反馈控制和扰动补偿两种方法的优缺点

反馈控制和扰动补偿两种方法的优缺点摘要：在当今这样一个科技日益发达的社会，无论是在巨大的重型卡车还是小如袖珍的人工机器人，或者我们身边用到的冰箱、洗衣机，在它们的身上无处不用到自动反馈控制和扰动补偿两种方法。这两种方法对我们的带来的便利，起到了很大的作用，本文主要就是针对反馈调节和扰动补偿的定义以及优缺点进行讨论的。关键字：反馈控制，正反馈，负反馈，反馈控制优点和反馈控制的缺点，闭环控制系统与开环控制系统，扰动补偿又称前馈控制扰。反馈控制所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。而反馈控制是指将系统的输出信息返送到输入端，与输入信息进行比较，并利用二者的偏差进行控制的过程。反馈控制其实是用过去的情况来指导现在和将来。在反馈控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。因此，反馈控制系统又称为闭环控制系统。在反馈系统中，又可以分为两种，一种是正反馈，另外一种则是负反馈。凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相反，对控制部分的活动起制约或纠正作用的，称为负反馈。在自动控制理论中，“反馈控制”是信号前向通道（或称前向通路）和反馈通道进行闭路传递，从而形成一个闭合回路的控制方法。那么我们常见闭环控制系统就是一个比较典型的负反馈控制系统。与负反馈相反，凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相同，对控制部分的活动起增强作用的，称为正反馈。刚刚我们了解了什么是反馈控制，和反馈控制的两种分类。由于反馈调节在很多领域都有着广泛的应用，它的优点及缺点自然而然的也有很多。接下来我们来简单的说说反馈控制的一些优点和相应的缺点。反馈控制的优点在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。举个例子来说说反馈控制的优点：比如我们有一个水龙头，现在我们需要这个水龙头以每小时2立方米的速度出水，可是如何知道水的流量大小呢，这个时候可以在水龙头上装一个流量计来进行测量水龙头的流量大小，当系统打开以后，流量计会把当前的流量值送给控制器，控制器把当前流量值和预先设定的流量值进行比较，比如现在流量小于每小时2立方米，那么这个时候控制器就要发出指令开控制流量大小的控制装置“水龙头”，开大流通面积，以增大水流量，然后流量计继续检测，继续比较，继续控制，然后就这么进行循环，一直把流量调整到每小时2立方米为止，这就是负反馈控制，可见负反馈控制有很高的控制精度，流量计将流量信号送给控制器的这部分就是反馈。如果没有流量计那么这就是个开环系统，开环系统很简单，开大开小随意，流量大小是不是满足要求那就要靠运气了！反馈控制缺点反馈控制的主要缺点是时滞、波动问题，即从发现偏差到采取更正措施之间可能有时间延迟现象，在进更正的时候，实际情况可能已经有了很大的变化，而且往往是损失已经造成了。系统本身的工作效果，反过来又作为信息指导该系统的工作，叫做反馈调节。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。扰动补偿说完反馈控制，现在我们来看看扰动补偿。光从字面上我们或许就能猜出，什么事扰动补偿，或许我们就会说“扰动补偿就是，一个系统在外界因素的扰动时候，为了使系统保持稳定的一种补偿办法”。但扰动补偿远没有我们想象的这么简单，扰动补偿又称前馈控制，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。扰动补偿优点p8W:@9a$s4}!E前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效。如果引起输出量较大波动的主要外扰动参量是可量测和可控制的，则可在反馈控制的同时，利用外扰信号直接控制输出（实施前馈控制），构成复合控制能迅速有效地补偿外扰对整个系统的影响，并利于提高控制精度。这种按外扰信号实施前馈控制的方式称为扰动控制，按不变性原理，理论上可做到完全消除主扰动对系统输出的影响)。对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差时，可采用前馈一反馈控制系统，以提高控制质量。]6D扰动补偿缺点从理论上前馈系统可达到完全补偿，但实际上是做不到。①对象特性是千变万化，不同设备对象特性不同，同一设备（对象）在不同操作条件下，具有不同特性（非线性）（对象特性是变化的）②工业对象干扰多，为保证精度必须把全部干扰包括进去，造成投资大，参数整定繁。③前馈系统只对前馈量有补偿作用，对未前馈量的干扰毫无作用④受前馈模型精度限制对象复杂，前馈模型精度不够，在不同情况下，难以保证用一个固定模型获得良好的品质指标。⑤有些参数无法测量，因此，也无法前馈。