피드백과 피드 포워드 제어의 차이점은 ' 무엇입니까?

기본 교과서에서 찾을 수있는 제어 시스템의 간단한 모델과 블록 다이어그램에서 대상 매개 변수의 측정을 사용하는 피드백 섹션과 사용하지 않는 피드 포워드 섹션이있는 단일 다이어그램을 보여줍니다. 목표 매개 변수입니다.

실제 세계에 도달하면 그 정의를 완화 할 준비를하십시오.

수학적 절대 값이 아닌 제어 시스템의 하위 집합에 대해 이야기하는 데 도움이되는 용어로 취급하십시오.

간단한 제어에서 제어 시스템의 피드백 부분은 계산에서 제어하려는 매개 변수의 측정을 사용하는 것입니다.

하지만 우리가 사용하는 것을 잊지 마십시오. 스피커를 향한 마이크는 시스템을 예측 가능한 방식으로 발전시키고 피드백이 큰 소음을 유발한다고 말합니다.

피드백에 대해 이야기 할 때 우리는 이야기하고 있습니다. 시스템의 일부 특성이 해당 시스템의 발전에 어떻게 영향을 미치는지.

특정 제어 시스템의 피드백 부분에 대해 이야기 할 때 우리는 측정하고 제어하려는 대상 매개 변수에 초점을 맞추고 있습니다.

피드 포워드 제어는 관련이 없습니다. 적어도 그것이 논의를 시작하는 가장 좋은 방법입니다. 피드 포워드 제어에서는 시스템의 일부 모델을 만들고이를 사용하여 대상 매개 변수를 원하는대로 변경합니다. 시스템의 완벽한 모델이 있다면 목표 매개 변수를 변경하는 데 필요한 작동 입력을 정확히 알고 있습니다. 목표 매개 변수를 측정 할 필요가 없습니다. 따라서 단순한 이론에서 피드 포워드 제어는 목표 매개 변수의 측정을 사용할 필요가없는 제어입니다.

하지만 상황이 복잡해집니다. 좋은 모델을 만드는 것은 어렵습니다. 그리고 우리는 종종 어떤 종류의 학습이나 시스템 식별을 사용하여 모델을 만들고 변화에 따라 모델을 업데이트합니다. 이것은 목표 매개 변수의 측정을 사용합니다. 피드백입니까? 예.이 피드백 제어라고 부르나요? 아니요.

추가적인 장애는 항상 예측하기 어렵습니다. 일부 또는 전체를 측정 할 수 있다면 피드 포워드 제어를위한 모델을 개선 할 수 있습니다. 이러한 측정 피드백입니까? 예.이 피드백 제어라고 부르나요? 아니요.

좀 더 이해할 수 있기를 바랍니다. 저는 Astrom & Murray “의 책을 모릅니다.하지만 Google에서 인용문이 소개 장에서 나온 것임을 알 수 있습니다. 피드백에 대한 미묘한 이해와 나중에 피드 포워드를 제공 할 것으로 기대합니다.

반응성이라고 부르는 것과 그렇지 않은 것은 논쟁의 여지가 있지만 … 센서로 측정되는 것과 컨트롤러가 소유 한 정보는 논쟁의 여지가 없습니다.

피드백 제어에서 시스템의 출력이 측정되고 원하는 출력 (기준)과 일치하지 않으면 제어 된 매개 변수가 다시 계산됩니다. 입력이 변경되지 않으면 이러한 차이는 일반적으로 장애에서 비롯됩니다. 컨트롤러는이 차이의 원인에 관계없이 원하는 상태에서 “얼마나 멀리 떨어져 있는지”를 정량화하는 시스템 출력의 피드백을 가지고 있습니다.

피드 포워드 제어에서는 장애가 측정되고 제어 된 매개 변수가 제어됩니다. 일부 수학적 (또는 논리적) 모델을 기반으로 계산됩니다. 시스템이 실제로 원하는 상태에 있는지 또는 원하는 상태에서 “얼마나 멀리 떨어져 있는지”를 확인하는 피드백이 없습니다. 측정되지 않은 장애로 인해 시스템이 발생하는 경우 출력이 원하는 것과 다르면 컨트롤러가 반응하지 않습니다.

