过程控制复习_第一章
23号要考过程控制了，在这里整理一下知识点和大纲。
术语
·想要控制的变量：
控制变量(controlled variable；CV)。
·为此操作的变量：
操作变量(manipulated variable；MV)。
·操作变量的阀门等装置：
驱动器(Actuator)。
·控制变量应该维持的值：
设定值(setpoint；SP)
Feedback Control 反馈控制
反馈控制是指在某一行动和任务完成之后，将实际结果进行比较，从而对下一步行动的进行产生影响，起到控制的作用。其特点是：对计划决策在实施过程中的每一步骤所引起的客观效果，能够及时做出反应，并据此调整、修改下一步的实施方案，使计划决策的实施与原计划本身在动态中达到协调。当然，反馈控制主要是对后果的反馈，而已铸成的事实是难以改变，且用新计划代替旧计划、用新决策代替原有决策有一个过程需要一定的时间，由于系统不能适应情况的变化，将会给工作带来不必要的损失。这就是反馈控制不及预先控制之处。
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。在控制系统中，如果返回的信息的作用是抵消输入信息，称为负反馈，负反馈可以使系统趋于稳定；若其作用是增强输入信息，则称为正反馈，正反馈可以使信号得到加强。
在自动控制理论中，“反馈控制”是信号沿前向通道（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。反馈信号分“正反馈”和“负反馈”两种。为了和给定信号比较，必须把反馈信号转换成与给定信号具有相同量刚和相同量级的信号。控制器根据反馈信号和给定信号相比较后得到的偏差信zido号，经运算后输出控制作用去消除偏差，使被控量（系统的输出）等于给定值。闭环控制系统都是负反馈控制系统。
反馈控制具有许多优点，由于它是按偏差进行控制，具有能抑制任何内、外扰动对被控量产生影响的能力，有较高的控制精度。
反馈控制的主要缺点是时滞问题，即从发现偏差到采取更正措施之间可能有时间延迟现象，在进行更正的时候，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。
feedforward control 前馈控制
基本思想：在高精度控制中，前馈控制可用来提高系统的跟踪性能。经典控制理论中的前馈控制设计是基于复合控制思想的，当闭环系统为连续系统时，使前馈环节与闭环系统的传递函数之积为1，从而实现输出完全复现输入。其系统结构图如下：
从上图中，我们可以发现前馈环节的传递函数是被控对象的倒数。那么就是在使用前馈控制前我们需要对被控对象的模型有了解，才能有针对性的设计出合适的前馈控制器。也就说，每个系统的前馈控制器都是不一样的，每个前馈控制器都是专用的。
要实施前馈控制，首先我们必须得到被控系统的近似模型，这个模型越接近真实的系统，控制的效果就越明显。在这里我们假定一个被控对向的模型为：
那么前馈控制器是被控对象的倒数，于是我们可以推导出前馈控制器的输入输出表达式为：
我们将其离散化，就可以得到我们想要实现的前馈控制器的输出公式。前馈控制器的输入是设定值，所以表示如下：
经过上面的分析我们可以实现一个前馈控制器，前馈控制器的输出与设定值当前值、前一拍的值以及前两拍的只有关。也就是说如果设定值长时间不变化，该前馈控制器是不起作用的。当然每一个前馈控制器都是不一样的。
前馈控制器是一种补偿控制，或者说模型控制，其特点就是必须能得到被控对象的精确模型或者近似模型才能起到较好的控制效果。对于时滞系统的模型控制有很多方法，前馈控制是其中比较简单和应用较广的算法。
采用前馈控制系统的条件是：
1、扰动可测但是不可控。
2、变化频繁且变化幅度大的扰动。
3、扰动对被控变量的影响显著，反馈控制难以及时克服，且过程控制精度要求又十分严格的情况。
前馈反馈：
前馈控制需要模型。当需要得到一个输出的时候，输入信号可以被事先推算出来，这样给了输入信号之后，输出信号就是想要的值。最简单的前馈控制其实就是电阻模型。假设电阻R，现在想要电流是I，所以要给R*I的电压。不过，前馈有个问题，就是模型精确度不可能完全准确。这个电阻R的值是不确定的，可能实际值会差那么一些，导致电流和预想不一样。
反馈控制可以不需要模型，但是有模型更好。反馈控制不需要事先知道输入信号。它只检测输出信号。当输出信号低于预期值时，反馈系统会改变输入量，使得输出量增加。对于同样的电阻模型，反馈系统可以检测电阻电流，当电流小于I时，输入电压就会一直增加。直到电流等于I为止。反之，当电流大于I时，输入电压减小，直到电流等于I。
前馈特点：速度快，不需要检测输出量，需要系统模型，模型不精确的时候结果也不精确。
反馈特点：检测输出量并且和预想值进行对比，可以不需要系统模型，速度比前馈慢。结果完完全全是预想值。
所以一个系统如果要精确控制，那么一定需要反馈。如果要超快的系统响应，那就需要前馈。二者可以一起用。
题目：
