控制工程中的
抗干扰技术
KONGZHI GONGCHENG ZHONG DE KANG GANRAO
JISHU
徐义亨 编著
中控集团
2008年4月
前 言
控制系统的抗干扰无疑是一门专业技术。它应该包括两大方面，一是在对系统本体的电子线路、结构以及软件进行设计时应考虑的抗干扰措施；二是控制系统在工程应用中的抗干扰技术。本书讨论的是后者。
控制系统在生产过程的应用中，最困难和最迷惑的问题之一是如何抑制控制系统所面临的种种噪声。由于笔者切身感受到干扰对控制系统的正常运行所带来的麻烦乃至如雷击之类所带来的灾害，迫使我们去正
视控制系统抗干扰问题的调查和研究。
我们在实践中发现，由于工程环境的多样性和复杂性，解决这一类问题非常耗时，也很伤人脑筋。再则，从事自动化工程的人们在工科大学里，一般没有机会专门去接受控制系统抗干扰方面的培训，而且大多数与此相关的文献资料又都零散地刊登在许多不同的书刊上，并非所有的工程师都有条件或都能方便、快速地找到所需的资料。为此，似乎就有必要编写一本包含控制系统抗干扰技术在工程实践中方方面面的参考书，以给从事自动化工程的人们提供一种实用的帮助。
世界上的许多事件，其深层次的基本单元和基本规律并不复杂。通过抗干扰技术的深入研究，实际遇到的大多数的干扰问题往往源出于那些基本的噪声源和基本的耦合途径。任何的干扰现象都可以用一些基本的物理概念来解释，这就是所谓的“天道崇简”。因而将多样而又复杂的干扰问题分解为一系列简单的机理，是编写本书时所作的一种尝试。
本书除第1章概述外，后面其它章在内容上是可以独立的。其中有关控制系统的雷电防护，汇总了笔者和其同仁们在近几年所作的大量工作。每章的最后都列出了一些参考文献，为那些期望了解更多信息的人们提供一种方便。
由于控制系统的抗干扰技术涉及的学科和领域非常广泛，而且又是不断发展中的边缘学科，尽管笔者竭尽其力，但限于水平，总感到内容十分单薄，错误不当之处在所难免，敬请读者不吝指正。
徐义亨 于中控科技园
2008年3月
目次
前 言
第1章 概述………………………………………………………………………………
1
1.1 噪声和干扰 (1)
1.2构成噪声问题的三要素 (1)
1.3 噪声的耦合途径 (2)
1.4 串模干扰和共模干扰 (3)
1.5 控制系统的电磁兼容性 (6)
1.6 控制系统消除干扰的途径 (15)
参考文献 (15)
第2章 电缆的静电屏蔽和电磁屏蔽 (17)
2.1 电容性耦合噪声和其抑制方法 (17)
2.2 电感性耦合噪声和其抑制方法 (21)
2.3 电磁场耦合噪声和其抑制方法 (27)
2.4 外部信号线缆的选择和敷设 (31)
参考文献 (32)
第3章 控制系统的接地工程设计 (33)
3.1 接地的基本概念 (33)
3.2 交流供电系统的接地 (38)
3.3 接地电阻…………………………………………………………………………………
41
3.4 接地系统的实施 (48)
3.5 几个接地案例的分析 (51)
3.6 有关接地系统实施过程中的几个问题 (52)
3.7 接地工程的设计审查和验收 (55)
3.8 独立接地和共用接地的孰是孰非 (55)
3.9 接地技术面临的挑战 (63)
参考文献 (64)
第4章 控制系统的雷电保
护 (65)
4.1 雷电的基础知识 (65)
4.2 雷电对控制系统侵害的途径 (68)
4.3 雷电电磁脉冲（LEMP）的基本防护措施 (71)
4.4 雷电活动区、雷电防护区和防护措施分级 (77)
4.5 DCS遭雷击的典型案例分析 (80)
4.6 DCS雷害的风险评估 (85)
4.7 低压系统浪涌保护器（SPD）的配置和应用 (92)
4.8 一个实例给控制系统防雷带来的思考 (104)
参考文献 (107)
第5章 控制室格栅型屏蔽的设计计算 (108)
5.1 前言 (108)
5.2计算步骤…………………………………………………………………………………
108
5.3脉冲磁场抗扰度Ha的取值 (111)
5.4计算实例…………………………………………………………………………………
111
5.5 关于屏蔽导体截面的影响 (113)
5.6工程用查表…………………………………………………………………………………
113
参考文献…………………………………………………………………………………………
114
第6章 控制室的静电防护 (115)
6.1静电放电的特点 (115)
6.2人体的静电模型（HBM） (117)
6.3静电防护的软接地 (119)
6.4控制室静电防护的基本措施 (120)
6.5防静电地面和其接地 (121)
附录A 物体带电顺序表等 (122)
附录B 控制系统静电放电抗扰度的试验 (123)
参考文献 (124)
前馈—反馈复合控制系统 摘要 流量是工业生产过程中重要的被控量之一，因而流量控制的研究具有很大的现实意义。锅炉的流量控制对石油、冶金、化工等行业来说必不可少。本论文的目的是锅炉进水流量定值控制，在设计中充分利用自动化仪表技术，计算机技术，自动控制技术，以实现对水箱液位的过程控制。首先对被控对象的模型进行分析，并采用实验建模法求取模型的传递函数。然后，根据被控对象模型和被控过程特性并加入PID调节器设计流量控制系统，采用动态仿真技术对控制系统的性能进行分析。同时，通过对实际控制的结果进行比较，验证了过程控制对提高系统性能的作用。随着计算机控制技术的迅速发展，组态技术开始得到重视与运用,它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据控制对象和控制目的任意组态，完成最终的自动化控制工程。 关键词：流量定值；过程控制；PID调节器；前馈控制；系统仿真
目录 一．前馈控制 1.前馈控制的定义 2.换热器前馈控制 二．前馈控制的特点及局限性 1.前馈控制的特点 2.前馈控制的局限性 三．反馈控制 1.定义
2.反馈控制的特点 四．复合控制系统特性 1.前馈-反馈复合控制原理 2.复合控制系统特点 五．小结 六．参考文献 一、前馈控制 1.前馈控制的定义 前馈控制（英文名称为Feedforward Control），是按干扰进行调节的开环调节系统，在干扰发生后，被控变量未发生变化时，前馈控制器根据干扰幅值，变化趋势，对操纵变量进行调节，来补偿干扰对被控变量的影响，使被控变量保持不变的方法。
2.换热器前馈控制 在热工控制系统中，由于控对象通常存在一定的纯滞后和容积滞后，因而从干扰产生到被调量发生变化需要一定的时间。从偏差产生到调节器产生控制作用以及操纵量改变到被控量发生变化又要经过一定的时间，可见，这种反馈控制方案的本身决定了无法将干扰对被控量的影响克服在被控量偏离设定植之前，从而限制了这类控制系统控制质量的进一步提高。考虑到偏差产生的直接原因是干扰作用的结果，如果直接按扰动而不是按偏差进行控制，也就是说，当干扰一出现调节器就直接根据检测到的干扰大小和方法按一定规律去控制。由于干扰发生后被控量还未显示出变化之前，调节器就产生了控制作用，这在理论上就可以把偏差彻底消除。按照这种理论构成的控制系统称为前馈控制系统，显然，前馈控制对于干扰的克服要比反馈控制系统及时的多。 前馈控制系统的工作原理可结合下面图1所示的换热器前馈控制进一步说明，图中虚线部分表示反馈控制系统。 图1换热器物料出口温度前馈控制流程图 t一定。当被加换热器是用蒸汽的热量加热排管中的料液，工艺上要求料液出口温度 1 热水流量发生变化时，若蒸汽量不发生变化，而要使出口温度保持不变，就必须在被加热水量发生变化的同时改变蒸汽量。这就是一个前馈控制系统。 图中虚线所示是反馈控制的方法，这种方法没有前馈控制及时。图1前馈控制系统的原理框图于图2所示。
2014年上学期《计算机控制技术》复习大作业及参考答案========================================================== 一、选择题（共20题） 1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ A ）转换。 A．A/D转换器B．双向可控硅 C．D/A转换器D．光电隔离器 2.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（ D ）器件完成控制量的切换工作。 A．锁存器锁存B．多路开关 C．A/D转换器转换D．反多路开关 3.某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CH应取值（ A ）。 A．比较小B．比较大C．取零值D．取负值 4. 在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（ B ）。 A．阳极B．阴极 C．阴极或阳极D．先送阴极再送阳极 5. 电机控制意味着对其转向和转速的控制，微型机控制系统的作法是通过（B ）实现的。 A．改变定子的通电方向和通电占空比 B．改变转子的通电方向和通电占空比 C．改变定子的通电电压幅值 D．改变转子的通电电压幅值 6.计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（B） A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关 7. 键盘锁定技术可以通过（C）实现。 A．设置标志位 B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都行 D．定时读键值 8. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C）。 A．0．3 伏以下B．0．7伏以上 C．-3伏以下D．+3伏以上 9. 在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（D）提高信/躁比。 A．只能通过模拟滤波电路 B.只能通过数字滤波程序 C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路 D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路 10．步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（B ）。 A．步进电机可以直接接受数字量 B．步进电机可以直接接受模拟量 C．步进电机可实现转角和直线定位 D．步进电机可实现顺时针、逆时针转动
电子系统抗干扰 一．概述 在电子系统设计中，应充分考虑并满足抗干扰性的要求。形成干扰的基本要素有三个：1）干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号； 2）耦合路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介； 3）敏感器件，指容易被干扰的对象。 抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰耦合路径，提高敏感器件的抗干扰性能。 二．干扰源 用数学语言描述，du/dt、di/dt大的地方就是干扰源。电磁干扰源主要包括雷电、静电放电、开关电源、传送器（通信设备）、瞬时功率执行元件（如继电器、起辉器）、可控硅、电机、高频时钟等。系统各部件之间也会相互干扰。 抑制干扰源就是要尽可能的减小干扰源的du/dt、di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则。减小干扰源的du/dt可以通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt则通过在干扰源回路中串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。 抑制干扰源的常用措施如下： 1对电源部分进行PCB设计时，要使用大面积铺地，尽量增大供电线宽度以降低噪声。并对电源部分采取滤波措施。 2，对电机、继电器等线圈器件增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反向电动势的干扰。并在线圈两端并接火花抑制电路（可用RC串联电路）。 3，给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短。 4，电路板上每个IC要并接一个0.01uF～0.1uF的高频电容，以减小IC对电源的影响。高频电容应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效
