前馈控制与反馈控制

前馈控制

前馈控制是在前苏联学者所倡导的不变性原理的基础上发展而成的。20世纪50年代以后，在工程上，前馈控制系统逐渐得到了广泛的应用。前馈控制系统是根据扰动或给定值的变化按补偿原理来工作的控制系统，其特点是当扰动产生后，被控变量还未变化以前，根据扰动作用的大小进行控制，以补偿扰动作用对被控变量的影响。前馈控制系统运用得当，可以使被控变量的扰动消灭在萌芽之中，使被控变量不会因扰动作用或给定值变化而产生偏差，它较之反馈控制能更加及时地进行控制，并且不受系统滞后的影响。

单纯的前馈控制是开环的，是按扰动进行补偿的，因此根据一种扰动设置的前馈控制就只能克服这一扰动对被控变量的影响，而对于其他扰动对被控变量的影响，由于这个前馈控制器无法感受到，也就无能为力了。所以在实际工业过程中单独使用前馈控制很难达到工艺要求，因此为了克服其他扰动对被控变量的影响，就必须将前馈控制和反馈控制结合起来，构成前馈反馈控制系统。前馈反馈控制系统有两种结构形式，一种是前馈控制作用与反馈控制作用相乘；另一种是前馈控制作用与反馈控制作用相加，这是前馈反馈控制系统中最典型的结构形式。

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。

 

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。

评价

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。