一、前馈控制系统及其特点
反馈与前馈
图8-22 换热器的前馈控制
图8-24 反馈控制与前馈控制方块图
1.前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效
前馈控制是根据干扰的变化产生控制作用的。
图8-23 前馈控制系统的补偿过程
反馈控制与前馈控制的检测信号与控制信号有不同的特点：
?反馈控制的依据是被控变量与给定值的偏差，检测的信号是被控变量，控制作用发生时间是在偏差出现以后。
? 前馈控制的依据是干扰的变化，检测的信号是干扰量的大小，控制作用的发生时间是在干扰作用的瞬间而不需等到偏差出现之后。
2.前馈控制是属于“开环”控制系统
反馈控制系统是一个闭环控制系统，而前馈控制是一个“开环”控制系统。
反馈控制由于是闭环系统，控制结果能够通过反馈获得检验，而前馈控制其控制效果并不通过反馈来加以检验。要想综合一个合适的前馈控制作用，必须对被控对象的特性作深入的研究和彻底的了解。
3.前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用”控制器
一般的反馈控制系统均采用通用类型的PID控制器，而前馈控制要采用专用前馈控制器。前馈控制器的控制规律取决于干扰通道的特性与控制通道的特性。对于不同的对象特性，就应该设计具有不同控制规律的控制器。
4.一种前馈作用只能克服一种干扰
反馈控制只用一个控制回路就可克服多个干扰。
二、前馈控制的主要形式
1.单纯的前馈控制形式
根据对干扰补偿的特点，可分为静态前馈控制和动态前馈控制。
（1）静态前馈控制系统
在图8-22中，前馈控制器的输出信号是按干扰大小随时间变化的，它是干扰量和时间的函数。而当干扰通道和控制通道动态特性相同时，便可以不考虑时间函数，只按静态关系确定前馈控制作用。
如果主要干扰是进料流量的波动ΔQ1，那么前馈控制器的输出Δmf为
举例: 蒸汽加热的换热器
图8-25 静态前馈控制实施方案
热交换器是应用前馈控制较多的场合，换热器有滞后大、时间常数大、反应慢的特性，前馈控制就是针对这种对象特性设计的，故能很好发挥作用。
根据热平衡原理来分析
（8-2）进料增加为Q1+ΔQ1时
（8-3）式（8-3）减式（8-2）
（8-4）则
（8-5）（2）动态前馈控制系统
要考虑对象的动态特性，从而确定前馈控制器的规律，才能获得动态前馈补偿。
按此原理设计的一种前馈控制器，有三个可以调整的参数K、T1、T2。
2.前馈-反馈控制
将它们组合起来，取长补短，使前馈控制用来克服主要干扰，反馈控制用来克服其他的多种干扰，两者协同工作，能提高控制质量。
图8-27 换热器的前馈-反馈控制
图8-28 前馈-反馈控制系统方块图
前馈-反馈控制系统与串级控制系统的不同点
?串级控制系统是由内、外（或主、副）两个反馈回路所组成；
? 而前馈-反馈控制系统是由一个反馈回路和另一个开环的补偿回路叠加而成。
三、前馈控制的应用场合
（1）干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，仅采用反馈控制达不到要求的对象。
（2）主要干扰是可测而不可控的变量
（3）当对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差，可采用前馈或前馈-反馈控制系统，以提高控制质量。
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