前饋反饋的控制原理

前饋控制系統爲前饋控制的一種形式，是控制部分發出指令使受控部分進行某種活動。

同時又通過另一快捷途徑向受控部分發出前饋信號，受控部分在接受控制部分的指令進行活動時，又及時地受到前饋信號的調控，因此活動可以更加準確。

例如：要求將手伸至某一目標物，腦發出神經衝動指令一定的肌羣收縮，同時又通過前饋機制，使這些肌肉的收縮活動能適時地受到一定的制約。

因而手不會達不到目標物，也不致伸得過遠，整個動作能完成的很準確。

在這種調控過程中，前饋控制和反饋控制又是常常互相配合的。

例如在腦指揮肌肉活動的過程中，肌肉和關節中的感受器將肌肉活動的信息反饋到腦。

因此，腦可以對肌肉實際活動的情況與原先設計的動作要求之間的偏差進行分析，再對前饋信號進行調整。

在以後再指令作同樣的動作時，發出的前饋信號就更加準確，是完成動作能更接近設計的要求。

與前饋控制相比，反饋控制需要較長的時間，因爲控制部分要在接到受控部分活動的反饋信號後才能發出糾正受控部分活動的指令，因此受控部分的活動可能發生較大波動。

以神經系統對骨骼肌任意活動的控制爲例，如果只有反饋控制而沒有前饋控制，則肌肉活動時可出現震顫，動作不能快速、準確、協調地完成。

前饋控制是在前蘇聯學者所倡導的不變性原理的基礎上發展而成的。20世紀50年代以後，在工程上，前饋控制系統逐漸得到了廣泛的應用。前饋控制系統是根據擾動或給定值的變化按補償原理來工作的控制系統，其特點是當擾動產生後，被控變量還未變化以前，根據擾動作用的大小進行控制，以補償擾動作用對被控變量的影響。前饋控制系統運用得當，可以使被控變量的擾動消滅在萌芽之中，使被控變量不會因擾動作用或給定值變化而產生偏差，它較之反饋控制能更加及時地進行控制，並且不受系統滯後的影響。

單純的前饋控制是開環的，是按擾動進行補償的，因此根據一種擾動設置的前饋控制就只能克服這一擾動對被控變量的影響，而對於其他擾動對被控變量的影響，由於這個前饋控制器無法感受到，也就無能爲力了。所以在實際工業過程中單獨使用前饋控制很難達到工藝要求，因此爲了克服其他擾動對被控變量的影響，就必須將前饋控制和反饋控制結合起來，構成前饋反饋控制系統。前饋反饋控制系統有兩種結構形式，一種是前饋控制作用與反饋控制作用相乘另一種是前饋控制作用與反饋控制作用相加，這是前饋反饋控制系統中最典型的結構形式。

採用前饋控制系統的條件是：

1、擾動可測但是不可控。

2、變化頻繁且變化幅度大的擾動。

3、擾動對被控變量的影響顯著，反饋控制難以及時克服，且過程控制精度要求又十分嚴格的情況。