Luen Astromilta & Murray (2008) ”s Palautejärjestelmät: Johdanto tutkijoille ja insinööreille palautteen ja palautteen välisestä erosta. Kirjassa todetaan:

Palaute on reaktiivista: virheiden on oltava ennen korjaavien toimenpiteiden toteuttamista. Joissakin olosuhteissa häiriö on kuitenkin mahdollista mitata ennen kuin häiriö on vaikuttanut järjestelmään. Häiriön vaikutusta vähennetään siten mittaamalla se ja muodostamalla sitä vastustava ohjaussignaali. Tätä järjestelmän hallinnan tapaa kutsutaan eteenpäin .

Kohdasta tuntuu siltä, että palaute on reaktiivista, kun taas eteenpäin välittäminen ei ole . Väitän, että koska eteenpäin suuntautuva ohjaus käyttää edelleen anturiarvoja ohjaussignaalin tuottamiseen, se on edelleen reaktiivinen olosuhteisiin, joissa järjestelmä on. Joten miten eteenpäin suuntautuva ohjaus voi olla erilainen kuin palaute, jos molemmat ovat reaktiivisen kontrollin muotoja? Mikä todella erottaa nämä kaksi toisistaan?

Havainnollinen esimerkki näiden kahden välisestä erosta olisi erittäin hyödyllinen.

Vastaa

Yksinkertaisissa malleissa ja lohkokaavioissa ohjausjärjestelmistä, jotka löydät peruskirjoista, ne näyttävät sinulle yhden kaavion, jossa on palauteosa, joka käyttää kohdeparametrin mittauksia ja eteenpäin suuntautuvaa osaa, joka ei käytä kohdeparametri.

Ole valmis rentouttamaan määritelmää tullessasi todelliseen maailmaan.

Käsittele sitä terminologiana, joka auttaa sinua puhumaan ohjausjärjestelmän osajoukosta matemaattisen absoluutin sijaan.

Yksinkertaisessa ohjauksessa ohjausjärjestelmän palauteosuus on se, joka käyttää laskelmissasi yritettävän parametrin mittauksia.

Mutta älä unohda, että käytämme termi järjestelmille yleensä. Kaiuttimeen osoitettu mikrofoni saa järjestelmän kehittymään ennustettavalla tavalla ja sanomme, että palaute aiheuttaa kovaa melua.

Joten puhuessamme palautteesta, josta puhumme kuinka jotkin järjestelmän ominaispiirteet vaikuttavat järjestelmän kehitykseen.

Kun puhumme tietyn ohjausjärjestelmän palauteosasta, keskitymme keskusteluun mittaamamme ja yritettävämme ohjattavaan kohdeparametriin.

Ohjaus eteenpäin ei liity. Ainakin se on paras tapa aloittaa keskustelu. Etukäteen ohjauksessa luomme jonkin järjestelmän mallin ja sen avulla muutamme kohdeparametrin haluamallemme. Jos meillä on täydellinen järjestelmän malli, tiedämme tarkalleen, mitä syötteitä toimintaan meidän on muutettava kohdeparametri. Kohdeparametriä ei tarvitse mitata. Joten yksinkertaisessa teoriassa, eteenpäin suuntautuva ohjaus on ohjaus, jonka ei tarvitse käyttää kohdeparametrin mittauksia.

Mutta sitten asiat menevät sekaisin. Hyvien mallien luominen on vaikeaa. ja käytämme usein jonkinlaista oppimista tai järjestelmän tunnistamista mallin luomiseksi ja päivittämiseksi mallin muuttuessa. Tämä käyttää kohdeparametrin mittauksia. Onko se palautetta? Kyllä. Kutsummeko tätä palautteen hallintaa? Ei.

Lisähäiriöitä on aina vaikea ennustaa, ja jos pystymme mittaamaan osan niistä tai kaikki niistä, voimme parantaa eteenpäin ohjaamisen mallia. Ovatko nämä mittaukset palautetta? Kyllä. Kutsummeko tätä palautesäätöä? Ei.

Toivottavasti se antaa sinulle hieman enemmän ymmärrystä. En tiedä Astrom & Murray ”-kirjaa, mutta näen Googlessa, että lainaus on johdanto-osasta. I odottaa, että ne antavat sinulle vivahteikkaamman käsityksen palautteesta ja eteenpäin.

Vastaus

On kiistanalaista, mitä kutsutaan reaktiiviseksi ja mikä ei … mutta mitä anturit mittaavat ja mitä tietoja ohjaimella on, ei voida kiistää.

Takaisinkytkennän ohjauksessa järjestelmän lähdöt mitataan ja jos ne eivät vastaa haluttua lähtöä (ohjearvoa), ohjattu parametri lasketaan uudelleen. Jos tulo ei muutu, nämä erot johtuvat yleensä häiriöistä. Ohjaimella on järjestelmän lähdön takaisinkytkentä, joka kvantifioi ”kuinka kaukana” se on halutusta tilasta riippumatta siitä, mikä aiheuttaa tämän eron.

Edelleenohjauksessa häiriöt mitataan ja ohjattu parametri lasketaan jonkin matemaattisen (tai loogisen) mallin perusteella. Palautetta ei ole, jos haluat nähdä, onko järjestelmä todella halutussa tilassa tai ”kuinka kaukana” se on halutusta tilasta. Jos häiriöt, joita ei ole mitattu, aiheuttavat järjestelmän s lähtöjen eroavat halutusta, ohjain ei reagoi.

Joten sen muotoilemiseksi ”reaktiiviseksi” sanoisin, että palautteen hallinta on reaktiivinen, koska se reagoi järjestelmän tuotoksen muutoksiin, kun taas eteenpäin välitys on ennakoivaa, koska se toimii ennen järjestelmän lähtömuutosta. Tärkeä tekijä ohjausteoriassa on ohjattu järjestelmän lähtö; luultavasti siksi reaktiivinen määritellään järjestelmän lähdön muutoksen näkökulmasta.

Myös eteenpäin välitys reagoi johonkin, mutta tämä ei ole järjestelmän lähtö niin järjestelmän lähdönäkymästä se ei ole reaktiivinen. Syötön eteenpäin ohjauksessa järjestelmän lähtö voi muuttua ilman ohjaimen reaktiota, kun taas takaisinkytkentäohjauksessa mikä tahansa muutos järjestelmän ulostulossa aiheuttaa ohjaimen reaktion. Koska tärkeä näkökohta on järjestelmän lähtö ja eteenpäin ohjain ei reagoi lähdön muutoksiin, sitä voidaan pitää ei-reaktiivisena ohjausmenetelmänä.

Kuva Wikipedia , (a) avoin silmukka, (b) eteenpäin, (c) palaute

kirjoita kuvan kuvaus tähän

kommentit

  • Eteenpäinohjaus olettaa, että häiriöt voidaan havaita riippumatta niiden vaikutukset järjestelmään, kun taas palautesäätö olettaa, että häiriöt voidaan havaita vasta sen jälkeen, kun ne ovat vaikuttaneet järjestelmään?
  • Enemmän kuin eteenpäin ohjausta käytetään, kun (tärkeimmät) häiriöt voidaan havaita ja malli voidaan löytää rakentaa halutulla tarkkuudella, ja palautteen ohjausta käytetään, kun ei. Palautteen ja eteenpäin välittämisen yhdistelmiä harjoitetaan myös. Syöttöarvo ” auttaa ” palaute c valvoja reagoimaan paremmin.

Vastaa

Väitän koska koska eteenpäin suuntautuva ohjaus käyttää edelleen anturiarvoja ohjaussignaalin tuottamiseen

Teoreettista keskustelua varten oletuksesi on väärä. Ohjauslogiikan ei tarvitse riippua anturin arvosta. Pikemminkin se riippuu halutusta arvosta. Esimerkiksi, jos meillä on yksinkertainen sauva ripustettuna kuin yksinkertainen heiluri ja vääntöjousi nivelessä. Sanotaan, että käytämme tätä sauvaa moottorilla nivelessä. Jos annamme 30 asteen halkaisukulman, eteenpäin suuntautuva logiikka lähettää vastaavasti velvollisuuden tasapainottaa 30 astetta kierrettyä vääntöjousta. Kun taas palautelogiikka huolehtii todellinen ilmankestävyysskenaario.

Vastaa

Ajattele ohjaimesi olevan useita komponentteja:

järjestelmän (matemaattinen) malli,

mittausalijärjestelmä virheiden havaitsemiseksi,

menetelmä komentojen syöttämiseksi järjestelmään.

Palauteohjain käyttää mitattuja virheitä, laskee syötteiden muutokset näiden virheiden purkamiseksi ja lähettää nämä syötteet järjestelmään. Ajatuksena on, että kaikki järjestelmään vaikuttavat dynamiikat eivät tunnu etukäteen – kitka-arvot muuttuvat, häiriöt ovat havaitaan, hyötykuormat eivät ole vakioita jne. Joten mitataan virhe ja poistetaan se.

Syöttöohjain kiertää yleensä palauteohjaimen ympärille. Vaikka tyyppejä on monia, ne kaikki yleensä arvioivat järjestelmän vastauksen edellä laskettuihin muutettuihin tuloihin. Sitten ne ”työntävät” sisääntuloja ennustettujen lisävirheiden huomioon ottamiseksi näiden mallinnettujen virheiden esiintymisen estämiseksi. Hyvä esimerkki on, kun järjestelmä tietää, että hyötykuorma muuttuu, kun laite hakee jotain – moottoreiden virtaa voidaan lisätä ottamaan huomioon vaadittu lisämomentti odottamatta järjestelmän alkamista (liian hitaasti) ja virheiden näkemistä esiintyy.

Vastaus

Ohjaimet reagoivat aina johonkin, joten olet oikeassa ajattellessasi, että ”reaktiivisuus” ei ole näiden kahden ero. Tärkeintä on, mihin ohjaimet reagoivat.

