系统面世，只是对于成像条件要求较苛刻，应用范围也就较窄，国内也有许多科研机构从事这方而的研究，并己取得许多成果。 1.2 人脸图像识别的应用前景 人脸图像识别除了具有重大的理论价值以及极富挑战

前馈反馈水箱控制系统设计

课程设计 名称：前馈反馈水箱控制系统系别： 专业： 姓名： 学号： 指导教师：

·成绩评定· 指导教师评语： 课程设计成绩评定 班级姓名学号 综合成绩： 指导教师签字年月日

目录 一设计方案的介绍 (4) 二、工艺流程 (5) 三、前馈反馈控制的理论 (5) 四、设仪器仪表的选型 (5) 1、控制装置的选择 (5) 2、监测仪表 (6) 3、控制阀的选型 (6) 五、测量与控制端连接表 (7) 六、参数的整定 (7) 1、静态放大系数K F的整定 (7) 2、控制器参数的选择 (8) 七、总结 (9) 八、参考文献 (10)

九、附录 一设计方案的介绍 设计采用前馈反馈控制来实现水箱的液位控制。其中前馈控制可以补偿干扰对被控变量的扰动，前馈控制之后产生的余差则可以通过反馈控制进行修正，达到要求的控制精度。被控变量为水箱的液位，控制变量为水的流量。 采用两个支路，其中第一个支路为主回路，包括一个水泵（采用变频器变频控制电机模拟流量扰动），涡轮流量计；第二个支路为控制补偿回路，包括一个水泵（输出流量恒定），电动控制阀。除此之外在反馈回路中还需要一个液位测量仪表和PID控制仪表一台。前馈控制在不考虑控制通道与对象通道延迟，而且支路一流量可以准确的测量，需要一个PID控制仪表。前馈控制信号和反馈控制信号通过一个加法器连接，实现对控制阀的控制。 前馈反馈系统结构框图 1

前馈反馈控制系统原理图 2 二工艺流程 水箱液位的控制主要是控制水箱中的液位在要求的精度范围内。 一号水泵作为动力源给水的输送提供动力，进入水箱。并用变频器控制一号水泵用来模拟流量上产生的扰动。 二号水泵为补偿回路提供动力，为水箱提供水补偿。当扰动产生后，通过前馈控制调节阀对扰动产生补偿。补偿后产生的余差再通过反馈控制控制调节阀进行调节。 三前馈反馈控制的原理 前馈控制又称扰动补偿，它与反馈调节原理完全不同，是按照引起被调参数变化的干扰大小进行调节的。在这种调节系统中要直接测量负载干扰量的变化，当干扰刚刚出现并能被测出时，调节器就能发出调节信号使调节量作相应的变化，使两者在被调量发生偏差之前抵消。因此，前馈调节对干扰的客服比反馈调节及时。但是前馈控制是开环控制，其控制效果需要通过反馈加以检验。前馈控制器在测出扰动之后，按过程的某种物质或能量平衡条件计算出校正值。如果前馈支路出现扰动，经过流量计测量之后，测量得到干扰的大小，然后在反馈支路通过调整调节阀开度，直接进行补偿。而不需要经过调节器。 四仪器仪表的选型 1、控制装置的选择 由于不是大型生产过程，对自动化水平要求不高，所以选择采用常规仪表控制。考虑到价格、实用性等因素，选择数字化、智能化的国产电动控制仪表。如果考虑控制仪

流量—锅炉液位前馈控制系统

课程设计任务书 （指导教师填写） 课程设计名称过程控制系统学生姓名*** 专业班级自动142班 设计题目流量—锅炉液位前馈控制系统 一、课程设计目的 本课程的课程设计是自动化专业学生学习完《过程控制系统》课程后，进行的一次全面的综合训练，其目的在于加深对过程控制系统理论和基本知识的理解，在熟悉工艺流程的基础上，掌握运用工程整定方法设计过程控制系统，以及系统的调试和投运的基本方法。 二、设计内容、技术条件和要求 （一）技术要求 按课程设计任务书提供的课题，应根据给出的设计任务，按“可选”的被控对象设计相应的控制系统。组成4人的设计小组，分模块进行,共同协作完成一个实际系统的设计、调试任务。 要求20%流量扰动作用下的液位变化不超过15%，恢复时间小于2分钟，稳态误差小于3% （二）设计内容 1、熟悉工艺流程及实验环境，根据对水位控制或工业锅炉生产过程控制的要求，设计相应的控制系统方案； 2、完成主要测控仪表的选型； 3、绘制系统结构框图、系统工艺流程图、系统硬件连线图，并在实验中修正完善； 4、按要求进行系统调试，分析P、I、D参数对控制质量的影响，分析前馈控制系统对扰动的调节作用及补偿能力； 5、撰写详细的设计说明书。 （三）设计说明书要求 设计说明书应包含以下内容 1.设计目的； 2.设计要求；

