如何实现负反馈控制的算法框图及优化

图4-28表示了负反馈控制的算法框图。这里是用设定值（R）与实际值（C）之差（E）去进行控制。E经放大（乘H）后，产生控制输出M₁，作用于被控对象。M₂为某干扰量，不可避免地也同时作用于被控对象。被控对象的G₁、G₂为接受控制与扰动的特性值，是由系统的特性决定的。即：C=M₁G₁+M₂G₂。

从框图4-28可知，以上几个量间还有如下关系：

E=R-C

M₁=HE=H（R-C）

以上关系，经化简后有：

图4-28 负反馈控制算法框图

如果HG₁选得足够大，既足够的大于G₂，又足够的大于1，则有：

这可使C不受或很少受干扰影响，而复现R的变化，达到精确控制的目的。(www.xing528.com)

当然，这里讲的只是理想情况。而实际系统是离散的，不仅系统总有惯性，而且PLC控制还都有滞后（时延），所以，HG₁选得足够大，虽可改善系统的静态特性，但很可能出现静态及动态不稳定（振荡）。这也是负反馈控制的不足。

建立这个系统后，可按所要求的被控量C值，确定控制量R值，以实现相应的定值、或程序、或随动控制。

图4-29所示为对应的PLC梯形图程序。该图用的是符号地址。

从图4-29可知，当“负反馈控制”ON，则执行程序。这时，对图4-29a，先用“CLC”指令清进位位（P_CY），以避免进位位对减运算的影响，接着，进行“设定值”与“实际值”相减，结果存于“E”中。而对图4-29b、c，则直接进行“设定值”与“实际值”相减，结果存于“E”中。如“设定值”大于“实际值”，则P_CYOFF（图4-29a），“E”即为这个差值，进而把“E”乘“H”，并存于“控制输出”中。如“设定值”小于“实际值”，则P_CYON，接着，把0传送给“控制输出”。

“设定值”小于“实际值”时作如此处理，目的是避免“控制输出”出现负值。如“控制输出”允许出现负值时，则更简单。把“设定值”与“实际值”相减得出“E”（或正、或负），再将“E”乘“H”，并把结果存“控制输出”即可。但要清楚，图4-29a程序运算用的数据格式为BCD码，而图4-29b、c运算用的数据格式是十六进制。

图4-29d直接执行程序。图中节1、2为使能模拟量输入、输出模块。节3为进行反馈控制计算。当然，这里的变量需与模拟量输入、输出通道的地址关联。如果必要，还要作些数值换算。

图4-29 负反馈控制梯形图程序

提示：编写这类程序一定要处理好数据格式的转换。而模拟量入、模拟量出单元用的数据格式多为十六进制。所以，如数据格式为BCD码，则要进行转换。有的PLC运算可用浮点数，以提高运算精度。这时，在计算前后，也都要进行数据格式转换。