Sto leggendo da Astrom & Murray (2008) “s Feedback Systems: An Introduction per scienziati e ingegneri sulla differenza tra feedback e feedforward. Il libro afferma:

Il feedback è reattivo: deve esserci un errore prima che vengano intraprese azioni correttive. Tuttavia, in alcune circostanze, è possibile misurare un disturbo prima che il disturbo abbia influenzato il sistema. Leffetto del disturbo viene così ridotto misurandolo e generando un segnale di controllo che lo contrasta. Questo modo di controllare un sistema è chiamato feedforward .

Il passaggio fa sembrare che il feedback sia reattivo, mentre il feedforward non lo è . Sostengo che, poiché il controllo feedforward utilizza ancora i valori del sensore per produrre un segnale di controllo, è ancora reattivo alle condizioni in cui si trova il sistema. Quindi, come può il controllo feedforward essere diverso dal feedback se entrambe sono forme di controllo reattivo? Cosa separa realmente i due luno dallaltro?

Un esempio illustrativo della differenza tra i due sarebbe molto utile.

Risposta

Nei modelli semplici e negli schemi a blocchi dei sistemi di controllo che troverai nei libri di testo di base, ti mostreranno un unico diagramma con una sezione di feedback che utilizza le misurazioni del parametro target e una sezione feedforward che non utilizza il parametro di destinazione.

Preparati a rilassare quella definizione quando arrivi al mondo reale.

Trattalo come una terminologia che ti aiuta a parlare di un sottoinsieme di un sistema di controllo piuttosto che di un assoluto matematico.

Nel controllo semplice, la parte di feedback del tuo sistema di controllo è quella che utilizza le misurazioni del parametro che stai cercando di controllare nei suoi calcoli.

Ma non dimenticare che usiamo il termine per i sistemi in generale. Un microfono puntato verso un altoparlante fa sì che il sistema si evolva in modo prevedibile e diciamo che il feedback è la causa del forte rumore.

Quindi quando parliamo di feedback stiamo parlando di come alcune caratteristiche di un sistema influenzano levoluzione di quel sistema.

Quando parliamo della parte di feedback di uno specifico sistema di controllo, stiamo concentrando la conversazione sul parametro target che stiamo misurando e cercando di controllare.

Il controllo feedforward non è correlato. Almeno questo è il modo migliore per iniziare a discuterne. Nel controllo feedforward, stiamo creando un modello del sistema e lo utilizziamo per modificare il parametro di destinazione in quello che vogliamo. Se disponiamo di un modello perfetto del sistema, allora sappiamo esattamente quali input per lattuazione abbiamo bisogno per modificare il parametro di destinazione. Non è necessario misurare il parametro target. Quindi, in teoria semplice, il controllo feedforward è un controllo che non necessita di utilizzare misurazioni del parametro target.

Ma poi le cose si complicano. Creare buoni modelli è difficile e spesso usiamo una sorta di apprendimento o identificazione del sistema per creare il modello e aggiornare il modello man mano che le cose cambiano. Ciò utilizzerà le misurazioni del parametro di destinazione. È feedback? Sì. Chiamiamo questo controllo di feedback? No.

Inoltre, i disturbi sono sempre difficili da prevedere e se possiamo misurarli tutti o alcuni possiamo migliorare il modello per il controllo feedforward. Queste misurazioni sono feedback? Sì. Chiamiamo questo controllo feedback? No.

Spero che questo ti dia un po più di comprensione. Non conosco il libro di Astrom & Murray, ma posso vedere su Google che la citazione proviene dal capitolo introduttivo. I aspettati che ti forniscano una comprensione più sfumata del feedback e del feedforward in seguito.

Risposta

È discutibile ciò che viene chiamato reattivo e ciò che non lo è … tuttavia ciò che viene misurato dai sensori e le informazioni che il controller possiede non è discutibile.

Nel controllo feedback, le uscite del sistema vengono misurate e se non corrispondono alluscita desiderata (riferimento) il parametro controllato viene ricalcolato. Se lingresso non cambia, queste differenze di solito derivano da disturbi. Il controller ha un feedback dalluscita del sistema che quantifica “quanto è lontano” dallo stato desiderato, indipendentemente da ciò che causa questa differenza.

Nel controllo feedforward, i disturbi vengono misurati e il parametro controllato viene calcolato in base a un modello matematico (o logico). Non vi è alcun feedback per vedere se il sistema è realmente nello stato desiderato o “quanto è lontano” dallo stato desiderato. Se i disturbi che non vengono misurati causano il sistema “s uscite diverse da quella desiderata, il controllore non reagirà.

Quindi, per formularlo con “reattivo”, direi che il controllo del feedback è reattivo poiché reagisce ai cambiamenti nelloutput del sistema mentre il feedforward è proattivo poiché agisce prima del cambiamento delloutput del sistema. Il fattore importante nella teoria del controllo è luscita del sistema controllato; questo è probabilmente il motivo per cui reattivo è definito dal punto di vista del cambiamento nelloutput del sistema.

Feedforward reagisce anche a qualcosa, ma questo qualcosa non è loutput del sistema, quindi dal punto di vista vista delluscita del sistema non è reattiva. Nel controllo feedforward, luscita del sistema può cambiare senza alcuna reazione dal controller mentre nel controllo feedback qualsiasi cambiamento nelluscita del sistema provocherà una reazione del controller. Poiché laspetto importante è loutput del sistema e il controller feedforward non reagisce ai cambiamenti nelloutput, può essere considerato un metodo di controllo non reattivo.

Illustrazione da Wikipedia , (a) ciclo aperto, (b) feedforward, (c) feedback

inserisci qui la descrizione dellimmagine

Commenti

  • Quindi, il controllo feedforward presume che i disturbi possano essere rilevati indipendentemente dal loro effetti sul sistema, mentre il controllo del feedback presume che i disturbi possano essere rilevati solo dopo che hanno interessato il sistema?
  • Più simile al controllo feedforward viene utilizzato quando i disturbi (più importanti) possono essere rilevati e un modello può essere costruire con la precisione desiderata e il controllo del feedback viene utilizzato quando non lo è. Vengono anche praticate combinazioni di feedback e feedforward. Il valore feedforward ” aiuta ” il feedback c ontroller per reagire meglio.

Rispondi

Io sostengo questo perché il controllo feedforward usa ancora i valori del sensore per produrre un segnale di controllo

Per una discussione teorica, la tua presunzione è sbagliata. Una logica di controllo feedforward non deve dipendere dal valore del sensore. Piuttosto dipende dal valore desiderato. Ad esempio, se abbiamo una semplice asta appesa come un semplice pendolo con una molla di torsione al perno. Diciamo che stiamo azionando questa canna con un motore al perno. Se diamo un angolo di desiderio di 30 gradi, la logica feedforward invierà un dovere, di conseguenza, per bilanciare la molla torsionale ruotata di 30 gradi. Considerando che, la logica di feedback farà attenzione lo scenario del mondo reale della resistenza dellaria.

Risposta

Pensa al tuo controller come se avesse diversi componenti:

un modello (matematico) del sistema,

un sottosistema di misurazione per il rilevamento degli errori,

un metodo per immettere comandi nel sistema.

Il controller di feedback utilizza gli errori misurati, calcola le modifiche agli input per eliminare quegli errori e invia quegli input al sistema. Lidea è che tutte le dinamiche che influenzano un sistema non saranno conosciute in anticipo – i valori di attrito cambiano, i disturbi sono incontrato, i payload non sono costanti, ecc. Quindi misuriamo lerrore e lo eliminiamo.

Il controller feedforward di solito avvolge il controller feedback. Sebbene esistano molti tipi, tutti generalmente stimano quale sarà la risposta del sistema per gli input modificati calcolati sopra, quindi “spingere” ulteriormente gli input per tenere conto degli errori aggiuntivi previsti al fine di evitare che si verifichino tali errori modellati. Un buon esempio è quando il sistema sa che il carico utile cambia quando un dispositivo rileva qualcosa: la corrente ai motori può essere aumentata per tenere conto della coppia aggiuntiva richiesta senza attendere che il sistema inizi a muoversi (troppo lentamente) e vedere gli errori si verificano.

Risposta

I controller reagiscono sempre a qualcosa, quindi hai ragione nel pensare che “essere reattivi” non lo è la differenza tra i due. La chiave è ciò a cui reagiscono i controller.

