Jeg læser fra Astrom & Murray (2008) “s Feedback Systems: En introduktion for forskere og ingeniører om forskellen mellem feedback og feedforward. Bogen siger:

Feedback er reaktiv: der skal være en fejl, før der træffes korrigerende handlinger. Under visse omstændigheder er det dog muligt at måle en forstyrrelse, før forstyrrelsen har påvirket systemet. Virkningen af forstyrrelsen reduceres således ved at måle den og generere et styresignal, der modvirker det. Denne måde at styre et system kaldes feedforward .

Passagen får det til at virke som feedback er reaktiv, mens feedforward ikke er . Jeg hævder, at fordi feedforward-styring stadig bruger sensorværdier til at producere et styresignal, er det stadig reaktivt til de forhold, som systemet befinder sig i. Så hvordan kan feed-forward-styring muligvis være anderledes end feedback, hvis begge er former for reaktiv kontrol? Hvad der virkelig adskiller de to fra hinanden?

Et illustrativt eksempel på forskellen mellem de to vil være meget nyttigt.

Svar

I de enkle modeller og blokdiagrammer over kontrolsystemer, du finder i grundlæggende lærebøger, viser de dig et enkelt diagram med et feedback-afsnit, der bruger målinger af målparameteren og en feedforward-sektion, som ikke bruger målparameteren.

Vær klar til at slappe af denne definition, når du kommer til den virkelige verden.

Behandl det som terminologi, der hjælper dig med at tale om en delmængde af et styresystem snarere end et matematisk absolut.

I enkel kontrol er feedback-delen af dit kontrolsystem det, der bruger målinger af den parameter, du prøver at kontrollere i sine beregninger.

Men glem ikke, at vi bruger betegnelsen for systemer generelt. En mikrofon peget på en højttaler får systemet til at udvikle sig på en forudsigelig måde, og vi siger, at feedback forårsager den kraftige støj.

Så når vi taler om feedback, taler vi om hvordan nogle karakteristika ved et system påvirker udviklingen af det system.

Når vi taler om feedback-delen af et specifikt styresystem, fokuserer vi samtalen på det målparameter, vi måler og prøver at kontrollere.

Feedforward-kontrol er ikke relateret. I det mindste er det den bedste måde at begynde at diskutere det på. I feedforward-kontrol opretter vi en model af systemet og bruger den til at ændre målparameteren til det, vi ønsker. Hvis vi har en perfekt model af systemet, ved vi nøjagtigt hvilke input til aktiveringen, vi har brug for for at ændre målparameteren. Der er ikke noget behov for at måle målparameteren. Så i simpel teori er feedforward-kontrol kontrol, der ikke behøver at bruge målinger af målparameteren.

Men så bliver tingene rodet. Det er svært at skabe gode modeller. og vi bruger ofte en slags læring eller systemidentifikation til at oprette modellen og opdatere modellen, når tingene ændrer sig. Dette vil bruge målinger af målparameteren. Er det feedback? Ja. Kalder vi denne feedbackkontrol? Nej.

Yderligere forstyrrelser er altid vanskelige at forudsige, og hvis vi kan måle nogle eller alle af dem, kan vi forbedre modellen til fremadrettet kontrol. Er disse målinger feedback? Ja. Kalder vi denne feedbackkontrol? Nej.

Forhåbentlig giver det dig lidt mere forståelse. Jeg kender ikke Astrom & Murrays bog, men jeg kan se på google, at citatet kommer fra introduktionskapitlet. Jeg forvent, at de vil give dig en mere nuanceret forståelse af feedback og feed-forward senere.

Svar

Det kan diskuteres, hvad der kaldes reaktivt, og hvad der ikke er … men hvad der måles af sensorer, og hvilken information controlleren besidder, kan ikke diskuteres.

I feedbackkontrol måles systemets udgange, og hvis de ikke matcher det ønskede output (reference) genberegnes den kontrollerede parameter. Hvis input ikke ændres, kommer disse forskelle normalt fra forstyrrelser. Controlleren har en feedback fra systemets output, der kvantificerer “hvor langt” det er fra den ønskede tilstand, uanset hvad der forårsager denne forskel.