3.系统方案设计（包括：被控变量的选择、控制变量的选择，控制器类型的选择、控制器正反控制方式的选择、调节阀的选择、各测量传感器的选择）； 4.系统结构框图、系统工艺流程图、系统硬件连线图； 5.调试过程分析，调试结果、调试中出现的问题及解决方法； 6.设计心得体会； 7.参考文献。 二、时间进度安排 按教学计划规定，过程控制系统课程设计总学时为两周，其进度及时间大致分配如下： 1 2017.6.26—6.26 查阅资料、完成各部分硬件设计； 2 2017.6.27—6.28 在模拟实验平台上进行系统调试，分析实验结果； 3 2017.6.29—6.30 总结设计过程、编写课程设计说明书。 三、主要参考文献 1、《过程控制及仪表》，邵裕森主编，电子工业出版社 2、《过程控制系统》，涂植英主编，机械工业出版社 3、《过程控制》，金以慧主编，清华大学出版社 指导教师签字：年月日

基于MATLAB的PID控制器设计毕业设计(论文)

毕业设计论文 基于MATLAB的PID控制器设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

前馈控制系统设计

目录 一、前馈控制系统设计 1、前馈控制系统选择原则 1.1 扰动量可测不可控原则 (2) 1.2 控制系统精确辨识原则 (2) 1.3被控系统自衡原则 (3) 1.4 优先性原则 (3) 1.5 经济性原则 (4) 2、工程整定 2.1 整定的总体原则 2.1.1 稳定性 (4) 2.1.2快速性 (5) 2.1.3 反馈控制的静差 (5) 3、前馈-反馈复合系统工程整定 (5) 二、实例仿真 (6) 2.1前馈控制系统整定 (7) 2.2反馈控制系统前向通道稳定性分析 (7) 2.3、反馈控制系统整定 (8) 2.4、系统仿真 (9) 三、心得体会 (11) 四、参考文献 (12)

二、实例仿真 系统按结构分类，可分为：静态前馈控制、动态前馈控制、前馈-反馈复合控制系统、前馈-串级复合控制系统等。 其中，前馈-反馈复合控制系统的特点是利用前馈抑制对系统影响较大的干扰，利用反馈控制抑制其他干扰以及前馈所“遗留”部分干扰。前馈调节器和反馈调节器的整定方法如前所述。一般为了实现系统无静差，反馈调节器多选PI控制方式。 前馈反馈复合控制系统仿真主要包括：系统识别、控制系统整定和系统仿真等内容。其中控制系统整定包括前馈控制系统整定和反馈控制系统整定两部分。本例采用前馈、反馈分别整定的方法。 假设被控对象传递函数中各部分传递函数如下： e-10s 干扰通道传递函数为：G f(s)G2(s)=15 (81)(10s1) s++ e-8s 系统被控部分传递函数为：G1(s)G2(s)=6 s++ (51)(10s1) 给定部分传递函数为：Gc(s)=1

2.1前馈控制系统整定。 由于采用前馈反馈分别整定方法，所以，前馈整定参数为：K d=-2.5, T dl=8。若系统采用PID控制，则系统结构框图如图： 2.1.1前馈-反馈复合控制系统方框图 2.2反馈控制系统前向通道稳定性分析。 系统稳定性分析是实验调试中正确把握试验方法、试验参数的基本依据。对2.1.1所示系统反馈环节中开环稳定性分析(不含PID调节器部分)，为分析方便，取： 不含PID调节器的开环传递函数可近视写成：6 +++2 (3s1)(10s1)(5s1)

前馈反馈控制系统指导书

四、实验内容与步骤 本实验选择中水箱和下水箱串联作为被控对象，实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-7、F2-1、F2-5全开，将阀门F1-10、F1-11开至适当开度(阀F1-10>F1-11)，其余阀门都关闭。 具体实验内容与步骤按五种方案分别叙述，这五种方案的实验与用户所购的硬件设备有关，可根据实验需要选做或全做。 （一）、智能仪表控制 1．将SA-11挂件、SA-12挂件、SA-14挂件挂到屏上，并将SA-12挂件的通讯线接头插入屏内RS485通讯口上，将控制屏右侧RS485通讯线通过RS485/232转换器连接到计算机串口2，并按照下面的控制屏接线图连接实验系统。将“FT2变频器支路流量”、“LT3下水箱液位”钮子开关拨到“ON”的位置。SA-14上比值器的调节旋钮放在最小的位置。 图7-4 仪表控制下水箱液位前馈-反馈控制实验接线图 2．接通总电源空气开关和钥匙开关，打开24V开关电源，给压力变送器及涡轮流量计上电，按下启动按钮，合上单相Ⅰ、单相Ⅲ空气开关，给智能仪表及电动调节阀上电。 3．打开上位机MCGS组态环境，打开“智能仪表控制系统”工程，然后进

入MCGS运行环境，在主菜单中点击“实验二十一、下水箱液位前馈反馈控制系统”，进入实验二十一的监控界面。 4．设定工作点（u0，h0）。在上位机监控界面中将智能仪表设置为“手动”输出，并将输出值设置为一个中间合适的值（例u0=50%），此操作也可通过调节仪表实现。 5．合上三相电源空气开关，磁力驱动泵上电打水，通过调节F1-10、F1-11的开度，使下水箱的液位平衡于一个中间合适的值（例h0=8）。 6．设置智能仪表的输出值为100%，观察下水箱液位的稳态值hmax，则在以下实验中，设定值不能超过hmax。若hmax>18，则重新设定u0=50%，转5重新调整。 7、在工作点（u0，h0）处，用开环整定法整定静态前馈放大系数K F。即令U0保持不变，开启变频器，以较小频率给中水箱(或下水箱)打水加干扰（要求扰动量为控制量的5％～15％，干扰过大可能造成水箱中水溢出或系统不稳定），由小到大调节SA-14上比值器的旋钮，观察前馈补偿的作用，直到液位基本回复到h0。静态放大系数的设置方法可用万用表量得比值器输入输出电压之比即可。 8．关闭变频器，SA-14上的调节旋钮保持不变。 9、将调节器切换到“自动”状态，按单回路的整定方法整定调节器参数，并按整定得到的参数进行调节器设定。 10．待液位平衡后（u1，h1），打开阀门F2-4或F2-5，合上单相Ⅱ电源空气开关启动变频器支路以较小频率给中水箱(或下水箱)打水加干扰（要求扰动量为控制量的5％～15％，干扰过大可能造成水箱中水溢出或系统不稳定），记录下水箱液位的响应过程曲线。 11．关闭变频器，用单回路控制使回复到工作点（u1,h1）。 12、将“FT2变频器支路流量”钮子开关拨到“OFF”的位置，即去掉前馈补偿，构成双容水箱液位定值控制系统。重复步骤10，用计算机记录系统的响应曲线，比较该曲线与加前馈补偿的实验曲线有什么不同。 请及时拍照记录曲线！ 下水箱压力传感器有问题，可改用上水箱和中水箱，阀的开闭以及被控变量应做相应改变。请思考：用上水箱和中水箱串联作为被控对象与用中水箱和下水箱串联作为被控对象，哪个更容易控制，为什么？ 用阀门F2-4和F2-5加入扰动有何区别？

(完整版)基于matlab的人脸识别系统设计毕业设计

毕业设计 [论文] 题目：基于MATLAB的人脸识别系统设计 学院：电气与信息工程学院 专业：自动化 姓名：张迎

指导老师：曹延生 完成时间：2013.05.28

摘要 人脸识别是模式识别和图像处理等学科的一个研究热点，它广泛应用在身份验证、刑侦破案、视频监视、机器人智能化和医学等领域，具有广阔的应用价值和商用价值。人脸特征作为一种生物特征，与其他生物特征相比，具有有好、直接、方便等特点，因此使用人脸特征进行身份识别更易于被用户所接受。 人脸识别技术在过去的几十年得到了很大的发展，但由于人脸的非刚性、表情多变等因素，使得人脸识别技术在实际应用中面临着巨大的困难。本文针对近年来国内外相关学术论文及研究报告进行学习和分析的基础上，利用图像处理的matlab实现人脸识别方法，这种实现简单且识别准确率高，但其缺点是计算量大，当要识别较多人员时，该方法难以胜任。 利用MATLAB实现了一个集多种预处理方法于一体的通用的人脸图像预处理仿真系统，将该系统作为图像预处理模块可嵌入在人脸识别系统中，并利用灰度图像的直方图比对来实现人脸图像的识别判定。 关键词：图像处理, Matlab, 人脸识别, 模式识别

ABSTRACT Human face recognition focuses on pattern recognition ,image processi ng andother subjects.It is widely used in authentication,investigation,video surveillance,intelligent robots,medicine and other areas.Facerecognition ha s wide application and business value.Facial feature asabiological character istic,compared with others is direct,friendly andconvenient.Facial featuree mployed in authentication are user-friendly. The technology of face recognition in the past few years obtained the v ery big development, but due to the face of nonrigid, expression and chang eablefactors, the face recognition technology in practical application are fa cing great difficulties. This paper aimed at home and abroad in recent year s the relevant papers and researchreports on study and on the basis of the a nalysis, some units within the data sensitivity places need to enter personne l to carry out limitation design and develop a set of identity verification ide ntification system, the system uses PCA face recognition method, therealiza tion is simple and the accuracy rate of recognition is high,but itsdrawback i s that a large amount of calculation, when to identify more staff,this metho d is difficult to do. The realization of a set of various pretreatment methods in one of the generic face image preprocessing simulation system based on MATLAB, the system is used as the image preprocessing module can be embedded in a face recognition system, and using the histogram matching gray image to realize the recognition of human face images to determine.

