2#自蒸发器压力控制系统设计.docx

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2#自蒸发器压力控制系统设计

课程设计任务书

2012—2013学年第一学期

专业：

**************学号：

姓名：

课程设计名称：

******课程设计

设计题目：

**************

完成期限：

自20**年**月**日至20**年**月**日共*周

一、设计依据

高性能铝合金是制造飞机、潜艇、火箭、导弹、鱼雷、坦克的重要部件的原材料，被称为国民的战略物资。

其中氧化铝的生产是铝加工过程中一个非常重要的环节。

生产氧化铝方法中都要用到的一个重要环节是高压溶出，这一环节的控制是否最佳直接影响到整个铝工业的生产过程。

本次课程设计是一个综合实践环节，是对《现代检测技术》、《自动控制原理》、《过程控制》等前期学习内容的综合应用。

本课程设计通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，将理论与实践有机地结合起来，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，其目的在于培养学生综合应用理论知识来分析和解决实际问题的能力，使学生能够通过自己动手对一个工业过程控制对象进行仪表设计与选型，从而从今学生对仪表及其理论与设计的进一步认识。

二、要求及主要内容

通过了解氧化铝高压溶出工艺生产过程，了解过程控制的实践应用中的地位，进一步了解过程控制系统在自动化生产中的应用，通过查找课题相关资料，了解现今氧化铝生产过程以及高压溶出生产工序和相关设备要求，并针对氧化铝高压溶出工序中的2#自蒸发器设计相关的压力控制系统，使其压力控制在工艺要求的出口压力1.6～1.8Mpa，精度控制在±0.1Mpa。

具体任务包括总体方案设计，硬件设计，控制算法和相关软件设计，可以进一步进行系统仿真实验，模拟实验控制系统。

三、途径和方法

1、了解氧化铝高压溶出工艺生产过程

2、了解高压溶出对相关设备的要求

3、对2#自蒸发器压力控制系统的设计方案进行论证。

4、根据设计方案给出硬件设计电路图

5、根据设计的软件流程图进行编程

6、给出课程设计说明书

四、时间安排

1．课题讲解：

2小时。

2．阅读资料：

10小时。

3．撰写设计说明书：

12小时。

4．修订设计说明书：

6小时。

五、主要参考资料

[1]《联合法生产氧化铝》编写组，联合法生产氧化铝，北京：

冶金工业出版社。

1975

[2]黄正慧。

过程控制系统工程设计。

北京：

科学出版社。

1995

[3]向婉成。

控制仪表与装置。

北京：

机械工业出版社。

2007.

[4]王再英。

过程控制系统与仪表。

北京：

机械工业出版社。

2006.

[5]杨为民。

过程控制系统及工程。

西安：

西安电子科技大学出版社。

2008

[6]俞金寿.过程控制系统。

北京：

机械工业出版社。

2008

[7]胡寿松。

自动控制原理。

北京：

科学出版社。

2006

[8]于海生。

微型计算机控制技术。

北京：

清华大学出版社。

1999

指导教师（签字）：

教研室主任（签字）：

批准日期：

年月日

2#自蒸发器压力控制系统设计

摘要

对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法。

对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法。

关键字:

2#自蒸发器，高压溶出器，蒸发缓冲器

目录

1绪论1

1.1课题意义1

1.2设计目的1

1.3具体任务1

2氧化铝高压溶出工序介绍2

2.1本章概述2

2.2氧化铝高压溶出工序介绍2

2.3氧化铝高压溶出化学反应介绍3

3高压溶出工序的生产设备及仪器选型5

3.1本章概述5

3.2设备及仪器的选型5

3.2.1双程预热器5

3.2.2高压溶出器5

3.2.3自蒸发器6

3.2.4蒸发缓冲器7

42#自蒸发器压力控制系统设计8

4.1方案论证8

4.1.1总体设计方案9

4.1.2原理方框图10

4.2硬件设计11

4.2.1变送器11

4.2.2控制器12

4.2.3控制阀12

4.3控制算法12

4.3.1前馈控制器控制算法12

4.3.2反馈控制器PC控制算法15

总结19

致谢20

参考文献21

1绪论

1.1课题意义

氧化铝主要用于电解生产铝，它占氧化铝总产量的90%以上。

此外还供硅酸盐、耐火材料、机械、无线电、冶金、化工、制药等工业部门使用。

铝和铝合金是国民经济、国防军工和民用制品的基础原材料。

铝工业是国家的基础工业之一。

高性能铝合金是制造飞机、潜艇、火箭、导弹、鱼雷、坦克的重要部件的原材料，被称为国家的战略物资。

铝工业从上游到下游可分成三段：

氧化铝是电解铝企业的原料，电解铝（铝锭）是铝加工企业的原料。

目前每生产1吨铝需要2吨氧化铝。

综合控制理论，过程控制，微机控制，可编程控制器，软件程序设计等课程的相关理论知识，设计一个完整的2#自蒸发器压力控制系统，全面学习和掌握典型控制系统的设计方法，控制方法和调试技巧。

1.2设计目的

通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，亲身设计，体验整个设计过程,将理论与实践有机地结合起来，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，其目的在于培养我们综合运用理论知识来分析和解决实际问题的能力，使我们能够通过自己动手对一个工业过程控制对象进行仪表设计与选型，从而促进对仪表及其理论与设计的进一步认识。

1.3具体任务

通过了解氧化铝高压溶出工艺生产过程，了解过程控制的实践应用中的地位，进一步了解过程控制系统在自动化生产中的应用，通过查找课题相关资料，了解现今氧化铝生产过程以及高压溶出生产工序和相关设备要求，并针对氧化铝高压溶出工序中的2#自蒸发器设计相关的压力控制系统，使其压力控制在工艺要求的出口压力1.6~1.8Mpa，精度控制在±0.1Mpa。

具体任务包括总体方案设计，硬件设计，控制算法和相关软件设计，可以进一步进行系统仿真实验，模拟实验控制系统。

2氧化铝高压溶出工序介绍

2.1本章概述

高压溶出工序是高压溶出车间生产流程中的一道工序。

高压溶出车间的生产流程如图2-1所示：

从铝土矿中溶出氧化铝制成精液送去分解，同时将洗涤后的赤泥过滤，得出含水率合格的赤泥浆送烧结法配料。

图2-1高压溶出车间生产流程

2.2氧化铝高压溶出工序介绍

高压溶出工序属于拜耳法中的一个环节，其目的就是用苛性钠溶液把铝土矿中的氧化钠溶出来。

混联法高压溶出设备流程如下：

磨制好的原矿浆在原矿浆槽（B）中贮存4个小时进行预脱硅以后用油压泥浆泵（E）打入三个串联的双程预热器（F）进行预热（140~150oC），再进入加热溶出器（1和2），其中通以高压新蒸汽（33公斤/平方厘米）直接加热泥浆至溶出温度（241oC）。

加热后的泥浆逐个流过8个反应溶出器（3~10），在其中完成溶出反应。

溶出后的泥浆从10#溶出器顺序进入5个自蒸发器（H1~H5）进行冷却，前四个自蒸发器排出的乏汽进入双程预热器预热原矿浆。

第五自蒸发器排出的乏汽则送去加热赤泥洗水。

从第五个自蒸发器卸出的溶出矿浆温度为128~132oC。

为了回收矿浆在温度降至沸点时所放出的热量，使之在缓冲器（I）内与稀释的赤泥洗液（J）混合，将洗液从95oC加热到稀释矿浆的温度（100~105oC），稀释后的矿浆自流入稀释槽[1]。

高压溶出生产流程如图2-2所示。

图2-2高压溶出生产流程

2.3氧化铝高压溶出化学反应介绍

高压溶出的生产条件为：

2.0~2.2Mpa的高压；245oC的高温。

高压溶出的化学反应可以分为两大类：

Ⅰ、氧化铝水合物的溶出反应，这是主反应；

Ⅱ、各种杂质在溶出过程中的化学反应，这是副反应。

为了使高压溶出生产过程得到良好的效果，必须掌握主副反应的规律。

（1）溶出化学反应

在常压下低碱浓度溶液中溶出三水铝石型铝土矿时，其中Al（OH）3与NaOH发生反应为：

Al2O3·3H2O+2NaOH=2NaAl（OH）4+水。

用高碱浓度或用稀碱溶液在较高温度下溶出一水铝石型铝土矿时，反应为：

Al2O3·H2O+2NaOH=2NaAl（OH）2+水。

不管按上式哪个反应式溶出，反应产物NaAl（OH）4和NaAl（OH）2都叫铝酸钠，在一定条件（一定的苛性钠浓度和温度）下都溶于水溶液中，形成铝酸钠溶液。

（2）溶出速度

铝土矿溶出属于多相反应，即液体和固体之间的反应，其特征是反应过程发生于两相（矿粒与碱液）的界面上。

两相接触界面的OH-,由于不断反应而逐渐消耗，在靠近矿粒表面层的溶液中的OH-浓度显著降低。

同时，在这一层中的反应产物Al（OH）4-或Al（OH）2-的浓度则接近饱和，于是形成扩散层。

OH-通过扩散层不断地向固相（矿粒）表面移动与氧化铝水合物反应，而反应产物Al（OH）4-或Al（OH）2-则不断地通过扩散层向外移动（离开矿粒），使反应能继续进行。

因此，铝土矿的溶出过程可分下列几步：

（1）循环母液湿润矿粒表面；

（2）OH-与氧化铝水合物反应；

（3）形成NaAl（OH）4或NaAl（OH）2扩散层；

（4）Al（OH）4-或AlO（OH）2-从扩散层扩散出来，OH-则从溶液中扩散到固液接触面上。

铝土矿的溶出过程，在低温低碱浓度下的溶出速度随温度变化很快，因而在这种情况下的溶出速度是决定于化学反应。

在高温高碱浓度下，化学反应速度极快，此时溶出速度随温度变化而变化的幅度较小，因而这时溶出速度决定于扩散。

溶出速度可以用下式表示：

Vt=P

S（C饱-C溶）

式中，Vt——某一瞬间的溶出速度；

P——常数；

T——绝对温度；

μ——粘度；

δ——扩散层厚度；

S——两相接触表面的大小；

C饱——氧化铝在碱溶液中的饱和浓度；

C溶——此瞬间溶液的氧化氯浓度。

由溶出速度的表达式可得下式：

Ct（t）+KCt（t）=P

SC饱

当矿石一定时，其粘度一定，且P、S均为常数，则从上式中可以看出通过控制温度T，可以控制反应速度。

并且，通过提高温度来提高溶出反应的速度也是可行的[2]。

3高压溶出工序的生产设备及仪器选型

3.1本章概述

高压溶出工序的生产设备主要包含四个部分：

双程预热器、高压溶出器、自蒸发器和蒸汽缓冲器，它们全部是不同结构的高压罐。

3.2设备及仪器的选型

3.2.1双程预热器

双程预热器有四组双程预热罐，如图3-1所示。

图3-1双程预热罐

采用高压蒸汽间接加热。

其内部是蒸汽管。

矿浆在蒸汽管外，包围着蒸汽管，由60oC被加热到195oC左右，称为预热。

这时，因为矿浆温度低（反应温度为245oC），所以还不能用于生产。

双程预热器需要监测的量有以下一些：

（1）矿浆入口温度T11；

（2）矿浆出口温度T12；

（3）各级之间入口温度和各级之间出口温度T101-T106。

之所以要分上层预热器和下层预热器是因为氧化铝生产为流程工业，反应过程不能间断，需要一套备用。

3.2.2高压溶出器

图3-2是高压溶出器示意图。

高压溶出器由九个高压罐串联构成，1#罐和2#罐用高压蒸汽直接加热使矿浆达到溶出温度（245oC左右）。

溶出器内加热为直接加热，其效率较高，但是加热过程中由蒸汽带来的水分，使得矿浆溶液的浓度降低。

溶出器的温度是溶出温度，对氧化铝的溶出率影响很大，保持溶出温度稳定，是提高溶出率的关键之一。

图3-2高压溶出器

在溶出稳度低到一定值（240oC），则控制变频调速装置，降低电机转速，减少进入高压溶出器的矿浆流量（每降低1oC，则减少矿浆流量0.5%）；若溶出温度高到一定值（250oC），则控制变频调速装置，提高电机速度，增加进入高压溶出器的矿浆流量（每提高1oC，则增加矿浆流量0.5%），以保证溶出温度的稳定。

矿浆经1~9溶出器后，形成一定的压差，为了保证正常生产，压差应尽量稳定在0.2MPa左右。

溶出器需要监测的量有:

1#~9#溶出器的压力PT401~PT409以及就地仪表显示的量PI401~PI409[3]。

3.2.3自蒸发器

自蒸发器的作用主要是回收热量。

它由五个高压罐组成，各级压力逐渐降低，由2.0~2.2Mpa下降到0.2Mpa。

在压力下降的过程中，蒸汽会从矿浆中逸出。

其产生的蒸汽称为乏汽。

图3-3是自蒸发器的示意图。

不同压力的乏气被送至双程预热器用作加热矿浆，如下所示：

1#自蒸发器——4#双程预热器

2#自蒸发器——3#双程预热器

3#自蒸发器——2#双程预热器

4#自蒸发器——1#双程预热器

图3-3自蒸发器

为了既充分利用乏汽又保证自蒸发器正常工况，选择自蒸发器压力作为监测量。

自蒸发器需要监测的量有：

自蒸发器各级的压力PT501~PT505；同时还有就地显示仪表PI501~PI505，需要控制的压力PC,不能过高亦不能过低。

氧化铝高压溶出工序蒸发器压力控制系统分为Ⅰ#~Ⅴ#自蒸发器的分步控制，通过这五步的控制使压力由2.0~2.2Mpa降到0.2Mpa。

矿浆由Ⅰ#自蒸发器进入，通过调节蒸汽流量来控制自蒸发器的压力。

给定的矿浆流量值经过调节蒸汽来达到所要求的Ⅰ#自蒸发器的出口压力值。

之后矿浆进入到Ⅱ#自蒸发器，经调节最后由Ⅴ#自蒸发器流出，此时压力为所需要的值。

压力的控制精度应为：

+0.1Mpa。

自蒸发器的压力控制可以通过控制蒸汽的流量来调节压力的变化，用压力变送器来检测压力并返回控制。

3.2.4蒸发缓冲器

蒸汽缓冲器用于存储高压蒸汽，给1#溶出器和2#溶出器提供加热蒸汽。

其高压蒸汽一般为2.4Mpa。

它有稳定加热蒸汽压力的作用。

为了防止蒸汽缓冲器的矿浆倒流，其进口压力必须为3.3MPa,出口压力为3.15MPa，若蒸汽缓冲器的进出口压力降低了0.05MPa，则给出报警信号。

蒸汽缓冲器需要监视的量有：

TT301和PT301；就地显示的量有：

TI301和PI301。

蒸汽缓冲器中的蒸汽来自锅炉房（热电厂）。

有新蒸汽Z2、Z3加入。

此处需要监测蒸汽的流量FT101和FT102（此处监测蒸汽流量主要是为了与锅炉房输出的流量作比较，用作蒸汽费用凭证）。

新蒸汽的压力是由电动阀门的开度来调节[4]。

图3-4蒸汽缓冲器

42#自蒸发器压力控制系统设计

4.1方案论证

对于2#自蒸发器，其进料为1#自蒸发器卸出的高温泥浆，泥浆中的水在2#自蒸发器内蒸发产生大量的蒸汽，使得2#自蒸发器内形成高压。

通过控制蒸汽排出阀门的开度，从而控制蒸汽排出的流量，达到控制自蒸发器内压力的目的。

为了维持罐内恒定的压力（1.7Mpa+0.1Mpa），就得根据罐内实时的压力来不断调节阀门开度，由此构成一个简单的单回路负反馈控制系统。

然而，进料泥浆的流量是随机变化的，罐内压力的变化会随着进料流量的变化而变化的，这样就使得进料流量成为一个较大的扰动，且该扰动可测不可控。

为了克服这一干扰对系统的影响，我们引进前馈控制。

图4-1前馈控制系统方原理框图

前馈控制系统的基本原理是测取进入过程的干扰（包括外界干扰和设定值的变化），并按信号产生合适的控制作用去改变操纵量，使受控变量维持在设定值上。

前馈控制系统的原理方框图如图4-1所示。

系统的传递函数可表示为

=Gs（s）+Gff（s）Go（s）

式中：

Gd（s）、Go（s）分别表示对象干扰通道和控制通道的传递函数，Gff（s）为前馈控制器的传递函数。

系统对干扰Q实现全部偿的条件是：

当Q（s）≠0时，θ（s）=0。

于是有Gff（s）=-

。

满足上式的前馈补偿装置使受控变量不受Q变化的影响。

图4-2表示了这种全补偿过程。

（a）前馈阶跃干扰示意图（b）调节与扰动示意图

图4-2前馈控制系统全补偿过程示意图（a）和（b）

在Q阶跃干扰下，调节作用θo和干扰作用θd的响应曲线方向相反，幅值相同，所以它们的合成结果可使θ达到理想的控制，且维持在恒定的设定值上。

前馈控制是开环控制，测量的是干扰量，只能克服所测量的干扰量，所以单纯的前馈控制是不可行的。

反馈控制测量的是被控变量，是闭环控制，能克服所有干扰。

因此可以将前馈控制和反馈控制结合起来，构成前馈-反馈控制系统，这样既发挥了前馈校正作用的及时性，又保持了反馈控制能克服多种扰动及对受控变量最终校验的长处，是一种可行的控制方案。

4.1.1总体设计方案

根据前馈-反馈控制系统的设计原则，再结合控制目标（2#自蒸发器罐内的压力）的特点，选择进料泥浆的流量为前馈控制的测量对象，自蒸发器内的压力为受控变量，排出乏汽的流量（阀门开度）为操纵量。

2#自蒸发器的压力前馈-反馈控制系统总体设计方案如图4-3所示。

图4-32#自蒸发器的压力前馈-反馈控制系统设计方案

4.1.2原理方框图

根据图4-3所示的总体设计方案，得到2#自蒸发器的压力前馈-反馈控制系统的原理方框图如图4-4所示：

图4-42#自蒸发器的压力前馈-反馈控制系统原理方框图

在图4-4中，Gd（s）、Gc（s）、Gff（s）、Go（s）分别为干扰通道、反馈控制器、前馈控制器和控制通道的传递函数。

F为扰动，即进料流量扰动，Y为被控变量，即2#自蒸发器罐内压力，R为设定值。

4.2硬件设计

在2#自蒸发器的压力前馈-反馈控制系统中，用到的硬件有变送器（压力测量变送器PT、流量测量变送器FT）、控制器（反馈控制器PC、前馈控制器FFFC）和控制阀（蒸汽阀门）。

4.2.1变送器

1.压力测量变送器PT

高温泥浆经由1#自蒸发器进入2#自蒸发器，泥浆中的水蒸发产生的水蒸汽使得2#自蒸发器罐内产生压力。

1#自蒸发器已经将压力控制到2.0~2.2Mpa，因此2#自蒸发器罐内的最大压力不会超过此值。

再根据控制目标（2#自蒸发器罐内压力维持在1.7Mpa±0.1Mpa），可以得出选择压力变送器PT的原则：

（1）测量介质为水蒸气，使用的环境为高温且有较强的腐蚀性；

（2）测量精度要求一般；

（3）测量范围为低压力（小于4Mpa），即1.0Mpa~2.5Mpa。

据此，选择电容式差压变送器。

电容式差压变送器是先将差压（压力）转换为电容量的变化，再将电容量的变化转换为标准电流输出。

其结构紧凑、电路独特，在工业中得到了广泛的应用。

差动电容与被测差压之间的关系为：

设测量膜片在差压ΔP的作用下变形，其衷心移动距离为ΔP，由于位移很小，可近似认为两者呈线性比例关系，即Δd=K1Δp=K1（p1-p2）

两个电容C1和C2可分别写成C1=

C2=

式中，K2是由电容器极板面积和介质电系数决定的。

于是有

=

=

=K3Δp

式中，K3=K1/d0为综合常数。

由上式可知，测量电路将电容变化装换位电压或电流。

压力测量变送器PT选型见表4-1所示。

表4-1压力测量变送器PT选型

序号

名称

型号及规格

生产厂家

数量

1

智能电磁流量计

MK-LED-D400T2K2

江苏金湖万科公司

1

2

差压变送器

WK-E110A

江苏金湖万科公司

1

3

电动单座调节阀

ZCA-2

上海巨良电磁阀公司

1

2.流量测量变送器FT流量测量变送器FT测量的介质是高温矿浆，矿浆的电导率大于100μΩ/cm且具有较强的腐蚀性，应选用电磁流量计。

电磁流量计利用导电液体通过磁场时在两个固定电极上感应出电动势测量流速。

其测量流量的公式为Qv=

=

E=kE其中E=BDv。

式中，B为管道内磁感应强度；D为管道内径；E为与液体接触的两电极间产生的感应电动势；v为管内流体的平均流速；K称为仪表系数。

可见流量与感应电动势的大小成正比。

电磁流量计的优点是在管道内不设任何节流元件，因此，可以测量各种高粘度的导电液体，特别适合测量还有纤维和固体颗粒的流体。

精度可达0.5级[5]。

4.2.2控制器

由于控制方案是前馈-反馈控制，所以反馈控制器PC和前馈控制器应选择FFFC选择计算机控制，这样更容易实现前馈控制器的控制规律。

4.2.3控制阀

控制对象为高温（250oC）高压（2.0~2.2Mpa）水蒸气，控制阀选择体积小，流通能力大，技术先进的直通单座阀，且上阀盖选择散热型。

。

对于执行机构，由于电动执行器适用于没有气源或气源比较困难的场合及需要大推力、动作灵敏、信号传输迅速和远距离传送的场合，所以应选择电动执行器。

从保证生产质量的角度出发，开关选择电开式。

工艺工程主要变化量的变化小，S>0.75，流量特性选择直线特性。

控制阀的附件较多，常用的是阀门定位器和继动器，继动器用于快速过程需要提高阀门响应速度的场合，所以附件应选择继动器[6]。

4.3控制算法

4.3.1前馈控制器控制算法

（1）前馈控制算法

前馈控制算法对大多数实际工业过程可用时滞加一阶滞后的结构形式，前馈控制器的传递函数为

Gff（S）=—

=—

e-（td-ta）s=Kff

e-ts

式中，Kff=-

是增益项，为一比例环节，T1>T2时具有超前特性，T1=T2时正好是比例环节，T1

在有些过程控制中，不需要输出信号中的直流分量（即稳态分量），此时可采用传递函数为前馈控制器。

（2）前馈补偿装置的控制算法

实践证明，相当数量的工业对象具有非周期性和过阻尼的特性，因此经常可用一个一阶或二阶容量滞后，必要时再串联一个纯滞后环节来近似它。

设

e–ls;

e-ls

则

Gff（s）=—kd

e-L1+L2

①超前滞后环节（如图4-5所示）：

图4-5超前滞后环节的等效图

②纯滞后补偿：

α=

=

。

当α<1时，Tf1时，Tf>TP，为滞后补偿。

相应于α<1和α>1的时间特性曲线分别如图4-6和4-7所示。

图4-6超前不长曲线α<1图4-7滞后补偿曲线α>1

由图4-6及图4-7可见，当α<1时，即Tf1时，即Tf>TP时，前馈补偿带有超前特性，适用于控制通道滞后大于干扰通道滞后的情况。

（3）前馈控制器偏置的选择

图4-8前馈反馈控制中偏置值的设置

在正常工况下，扰动变量有输出，因此，前馈控制器也有输出。

当组成前馈反馈控制系统时，反馈信号与正常工况下前馈信号相结合，其数据可能超出仪表量程范围，因此采用常规仪表时，应在前馈控制器输出添加偏置信号B，其数据应等于正常工况下扰动变量经前馈控制器后的输出，其符号应抵消正常工况的输出。

前馈反馈控制中偏置值的设置（偏置信号加入点）如图4-8所示。

偏置信号为B=—KmKdF，式中，Km是前馈信号检测变送环节的增益，Kd是稳态前馈增益，F是正常工况下扰动变量的数值。

添加偏置后，正常工况下，扰动引入的前馈信号与偏置信号抵消，因此，送到执行器的信号是反馈控制信号。

当扰动变量变化时，扰动变量引入的前馈信号减去偏置值后作为实际的扰动前馈信号，与反馈信号相加，实现了前馈-反馈控制功能[7]。

（4）前馈控制