前馈控制系统

Feed Forward Control FFC
直接按扰动而不是按偏差进行控制。

反馈控制系统的缺点：无法将干扰克服在被控制量偏离设计值之前。被控对象总是存在一定的纯滞后和容量滞后，故限制了控制作用的充分发挥。

前馈控制系统对干扰的克服要比反馈控制系统及时得多，干扰发生后，被控量还未显现出变化之前，控制器就产生了控制作用。

前馈控制是有局限性的：

控制器的输出仅仅是输入的函数，与时间无关，只能有效抑制静态偏差

\begin{array}{r} K_{m} (s) = - \frac{K_{f}}{K_{o}} \end{array}

不但能有效抑制静态偏差；而且能有效抑制动态偏差
$W_{m} (s)$ 为前馈控制的传递函数
$W_{o} (s)$ 为对象的传递函数
$W_{f} (s)$ 为干扰的前向通路传递函数

\begin{array}{r} Y (s) = F (s) (W_{f} (s) + W_{m} (s) W_{o} (s)) \equiv 0 \end{array}

\begin{array}{r} W_{m} (s) = - \frac{W_{f} (s)}{W_{o} (s)} \end{array}

FFC-FBC) (前馈 + 反馈
既发挥了前馈校正及时的优点，又保持了反馈控制能抑制多个干扰并对被控量始终给予检验的长处。

\begin{array}{r} \frac{Y (s)}{F (s)} = \frac{W_{f} (s) + W_{m} (s) W_{o} (s)}{1 + W c (s) W_{o} (s)} = 0 \end{array}

Important

无论哪种形式的前馈控制系统，前馈控制器的传递函数均可以表示为对象的干扰通道和控制通道之比

采用串级控制系统：保证前馈控制的精度，常希望控制阀灵敏、线性等。

\begin{array}{r} G_{o 2}^{'} (s) = \frac{G_{c 2} (s) G_{v} (s) G_{o 2} (s)}{1 + G_{c 2} (s) G_{v} (s) G_{o 2} (s) G_{m 2} (s)} \approx 1 \Rightarrow G_{f f} (s) \approx - \frac{G_{P D} (s)}{G_{o 1} (s)} \end{array}

副回路等效，一般将副对象的传递函数近似为 1
一般控制器有两个输入信号：给定值和测量值，如果有多个输入信号，应该使用加法器

\begin{array}{r} G_{o 1} (s) = \frac{K_{1}}{T_{1} s + 1} e^{- τ_{1} s} G_{P D} (s) = \frac{K_{2}}{T_{2} s + 1} e^{- τ_{2} s} \end{array}

\begin{array}{r} G_{f f} (s) \approx - \frac{G_{P D} (s)}{G_{o 1} (s)} = - \frac{K_{f} (T_{1} s + 1)}{T_{2} s + 1} e^{- τ_{f} s} \end{array}

控制通道的纯滞后一定小于扰动通道 ，所以 $τ_{f} = τ_{2} - τ_{1} > 0$