果。 5，布线时避免90度折线，减少高频噪声发射。 6，可控硅两端并接RC抑制电路，减小可控硅产生的噪声（这个噪声严重时可能会把可控硅击穿）。 三．耦合路径 按干扰的传播路径可将其分为传导干扰和辐射干扰两类。 3.1 传导干扰： 所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。多发生在低频电路中。 例如一条导线在一个有噪声的环境中经过，这条导线通过感应将接受这个噪声并且将它传递到电路的其余部分。 例如两个电路共享电源导线及接地导线，则其中一个电路中的变压波动会通过电源线及接地线传导至另一电路中。 噪声和有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大，要特别注意处理。 3.2 辐射干扰 所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。多发生在高频电路中。一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离，用地线把它们隔离和在敏感器件上加屏蔽罩。3.3 切断耦合路径的常用措施： 1，充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。许多单片机对电源噪声很敏感,要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片机的干扰。滤波器可分为吸收式滤波器和反射式滤波器。反射式滤波器一般由电容和电感组成，能阻止无用信号并将其反射回信号源。吸收式滤波器一般由铁氧体材料制成，能将不希望的信号吸收掉。 2，如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离（滤
前馈控制、反馈控制及前馈-反馈控制的对比 1、前馈控制属于开环控制，反馈控制属于负反馈的闭环控制 一般定值控制系统是按照测量值与给定值比较得到的偏差进行调节，属于闭环负反馈调节。其特点是在被控变量出现偏差后才进行调节；如果干扰已经发生而没有产生偏差，调节器不会进行工作。因此反馈控制方式的调节作用落后于干扰作用。 前馈调节是按照干扰作用来进行调节的。前馈控制将干扰测量出来并直接引入调节装置，对于干扰的克服比反馈控制及时。 现在以换热器控制方案举例，直观阐述前馈控制和反馈控制： 前馈控制方案 反馈控制方案 2、前馈控制系统中测量干扰量，反馈控制系统中测量被控变量 在单纯的前馈控制系统中，不测量被控变量，而单纯的反馈控制系统中不测量干扰量。 3、前馈控制需要专用调节器，反馈控制一般采用通用PID调节器 反馈调节符合PID调节规律,常用通用PID调节器、DCS等或PLC控制系统实现。 前馈调节使用的调节器是是根据被控对象的特点来确定调节规律的前馈调节器。 4、前馈控制只能克服所测量的干扰，反馈控制则可克服所有干扰 前馈控制系统中若干扰量不可测量，前馈就不可能加以克服。而反馈控制系统中，任何干扰，只要它影响到被控变量，都能在一定程度上加以
克服。 5、前馈控制理论上可以无差，反馈控制必定有差 反馈调节使系统达到动态稳定，让被调参数稳定在给定值附近动态变化，却不能使被调参数稳定在给定值上不动。 前馈调节在理论上可以实现无差调节。 6、前馈控制的局限性 A、在生产应用中各种环节的特性是随负荷变化的，对象动态特性形式多样性难以精确测量，容易造成过补偿或欠补偿。为了补偿前馈调节的不准确，通常将前馈和反馈控制系统结合起来组成前馈反馈控制系统。 B、工业对象存在多个扰动，若均设置前馈控制器，那设备投资高，工作量大。 C、很多前馈补偿结果在现有技术条件下没有检测手段。 D、前馈控制受到前馈控制模型精度限制。 E、前馈控制算法，往往做近似处理。
《微机控制技术》课程设计报告 课题：最少拍控制算法研究专业班级：自动化1401 姓名： 学号： 指导老师：朱琳琳 2017年5月21日
目录 1. 实验目的 (3) 2. 控制任务及要求 (3) 3. 控制算法理论分析 (3) 4. 硬件设计 (5) 5. 软件设计 (5) 无纹波 (5) 有纹波 (7) 6. 结果分析 (9) 7. 课程设计体会 (10)
1.实验目的 本次课程设计的目的是让同学们掌握微型计算机控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法、控制算法的设计、硬件设计的方法。学习并熟悉最少拍控制器的设计和算法；研究最少拍控制系统输出采样点间纹波的形成；熟悉最少拍无纹波控制系统控制器的设计和实现方法。复习单片机及其他控制器在实际生活中的应用，进一步加深对专业知识的认识和理解，使自己的设计水平、对所学知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。 2.控制任务及要求 1.设计并实现具有一个积分环节的二阶系统的最少拍有纹波控制和无纹波控制。 对象特性G （s ）＝ 采用零阶保持器H 0（s ），采样周期T ＝,试设计单位阶跃，单位速度输入时的有限拍调节器。 2.用Protel 、Altium Designer 等软件绘制原理图。 3.分别编写有纹波控制的算法程序和无纹波控制的算法程序。 4.绘制最少拍有纹波、无纹波控制时系统输出响应曲线，并分析。 3.控制算法理论分析 在离散控制系统中，通常把一个采样周期称作一拍。最少拍系统，也称为最小调整时间系统或最快响应系统。它是指系统对应于典型的输入具有最快的响应速度，被控量能经过最少采样周期达到设定值，且稳态误差为定值。显然，这样对系统的闭环脉冲传递函数)(z φ提出了较为苛刻的要求，即其极点应位于Z 平面的坐标原点处。 1最少拍控制算法 计算机控制系统的方框图为： 图7-1 最少拍计算机控制原理方框图 根据上述方框图可知，有限拍系统的闭环脉冲传递函数为： ) ()(1)()()()()(z HG z D z HG z D z R z C z +==φ (1) )(1)()(11)()()(1z z HG z D z R z E z e φφ-=+== (2) 由(1) 、(2)解得：
前馈控制系统的基 本原理
前馈控制系统 前馈控制系统的基本原理 前馈控制的基本概念是测取进入过程的干扰（包括外界干扰和设定值变化），并按其信号产生合适的控制作用去改变操纵变量，使受控变量维持在设定值上。图2.4-1物料出口温度θ需要维持恒定，选用反馈控制系统。若考虑干扰仅是物料流量Q ，则可组成图 2.4-2前馈控制方案。方案中选择加热蒸汽量s G 为操纵变 量。 图2.4-1 反馈控制 图2.4-2 前馈控制 前馈控制的方块图，如图 2.4- 3。 系统的传递函数可表示为： )()()()()(1S G S G S G S Q S Q PC ff PD += （2.4-1） 式中)(s G PD 、)(s G PC 分别表示对象干扰 道和控制通道的传递函数；)(s G ff 为前馈控 图2.4-3 前馈控制方块图
