前饋控制與反饋控制

前饋控制

前饋控制是在前蘇聯學者所倡導的不變性原理的基礎上發展而成的。20世紀50年代以后，在工程上，前饋控制系統逐漸得到了廣泛的應用。前饋控制系統是根據擾動或給定值的變化按補償原理來工作的控制系統，其特點是當擾動產生后，被控變量還未變化以前，根據擾動作用的大小進行控制，以補償擾動作用對被控變量的影響。前饋控制系統運用得當，可以使被控變量的擾動消滅在萌芽之中，使被控變量不會因擾動作用或給定值變化而產生偏差，它較之反饋控制能更加及時地進行控制，並且不受系統滯后的影響。

 

單純的前饋控制是開環的，是按擾動進行補償的，因此根據一種擾動設置的前饋控制就只能克服這一擾動對被控變量的影響，而對於其他擾動對被控變量的影響，由於這個前饋控制器無法感受到，也就無能為力了。所以在實際工業過程中單獨使用前饋控制很難達到工藝要求，因此為了克服其他擾動對被控變量的影響，就必須將前饋控制和反饋控制結合起來，構成前饋反饋控制系統。前饋反饋控制系統有兩種結構形式，一種是前饋控制作用與反饋控制作用相乘；另一種是前饋控制作用與反饋控制作用相加，這是前饋反饋控制系統中最典型的結構形式。

 

采用前饋控制系統的條件是：

1、擾動可測但是不可控。

2、變化頻繁且變化幅度大的擾動。

3、擾動對被控變量的影響顯著，反饋控制難以及時克服，且過程控制精度要求又十分嚴格的情況。

 

反饋控制

反饋控制是指在某一行動和任務完成之后，將實際結果進行比較，從而對下一步行動的進行產生影響，起到控制的作用。其特點是：對計划決策在實施過程中的每一步驟所引起的客觀效果，能夠及時做出反應，並據此調整、修改下一步的實施方案，使計划決策的實施與原計划本身在動態中達到協調。當然，反饋控制主要是對后果的反饋，而已鑄成的事實是難以改變，且用新計划代替舊計划、用新決策代替原有決策有一個過程需要一定的時間，由於系統不能適應情況的變化，將會給工作帶來不必要的損失。這就是反饋控制不及預先控制之處。

 

反饋控制是指將系統的輸出信息返送到輸入端，與輸入信息進行比較，並利用二者的偏差進行控制的過程。反饋控制其實是用過去的情況來指導現在和將來。在控制系統中，如果返回的信息的作用是抵消輸入信息，稱為負反饋，負反饋可以使系統趨於穩定；若其作用是增強輸入信息，則稱為正反饋，正反饋可以使信號得到加強。

 

 

在自動控制理論中，“反饋控制”是信號沿前向通道（或稱前向通路）和反饋通道進行閉路傳遞，從而形成一個閉合回路的控制方法。反饋信號分“正反饋”和“負反饋”兩種。為了和給定信號比較，必須把反饋信號轉換成與給定信號具有相同量剛和相同量級的信號。控制器根據反饋信號和給定信號相比較后得到的偏差信zido號，經運算后輸出控制作用去消除偏差，使被控量（系統的輸出）等於給定值。閉環控制系統都是負反饋控制系統。

 

 

反饋控制具有許多優點，由於它是按偏差進行控制，具有能抑制任何內、外擾動對被控量產生影響的能力，有較高的控制精度。

 

反饋控制的主要缺點是時滯問題，即從發現偏差到采取更正措施之間可能有時間延遲現象，在進行更正的時候，實際情況可能已經有了很大的變化，而且往往是損失已經造成了。

 

評價

前饋控制需要模型。當需要得到一個輸出的時候，輸入信號可以被事先推算出來，這樣給了輸入信號之后，輸出信號就是想要的值。最簡單的前饋控制其實就是電阻模型。假設電阻R，現在想要電流是I，所以要給R*I的電壓。不過，前饋有個問題，就是模型精確度不可能完全准確。這個電阻R的值是不確定的，可能實際值會差那么一些，導致電流和預想不一樣。

反饋控制可以不需要模型，但是有模型更好。反饋控制不需要事先知道輸入信號。它只檢測輸出信號。當輸出信號低於預期值時，反饋系統會改變輸入量，使得輸出量增加。對於同樣的電阻模型，反饋系統可以檢測電阻電流，當電流小於I時，輸入電壓就會一直增加。直到電流等於I為止。反之，當電流大於I時，輸入電壓減小，直到電流等於I。

前饋特點：速度快，不需要檢測輸出量，需要系統模型，模型不精確的時候結果也不精確。
反饋特點：檢測輸出量並且和預想值進行對比，可以不需要系統模型，速度比前饋慢。結果完完全全是預想值。

所以一個系統如果要精確控制，那么一定需要反饋。如果要超快的系統響應，那就需要前饋。二者可以一起用。