1.3.13 基于前馈补偿的PID控制算法

在高精度伺服控制中，前馈控制可用来提高系统的跟踪性能。经典控制理论中的前馈控制设计基于复合控制思想，当闭环系统为连续系统时，使前馈环节与闭环系统的传递函数之积为1，从而实现输出完全复现输入。作者利用前馈控制的思想，针对PID控制设计了前馈补偿，以提高系统的跟踪性能，其结构如图1-48所示。

图1-48 前馈补偿的PID控制结构

设计前馈补偿控制器为

总控制输出为PID控制输出＋前馈控制输出：

写成离散形式为

【仿真实例】

被控对象为

输入信号为y_d（k）=0.5sin（6πt），采样时间为1ms。

只采用PID的正弦跟踪及跟踪误差如图1-49所示。基于前馈补偿的PID正弦跟踪及跟踪误差如图1-50所示。可见，通过前馈补偿可大大提高系统的跟踪性能。

本方法的不足之处是需要被控对象的精确模型。

图1-49 只采用PID的正弦跟踪及跟踪误差（M=1）

图1-50 基于前馈补偿的PID正弦跟踪及跟踪误差（M=2）

〖仿真程序〗 chap1_23.m