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图6.4.2 第二次用旁路干扰阀给定扰动
6.5打开副回路进水阀（较大幅值的阶跃扰动）
图6.5.1 第一次用副回路进水阀给定扰动
图6.5.2 第二次用副回路进水阀给定扰动
6.6思考
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串级控制系统对于副回路进水的频繁剧烈变化具有一定的抑制作用，还有什么方法可以更好的抑制该扰动对水箱液位的影响，使得控制质量能够进一步提高。
答：可选用前馈—反馈复合控制系统。前馈—反馈复合控制系统能迅速有效地补偿扰动对整个系统的影响，并利于提高控制精度，理论上可做到完全消除扰动对系统输出的影响。若选用前馈—反馈复合控制系统，前提是扰动参量是可量测和可控制的。可以在副回路扰动前加一个前馈补偿器，通过模型计算，求得该补偿器的传递函数，进而消除副回路扰动的干扰。
7 副回路进水流量的前馈控制
7.1 前馈控制系统图
①此前馈控制系统的控制原理图
图7.1.1 副回路进水流量的前馈控制原理图
图7.1.2 副回路进水流量的前馈控制原理简化图
前馈控制又被称为扰动补偿， 它与反馈调节的原理完全不同， 是按照引起被调参数变化的干扰大小来进行调节的。在这种调节系统中， 要直接测量负载干扰量的变化， 当干扰刚刚出现而能测出时，调节器就会发出调节信号而使
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调节量做出相应的变化， 使两者抵消于被调节量发生偏离之前。因此，前馈调节对干扰的克服比反馈调节快。
7.2
前馈控制器的模型
图7.2.1 前馈控制框图
前馈—反馈控制系统有如下主要特点：
（1） 在单纯前馈控制下，扰动对被控量的影响如式(7.1)所示，即
Y(s)?Wf(s)?WM(s)Wo(s) (7.2.1) F(s)采用了前馈—反馈控制后，扰动对被控量的影响为原来的1?1?Wc(s)Wo(s)?。这就证明了由于反馈回路的存在，不仅可以降低对前馈补偿器精度的要求，为前馈补偿器的工程实现提供有利的理论依据；同时，对于工况变动时所引起对象非线性特性参数的变化也具有一定的自适应能力。
（2） 在前馈—反馈复合控制系统中，为实现前馈作用的完全补偿，根据不变性原理知
WM(s)??Wf(s)Wo(s) (7.2.2)
这与在单纯前馈的开环控制下所得动态前馈模型WM(s)的形式完全相同。 对于图7.2.1 所示系统结构的情况，系统输出
Y(s)Wf(s)?Wc(s)Wo(s)WM(s)? （7.2.3） F(s)1?Wc(s)Wo(s)故图7.2.1所示系统闭环传递函数为
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Y(s)Wf(s)?Wc(s)Wo(s)WM(s)? (7.2.4) F(s)1?Wc(s)Wo(s)在完全补偿条件下，前馈模型即为
WM(s)??Wf(s)Wc(s)Wo(s) (7.2.5)
可见，此时前馈控制器的特性，不但取决于过程扰动通道及控制通道特性，还与反馈控制器Wc(s)的控制规律有关。
7.3 利用Matlab仿真软件调节控制器参数
当无前馈的时候，得到如下图
图7.3.1 无前馈时副回路进水流量的曲线图
当前馈补偿放大系数等于0.8865（计算所得）
图7.3.2 前馈系数为0.8865时副回路进水流量的曲线图
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