C(s)
图中的G0（s）与Gc（s）分别表示不可变部分及校 正元件的传递函数。
Date: 10/15/2018 © MNMT, Tianjin University, 2012 - # 4
2、反馈校正
— 2005 —
如果从系统的某个元件的输出取得反馈信号，构成
反馈回路，并在反馈回路内设置传递函数为 Gc(s) 的
Date: 10/15/2018
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— 2005 —
• • •
比例系数Kp 的大小决定系统的快速性，越大，系 统响应速度越快，调节精度越高。 积分系数Ki 作用是消除系统的静态误差。Ki太大， 系统振荡次数增加，Ki太小系统调节精度降低。 微分系统Kd 改善系统的动态特性。Kd过大，则超 调量较大，调整时间过长。
Date: 10/15/2018
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— 2005 —
前馈控制的特点 ： 基于扰动来消除扰动对被控量的影响； 动作“及时” ； 只要系统中各环节是稳定的，则控制系统必然稳定； 具有指定性补偿的局限性； 控制规律取决于被控对象的特性
Date: 10/15/2018
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前馈与反馈控制特点比较
— 2005 —
反馈控制的特点 ： 基于偏差来消除偏差； “不及时”的控制 ； 存在稳定性问题； 对各种扰动均有校正作用； 控制规律通常是P、PI、PD或PID等典型规律
Date: 10/15/2018
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PID控制器模型
— 2005 —
de(t ) u (t ) K p e(t ) K e( )d K D dt KD s2 KP s KI G( s) s
t I 0
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1 积分分离PID控制算法
在 PID 控制中，引入积分环节的目的主要是为了消除 静差，提高控制精度。但在过程的启动、结束或大幅 度增减设定值时，短时间内系统输出有很大的偏差， 会造成 PID 中积分运算的过度积累，使控制量超过执 行机构可能允许的最大动作范围，引起系统较大的超 调和振荡，这在生产中是绝对不允许的。 积分分离控制基本思路和具体实现的步骤是： 1）根据实际情况，人为设定阈值ε＞0； 2）当∣error(k)∣＞ε时，采用P或PD控制； 3 ）当 ∣ error(k)∣≤ε 时，采用 PI 或 PID 控制，以保 证系统的控制精度。
校正元件，则称这种校正形式为反馈校正，如下图 所示。
R(s) + G1 ( s )
+ H(s)
G2 (s)
C(s)
Gc (s)
反馈校正系统方框图
Date: 10/15/2018
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3、前馈控制 — 2005 — 如果干扰可测，从干扰向输入方向引入的以消除 或减小干扰对系统影响的补偿通道。
N ( s)
Gc ( s)

E ( s)
G1 ( s)


G2 ( s)
Gn ( s)


C (s)

H (s)
Date: 10/15/2018
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4、顺馈控制
以消除或减小系统误差为目的，从输入方向引入
的补偿通道。
— 2005 —
Gc ( s)
R( s)


G1 ( s)


G2 ( s )
C (s)
H ( s)
Date: 10/15/2018
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5、校正类型比较：
— 2005 —
串联校正: 分析简单，应用范围广，易于理解和接受. 反馈校正: 最常见的就是比例反馈和微分反馈，微分反馈又 叫速度反馈。 顺馈校正： 以消除或减小系统误差为目的。 前馈校正： 以消除或减小干扰对系统影响。
Date: 10/15/2018
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几种改良的PID控制器
— 2005 —
1、积分分离全微分PID控制算法
4、微分先行PID控制算法
5、带死区的PID控制算法
Date: 10/15/2018
经典控制
— 2005 —
• 特点 单输入、单输出的线性定常 （参数不随时间而变化）系统 • 特点简单实用，理论不完善 • 采用试探法设计系统
分析
经验
结果
Date: 10/15/2018
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自动控制理论的发展过程
— 2005 —
Date: 10/15/2018
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前馈控制器设计原理
— 2005 —
• 不变性原理是实现前馈控制的理论基础。 “不变性”是指控制系统的被控量与扰动量完全 无关，或在一定准确度下无关 • 前馈模型 过程扰动通道与控制通道特性之比决定的，即：
Date: 10/15/2018
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系统校正的几种常见方法
— 2005 —
1、串联校正
如果校正元件与系统的不可变部分串联起来，如图 所示，则称这种形式的校正为串联校正。
R(s) + H(s) 串联校正系统方框图
Gc (s) G0 (s)
Date: 10/15/2018
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系统校正
— 2005 —
•系统分析：在系统的结构、参数已知的情况下 ，计算出它的性能。 •系统校正：在系统分析的基础上，引入某些参 数可以根据需要而改变的辅助装置，来改善系统 的性能，这里所用的辅助装置又叫校正装置 （G1(S)) 。
WM ( s) W f ( s) Wo ( s)
Date: 10/15/2018
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前馈控制的局限性
— 2005 —
• 前馈控制属于开环控制方式 ； • 完全补偿难以满足，因为：
– 要准确掌握过程扰动通道特性Wf（s）及控制通道 特性Wo（s）是不容易的； – 即使前馈模型Wm（s）能准确求出，有时工程上也 难以实现； – 对每一个扰动至少使用一套测量变送仪表和一个前 馈控制器，这将会使控制系统庞大而复杂。