따라서 “반응 형”으로 공식화하려면 피드백 제어가 시스템 출력의 변화에 반응하기 때문에 반응 적이라고 말하고 피드 포워드는 시스템의 출력 변경 전에 작용하기 때문에 사전에 반응합니다. 제어 이론에서 중요한 요소는 제어 된 시스템 출력입니다. 그것이 아마도 시스템 출력의 변화의 관점에서 반응이 정의 된 이유 일 것입니다.

Feedforward도 무언가에 반응하지만 이것은 시스템의 출력이 아니므로 시스템 출력의보기는 반응하지 않습니다. 피드 포워드 제어에서 시스템 출력은 컨트롤러의 반응없이 변경 될 수 있으며 피드백 제어에서는 시스템 출력의 변경이 컨트롤러의 반응을 유발합니다. 중요한 측면은 시스템의 출력이고 피드 포워드 컨트롤러는 출력의 변화에 반응하지 않기 때문에 비 반응성 제어 방법으로 간주 할 수 있습니다.

Wikipedia , (a) 개방형 루프, (b) 피드 포워드, (c) 피드백

댓글

• 따라서 피드 포워드 제어는 장애가 서로 독립적으로 감지 될 수 있다고 가정합니다. 피드백 제어는 장애가 시스템에 영향을 미친 후에 만 감지 될 수 있다고 가정하는 반면, 피드백 제어는 장애가 시스템에 영향을 미친 후에 만 감지 할 수 있다고 가정합니까?
• 피드 포워드 제어는 (가장 중요한) 장애를 감지 할 수 있고 모델이 원하는 정밀도로 구축하고 그렇지 않은 경우 피드백 제어가 사용됩니다. 피드백과 피드 포워드의 조합도 실행됩니다. 피드 포워드 값은 ” 도움 ” 피드백 c 더 잘 반응 할 수 있습니다.

피드 포워드 제어는 여전히 센서 값을 사용하여 제어 신호를 생성하기 때문에

이론적 논의의 경우 사전 가정이 잘못되었습니다. 피드 포워드 제어 로직은 센서 값에 의존 할 필요가 없습니다. 오히려 원하는 값에 따라 달라집니다. 예를 들어, 피벗에 비틀림 스프링이있는 단순한 진자처럼 매달린 단순한 막대가있는 경우. 피벗에서 모터를 사용하여이로드를 작동한다고 가정 해 보겠습니다. 원하는 각도를 30도 주면 피드 포워드 논리는 그에 따라 30도 회전 된 비틀림 스프링의 균형을 맞추기 위해 듀티를 보냅니다. 반면에 피드백 논리는주의를 기울입니다. 공기 저항의 실제 시나리오입니다.

컨트롤러에 여러 구성 요소가 있다고 생각하십시오.

시스템의 (수학적) 모델,

오류 감지를위한 측정 하위 시스템,

시스템에 명령을 입력하는 방법

피드백 컨트롤러 측정 된 오류를 사용하고 입력에 대한 변경 사항을 계산하여 이러한 오류를 스쿼시하고 해당 입력을 시스템에 보냅니다. 아이디어는 시스템에 영향을주는 모든 역학을 미리 알 수 없다는 것입니다. 마찰 값이 변경되고 장애가 발생합니다. 발생하면 페이로드가 일정하지 않습니다. 따라서 오류를 측정하여 제거합니다.

피드 포워드 컨트롤러는 일반적으로 피드백 컨트롤러를 둘러 쌉니다. 많은 유형이 있지만 일반적으로 위에서 계산 된 변경된 입력에 대한 시스템의 응답을 추정 한 다음 모델링 된 오류가 발생하지 않도록 예측 된 추가 오류를 설명하기 위해 입력을 추가로 “너지”합니다. 좋은 예는 장치가 무언가를 집어 들었을 때 페이로드가 변한다는 것을 시스템이 알고있는 경우입니다. 시스템이 움직이기 시작하고 (너무 느리게) 오류를 확인하기를 기다리지 않고 필요한 추가 토크를 고려하기 위해 모터의 전류를 늘릴 수 있습니다.

컨트롤러는 항상 무언가에 반응하므로 “반응성”이 아니라고 생각하는 것이 맞습니다. 둘의 차이. 핵심은 컨트롤러가 반응하는 것입니다.

피드백 제어에서 컨트롤러는 오류 신호를 최소화하는 역할을합니다. 피드백 제어를 포함하는 시스템은 다음과 같습니다.

• 시스템 출력을 측정하는 센서
• 시스템 출력이 비교되는 기준 신호
• A 기준과 측정 간의 차이에 대해 작동하는 (즉 “반응”) 컨트롤러

이 유형의 제어 체계는 “폐쇄 루프 제어”라고도합니다.

피드 포워드 제어에서 컨트롤러는 시스템의 응답에 대한 직접적인 지식없이 작동합니다. 기준 신호 또는 센서의 출력에 반응 할 수 있습니다 (센서가 시스템 출력을 측정하지 않는 한 피드백 루프 생성) 또는 둘 다. 이것은 “개방 루프 제어”라고도합니다.

이것은 의미 적 차이 이상입니다. 폐쇄 루프 컨트롤러 만이 알려지지 않은 매개 변수, 모델링을 보상 할 수 있습니다. 오류 등

귀하의 질문에서 피드 포워드가 방해 거부를 달성하기위한 수단으로 사용되는 상황을 언급합니다. 아이디어는 방해 입력을 측정하고,이 입력으로 인한 시스템의 응답을 모델링하고,이 응답에 대응하는 데 필요한 제어 입력을 계산 한 다음 해당 제어 입력을 적용하는 것입니다. 제어 신호 (컨트롤러 출력)는 시스템 응답과 무관하기 때문에 이것은 개방 루프 제어입니다.

컨트롤러가 피드백과 피드 포워드 구성 요소를 모두 사용하여 설계되는 것은 드문 일이 아닙니다. 이 경우 일반적으로 피드백 구성 요소는 기본 경로로 생각하고 피드 포워드 구성 요소는 어떤 방식 으로든 성능을 향상시키기 위해 보충으로 생각합니다.

예를 들어 모션 제어에서 모터를 만들 수 있습니다. 속도 오류에 대해 작동하는 PID 컨트롤러를 사용하여 속도 참조를 따릅니다. PID 컨트롤러는 참조 신호를 알지 못하는 상태에서 오류에 대해서만 작동하므로 컨트롤러가 응답하기 전에 오류가 있어야하므로 약간의 지연이 발생합니다. 지연을 최소화하기 위해 게인을 늘릴 수 있지만 실제 시스템은 유연하기 때문에 게인이 증가함에 따라 시스템이 불안정 해지는 시점이 있습니다.

피드 포워드 경로를 추가 할 수 있습니다. 그러나 이는 속도 참조의 미분 (즉, 가속도)에서 작동합니다. 시스템의 관성이 일정하다면, 피드 포워드 컨트롤러는 가속 신호의 간단한 비례 이득이 될 수 있으며, 이는 일부 추가 토크에 해당합니다.

이제 모터는 변화에 응답하여 토크를 생성합니다. 시스템이 속도 오류를 개발할 때까지 기다리지 않고 속도 참조. 피드백 컨트롤러도 존재하기 때문에 마찰의 영향, 모델링 오류 (예 : 선택한 피드 포워드 게인이 시스템의 관성에 정확히 맞지 않는 경우) 등 , 컨트롤러는 오류를 보정하고 0으로 만들 수 있습니다.

Sr. 차이점 피드백 제어 시스템 피드 포워드 제어 시스템 :

1. 정의

   • 방해가 출력에 영향을 미친 후 수정 조치가 취해지는 시스템
   • 방해가 출력에 영향을 미치기 전에 시정 조치를 취하는 시스템

2. 필요한 요구 사항

   • 필요하지 않음

   • 측정 가능한 방해 또는 소음

3. 시정 조치

   • 출력에 장애가 발생한 후 취해진 시정 조치

   • 출력에 실제 장애가 발생하기 전에 취해진 시정 조치

4. 블록 다이어그램

   • 여기에 이미지 설명 입력

   • 입력 여기에 이미지 설명

5. 제어 변수 조정

   • 변수는 오류에 따라 조정됩니다.
   • 변수는 사전 지식과 예측을 기반으로 조정됩니다.

6. 예

   • 롤 센서 사용 선박 안정화 시스템의 피드백 요소로 사용.
   • 온도 제어 시스템에서 피드 포워드 블록으로 유량계 사용

댓글

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