I fremadgående kontrol måles forstyrrelserne og den kontrollerede parameter beregnes ud fra en eller anden matematisk (eller logisk) model. Der er ingen feedback for at se, om systemet virkelig er i den ønskede tilstand, eller “hvor langt” det er fra den ønskede tilstand. Hvis forstyrrelser, der ikke måles, forårsager systemets Hvis udgangene adskiller sig fra den ønskede, reagerer controlleren ikke.

Så for at formulere det med “reaktiv” vil jeg sige, at feedbackkontrol er reaktiv, da den reagerer på ændringer i systemets output, mens feedforward er proaktiv, da den virker, før systemets outputændring. Den vigtige faktor i kontrolteori er det kontrollerede system output; det er sandsynligvis grunden til, at reaktivt er defineret ud fra synspunktet på ændringen i systemets output.

Feedforward reagerer også på noget, men dette noget er ikke systemets output, så fra det punkt af visning af systemets output, det er ikke reaktivt. I feedforward-styring kan systemets output ændre sig uden nogen reaktion fra controlleren, mens ændringer i systemoutput i feedback-kontrol vil fremprovokere en reaktion fra controlleren. Da det vigtige aspekt er systemets output, og feedforward-controlleren ikke reagerer på ændringer i output, kan det betragtes som en ikke-reaktiv kontrolmetode.

Illustration fra Wikipedia , (a) åben sløjfe, (b) feedforward, (c) feedback

indtast billedbeskrivelse her

Kommentarer

  • Så feedforward-kontrol antager, at forstyrrelser kan detekteres uafhængigt af deres effekter på systemet, mens feedbackkontrol antager, at forstyrrelser kun kan opdages, efter at de har påvirket systemet?
  • Mere som feedforward-kontrol bruges, når de (vigtigste) forstyrrelser kan detekteres, og en model kan opbygge med den ønskede præcision, og feedback-kontrol bruges når ikke. Kombinationer af feedback og feedforward praktiseres også. Feedforward-værdien ” hjælper ” feedback c ontroller til at reagere bedre.

Svar

Jeg argumenterer det fordi feedforward-styring stadig bruger sensorværdier til at producere et styresignal

For en teoretisk diskussion er din antagelse forkert. En feedforward kontrollogik behøver ikke at afhænge af sensorens værdi. Snarere afhænger det af den ønskede værdi. For eksempel, hvis vi har en simpel stang hængt som simpelt pendul med en torsionsfjeder ved drejetappen. Lad os sige, at vi betjener denne stang med en motor ved drejetappen. Hvis vi giver 30 graders ønskevinkel, vil fremadrettet logik derfor sende en pligt til at afbalancere torsionsfjeder roteret i 30 grader. Mens feedbacklogik vil passe det virkelige verdensscenarie med luftmodstand.

Svar

Tænk på din controller at have flere komponenter:

en (matematisk) model af systemet,

et målesubsystem til detektering af fejl,

en metode til indtastning af kommandoer til systemet.

Feedbackcontroller bruger de målte fejl, beregner ændringer i input for at klemme disse fejl og sender disse input til systemet. Ideen er, at al dynamik, der påvirker et system, ikke vil være kendt på forhånd – friktionsværdier ændres, forstyrrelser er stødt på, nyttelast er ikke konstant osv. Så vi måler fejlen og fjerner den.

Feedforward-controlleren brydes normalt rundt om feedback-controlleren. Selvom der er mange typer, estimerer de alle generelt, hvad systemets svar vil være for de ændrede input beregnet ovenfor. De “skubber” derefter inputene yderligere for at tage højde for de forudsagte yderligere fejl for at forhindre, at de modellerede fejl opstår. Et godt eksempel er, når systemet ved, at nyttelasten ændres, når en enhed henter noget – strømmen til motorerne kan øges for at tage højde for det ekstra drejningsmoment, der kræves uden at vente på, at systemet begynder at bevæge sig (for langsomt) og se fejlene forekomme.

Svar

Controllere reagerer altid på noget, så du er korrekt i at tro at “at være reaktiv” ikke er forskellen mellem de to. Nøglen er, hvad controllerne reagerer på.

I feedbackkontrol fungerer controlleren for at minimere et fejlsignal. Et system inklusive feedbackkontrol ville have:

  • En sensor til måling af systemoutput
  • Et referencesignal, som systemoutputtet sammenlignes med
  • A controller, der fungerer (dvs. “reagerer på”) forskellen mellem referencen og målingen

Denne type kontrolskema kaldes også “lukket kredsløbskontrol.”

Ved fremadgående kontrol fungerer controlleren uden nogen direkte viden om systemets reaktion. Den kan reagere på et referencesignal eller output fra en sensor (så længe sensoren ikke måler systemets output – dette ville Opret en feedback-loop) eller begge dele. Dette kaldes også “open-loop control.”

Dette er mere end en semantisk forskel. Kun en controller med lukket loop har evnen til at kompensere for ukendte parametre, modellering fejl osv.

I dit spørgsmål henviser du til en situation, hvor feed-forward bruges som et middel til at opnå afvisning af forstyrrelser. Ideen er, at du måler forstyrrelsesindgangen, modellerer systemets respons på grund af dette input, beregner det nødvendige kontrolinput for at modvirke dette svar og derefter anvender dette kontrolinput. Da dit styresignal (controller-output) er uafhængigt af systemrespons, er dette open-loop-kontrol.

Det er ikke ualmindeligt, at controllere er designet med både feedback- og feed-forward-komponenter. I dette tilfælde tænker jeg normalt på feedback-komponenten som den primære vej, og feed-forward-komponenten som supplerende for at forbedre ydeevnen på en eller anden måde.

For eksempel kan man ved motorstyring lave en motor at følge en hastighedsreference ved hjælp af en PID-controller, der fungerer på hastighedsfejlen. Da PID-controlleren kun fungerer på fejlen, uden kendskab til referencesignalet, skal der være en vis fejl, før controlleren reagerer, så der vil være en vis forsinkelse. Du kan øge gevinsterne for at minimere forsinkelsen, men fordi reelle systemer er fleksible, vil der være et tidspunkt, hvor systemet bliver ustabilt, når gevinsterne øges.

Du kan tilføje en feed-forward-sti, dog, der opererer på afledningen af hastighedsreferencen (altså accelerationen). Hvis systemets inerti er konstant, kan fremføringskontrolleren være en simpel proportional forstærkning gange accelerationssignalet, hvilket svarer til noget yderligere drejningsmoment.

Nu vil motoren generere drejningsmoment som reaktion på ændringer i hastighedsreferencen uden at vente på, at systemet udvikler hastighedsfejl. Fordi feedbackkontrolleren også eksisterer, er eventuelle effekter af friktion, modelleringsfejl (dvs. hvis den valgte fremadgående forstærkning ikke er nøjagtigt korrekt for systemets inerti) osv. , kan controlleren stadig kompensere og køre fejlen til nul.

Svar

Sr. intet punkt af forskel Feedback kontrolsystem Feed fremad kontrolsystem:

  1. Definition

    • Systemer, hvor der træffes korrigerende handling efter forstyrrelser, der påvirker output
    • Systemer, hvor der træffes korrigerende handlinger før forstyrrelser påvirker output

  2. Nødvendigt krav

    • Ikke påkrævet

    • Målbar forstyrrelse eller støj

  3. Korrigerende handling

    • Korrigerende handling truffet efter forstyrrelsen opstår på output.

    • Korrigerende handling truffet, før den faktiske forstyrrelse opstår på output.

  4. Blokdiagram

    • indtast billedebeskrivelse her

    • enter billedbeskrivelse her

  5. Kontrol Variabeljustering

    • Variabler justeres afhængigt af fejl.
    • Variabler justeres baseret på forudgående viden og forudsigelser.

  6. Eksempel

    • Brug af rulleføler som feedback-element i skibsstabiliseringssystem.
    • Brug af flowmåler som fremadblok i temperaturkontrolsystemer.

Kommentarer

  • Dit svar synes at mangle billeder samt en vis sammenhæng.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *