§7.1補償控制的基本思想與結構§7.2前饋控制系統§7.3大時延控制系統第七章補償控制系統的設計返回主要介紹：補償控制的基本概念和常用的補償控制方法。§7.1補償控制的基本原理與結構補償控制系統按結構的不同可分為四種1、輸入量補償：將輸入量經過處理后，直接向前傳遞，并與主控制器的輸出進行疊加。輸入量補償器其結構圖如下：2、擾動量補償：將系統的擾動輸入量經過處理后，直接向前傳遞，并與主控制器的輸出進行疊加。擾動量補償器上述兩種補償控制的方法又稱為前饋補償其結構圖如下：反饋控制系統：按偏差進行控制即：干擾作用被控量偏差控制器補償反饋控制方案本身決定了它無法將干擾克服在被控量偏離設定值之前，因而限制了控制質量的進一步提高。

既然偏差產生的直接原因是干擾，能否直接按擾動進行控制？

§7.2前饋控制系統基本思想：擾動通過擾動通道作用于系統、影響系統的控制性能。如果擾動是可測量的，且擾動通道的模型可以獲得，那么，可以設計一個補償器，使得補償環節對系統的作用與擾動對系統的影響相互抵消，從而消除擾動對系統的影響。例：換熱器前饋-反饋控制系統工作過程：如果影響被控量的主要擾動為進料量的流量……

一、前饋控制前饋作用擾動作用前饋控制系統的方框圖：被控量對于擾動的輸出：前饋控制（描述）：在被控量還未受到影響之前，控制器就產生了控制作用，在理論上可以徹底消除誤差，實現對擾動的完全補償。擾動通道前饋控制器對象擾動被控量“-”表示前饋控制作用的方向與干擾作用的方向相反。二、前饋控制的特點（與反饋控制系統相比）P2181、是一種開環控制；2、控制的根據是擾動；3、前饋調節器的控制律由過程特性決定；4、多用來抑制可測而不可控的擾動對被控參數的影響；5、控制及時，理論上可實現對干擾的完全控制；6、實現的經濟性差。一個前饋調節器只能對一個擾動進行補償。3、前饋-反饋控制系統前饋-反饋控制系統的結構圖如下：完全補償條件與前饋控制系統相同在串級控制系統中，當副回路的工作頻率遠遠大于主回路的工作頻率，則副回路的傳遞函數可近似表示為：目前常用的前饋控制器模型有：是靜態前饋，用比例控制器或比值器等常規儀表實現。一階“滯后-超前”前饋控制器。實施方案：實施方案：返回在許多工業生產過程中，例如：傳送物料能量、測量成分量、皮帶運輸、帶鋼連軋機，以及多容、多種設備串聯等過程，都存在較大的純時延。例：大延時對象一般是指廣義對象的時延與時間常數之比大于0.5。控制系統中的大時延能導致系統的穩定性下降，甚至不穩定。§7.3

大時延控制系統克服純延時的幾種常見方案改進型常規控制：具有通用性廣等特點，目前較常用。預估補償：原理上能消除純延時對控制系統的動態影響，但前提是具有被控過程的精確模型，工程上往往難以實現。采樣控制：成本較低，但干擾加入的時刻對控制效果影響較大。其他：大林算法、卡爾曼預估算法、灰色預測控制等。一、改進型常規控制方案

微分環節的輸入是對偏差作了比例積分運算后的值，因而克服動態超調的作用有限。中間微分控制方案

只在動態過程中起調節作用。

三種控制方案在設定值擾動下過渡過程的比較見右圖。

微分先行、中間反饋控制方案簡單易行，且對降低超調量有顯著的效果。不能克服滯后二、預估補償控制方案1957年史密斯（O.J.M.Smith）提出了一種以模型為基礎的預估器補償控制方法設計思想:預先估計出過程在基本擾動作用下的動態響應,然后由預估器進行補償,試圖使被延時了τ的被控量超前反饋到控制器,使控制器提前動作,從而大大降低超調量,并加速調節過程。整個系統的閉環傳遞函數為：顯然，在系統的閉環特征方程中，已不再包