制器的传递函数。 系统对扰动Q实现全补偿的条件是： ) (≠ s Q时，要求0 ) (= s θ（2.4-2） 将（1-2）式代入（1-1）式，可得 ) (s G ff = ) ( ) ( S G S G PC PD -（2.4-3） 满足（1-3）式的前馈补偿装置使受控变量 θ不受扰动量Q变化的影响。图2-4-4表示 了这种全补偿过程。 在Q阶跃干扰下，调节作用 c θ和干扰作用dθ的响应曲线方向相反，幅值相同。因此它们的合成结果，可使θ达到图2.4-4 前馈控制全补偿示意图 理想的控制连续地维持在恒定的设定值上。显然，这种理想的控制性能，反馈控制系统是做不到的。这是因为反馈控制是按被控变量的偏差动作的。在干扰作用下，受控变量总要经历一个偏离设定值的过渡过程。前馈控制的另一突出优点是，本身不形成闭合反馈回路，不存在闭环稳定性问题，因而也就不存在控制精度与稳定性矛盾。 1．前馈控制与反馈控制的比较
微机控制技术的发展概况及趋势 微机控制技术是以微型计算机作为机电一体化的控制器，结合微型计算机的工作原理和接口设计，相应的控制硬件和软件以及它们的配合，实现对控制对象的控制的一门技术。它的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展，随着科学技术的发展，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。 本文从计算机控制系统的发展历史，我国工业控制机及系统的发展应用，计算机控制系统的发展趋势，这几个方面来阐述微机控制技术的发展概况及相关趋势。 计算机控制系统在60年代引入控制领域当时计算机是控制调节器的设定点, 具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称为计算机监控系统。在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统,简称集中控制系统。这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统。计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。这个控制系统由于只有一台计算机而且没有分层，所以非常有利于集中控制盒运算的集中处理，并且能得到很好的反映，并且，各个控制规律都可以直接实现。但是，如果生产过程复杂，则该系统的可靠性就很难保证了。系统的危险性过于集中, 一旦计算机发生故障, 整个系统就会停顿。[7] 70 年代随着电子技术的飞速发展,随着大规模集成电路的出现和发展, 集散控制系统（DCS）出现，之后在此基础上，随着生产发展的需要而产生了一种更新一代的控制系统，即分布式控制系统。典型的集散控制系统具有两层网络结构下层负责完成各种现场级的控制任务,上层负责完成各种管理、决策和协调任务。 90年代以来，随着各个学科的发展和交叉融合，随着现代大型工业生产自动化的不断兴起, 利用计算机网络作为控制工具的综合性控制系统，计算机集成系统（CIPS）应运而生。它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术，并且终将成为未来控制系统的发展趋势。 我国工业控制发展的道路是比较曲折的，20世纪80年代末到90年代初，我国市场上大都是首先引进了成套设备，在引进成套设备的同时相继引进了各种工控系统，来填充国内在这方面的不足，90年代后，在我国一批科学家的带领下，我国逐渐有了自己设计的控制系统和装置，建立自己的实验室，生产出属于自己版权的产品，然后在原有技术的基础上进行二次开发和应用，从1997年开始，大陆本土的IPC厂商开始进入该市场，IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。[1] 目前国内的工控机供应渠道主要来源于中国台湾及内地的厂商，国外的产品（例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等）经过几年的市场拼杀后，由于成本高、价格高、服务难，现已完全退出国内市场。目前，国内的IT业研发、加工技术力量不断提升；各类芯片和各类器件、生产设备在国际市场基本可平等选购；软件资源的可移植性可节省大量的人力、物力。在这些有利条件下，国内一些厂商抓住机会快速崛起，利用本土综合竞争优势逐步将国外品牌挤出国内工控市场。某些企业以每年超过100%的资产增长速度，鼎立于国内的工控市场，而且
数字电子系统的抗干扰设计 摘要:主要描述了数字电子系统中不易解决的电源噪声干扰和传导干扰问题，并介 绍了几种解决问题的途径和方法。 关键词：电源;传导；干扰;抑制 1 引言 每个电气工程师和电气工程技术人员都希望他所设计的设备工作可靠,不会被其它设备干扰，也不会干扰其它设备。但是，由于电气噪气和电磁干扰几乎无处不在,所以,我们设计的产品往往达不到这些目标。如果不能有效地解决这些问题，我们可能必须放弃这些项目或者采取修修补补的办法,这样一来既浪费了我们投资项目的所有时问、资金和努力,又可能使产品性能大打折扣。 二：一般在工作的开始就必须将干扰措施设计成产品。这一般包含四个步骤的过程： (1)了解干扰的类型和来源 干扰源：是指产生干扰的元件、 设备或信号，用数学语言描述:dｕ/ｄｔ， di／dt大的地方就是干扰源。如：继电器、
雷电、电机、可控硅、高频时钟等都可能 （2)在设计电路时尽量消除或减小这些干扰对系统的影响; (3)设计线路板、导线的结构尽量消除这些问题，必要时，使用干扰抑制器件; (4)将系统分成模块调试，保证每个子系统组装正确无误、工作正常,在进行进一步组装前不会有任何问题。通过一开始就正确地设计系统，经常提前完成任务,成本也较低。 干扰一般有电源噪声干扰、空间干扰(即场干扰)和传导干扰。空间干扰都通过电磁波辐射窜人系统；传导干扰则通过与系统相连接的导线，如,以与前向通道和后向通道等进人系统；电源噪声干扰有过压、欠压、浪涌电压、尖峰电压等。2．１抗干扰设计的几个原则： 即尽可能的减小干扰源的du/dt, di／dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和 最重要的原则,常常会起到事半功倍的 效果。减小干扰源的dｕ/dt主要是通过 在干扰源两端并联电容来实现。减小干 扰源的ｄi／ｄt则是在干扰源回路串联电 感或电阻以及增加续流二极管来实现。 抑制干扰源的常用措施如下: ①继电器线圈增加续流二极管,消
