前馈控制

指通过观察情况、收集整理信息、掌握规律、预测趋势，正确预计未来可能出现的问题，提前采取措施，将可能发生的偏差消除在萌芽状态中，为避免在未来不同发展阶段可能出现的问题而事先采取的措施。

中文名：前馈控制

外文名：feedforwardcontrol

定义：扰动或给定值的变化按补偿原理

类型：不变性原理

发展时间：20世纪50年代

应用：工程

1、简介

前馈控制

前馈控制是在前苏联学者所倡导的不变性原理的基础上发展而成的。20世纪50年代以后，在工程上，前馈控制系统逐渐得到了广泛的应用。前馈控制系统是根据扰动或给定值的变化按补偿原理来工作的控制系统，其特点是当扰动产生后，被控变量还未变化以前，根据扰动作用的大小进行控制，以补偿扰动作用对被控变量的影响。前馈控制系统运用得当，可以使被控变量的扰动消灭在萌芽之中，使被控变量不会因扰动作用或给定值变化而产生偏差，它较之反馈控制能更加及时地进行控制，并且不受系统滞后的影响。

前馈控制发生在实际工作开始之前，是未来导向的。质量控制培训项目、预测、预算、实时的计算机系统都属于前馈控制。前馈控制是管理层最渴望采取的控制类型，因为它能避免预期出现的问题，而不必当问题出现时再补救。

就一般而言，管理中采取的控制可以在行动开始之前、进行之中或结束之后进行，称为三种控制模型。第一种称为前馈控制或预先控制；第二种称为同期控制或过程控制；第三种称为反馈控制或事后控制。

前馈控制是在企业生产经营活动开始之前进行的控制，是一种开环控制。管理过程理论认为，只有当管理者能够对即将出现的偏差有所觉察并及时预先提出某些措施时，才能进行有效的控制，因此前馈控制具有重要的意义。

前馈控制采用的普遍方式，是利用所能得到的最新信息，进行认真、反复的预测，把计划所要达到的目标同预测相比较，并采取措施修改计划，以使预测与计划目标相吻合。到目前为止运用的比较先进的前馈控制技术之一是计划评审法，或称网络分析法。它可以预先知道哪些工序的延时会影响到整个工期，在何时会出现何种资源需求高峰，从而采取有效的预防措施与行之有效的管理办法。

库存储备量

在企业管理控制活动中，前馈控制的内容包括对人力资源、原材料、资金等的前馈控制。比如，人力资源必须适应任务要求，数量和素质方面有能力完成指派的任务，并控制机构臃肿，人浮于事的现象，利用统计抽样来控制原料质量，根据抽样不合格率决定接受或退货，根据库存理论控制库存储备量等。

流程工业中的前馈控制基本原理：测量进入过程的干扰量（包括外界干扰和设定值变化），并根据干扰的测量值产生合适的控制作用来改变控制量，使控制维持在设定值上。下图为换热器的前馈控制

2、前馈反馈控制系统

单纯的前馈控制是开环的，是按扰动进行补偿的，因此根据一种扰动设置的前馈控制就只能克服这一扰动对被控变量的影响，而对于其他扰动对被控变量的影响，由于这个前馈控制器无法感受到，也就无能为力了。所以在实际工业过程中单独使用前馈控制很难达到工艺要求，因此为了克服其他扰动对被控变量的影响，就必须将前馈控制和反馈控制结合起来，构成前馈反馈控制系统。前馈反馈控制系统有两种结构形式，一种是前馈控制作用与反馈控制作用相乘，如图5—17所示的精馏塔出口温度的进料前馈反馈控制系统；另一种是前馈控制作用与反馈控制作用相加，这是前馈反馈控制系统中最典型的结构形式，如图5一18所示的加热炉出口温度的进料前馈反馈控制系统。

3、采用前馈控制系统的条件

采用前馈控制系统的条件是：

1、扰动可测但是不可控。

2、变化频繁且变化幅度大的扰动。

3、扰动对被控变量的影响显著，反馈控制难以及时克服，且过程控制精度要求又十分严格的情况。

4、实施

1）对计划与控制系统作认真深入的分析；

2）建立该系统的物理模型或因果关系分析图；4）通过调查、预测，把变化的环境参数输入模型中，观查、分析其影响及偏差信息；

2）建立该系统的物理模型或因果关系分析图；

3）随时对上述模型进行补充、修正、完善、使之更符合实际；

4）通过调查、预测，把变化的环境参数输入模型中，观查、分析其影响及偏差信息；

5）根据事前的备选方案，结合实际情况，采取相应的纠编措施。

5、要求

一是要有大量的、准确的、有代表性的信息以便准确预测；二是要有科学的、经过实践检验的预测模型；三是要充分了解控制过程并将其透视为“白箱”的能力；四是要对过程变化高度敏感；

