在过程控制讨论中,关注PID的使用以提高回路跟踪设定值的能力并不罕见。经常对控制器调谐参数进行调整,要么寻求逐步减少稳定时间,要么努力限制过冲。事实上,许多PID整定课程将控制回路的设定点跟踪优化作为最终目标。这种偏见忽视了前馈控制等其他策略的价值。
虽然前馈控制不是改善设定点跟踪的合适控制策略,但它已被广泛证明有助于提高过程的抗干扰能力。如果可以隔离对过程的干扰,则通常可以使用前馈架构对其进行建模和消除。与传统的反馈控制不同,前馈利用模型主动触发适当的纠正措施。该动作预测扰动的最终状态,而不是对扰动累积产生的误差做出反应。通过获得扰动影响的跳跃,前馈控制为消除任何不良影响做好了准备。
并非每个应用都适合前馈控制。尽管如此,大多数流程都可以在一定程度上受益于它的使用。以下是前馈非常适用的过程属性,该架构通常可以提高抗干扰能力:
负载变化
负载频繁变化的制造过程是前馈的绝佳选择。想想食品和饮料制造商以及公用事业公司,尤其是电力公司。这些和类似工艺制造商经历的负载变化在很大程度上是可预测的,易于建模,并且可以通过应用适当的应对措施来消除。
缓慢的过程
由于大的滞后时间而被描述为缓慢的过程通常是前馈控制的良好候选对象。油气和基础材料制造商有许多这样的流程。他们流程的延迟响应为通过前馈实现的抢先纠正提供了机会。应对措施可以在干扰影响过程时定时实施。
大型设备
由于各种原因,大型流程基础设施往往速度慢、重要且非常昂贵。多区熔炉、蒸汽涡轮机和蒸馏塔就是很好的例子,它们跨越了从化学品、石油和天然气到基础材料和纸浆造纸等多个行业领域。通过前馈实现的主动控制保护了又大又笨重的昂贵设备。
这些特性是过程所共有的,这些过程通常是干扰抑制策略(如前馈)的良好候选对象。虽然前馈不会影响设定点跟踪,但它确实有一个同样重要的目的——消除过程扰动的负面影响。