控制系统抗干扰设计与措施 发表时间：2019-01-25T15:03:19.950Z 来源：《基层建设》2018年第35期作者：刘江山[导读] 摘要：控制系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行。 国网新疆电力有限公司电力科学研究院新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830011 摘要：控制系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行。抗干扰设计可以通过设备选型和综合抗干扰设计进行，采用优质电源、铠装屏蔽电缆以及选择正确的接地方式等措施提高抗干扰能力。 关键词：控制系统、电磁干扰、抗干扰设计 1概述 随着科学技术的发展，控制系统在工业中的应用越来越广泛。控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行。自动化系统中所使用的各种类型控制系统，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多在强电电路和设备所造成的恶劣电磁环境中运行。要提高控制系统可靠性，这就要求控制系统生产厂家用提高设备的抗干扰能力；同时在工程设计、安装调试和使用维护中引起高度重视，增强系统的抗干扰性能。 2控制系统中电磁干扰源及对系统的影响 2.1系统信号的干扰 控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损坏。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰。控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。 接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地反而会引入严重的干扰信号，使控制系统无法正常工作。 此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，形成干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响控制系统内逻辑电路和模拟电路的正常工作。控制系统工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响控制系统的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序故障或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。 2.2控制系统内部的干扰 主要由系统内部元器件及电路间的互相电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器间的互相不匹配使用等。这属于控制系统制造厂对系统内部进行电磁兼容设计内容，但要选择具有较多应用业绩或经过考验的系统。 3控制系统工程的抗干扰设计为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从设计阶段开始便采取抑制措施：抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径、提高装置和系统的抗干扰能力。 控制系统的抗干扰是一个系统工程，要求制造单位设计生产有较强抗干扰能力的产品，使用部门在工程设计、安装调试和运行维护中予以全面考虑，才能保证系统的电磁兼容性的运行可靠性。 3.1设备选型 在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，尤其是抗外部干扰能力，如采用浮空技术、隔离性能好的控制系统系统；其次还应了解生产厂给出的抗干扰指标，如共模拟制比、差模拟制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作；另外是靠考查其在类似工作中的应用实绩，国内工业现场的电磁干扰相比欧美地区高许多，对系统抗干扰性能要求更高，因此要求进口设备的抗干扰能力更高。 3.2综合抗干扰设计 主要考虑来自系统外部的几种干扰抑制措施。主要包括：对控制系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是动力电缆，分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还必须利用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性。 4抗干扰措施 4.1采用性能优良的电源 在控制系统中，电源占有极重要的地位。电源干扰串入控制系统主要通道（如CPU电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与控制系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于控制系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好电源，而对于变送器和控制系统的供电电源，并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但效果不大。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少控制系统的干扰。目前采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，提高供电的安全可靠性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种理想电源。 4.2电缆的选择及敷设 为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆，采用了铠装屏蔽动力电缆，从而降低了动力线产生的电磁干扰。 不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敷设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敷设，以减少电磁干扰。 4.3正确选择接地方式，完善接地系统 接地的目的通常有2个，其一为了安全，其二为了抑制干扰。完善的接地系统是控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。 信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在控制系统侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接地。
