运用于历程的前馈管制具备有限的、可丈量的烦扰，也许使历程变量坚持挨近设定值。灵验前馈管制的手艺是丈量行将产生的烦扰目标，并无误猜测它们对历程变量形成的影响。
保守的反映管制很像倒着跑的跑步者。假如不看前线的赛道，倒跑的跑步者必需齐备仰仗后方的视线来肯定行进的场所。向后看时，跑步者只可经过在边沿线越来越近时调动左右场所来坚持在赛道上。假如跑步者走得太快，在运用程序举行改正夙昔，跑步很浅显就跑出界（见图1）。
图1：向后直行。就像惟有反映的管制器同样，面向背面的跑步者只可看到往昔的场所，但这时常足以坚持在一般的赛道。纵使没有上前看，也很浅显调查到赛道主题相近并赔偿向左或向右的任何呆滞漂移。
假如呆滞漂移是唯独的烦扰，则纯反映管制器很浅显将历程变量坚持在恒定设定点相近。历程变量的汗青丈量时常告知管制器，当管制题目变得浅显的光阴它所需求熟悉的消息。
产业反映管制器面对同样的挑战。为了使受控历程坚持所需的温度、压力、流速等，反映管制器必需等候并看守处事状况，尔后更正过失并再次调查。这时常不是随机的试错法。纵使管制器对历程行动有充裕的熟悉，以对需求的改正做出有仰仗的推测，但这些改正必需长期在过后举行。
是以，与面向后方的跑步者同样，反映管制器必需注意行事，以防范太过更正往昔的过失。在打算管制器时，假如对历程行动的学问熟悉不许确或不完好更是如斯。假如管制器无奈猜测其目下管制处事对将来的影响，那末它险些没有筛选，只可在较长的功夫距离内保守行动，而不是在较短的功夫距离内自动行动（见图）。
图：缭绕弧线向后运转更具挑战性。当跑步者注意到弧线曾经使赛道的主题分离跑步者的路途时，跑步者曾经偏离了赛道。在图中显示的状况下，跑步者在试图赔偿烦扰的同时，向左走得太远，尔后又向右走得太远。
跑者的速渡过快，会致使往来接连过赔偿，直到烦扰在弧线结尾终了为止。假如反映管制器的打算太强也许受控历程对管制器的管制运动过于敏捷，则它将展现出相似的震撼行动。在最坏的状况下，纵使烦扰终了也杯水车薪。管制器也许会延续在齐备翻开和齐备封闭之间震撼，由于它会一次又一次地延续太过赔偿。
上前看，而不是向后看
跑步者所面对的逆境，显然的治理计划是在跑步期间上前看，而不是向后看。仰仗对将来弧线的预知学问，面上前线的跑步者将也许举行加倍聪明的路途改正，而且也许更快地跑步。
一个敏捷的跑步者也也许垂头看赛道，并在看到行将到来的弧线时选取先声夺人的行动以坚持在赛道主题。跑步者也许在需求时最先向左转，如图3所示的“跑步行进”图形所示。
图3：直接上前跑是最浅显的。经过前线轨道的视图，纵使以最高速率冲刺，跑步者也险些也许立即赔偿任何向左或向右的呆滞漂移。以同样的方法，运用于具备有限的、可丈量的烦扰历程的前馈管制器，也许更浅显地使历程变量坚持挨近设定点。
缭绕弧线行进并不是那末困苦。跑步者也许直觉地丈量任何行将产生的烦扰（弧线），猜测对将来轨迹的影响，并仰仗需求而不是过后举行改正。超前的学问使得面上前线的跑步者，也许比面向背面的跑步者更快并以更小的过失缭绕弧线疏通。
超前的学问也使前馈管制器更无误。假如管制器也许无误猜测烦扰将何如影响历程变量以及何如对其举行赔偿，则管制器也许更自大地担当更多的管制处事。如许做也许削减行将产生的烦扰的影响，就像跑步者在猜测行将到来的弧线时也许坚持在赛道主题同样。
建设了也许丈量行将产生烦扰的征兆传感器的历程管制器，也许更快地、更超前的运转。无需等候往昔管制处事的终于反映在丈量中来举行管制运动。传感器和管制器协同处事，以调查行将到来的烦扰并上前供应消息，以扶助推算将来的管制处事。
前馈管制的上风
前馈管制的典范运用是蒸汽分派系统，比方主题汽锅以恒定压力向周全工场中的各式设施供应蒸汽。当闲置机械上线并最先从汽锅抽取蒸汽时，压力管制器也许预先加热并向汽锅注入额外的水，前提是系统也许肯定机械需求几何蒸汽。
假如管制器老成依赖反映，则必需比及汽锅中的压力曾经下落，尔后再试验赔偿额外负载。假如它也许猜测行将产生的烦扰，压力管制器将也许自动防范压降，而反映管制器在选取行动夙昔则需求丈量到该压降。
灵验前馈管制的手艺是丈量行将产生的烦扰目标，并无误猜测它们对历程变量形成的影响。上前的跑步者险些不需求斟酌前线有弧线时该当做甚么，但前馈压力管制器必需做出不太显然的决意。它不只需求晓得特定机械行将上线的功夫，还需求熟悉它将要抽取几何蒸汽，以及特定抽取方法跟着功夫的推移对汽锅压力的影响。
这些猜测时常借助于数学模子来举行，该模子显示历程何如相应可丈量的烦扰。这些模子也许像查表同样浅显，该表包括初期丈量中烦扰的影响，也也许像基于第一道理剖析或阅历调查的多变量微分方程同样繁杂。跟着手艺的进展，将来在线研习算法和另外模式的人为智能，将也许扶助建立或革新数学模子。
反映与前馈的完好搭配
由于没有模子也许％无误，而且另外不成丈量的烦扰也也许影响历程变量，是夙昔馈管制器险些老是与反映管制器组合。前馈管制器对赔偿行将到来的烦扰所需的管制处事做出了最好推测，而反映管制器则补偿了它的不够。反映管制器丈量烦扰的净终于，尔后前馈管制处事并竭力赔偿历程变量中的任何过失（前馈管制器无奈防范的）。
在有些运用中，前馈管制器也许难以履行。当历程的行动未被充足懂得、烦扰变量难以丈量，也许烦扰变量太多时，前馈管制器的打算将具备挑战性。打算不完好的前馈管制器偶尔会强调烦扰的影响，使反映管制器的处事加倍困苦。
削减能量和磨损
假如烦扰频仍或太大，甚至于独自的反映管制器无奈抵达方针，则前馈管制器的列入就特别值得。胜利的前馈管制器，也许将重要烦扰的影响削减历程变量中的峰值。假如如许做也消除了反映管制器的震撼行动，则组合的前馈/反映管制器将削减挪动，进而也许应用更少的能量。较少的管制挪动，还削减了用于历程管制中实行器的磨损。
-完-
本文来自于《管制工程华文版》（CONTROLENGINEERINGChina）年08月刊《手艺文章》栏目，原题目为：何如实行灵验的前馈管制？
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