和反馈控制不同，前馈控制不需要出现偏差，就能根据干扰变量的变化直接进行指定性补偿，从而显著减少主要干扰对过程变量的影响。

因为大多数情况下，仅仅使用反馈就能取得差不多的性能，所以前馈控制用的比较少，甚至比串级控制还要少。但是当干扰来自过程侧而且比较频繁时，使用前馈+反馈的组合控制模式，几乎是的解决方案。因为用的比较少如何设置前馈系数，就成为一个困扰工程师的问题。

1、物料平衡
在锅炉汽包液位中，蒸汽流量是离开汽包的水量，锅炉给水则是进入汽包的水量。显然蒸汽流量这个DV对给水流量这个MV的前馈系数，按物料平衡计算就是1。液位控制太慢，而蒸汽干扰太频繁没有前馈+串级的控制测量，很难满足液位的控制要求，这是三冲量成为汽包液位控制标准方法的原因。实际上并不是所有汽包液位都需要三冲量的，例如余热锅炉、废热锅炉等；比值控制作为特殊的前馈控制形式，很多也是物料平衡控制。

2、能量平衡
在如下图所示的换热器出口温度控制中，工艺物料为150t/h，蒸汽阀位45%，则前馈系数FFC101=MV/DV=45/150=0.3，因为是正相关，所以就是0.3。这种用量计算本质增量的前馈系数的方法，并不能总是奏效，要注意适用范围；



3、闭环方法
在上图所示的控制中，当TIC101投自动时，可以用闭环数据获得前馈系数。在温度控制时，扰动DV发生变化ΔDV，在反馈作用下，最终MV会抗扰变化ΔMV，ΔMV/ΔDV就是前馈系数；

4、模型方法
如果知道了扰动模型增益ΔPV/ΔDV和控制模型增益ΔPV/ΔMV。则前馈系数ΔMV/ΔDV就等于扰动模型增益除以控制模型增益的相反数。例如，假设上图的开环模型为：



则前馈系数为-(-0.08)/2=0.04。这种方法，在实际前馈系数设置中，也可能需要考虑量程的影响。

作者：冯少辉博士


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