前馈控制

是什么

通过数学或物理模型（公式）直接计算输出，开环，不用反馈数据，就是前馈。

前馈当然是不准确的，因为实际系统中还有很多误差和干扰。所以前馈一般和闭环控制（如 PID）一起使用。

如在电机中，理想状态下轮子电流与电机角加速度成正比，可通过目标角速度估测输出电流：

\(K\) 为一个比例常数，公式 \(\alpha = K \cdot I\) 通过电流近似的得到角加速度。反用公式，可得此扭矩需要的电流近似值。

同理，你可以用电流和速度的关系得到前馈；也可以对任意一个模型分析关系、得到前馈。

在这个例子，前馈得到的电流，和实际需要的电流很相近了。但电机的关系不是完全线性，现实中也存在误差与干扰，所以需要闭环控制器来修正误差。

为修正前馈模型误差，可结合 PID 闭环，最终输出电流：

\(I_{输出} = I_{PID} + I_{前馈}\)

其中 \(I_{PID} = PID( \alpha_{目标值}, \alpha_{反馈值} )\)。

此时 PID 的工作，变成了计算补偿前馈的电流，从而修正前馈误差（\(I_{真实需要} - I_{前馈}\)）。

在这种情况下，前馈降低了 PID 的调节负担，并加快响应速度。