过程控制前馈反馈实验报告

过程控制工程实验 报告

实验名称：前馈-反馈控制系统 班级： 组员： 思考题： 1.前馈控制器的参数整定应按什么要求？ 在整定Kff时，反馈控制器必须具有积分作用，否则在干扰作用下无法消除被控变量的余差。同时要求工况稳定，以避免其他干扰的影响。整定T1和T2时，因为过补偿往往是前馈控制系统的危险之源，它会破坏控制过程，甚至达到不允许的程度，相反，欠补偿却是寻求合理的前馈参数的途径。欠补偿的结果总比反馈过程好一些，它倾向于安全的一边，因此在动态参数整定时，应从欠补偿开始，逐步强化前馈作用，即增大T1或减小T2,直到出现过补偿的趋势再略减弱前馈作用。 2.试比较反馈控制和前馈-反馈控制在施加相同干扰时的控制效果，说明其差别并解释原因。 阶跃增加时反馈和前馈反馈比较 t/3s 从20到30为反馈调节，30到40为前馈反馈调节。

0510152025303540阶跃减小时反馈和前馈反馈比较 t/3s % 40到30为前馈反馈调节，30到20为反馈调节。 由实验结果比较可知，前馈反馈控制比单回路反馈控制更及时，波动更小。 原因：前馈是按照干扰作用的大小进行控制的，而被控变量偏差产生的直接原因是干扰作用，因此当干扰一出现，前馈控制器就直接根据检测到的干扰，按一定的规律去进行控制。这样，当干扰发生后，被控变量还未发生变化，前馈控制器就产生了控制作用，所以前馈反馈控制比反馈更及时。 3.试比较静态前馈补偿和动态前馈补偿的补偿效果，说明其差别并解释原因。 动态反馈补偿比静态反馈补偿更及时，补偿效果更好。因为动态前馈补偿要求在任何时刻均实现对干扰的补偿，而静态前馈补偿只需要在稳态工况下实现对干扰量的补偿。所以动态前馈补偿比静态前馈补偿补偿更及时，效果更好。 4.（自控专业必做）用matlab 仿真前馈-反馈控制方案。 0.6 0.8 1 1.21.4 无扰动时反馈控制时的仿真 %

应用前馈-反馈复合控制机制创建企业安全文化(通用版)

Advocating a safety culture is to make human life and work safer and healthier under the existing technology and management conditions. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 应用前馈-反馈复合控制机制创建企业安全文化(通用版)

应用前馈-反馈复合控制机制创建企业安全 文化(通用版) 导语：倡导安全文化的目的是在现有的技术和管理条件下，使人类生活、工作地更加安全和健康。而安全和健康的实现离不开人们对安全健康的珍惜与重视，并使自己的一举一动，符合安全健康的行为规范要求。 1创建安全文化的意义 企业安全文化是全体员工共同遵守的行为准则，发挥着重要的作用它支配着人们的思维方式，规范着人们的行为习俗，约束着人们的情感抒发，左右着人们的审美趣味，规定着人们的价值取向，体现出强烈的终极关怀。 随着社会实践和生产实践的发展，人们发现尽管有了科学技术手段和管理手段，但对于搞好安全生产来说，还是不够的。科技手段达不到生产的本质安全，在安全管理上，要时时、事事、处处监督企业每一位职工遵章守纪，是一件困难的事情，甚至是不可能的事。安全文化却可以弥补安全管理手段的不足。 安全文化之所以能弥补安全管理的不足，是因为安全文化注重人的观念、道德、伦理、态度、情感、品行等深层次的人文因素，通过教育、宣传、奖惩、创建群体氛围等手段，不断提高企业职工的安全

(完整版)基于matlab的通信系统仿真毕业论文

创新实践报告
报 告 题 目： 学 院 名 称： 姓 名：
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽
班 级 学 号： 指 导 老 师： 温 靖

二 O 一四年十月十五日
目录
一、引言........................................................................................................................ 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成 ............................................................................................................... 4 2.2 信道编译码 ........................................................................................................................ 4 2.2.1 卷积码的原理 ........................................................................................................ 4 2.2.2 译码原理 ................................................................................................................ 5 2.3 调制与解调 ....................................................................................................................... 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 .................................................................................................. 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ...................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调 ................................................................................................. 7 2.4 信道 .................................................................................................................................... 8