深度揭秘复杂控制系统（下）：前馈控制系统和三冲量控制系统

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复杂控制系统包含：串级控制系统、均匀控制系统、比值控制系统、分程控制系统、自动选择性控制系统、前馈控制系统和三冲量控制系统等。

我们在上篇和中篇分别介绍了串级控制系统、均匀控制系统、比值控制系统、分程控制系统和自动选择性控制系统。本篇介绍前馈控制系统和三冲量控制系统。

6）前馈控制系统：前馈控制系统与反馈控制系统的不同点是：当扰动出现时，反馈控制系统是按照测量值与给定值的偏差进行调节的；而前馈控制系统是按照扰动作用的大小进行调节的。

反馈控制系统必须是被测参数出现偏差后，调节器才对调节参数进行调节，克服干扰对被调参数的影响。但在一些工艺流程中，往往具有滞后性，当扰动已经发生，而被调参数需要一定的时间发生变化，这段时间调节器就不会进行调节，它落后于扰动作用。

我们采用了前馈控制系统时，当扰动发生后，被调参数还没发生变化前，变送器已经检测到扰动的大小，调节器就进行了调节，这种及时的、恰到好处的调节，使得被测参数不会因为干扰作用产生偏差。

在实际的工艺对象控制应用中，很少用单纯的前馈控制系统来调节被调参数，一般根据具体的调节对象采用反馈调节加前馈调节，或比值调节加前馈调节等方案，下面的三冲量控制系统就是前馈调节加串级调节回路的例子。

7）三冲量控制系统：三冲量控制系统最典型的运用是锅炉的给水系统，锅炉汽包的液位会随着蒸汽负荷增减等因素而变化。当蒸汽负荷突然大幅度增加时，由于汽包内蒸汽压力瞬间下降，水的沸腾加剧，汽泡量迅速增加，汽泡不仅出现于水的表面，而且出现于水面以下，由于汽泡的体积比水的体积大许多倍，结果形成汽包内液位升高的现象。因为这种升高的液位不代表汽包内储液量的真实情况，所以称为“假液位”。

如果不引入三冲量控制系统，液位控制器就会发送错误信息，关小进水阀，实际液位进一步降低，汽包中的水更加剧沸腾，汽泡量更进一步急速增加，锅炉就会有发生爆炸的危险。

三冲量控制系统就是针对锅炉汽包的液位控制所制定的方案，它引进了给水流量参数和蒸汽的输出流量参数，汽包液位被控变量，通过运算器，作为给水流量副环控制器的给定值，最终达到汽包液位、给水流量、蒸汽流量平衡。蒸汽流量作为前馈信号，给水流量副环控制回路，其实这是一个前馈+串级控制回路。

上面讲的只是三冲量控制系统的一个例子，在实际运用中，根据不同的工艺要求，有不同的三冲量控制方案，也有单冲量控制，双冲量控制，应根据需要制定恰当的控制方案。