[科普中国]-速度前馈控制

利用输入或扰动速度信号的直接控制作用构成的开环控制系统，称为速度前馈系统。

简介前馈控制需要模型。当需要得到一个输出的时候，输入信号可以被事先推算出来，这样给了输入信号之后，输出信号就是想要的值。最简单的前馈控制其实就是电阻模型。假设电阻R，现在想要电流是I，所以要给R*I的电压。不过，前馈有个问题，就是模型精确度不可能完全准确。这个电阻R的值是不确定的，可能实际值会差那么一些，导致电流和预想不一样。

反馈控制可以不需要模型，但是有模型更好。反馈控制不需要事先知道输入信号。它只检测输出信号。当输出信号低于预期值时，反馈系统会改变输入量，使得输出量增加。对于同样的电阻模型，反馈系统可以检测电阻电流，当电流小于I时，输入电压就会一直增加。直到电流等于I为止。反之，当电流大于I时，输入电压减小，直到电流等于I。

前馈特点：速度快，不需要检测输出量，需要系统模型，模型不精确的时候结果也不精确。

反馈特点：检测输出量并且和预想值进行对比，可以不需要系统模型，速度比前馈慢。结果完完全全是预想值。1

优点前馈控制的优势在于：通过运动控制器使液压能的优势得到发挥来满足现代机构控制更加精确的要求。包含比例，积分，微分(P，I和D)增益参数的控制环节已经成为运动控制器的标准功能，并且增加了额外的控制参数对控制算法进行优化。例如，增加了前馈增益来满足增加的动力系统响应，同时减小位置和速度误差。这会使机器控制性能变的更高，同时由于运行平稳，机器寿命也变的更长。

运动控制器采用比例，积分，微分增益的结合来产生控制信号，以降低目标位置和实际位置的误差。比例增益(P)与目标位置和实际位置的瞬间误差进行简单的相乘，从而成比例的作用于下一时刻的控制信号。误差越大，产生的控制信号越大。

常见分类1、基于扰动的前馈补偿。就是以某种扰动作为前馈控制通路的给定，再将计算得到的补偿值叠加到系统给定中去；
2、基于给定的前馈补偿。为了提高控制系统的响应速度，可以将系统给定经过一个前馈通道，叠加到系统的控制量上。

运动控制器使用速度前反馈增益，计算出使执行元件以给定速度动作的控制电流。

通过控制伺服阀，系统使液压缸的一端通液压油，一端排出液压油，从而驱动液压缸动作。为了使液压缸以给定速度运动，系统需要控制液压油的流量，并确保作用在活塞上的净力与负载的牵引力和液压缸的摩擦力的和相等。2

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学