前馈控制系统在给料秤重系统中的应用

　　1给料称重系统的基本概念与分类

　　料称重装置是按照生产工艺的要求，将多种物料按一定重量(或容积) 值手动或自动依次加入一个或多个容器(或搅拌装置) 中的一种称量装置。给料系统就是在在配料称量装置的基础上采用计算机控制、监视和管理，现场控制信息通过总线通信方式与计算机连接，计算机将各种物料的种类、质量、次数等参数进行记录和打印。一般工业配料称重系统都是由多台在线的定量配料称重装置组成集中控制与管理系统。给料称量装置就称量原理而言，主要可分为重力式与容积式两种。重力式称量装置是基于通过作用在被计量物体上的重力来确定该物体质量的一种称量装置;容积式称量装置是基于通过测量被计量物体的体积乘以该物体的比重，换算成重量来确定该物体质量的一种称量装置;还有一种根据射线被物料吸收而减弱的原理，来确定该物体质量的核子秤。

　　2前馈控制系统的基本原理及特点

　　前馈控制就是测量进入过程的扰动量，并按照其信号产生合适的控制作用去改变控制量，使被控变量维持在设定值上。不变性原理(或称扰动补偿原理)是前馈控制的理论基础。所谓“不变性”是指控制系统的被控变量与扰动量完全无关，或在一定准确度下无关。然而，进入控制系统中的扰动必须通过被控对象的内部联系，使被控变量发生偏离其设定值的变化。不变性原理正是通过前馈控制器的校正作用，消除扰动对被控变量的这种影响。前馈控制虽然是减少被控参数动态偏差的一种最有效的办法，但实际上，它却做不到对干扰的完全补偿，而只能抑制可测不可控的干扰对被控参数的影响。如果干扰是不可测的。那就不能进行前馈控制。

　　满足上式的前馈补偿装置使受控变量θ不受扰动量Q的影响。图2表示了这种全补偿过程。在Q 阶跃干扰下，调节作用θC和干扰作用θd的响应曲线方向相反，幅值相同。所以它们的合成结果，可使达到理想的控制连续地维持在恒定的设定值上。

　　3前馈控制系统的几种结构形式

　　3.1 静态前馈

　　由(3) 式求得的前馈控制器，已考虑了两个通道的动态情况，是一种动态前馈补偿器。它追求的目标是受控变量的完全不变性。而在实际生产过程中，有时并没有如此高的要求。只要在稳态下，实现对扰动的补偿。令(3) 式中的S 为0，即可得静态前馈控制算式：

　　利用物料 (或能量) 守衡算式，可方便地获取较完善的静态前馈算式。例如，图3所示的热交换过程，假若忽略热损失，其热平衡关系可表述为：Q