大多数系统是由多个子系统组成的。由于子系统的外部连接在一起,这使得不期望的信号有进入的可能性。由于系统运行依赖于系统之间的信息流,干扰会产生新的问题。
很多不同的干扰有可能被识别出来。在信号传输的情况下,主要的噪声存在于信号中,导致一些干扰或者部分信号损失。在其他系统中,如图6-11所示,无论是影响指令信号还是测量信号,干扰(信号d和n)可能更严重。通常情况下,难以测量所有可能干扰或者成本很大。在这些情况下,反馈可以用来帮助减少这些干扰对某些变量的影响。反馈使得系统响应对干扰更加鲁棒。
下面通过举例来说明,如图7-8所示,工业锅炉或者蒸汽发电机(电力发电厂或建筑中的中央加热系统),用来提供蒸汽(去加热或者供给引擎)。
为了最大化蒸汽机的效率,它需要工作在设计所要求的液位高度,温度和压力条件。如果蒸汽机要在相同的负载下连续运转,只需设置一些规定变量让系统运转。正常情况下,下游的引擎或者需要供热的建筑,不会一直需要相同数量的蒸汽。蒸汽的需求是变动的,因此蒸汽机要根据需求去产生蒸汽。蒸汽机中水的供应和锅炉的燃料供应也需要响应的调整。蒸汽的需求是很难被测量的,而且经常是不可预测的。反馈可以发挥作用,例如,基于锅炉温度的测量,锅炉燃料的供应可以被自动地调整。如果设计恰当的话,反馈将会发挥作用,温度降低会导致燃料流量的增加,反之亦然。负载变化的影响将会大大的减少,温度将会保持接近需要值。相似地,液位可以被用来控制水的输入,如图7-8所示。
通过回顾图6-11,假设干扰d代表了蒸汽需求,或者锅炉的负载。如果没有反馈,在温度上的变化(输出y)将会是这个干扰的G倍。在另一方面,应用反馈时温度和负荷变化的关系将会是(www.xing528.com)
如果GKH的增益远大于1,那么这一关系将仅仅是1/KH。设计控制器K的参数可以实现抗干扰的目标,也就是说,d很大的时,K也可以很大。如果d是常量,K中的积分器将会完全消除负载干扰,即完全不需要知道蒸汽量需求,锅炉都会实现它!
图7-8 蒸汽发生器
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