複合控制系統

概述

同時包含按偏差的閉環控制和按擾動或輸入的開環控制的控制系統。按偏差控制即反饋控制（見反饋控制系統），它按偏差確定控制作用以使輸出量保持在期望值上。對於滯後較大的控制對象，反饋控制作用不能及時影響系統的輸出，常引起輸出量的過大波動。如果引起輸出量變化的外擾是可量測的（例如在汽輪機調速系統中，汽輪機的負荷就是可以量測的），則用外擾信號直接控制輸出就能更迅速和有效地補償外擾對輸出的影響。理論上甚至可作到使這種影響完全消除（見不變性原理）。這種控制方式稱為按擾動控制。影響輸出量變化的擾動因素很多，但可量測並用來進行控制的只能是主擾動。按擾動控制一般不能單獨採用，常需與按偏差控制結合使用，構成複合控制。複合控制能顯著減小擾動對系統的影響，有利於提高控制精度。

下圖為熱交換器的溫度複合控制系統。被控制量是出口處的熱水溫度，控制量是加熱用的蒸汽量。根據熱水溫度的偏離值，通過相應機構來改變蒸汽量，以調節水溫保持在期望值，這一部分屬於按偏差控制。熱水的流量是熱交換的負載，它是這個系統的主要擾動。熱交換過程包含時間延遲，使得擾動（流量）的變化不能立刻在輸出端上感受到，需要經過一定的延遲時間才出現溫度偏差信號並產生控制作用，因此僅採用偏差控制常會導致過大的溫度瞬態誤差。採用流量計測出熱水流量，同時按擾動控制方式來改變蒸汽量,實現複合控制,就能大大減小溫度的瞬態誤差。按偏差控制是閉環控制，按擾動控制是開環控制,所以複合控制又稱開環-閉環控制。複合控制系統的穩定性只由偏差控制迴路所決定，其分析方法同於反饋控制系統。

複合控制的另一形式是在反饋控制系統中增加輸入信號的直接控制通道。例如一個有四組加熱電阻絲的加熱爐,可以安排其中三組電阻絲由輸入信號直接控制,一組電阻絲用作反饋控制，將粗調和細調分開。這樣做的好處是系統的反饋控制線路容易設計，也便於實現。輸入信號可人為給定或按擾動信號確定。輸入信號的直接控制作用也稱前饋控制,故這類複合控制系統又稱反饋-前饋控制系統。