一是要有大量的、准确的、有代表性的信息以便准确预测；

二是要有科学的、经过实践检验的预测模型；

三是要充分了解控制过程并将其透视为“白箱”的能力；

四是要对过程变化高度敏感；

五是保持前馈控制模型的动态特性。这些因素在控制实务上具有一定的难度，因而，前馈控制是有风险的。

6、风险

过时风险

企业经营活动中产生的偏差只有及时采取措施加以纠正，才能避免偏差的扩大，如果等到偏差已经非常明显，且对企业造成了不可挽回的影响后，反映偏差的信息才姗姗来迟，这时就产生了过时控制风险，这一风险是根本性的，是是否选择前馈控制的风险。预测偏差的产生，可以通过建立企业经营状况的预警系统来实现。必要时可借助计算机来辅助建立预警系统。

企业经营活动中产生的偏差只有及时采取措施加以纠正，才能避免偏差的扩大，如果等到偏差已经非常明显，且对企业造成了不可挽回的影响后，反映偏差的信息才姗姗来迟，这时就产生了过时控制风险，这一风险是根本性的，是是否选择前馈控制的风险。预测偏差的产生，可以通过建立企业经营状况的预警系统来实现。必要时可借助计算机来辅助建立预警系统。

过度风险

1．控制过多或控制不足。适度的控制是这样的控制：既能满足对组织活动的监督和检查需要，又无需与被控制对象发生冲突。前者的失误属不足控制，后者的失误属控制过度。2．全面控制与重点控制。既要全面控制，又要分清主次，对重点环节进行重点控制。3．控制费用与控制收益失衡。前面的模型已分析过，前馈控制是有成本的，收集信息、进行预测、预先采取措施等都需要费用；同时，控制也能带来一定的收益，只有收益超出成本时，控制才有必要，否就会导致费用与收益的失衡。

过度控制是指控制的范围、程度和频度超过了一定限度，以至于控制失效或失败。过度控制可以分三种情况。

1．控制过多或控制不足。适度的控制是这样的控制：既能满足对组织活动的监督和检查需要，又无需与被控制对象发生冲突。前者的失误属不足控制，后者的失误属控制过度。

2．全面控制与重点控制。既要全面控制，又要分清主次，对重点环节进行重点控制。

3．控制费用与控制收益失衡。前面的模型已分析过，前馈控制是有成本的，收集信息、进行预测、预先采取措施等都需要费用；同时，控制也能带来一定的收益，只有收益超出成本时，控制才有必要，否就会导致费用与收益的失衡。

主观风险

控制工作应该针对组织的实际状况，采取必要的纠偏措施，客观的控制源于对企业经营活动状况及其变化的客观了解和评价，否则，凭个人的主观臆断进行控制就是主观控制。

控制工作应该针对组织的实际状况，采取必要的纠偏措施，客观的控制源于对企业经营活动状况及其变化的客观了解和评价，否则，凭个人的主观臆断进行控制就是主观控制。

钢性风险

企业在生产经营过程中经常可能遇到某种突发的、无力抗拒的变化，这些变化使企业计划与现实条件严重背离。有效的控制系统应在这样的情况下仍能发挥作用，即控制是有弹性的而不是钢性的，弹性体现在设立应急机制、设定参数以合理的区间而不是定值、设计合理的控制系统等，以防钢性控制风险。另外，一个有效的控制系统还应该有战略意义，抓住影响整个组织绩效的关键因子，把握组织发展的宏观动向，避免出现战略失误。

7、应用

冷轧应运

温度的轧制力前馈控制是热凸度计算也都是实时跟踪系统。在热连轧的精轧区域，根据带钢粗轧结束后实测的温度变化，计算轧辊的温度场分布，进而计算出轧辊的热凸度。

温度的轧制力前馈控制是热凸度计算也都是实时跟踪系统。在热连轧的精轧区域，根据带钢粗轧结束后实测的温度变化，计算轧辊的温度场分布，进而计算出轧辊的热凸度。

轧制力波动

可以实施直接测量，然后根据热凸度和轧制力的变化，重新计算修正弯辊力，达到动态调节带材板型的目的。