课程设计 名称：前馈反馈水箱控制系统系别： 专业： 姓名： 学号： 指导教师：
·成绩评定· 指导教师评语： 课程设计成绩评定 班级姓名学号 综合成绩： 指导教师签字年月日
目录 一设计方案的介绍 (4) 二、工艺流程 (5) 三、前馈反馈控制的理论 (5) 四、设仪器仪表的选型 (5) 1、控制装置的选择 (5) 2、监测仪表 (6) 3、控制阀的选型 (6) 五、测量与控制端连接表 (7) 六、参数的整定 (7) 1、静态放大系数K F的整定 (7) 2、控制器参数的选择 (8) 七、总结 (9) 八、参考文献 (10)
九、附录 一设计方案的介绍 设计采用前馈反馈控制来实现水箱的液位控制。其中前馈控制可以补偿干扰对被控变量的扰动，前馈控制之后产生的余差则可以通过反馈控制进行修正，达到要求的控制精度。被控变量为水箱的液位，控制变量为水的流量。 采用两个支路，其中第一个支路为主回路，包括一个水泵（采用变频器变频控制电机模拟流量扰动），涡轮流量计；第二个支路为控制补偿回路，包括一个水泵（输出流量恒定），电动控制阀。除此之外在反馈回路中还需要一个液位测量仪表和PID控制仪表一台。前馈控制在不考虑控制通道与对象通道延迟，而且支路一流量可以准确的测量，需要一个PID控制仪表。前馈控制信号和反馈控制信号通过一个加法器连接，实现对控制阀的控制。 前馈反馈系统结构框图 1
前馈反馈控制系统原理图 2 二工艺流程 水箱液位的控制主要是控制水箱中的液位在要求的精度范围内。 一号水泵作为动力源给水的输送提供动力，进入水箱。并用变频器控制一号水泵用来模拟流量上产生的扰动。 二号水泵为补偿回路提供动力，为水箱提供水补偿。当扰动产生后，通过前馈控制调节阀对扰动产生补偿。补偿后产生的余差再通过反馈控制控制调节阀进行调节。 三前馈反馈控制的原理 前馈控制又称扰动补偿，它与反馈调节原理完全不同，是按照引起被调参数变化的干扰大小进行调节的。在这种调节系统中要直接测量负载干扰量的变化，当干扰刚刚出现并能被测出时，调节器就能发出调节信号使调节量作相应的变化，使两者在被调量发生偏差之前抵消。因此，前馈调节对干扰的客服比反馈调节及时。但是前馈控制是开环控制，其控制效果需要通过反馈加以检验。前馈控制器在测出扰动之后，按过程的某种物质或能量平衡条件计算出校正值。如果前馈支路出现扰动，经过流量计测量之后，测量得到干扰的大小，然后在反馈支路通过调整调节阀开度，直接进行补偿。而不需要经过调节器。 四仪器仪表的选型 1、控制装置的选择 由于不是大型生产过程，对自动化水平要求不高，所以选择采用常规仪表控制。考虑到价格、实用性等因素，选择数字化、智能化的国产电动控制仪表。如果考虑控制仪
一、填空：（每空１分，共３０分） １、计算机基本的五个组成部分是、、、和。 ２、工业控制计算机的各类有工业控制机、工业控制机和。 ３、计算机内，数的表示方法有数、数和数三种。 ４、单片机可以分为单片机和单片机两种机型。 ５、单片机在开发系统时，可以使用语言、语言和语言。 ６、ＭＣＳ－５１系列单片机中共有七种寻址方式，分别是寻址、寻址、寻址、寻址、寻址、寻址、寻址。 ７、在汇编语言中，分支语句是通过语句来实现的。 ８、循环语句是指按某种规律重复执行的程序语句。 ９、在执行完子程序，返回继续执行生程序前恢复其原有内容，这称为。 １０、一个完整的中断处理有中断、中断、中断和中断。 二、选择：（每题２分，共２０分） １、一个完整的计算机系统是由和软件两部分组成的。 Ａ主机Ｂ硬件Ｃ程序Ｄ外设 ２、计算机内部一律采用进制数存储数据。 Ａ十Ｂ八Ｃ二Ｄ十六 ３、伪指令是程序员发给汇编程序的指令，也称命令。 Ａ二进制Ｂ汇编Ｃ高级Ｄ人工命令 ４、顺序控制就是依次执行、无分支、无循环和调用。 Ａ从上到下Ｂ从下到上Ｃ从里到外Ｄ从外到里 ５、有条件跳转语句可以分为语句和多分支语句。 Ａ跳转语句Ｂ单分支语句Ｃ顺序语句Ｄ转移语句 ６、ＣＰＵ和外部通信有通信和串行通信。 Ａ并行Ｂ异步Ｃ同步Ｄ位传送 ７、总线按功能和规范分为总线、内总线和外总线。 Ａ数据Ｂ地址Ｃ片Ｄ控制 ８、地址总线的宽度为位。 Ａ８Ｂ４Ｃ３２Ｄ１６ ９、５１系列单片机内部４个双向的并行Ｉ/Ｏ端口，共根引脚。 Ａ３２Ｂ１６Ｃ８Ｄ６４ １０、两个字长的二进制位数是。 Ａ８Ｂ１６Ｃ３２Ｄ６４ 三、名词解释：（每题４分，共２０分） １、微处理器： ２、工业控制计算机（ＩＰＣ）：
毕业设计论文 数字电子系统硬件抗干扰分析 系电子信息工程系 专业电子信息工程技术（嵌入式系统工程技术）姓名 班级电信083（系统）学号0801133131 指导教师职称讲师 设计时间2010.11.22－2011.1.8
目录 摘要 (2) 关键词： (2) 第一章引言 (3) 1.1 课题研究现状 (3) 1.2 论文主要内容 (4) 第二章电磁干扰的基本理论 (5) 2.1 电磁干扰的概述 (5) 2.1.1 形成干扰的基本要素 (5) 2.1.2 电磁干扰源及其传输通道 (5) 2.2 抑制电磁干扰的有效措施 (6) 第三章数字电路的硬件抗干扰措施 (7) 3.1 器件使用时的抗干扰措施 (7) 3.2 电路设计中抗干扰措施 (7) 3.2.1 接地技术 (7) 3.2.2 滤波技术 (9) 3.2.3 隔离技术 (10) 3.3 线路板设计时的抗干扰措施 (12) 3.3.1 线路板走线原则 (12) 3.3.2 PCB合理设置去耦电容 (14) 3.3.3 PCB特殊元件的放置 (16) 第四章结论 (17) 致谢 (18) 参考文献 (19)
摘要 每个电气工程师和电气工程技术人员都希望他所设计的设备工作可靠，不会被其它设备干扰，也不会干扰其它设备。但是，由于电气噪声和电磁干扰几乎无处不在，所以，我们设计的产品往往达不到这些目标。如果不能有效地解决这些问题，我们可能必须放弃这些项目或者采取修修补补的办法，这样一来既浪费了我们投资项目的所用时间、资金和努力，又可能使产品性能大打折扣。 在数字电路中干扰分析非常重要，是决定电路工作性能的关键因素，也是我们在做实验前必须要进行的工作。本文主要从数字电路硬件抗干扰设计的常用措施入手，首先分析了电磁干扰的基本理论，重点阐述了电磁干扰源，以传导干扰和辐射干扰为例进行分析。然后从硬件方面来分析抗干扰措施，硬件方面主要从器件使用中抗干扰措施、电路设计抗干扰措施、印制板电路抗干扰措施三方面入手，重点分析了电路设计中抗干扰措施的三个方面：接地技术、滤波技术、隔离技术，并对其进行适当的展开分析。并且对PCB 干扰提出了如下几项项措施：线路板走线原则、合理设置去耦电容、特殊器件的处理。虽然数字电路抗干扰措施种类很多，但每项措施都有很强的针对性，所以在具体应用中须根据实际情况来灵活采取措施，不能盲目随从，否则会适得其反。 关键词：数字电子系统；电磁兼容；电磁干扰；屏蔽技术
关于电子设备的抗干扰方法研究 【摘要】随着电子技术的不断发展，对于抗干扰技术的要求也越来越高。本文通过对电子设备的干扰进行分析，总结了干扰的现象，进而提出了电子设备抗干扰的方法和建议，促进了电子设备抗干扰能力的提高。 【关键词】电子设备抗干扰方法电子技术 众所周知，现在任何的电力系统或者电子领域都需要应用大量的电子设备，对于这些电子设备的控制一般采用集成电子电路系统。由于集成电路经常是在比较弱的电信号下工作，但是受控制的系统又经常是强电设备，这样就很容易产生各种干扰的信号。电子设备处于电磁辐射、静电感应、高压输电、雷电冲击等的工作状态中，经常受到这些有害因素的干扰，势必会对电子设备的可靠性、精确性、有效性产生影响，导致系统不能正常的运行使用。随着电子技术的飞速发展，电子设备的使用也遍布各个领域，对于电子设备使用中的干扰和抗干扰原因、措施的分析，显得愈发重要，不仅关乎产品的顺利生产，对于企业的安全、信誉、利益更是有着极其重要的作用和意义。 1 干扰及干扰源 干扰是指使电子设备产生或增大控制误差的一切因素，广义地说，包括温度、湿度、机械振动、电磁现象等环境条件，以及电子设备本身的设计水平。而干扰的来源主要包括外部来源和内部来源
两大部分。外部干扰包括从控制系统的控制器开口处或者开缝处形成的辐射干扰、从电网处传输进来的干扰、或者传输线上形成的反射干扰或者周围环境、系统本身形成的一些辐射、传输干扰。内部干扰则包括电磁辐射、信号辐射、电源传输干扰或者接地不善引起的干扰等。 2 干扰的现象 主要的干扰源由工频干扰、高压干扰、雷电冲击、传输辐射、低压干扰几部分促成。工频干扰是最常见的对电子设备的干扰，它是由于电子设备附近的高压产生故障所形成的。当高压开关突然断开或者打开时，在传输中会突然产生强大的电压和电流，电流的传输受到反射波的影响，在电压器和接地系统之间产生高频的震荡，这样，就导致了电路和接地系统的因为耦合而产生干扰。雷电的干扰是由于电流波的大幅度增加，频率涉及的范围比较广泛，电流波形的变化产生的磁场与入地电流的磁场产生耦合而导致干扰。低压电路中当进行断开操作时，极其容易因为频率的巨变而形成干扰源。这类型的干扰会经常出现在计算机系统的电子设备中，这些继电器、接触器的使用，很容易就成为干扰的对象。 3 抗干扰的措施 综上所述，电子设备产生干扰的原因是复杂多变的，虽然我国目前在抗干扰技术上有了很大的突破，但是鉴于干扰因素难以有效控制，在抗干扰方法上还有待进一步加强和完善。
目录 课程设计任务书 一、前馈—反馈复合控制系统 1.1、前馈—反馈复合控制系统的基本概念 (3) 1.2、概念的理解 (3) 1.3、前馈—反馈系统的组成.........................................3—4 1.4、前馈—反馈复合控制系统的特点.. (4) 1.5、前馈—反馈复合控制系统中前馈前馈控制器的设计 (4) 二、控制系统的硬件设计 2.1、S7—300系统组成 (4) 2.2、CPU315—2DP (4) 2.3、模式选择开关…………………………………..…….4—5 2.4、状态及故障显示 (5) 三、控制系统的软件设计 3.1、硬件组态 (5) 3.2、工程管理器的使用 (6) 3.3、新建工程....................................................6—9 3.4、组态监控画面. (9) 3.5、组态变量……………………………………………9—10 3.6、软件编程…………………………………………..10—15 3.7、实验结果分析……………………………………….15—17 四、控制系统的调试 五、实验总结
一、前馈—反馈复合控制系统 1.1、前馈—反馈复合控制系统的基本概念 前馈—反馈复合控制系统：系统中既有针对主要扰动信号进行补偿的前馈控制，又存在对被调量采用反馈控制以克服其他的干扰信号，这样的系统就是前馈—反馈复合控制系统。 1.2、概念的理解： （1）复合控制系统是指系统中存在两种不同的控制方式，即前馈、反馈（2）前馈控制系统的作用是对主要的干扰信号进行补偿，可以针对主要干扰信号，设置相应的前馈控制器 （3）引入反馈控制，是为了是系统能够克服所有的干扰信号对被调量产生的影响，除了已知的干扰信号以外，系统中还存在其他的干扰信号，这些扰动信号对系统的影响比较小，有的是我们能够考虑到的，有的我们肯本就考虑不到或是无法测量，都通过反馈控制来克服。 （4）系统中需要测量的信号既有被调量又有扰动信号。 1.3、前馈—反馈系统的组成 前馈—反馈复合控制系统主要由一下几个环节构成 （1）扰动信号测量变送器：对扰动信号测量并转化统一的电信号 （2）被调量测量变送器：对被调量测量并转化统一的电信号 （3）前馈控制器：对干扰信号完全补偿 （4）调节器：反馈控制调节器，对被调量进行调节 （5）执行器和调节机构 （6）扰动通道对象：扰动信号通过该通道对被调量产生影响 （7）控制通道对象：调节量通过该通道对被调量进行调节 前馈—反馈复合系统的原理方框图如图所示 前馈—反馈复合控制系统的原理图（1） 为了方便分析，通常将前馈—反馈复合系统的原理图简化为下图
电子系统的抗干扰分析与设计 摘要：抗干扰对数字电路非常重要，也是决定其工作性能的关 键因素。该文描述了数字电子系统中不易解决的电源噪声干扰和传导干扰问题，并介绍了几种硬件跟软件解决该类问题的途径和方法。 一.引言 几乎每一个电气工程技术人员都希望他所设计的设备工作可靠，不会被其它设备干扰，也不会干扰其它设备。但是，由于电气噪气和电磁干扰几乎无处不在，所以，我们设计的产品往往达不到这些目标，无法完全杜绝这方面的干扰。如果不能有效地解决这些问题，我们可能必须放弃这些项目或者采取修修补补的办法，这样一来既浪费了我们投资项目的所有时问、资金和努力，又可能使产品性能大打折扣。因此在电子系统设计中，为了少走弯路和节省时间，应充分考虑并满足抗干扰性的要求，避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。 二. 抗干扰设计 大多数情况下在工作的开始就必须将干扰措施设计成产品。 2.1 抗干扰设计包含四个基本步骤的过程： (1)了解干扰的类型和来源 干扰源：是指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述：du ／dt，di／dt大的地方就是干扰源。如：继电器、雷电、电机、可控硅、高频时钟等都可能。 典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。 干扰一般有电源噪声干扰、空间干扰(即场干扰)和传导干扰。空间干扰都通过电磁波辐射窜人系统；传导干扰则通过与系统相连接的导线，如，以与前向通道和后向通道等进人系统；电源噪声干扰有过压、欠压、浪涌电压、尖峰电压等。 (2)在设计电路时尽量消除或减小这些干扰对系统的影响；
(3)设计线路板、导线的结构尽量消除这些问题，必要时，使用干扰抑制器件； (4)将系统分成模块调试，保证每个子系统组装正确无误、工作正常，在进行进一步组装前不会有任何问题。通过一开始就正确地设计系统，经常提前完成任务，成本也较低。 2.2 抗干扰设计的几个基本原则： (1)抑制干扰源 (2) 切断干扰传播路径 (3)提高敏感器件的抗干扰性能 2.2.1 抑制干扰源 就是尽可能的减小干扰源的du／dt，di／dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。 减小干扰源的du／dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di／dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。 常用的抑制干扰源的措施有： ①继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。 （图1）仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。 图1 消除线圈反电势干扰 ②在继电器接点两端并接火花抑制电路(一般是RC串联电路，电阻一般选 几K到几十K，电容选0.01μF～0.1μF)，减小电火花影响。（图2） 图2 减小继电器火花
重庆航天职业技术学院 温度采集报警报告 报告题目：数字温度计 系部：电子工程系专业：计算机控制技术 姓名： 学号： 指导老师：汤平
温度采集报警任务书 题目：数字温度计 任务与要求： 1、查阅数字温度计设计相关资料，熟悉数字温度计设计的原 理，查阅A/D转换及传感器相关知识，画出数字温度计原理图，并编写相应 的源程序。 2、使用8052单片机作为处理器，设计数字温度计设计，设定温 度最高值和最低值。数码管进行循环显示，显示实际温度值。 3、实现单路的电压采集和显示，显示3位温度值，最后1位显示“C” 4、并用喇叭报警。 发挥部分：将仿真电路图和程序修改为中断方式实现温度采集和显示。
前言 温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生活中的更加广泛的应用，利用新型数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发，本文设计了一种基于80C52的温度检测及报警系统。该系统可以方便的实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。该系统设计和布线简单，结构紧凑，抗干扰能力强，在大型仓库、工厂、智能化建筑等领域的温度检测中有广泛的应用前景。
目录 1、原理 (1) 2、元器件介绍 (2) 3、元器件清单 (7) 4、参考电路图 (8) 5 电路图详解 (10) 6、元器件的排版与焊接 (11) 7、参考程序编写与导入 (12) 8、成品的调试 (15) 9、总结 (16) 10、参考文献 (17)
前馈控制、反馈控制及前馈- 反馈控制的对比 1、前馈控制属于开环控制，反馈控制属于负反馈的闭环控制 一般定值控制系统是按照测量值与给定值比较得到的偏差进行调节，属于闭环负反馈调节。其特点是在被控变量出现偏差后才进行调节；如果干扰已经 发生而没有产生偏差，调节器不会进行工作。因此反馈控制方式的调节作用 落后于干扰作用。 前馈调节是按照干扰作用来进行调节的。前馈控制将干扰测量出来并直接引入调节装置，对于干扰的克服比反馈控制及时。 现在以换热器控制方案举例，直观阐述前馈控制和反馈控制： 前馈控制方案 反馈控制方案 2、前馈控制系统中测量干扰量，反馈控制系统中测量被控变量 在单纯的前馈控制系统中，不测量被控变量，而单纯的反馈控制系统中 不测量干扰量。 3、前馈控制需要专用调节器，反馈控制一般采用通用PID 调节器 反馈调节符合 PID 调节规律 , 常用通用 PID 调节器、 DCS等或 PLC控制系统实现。 前馈调节使用的调节器是是根据被控对象的特点来确定调节规律的前馈 调节器。 4、前馈控制只能克服所测量的干扰，反馈控制则可克服所有干扰 前馈控制系统中若干扰量不可测量，前馈就不可能加以克服。而反馈控 制系统中，任何干扰，只要它影响到被控变量，都能在一定程度上加以
克服。 5、前馈控制理论上可以无差，反馈控制必定有差 反馈调节使系统达到动态稳定，让被调参数稳定在给定值附近动态变化，却不能使被调参数稳定在给定值上不动。前馈调节在理论上可以实现无差调节。 6、前馈控制的局限性 A、在生产应用中各种环节的特性是随负荷变化的，对象动态特性形式多样性难以精确测量，容易造成过补偿或欠补偿。为了补偿前馈调节的不 准确，通常将前馈和反馈控制系统结合起来组成前馈反馈控制系统。 B、工业对象存在多个扰动，若均设置前馈控制器，那设备投资高，工作量大。 C、很多前馈补偿结果在现有技术条件下没有检测手段。 D、前馈控制受到前馈控制模型精度限制。 E、前馈控制算法，往往做近似处理。 前馈控制选用原则 1、系统中存在频率高、幅度大、可测量而不可控的扰动时，可选用前 馈控制。 2、当控制系统控制通道滞后时间长、反馈控制又不能获得良好效果时，可选用前馈控制。 3、选用前馈控制要符合经济性原则。 4、在决定前馈控制方案后，如静态前馈能满足工艺要求，则不选用动态前馈。 前馈 - 反馈控制系统优点 1、从前馈控制角度看，由于增加了反馈控制，降低了对前馈控制模型精度的要求，并能对没有测量的干扰信号的扰动进行校正。 2、从反馈控制角度看，前馈控制作用对主要干扰及时进行粗调，大大减少反馈控制的负担 前馈 - 反馈控制应用举例 现在以两种换热器控制方案举例，直观阐述前馈- 反馈控制： 1、换热器前馈反馈控制控制方案1