Palauteohjauksessa ohjain minimoi virhesignaalin. Palautteen ohjauksen sisältävässä järjestelmässä olisi:

  • anturi järjestelmän ulostulon mittaamiseksi
  • vertailusignaali, johon järjestelmän lähtöä verrataan
  • A ohjain, joka toimii (eli ”reagoi”) referenssin ja mittauksen väliseen eroon.

Tämän tyyppistä ohjausjärjestelmää kutsutaan myös ”suljetun piirin ohjaukseksi”.

Syötön eteenpäin -ohjauksessa ohjain toimii ilman suoraa tietoa järjestelmän reaktiosta. Se voi reagoida anturin vertailusignaaliin tai lähtöön (niin kauan kuin anturi ei mittaa järjestelmän lähtöä – tämä luoda takaisinkytkentäsilmukka) tai molempia. Tätä kutsutaan myös ”avoimen silmukan ohjaukseksi”.

Tämä on enemmän kuin semanttinen ero. Vain suljetun piirin ohjain pystyy kompensoimaan tuntemattomat parametrit, mallinnus virheet jne.

Kysymyksessäsi viitataan tilanteeseen, jossa eteenpäin siirtämistä käytetään keinona saavuttaa häiriön hylkääminen. Ajatuksena olisi, että mitat häiriötulon, mallinnat tämän tulon aiheuttaman järjestelmän vasteen, lasket tarvittavan ohjaustulon tämän vasteen torjumiseksi ja käytät sitten kyseistä ohjaustuloa. Koska ohjaussignaali (ohjaimen lähtö) on riippumaton järjestelmän vasteesta, tämä on avoimen silmukan ohjaus.

Ei ole harvinaista, että ohjaimet suunnitellaan sekä takaisinkytkentä- että eteenpäin suuntautuvilla komponenteilla. Tässä tapauksessa ajattelen yleensä palautekomponenttia ensisijaisena polkuna ja eteenpäin suuntautuvaa komponenttia täydentävänä suorituskyvyn parantamiseksi jollakin tavalla.

Esimerkiksi liikkeenohjauksessa voidaan tehdä moottori seurata nopeusohjetta käyttämällä PID-ohjainta, joka toimii nopeusvirheellä. Koska PID-ohjain toimii vain virheen perusteella ilman mitään tietoa referenssisignaalista, virheen täytyy olla ennen kuin ohjain reagoi, joten viive on jonkin verran. Voit lisätä voittoja viiveen minimoimiseksi, mutta koska todelliset järjestelmät ovat joustavia, on jossain vaiheessa järjestelmä muuttuu epävakaaksi, kun vahvistuksia lisätään.

Voit lisätä syötteen eteenpäin polun, joka kuitenkin toimii nopeusreferenssin (eli kiihtyvyyden) johdannaisella. Jos järjestelmän hitaus on vakio, eteenpäin suuntautuva ohjain voi olla yksinkertainen suhteellinen vahvistus kertaa kiihtyvyyssignaali, mikä vastaisi jotakin ylimääräistä momenttia.

Nyt moottori tuottaa vääntömomentin vastauksena muutoksiin nopeusohjeen odottamatta järjestelmän kehittyvän nopeusvirheen. Koska takaisinkytkentäohjain on olemassa, kitkan, mallinnusvirheen vaikutukset (ts. jos valittu eteenpäin suuntautuva vahvistus ei ole aivan oikea järjestelmän inertialle) jne. , ohjain voi silti kompensoida ja ajaa virheen nollaan.

Vastaa

Sr. ei eroavaisuutta Palauteohjausjärjestelmä Feed Forward Control System:

  1. Määritelmä

    • Järjestelmät, joissa korjaavat toimet häiriöiden jälkeen vaikuttavat lähtöön
    • Järjestelmät, joissa korjaavat toimenpiteet toteutetaan ennen häiriöiden vaikutusta tulokseen

  2. Tarvittava vaatimus

    • Ei vaadita

    • Mitattavissa olevat häiriöt tai melu

  3. Korjaavat toimet

    • Korjaustoimenpiteet sen jälkeen, kun häiriö esiintyy lähdössä.

    • Korjaavat toimet, jotka on toteutettu ennen kuin todellinen häiriö tapahtuu lähdössä.

  4. Estä kaavio

    • kirjoita kuvan kuvaus tähän

    • kirjoita kuvan kuvaus täällä

  5. Ohjausmuuttujan säätö

    • Muuttujia muutetaan virheiden mukaan.
    • Muuttujia mukautetaan aikaisemman tietämyksen ja ennusteiden perusteella.

  6. Esimerkki

    • Rulla-anturin käyttö palauteelementtinä aluksen vakautusjärjestelmässä.
    • Virtausmittarin käyttö eteenpäin menevänä lohkona lämpötilan säätöjärjestelmissä.

Kommentit

  • Vastauksestasi näyttää puuttuvan kuvat ja konteksti.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *