'フィードバックとフィードフォワード制御の違いは何ですか？

基本的な教科書にある制御システムの単純なモデルとブロック図では、ターゲットパラメータの測定値を使用するフィードバックセクションと使用しないフィードフォワードセクションを含む単一の図が表示されます。ターゲットのパラメータ。

現実の世界に到達したら、その定義を緩和する準備をしてください。

数学的な絶対値ではなく、制御システムのサブセットについて話すのに役立つ用語として扱います。

単純な制御では、制御システムのフィードバック部分は、制御しようとしているパラメーターの測定値を計算に使用する部分です。

ただし、使用することを忘れないでください。システム一般の用語。スピーカーに向けられたマイクは、システムを予測可能な方法で進化させ、フィードバックが大きなノイズを引き起こしていると言います。

つまり、フィードバックについて話すときは、システムの特性がそのシステムの進化にどのように影響するか。

特定の制御システムのフィードバック部分について話すときは、測定して制御しようとしているターゲットパラメータに焦点を当てています。

フィードバック制御は無関係です。少なくとも、それが議論を始めるための最良の方法です。フィードフォワード制御では、システムのモデルを作成し、それを使用してターゲットパラメーターを必要なものに変更します。システムの完全なモデルがあれば、ターゲットパラメータを変更するために必要な作動への入力を正確に把握できます。ターゲットパラメータを測定する必要はありません。したがって、単純な理論では、フィードフォワード制御は、ターゲットパラメータの測定値を使用する必要のない制御です。

しかし、物事は厄介になります。適切なモデルを作成するのは困難です。また、ある種の学習またはシステム同定を使用してモデルを作成し、状況の変化に応じてモデルを更新します。これは、ターゲットパラメータの測定値を使用します。フィードバックですか？はい。このフィードバック制御と呼びますか？いいえ。

さらに、外乱を予測することは常に困難であり、それらの一部またはすべてを測定できれば、フィードフォワード制御のモデルを改善できます。これらの測定値はフィードバックですか？はい。このフィードバック制御と呼びますか？いいえ。

もう少し理解していただければ幸いです。Astrom& Murrayの本はわかりませんが、紹介の章から引用されていることがGoogleでわかります。I後でフィードバックとフィードフォワードについてより微妙な理解が得られることを期待してください。

リアクティブと呼ばれるものとそうでないものについては議論の余地がありますが、センサーによって測定されるものとコントローラーが所有する情報については議論の余地がありません。

フィードバック制御では、システムの出力が測定され、それらが目的の出力（参照）と一致しない場合、制御されたパラメーターが再計算されます。入力が変化しない場合、これらの違いは通常、外乱に起因します。コントローラーには、システムの出力からのフィードバックがあり、この違いの原因に関係なく、目的の状態からの「距離」を定量化します。

フィードフォワード制御では、外乱が測定され、制御されたパラメーターが測定されます。は、数学（または論理）モデルに基づいて計算されます。システムが実際に目的の状態にあるかどうか、またはシステムが目的の状態から「どれだけ離れているか」を確認するためのフィードバックはありません。測定されていない外乱がシステムの原因である場合出力が目的の出力と異なる場合、コントローラーは反応しません。

つまり、「リアクティブ」で定式化すると、フィードバック制御はシステムの出力の変化に反応するためリアクティブであり、フィードフォワードはシステムの出力が変化する前に作用するためプロアクティブであると言えます。制御理論の重要な要素は、制御されたシステム出力です。これがおそらく、システムの出力の変化の観点からリアクティブが定義されている理由です。

フィードフォワードも何かに反応しますが、これはシステムの出力ではないため、システムの出力のビューは反応しません。フィードフォワード制御では、システムの出力はコントローラーからの反応なしに変化する可能性がありますが、フィードバック制御では、システム出力の変化はコントローラーの反応を引き起こします。重要な側面はシステムの出力であり、フィードフォワードコントローラーは出力の変化に反応しないため、非反応性の制御方法と見なすことができます。

ウィキペディア、（a）オープンループ、（b）フィードフォワード、（c）フィードバック

コメント

• したがって、フィードフォワード制御は、外乱がそれらとは独立して検出できることを前提としていますシステムへの影響、フィードバック制御では、外乱はシステムに影響を与えた後にのみ検出できると想定していますか？
• （最も重要な）外乱を検出でき、モデルを検出できる場合は、フィードフォワード制御に似ています。必要な精度で構築し、そうでない場合はフィードバック制御を使用します。フィードバックとフィードフォワードの組み合わせも実行されます。フィードフォワード値”は”フィードバックc

私は主張しますフィードフォワード制御は依然としてセンサー値を使用して制御信号を生成するため

理論的な議論では、あなたの仮定は間違っています。フィードフォワード制御ロジックは、センサー値に依存する必要はありません。むしろそれは望ましい値に依存します。たとえば、ピボットにねじりばねが付いた単純な振り子のようにぶら下がっている単純なロッドがあるとします。ピボットでモーターを使用してこのロッドを操作しているとします。30度の希望角度を指定すると、フィードフォワードロジックは、それに応じて、30度回転したねじりばねのバランスをとる義務を送信します。一方、フィードバックロジックは注意を払います。空気抵抗の実際のシナリオ。

コントローラーには、いくつかのコンポーネントがあると考えてください。

システムの（数学的な）モデル、

エラーを検出するための測定サブシステム、

システムにコマンドを入力する方法。

フィードバックコントローラー測定されたエラーを使用し、それらのエラーを潰すために入力への変更を計算し、それらの入力をシステムに送信します。システムに影響を与えるすべてのダイナミクスが事前にわからないという考え方です。摩擦値が変化し、外乱が検出された場合、ペイロードは一定ではありません。そのため、エラーを測定して排除します。

フィードフォワードコントローラーは通常、フィードバックコントローラーをラップアラウンドします。多くのタイプがありますが、それらはすべて、一般に、上記で計算された変更された入力に対するシステムの応答を推定します。次に、モデル化されたエラーの発生を防ぐために、予測された追加エラーを考慮して入力をさらに「微調整」します。良い例は、デバイスが何かを拾ったときにペイロードが変化することをシステムが認識している場合です-システムが動き始めるのを待たずに（遅すぎる）エラーを確認することなく、モーターへの電流を増やして必要な追加のトルクを考慮することができます

コントローラーは常に何かに反応しているので、「反応する」ことはそうではないと考えるのは正しいです。 2つの違い。重要なのは、コントローラーが何に反応するかです。

フィードバック制御では、コントローラーはエラー信号を最小限に抑えるように機能します。フィードバック制御を含むシステムには、次のものがあります。

• システム出力を測定するセンサー
• システム出力と比較される参照信号
• A基準と測定値の差を操作する（つまり「反応する」）コントローラー

このタイプの制御方式は、「閉ループ制御」とも呼ばれます。

フィードバック制御では、コントローラーはシステムの応答を直接知らなくても動作します。コントローラーは、基準信号またはセンサーからの出力に反応している可能性があります（センサーがシステム出力を測定していない場合、これはフィードバックループを作成する）またはその両方。これは「開ループ制御」とも呼ばれます。

これは意味上の違い以上のものです。閉ループコントローラーのみが未知のパラメーターを補正し、モデリングすることができます。エラーなど

あなたの質問では、外乱の除去を達成する手段としてフィードフォワードが使用されている状況について言及しています。アイデアは、外乱入力を測定し、この入力によるシステムの応答をモデル化し、この応答を打ち消すために必要な制御入力を計算してから、その制御入力を適用することです。制御信号（コントローラー出力）はシステム応答に依存しないため、これは開ループ制御です。

コントローラーがフィードバックコンポーネントとフィードフォワードコンポーネントの両方で設計されることは珍しくありません。この場合、私は通常、何らかの方法でパフォーマンスを向上させるために、フィードバックコンポーネントをプライマリパス、フィードフォワードコンポーネントを補足と考えています。

たとえば、モーションコントロールでは、モーターを作成できます。速度誤差を操作するPIDコントローラーを使用して速度基準を追跡します。 PIDコントローラーはエラーに対してのみ動作し、基準信号の知識がないため、コントローラーが応答する前にエラーが発生する必要があります。そのため、ある程度の遅延が発生します。ゲインを上げて遅延を最小限に抑えることができますが、実際のシステムは柔軟性があるため、ゲインを上げるとシステムが不安定になるポイントがあります。

フィードフォワードパスを追加できます。ただし、これは速度基準の導関数（つまり加速度）に作用します。システムの慣性が一定の場合、フィードフォワードコントローラーは、単純な比例ゲインに加速度信号を掛けたものになります。これは、追加のトルクに対応します。

これで、モーターは変化に応じてトルクを生成します。システムが速度エラーを発生するのを待たずに速度リファレンス。フィードバックコントローラーも存在するため、摩擦の影響、モデリングエラー（つまり、選択したフィードフォワードゲインがシステムの慣性に対して正確に正しくない場合）など。 、コントローラーは引き続きエラーを補正してゼロに駆動できます。

Sr。相違点なしフィードバック制御システムフィードフォワード制御システム：

1. 定義

   • 外乱が出力に影響を与えた後に修正措置が取られるシステム
   • 外乱が出力に影響を与える前に修正措置が取られるシステム

2. 必要な要件

   • 不要

   • 測定可能な外乱またはノイズ

3. 修正措置

   • 出力で外乱が発生した後に実行される修正アクション。

   • 出力で実際の外乱が発生する前に実行される修正アクション。

4. ブロック図

   • ここに画像の説明を入力

   • 入力画像の説明はこちら

5. 制御変数の調整

   • 変数はエラーに応じて調整されます。
   • 変数は事前の知識と予測に基づいて調整されます。

6. 例

   • ロールセンサーの使用船舶安定化システムのフィードバック要素として。
   • 温度制御システムのフィードフォワードブロックとしての流量計の使用。

コメント

• あなたの答えには、いくつかのコンテキストだけでなく、画像が欠落しているようです。