Nel controllo in feedback, il controller agisce per ridurre al minimo un segnale di errore. Un sistema che includa il controllo del feedback avrebbe:

  • Un sensore per misurare luscita del sistema
  • Un segnale di riferimento, a cui viene confrontata luscita del sistema
  • A controller che opera sulla (cioè “reagisce a”) la differenza tra il riferimento e la misura

Questo tipo di schema di controllo viene anche chiamato “controllo a circuito chiuso”.

Nel controllo feed-forward, il controller agisce senza alcuna conoscenza diretta della risposta del sistema. Potrebbe reagire a un segnale di riferimento o alluscita di un sensore (a condizione che il sensore non stia misurando luscita del sistema – questo sarebbe creare un circuito di feedback) o entrambi. Questo è anche chiamato “controllo ad anello aperto”.

Questa è più di una differenza semantica. Solo un controller a circuito chiuso ha la capacità di compensare parametri sconosciuti, modellando errori, ecc.

Nella tua domanda, ti riferisci a una situazione in cui il feed forward viene utilizzato come mezzo per ottenere il rifiuto del disturbo. Lidea sarebbe quella di misurare lingresso di disturbo, modellare la risposta del sistema a causa di questo ingresso, calcolare lingresso di controllo richiesto per contrastare questa risposta e quindi applicare quellingresso di controllo. Poiché il segnale di controllo (uscita del controller) è indipendente dalla risposta del sistema, si tratta di un controllo ad anello aperto.

Non è raro che i controller siano progettati con componenti di feedback e feed forward. In questo caso, di solito penso al componente di feedback come al percorso principale e al componente di feed forward come supplementare, per migliorare le prestazioni in qualche modo.

Ad esempio, nel controllo del movimento, è possibile realizzare un motore per seguire un riferimento di velocità utilizzando un controller PID che opera sullerrore di velocità. Poiché il controller PID funziona solo sullerrore, senza alcuna conoscenza del segnale di riferimento, deve esserci un errore prima che il controller risponda, quindi ci sarà un certo ritardo. Puoi aumentare i guadagni per ridurre al minimo il ritardo, ma poiché i sistemi reali sono flessibili, ci sarà un punto in cui il sistema diventerà instabile man mano che i guadagni aumentano.

Puoi aggiungere un percorso di feed forward, che però opera sulla derivata del riferimento di velocità (quindi, laccelerazione). Se linerzia del sistema è costante, il controller feed forward può essere un semplice guadagno proporzionale moltiplicato per il segnale di accelerazione, che corrisponderebbe a una coppia aggiuntiva.

Ora il motore genererà coppia in risposta alle variazioni di il riferimento di velocità senza attendere che il sistema sviluppi un errore di velocità. Poiché esiste anche il controller di feedback, eventuali effetti di attrito, errore di modellazione (cioè se il guadagno feed forward selezionato non è esattamente corretto per linerzia del sistema), ecc. , il controller può ancora compensare e portare lerrore a zero.

Answer

Sr. nessun punto di differenza Sistema di controllo del feedback Sistema di controllo del feed Forward:

  1. Definizione

    • Sistemi in cui viene intrapresa unazione correttiva dopo che i disturbi influenzano luscita
    • Sistemi in cui viene intrapresa unazione correttiva prima che i disturbi influenzino loutput
  2. Requisito necessario

    • Non richiesto

    • Disturbo o rumore misurabile

  3. Azione correttiva

    • Azione correttiva intrapresa dopo che si è verificato il disturbo sulluscita.

    • Azione correttiva intrapresa prima che si verifichi il disturbo effettivo sulluscita.

  4. Diagramma a blocchi

    • inserisci qui la descrizione dellimmagine

    • inserisci descrizione dellimmagine qui

  5. Regolazione della variabile di controllo

    • Le variabili vengono regolate in base agli errori.
    • Le variabili vengono regolate in base alle conoscenze e alle previsioni precedenti.
  6. Esempio

    • Uso del sensore di rollio come elemento di feedback nel sistema di stabilizzazione della nave.
    • Uso del flussometro come blocco di feed-forward nei sistemi di controllo della temperatura.

Commenti

  • La tua risposta sembra mancare di immagini, così come del contesto.

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