1.2 前馈

反馈是被动的，即在校正起作用之前必须先有误差。但是，在有些场合，可以在干扰对系统产生影响之前对其进行测量，利用测得的干扰信息来产生校正作用。因此，通过测量干扰并产生一个抵消干扰的控制信号，就可以减小干扰的影响，这种方法叫作 前馈 （feedforward）。由于命令信号作为控制系统的外部输入总是确定的，因此在对命令信号的响应进行整形时，前馈特别有用。由于前馈试图匹配命令和输出这两个信号，因此它要求有良好的过程模型；否则，校正作用的程度或时间可能出现错误。

图1.3所示为反馈系统和前馈系统的对比。这两个图中都有参考信号 r （描述了过程 P 的期望输出）以及外部干扰信号 v 。在反馈系统中，测量的是系统的输出 y ，控制器 C 则调整过程的输入，试图使过程的输出保持为期望的参考值。在前馈系统中，测量的则是参考信号 r 和干扰 v ，并算出一个过程输入，以产生期望的输出。请注意，反馈系统不直接测量干扰信号 v ，前馈系统则不直接测量系统的输出 y 。

反馈和前馈的应用领域非常广泛。在经济学中，反馈和前馈对应于市场经济和计划经济。在商业中，基于广泛的战略规划来经营公司的做法属于前馈策略，而基于反应式方法来经营公司则属于反馈策略。在生物学中，当人们接受运动协调性训练时，前馈被认为是人体运动控制的一个基本要素。经验表明，将反馈和前馈结合起来往往是有益的，二者间的合理平衡则有赖于人们对它们各自特性的洞察和理解。表1.1总结了反馈和前馈的特性。