Jeg leser fra Astrom & Murray (2008) «s Tilbakemeldingssystemer: En introduksjon for forskere og ingeniører om forskjellen mellom tilbakemelding og feedforward. Boken sier:

Tilbakemelding er reaktiv: det må være en feil før korrigerende tiltak iverksettes. Under noen omstendigheter er det imidlertid mulig å måle en forstyrrelse før forstyrrelsen har påvirket systemet. Effekten av forstyrrelsen reduseres dermed ved å måle den og generere et styresignal som motvirker det. Denne måten å kontrollere et system kalles feedforward .

Passasjen gjør at det ser ut til at tilbakemeldinger er reaktive, mens feedforward ikke er . Jeg hevder at fordi fremoverstyring fortsatt bruker sensorverdier for å produsere et styresignal, er det fortsatt reaktivt til forholdene som systemet befinner seg i. Så hvordan kan fremføringskontroll muligens være forskjellig fra tilbakemelding begge er former for reaktiv kontroll? Hva skiller egentlig de to fra hverandre?

Et illustrerende eksempel på forskjellen mellom de to vil være veldig nyttig.

Svar

I de enkle modellene og blokkdiagrammene til styringssystemene du finner i grunnleggende lærebøker, vil de vise deg et enkelt diagram med en tilbakemeldingsseksjon som bruker målinger av målparameteren og en fremoverdel som ikke bruker målet paremeter.

Vær klar til å slappe av den definisjonen når du kommer til den virkelige verden.

Behandle det som terminologi som hjelper deg å snakke om en delmengde av et styringssystem i stedet for et matematisk absolutt.

I enkel kontroll er tilbakemeldingsdelen av kontrollsystemet ditt det som bruker målinger av parameteren du prøver å kontrollere i beregningene.

Men glem ikke at vi bruker betegnelsen for systemer generelt. En mikrofon som peker mot en høyttaler får systemet til å utvikle seg på en forutsigbar måte, og vi sier at tilbakemelding forårsaker den høye støyen.

Så når vi snakker om tilbakemelding snakker vi om hvordan noe karakteristisk for et system påvirker utviklingen av det systemet.

Når vi snakker om tilbakemeldingsdelen av et spesifikt kontrollsystem, fokuserer vi samtalen på målparameteren vi måler og prøver å kontrollere.

Feedforward-kontroll er ikke relatert. I det minste er det den beste måten å begynne å diskutere det på. I feedforward-kontroll lager vi en modell av systemet og bruker den til å endre målparameteren til det vi ønsker. Hvis vi har en perfekt modell av systemet, vet vi nøyaktig hvilke innganger til aktiveringen vi trenger for å endre målparameteren. Det er ikke nødvendig å måle målparameteren. Så i enkel teori er feedforward-kontroll kontroll som ikke trenger å bruke målinger av målparameteren.

Men så blir det rotete. Å lage gode modeller er vanskelig og vi bruker ofte en slags læring eller systemidentifikasjon for å lage modellen og oppdatere modellen når ting endrer seg. Dette vil bruke målinger av målparameteren. Er det tilbakemelding? Ja. Kaller vi denne tilbakemeldingskontrollen? Nei.

Ekstra forstyrrelser er alltid vanskelig å forutsi, og hvis vi kan måle noen eller alle av dem, kan vi forbedre modellen for fremoverstyring. Er disse målingene tilbakemeldinger? Ja. Kaller vi denne tilbakemeldingskontrollen? Nei.

Forhåpentligvis gir det deg litt mer forståelse. Jeg kjenner ikke Astrom & Murrays bok, men jeg kan se på google at sitatet kommer fra introduksjonskapittelet. forvent at de vil gi deg en mer nyansert forståelse av tilbakemeldinger og feedforward senere.

Svar

Det kan diskuteres hva som kalles reaktivt og hva som ikke er … men hva som måles av sensorer og hvilken informasjon kontrolleren har, kan ikke diskuteres.

I tilbakemeldingskontroll måles systemets utganger, og hvis de ikke samsvarer med ønsket utgang (referanse), blir den kontrollerte parameteren beregnet på nytt. Hvis inngangen ikke endres, kommer disse forskjellene vanligvis fra forstyrrelser. Kontrolleren har en tilbakemelding fra systemets utgang som kvantifiserer «hvor langt» den er fra ønsket tilstand, uavhengig av hva som forårsaker denne forskjellen.

I fremoverstyring måles forstyrrelsene og den kontrollerte parameteren beregnes basert på en eller annen matematisk (eller logisk) modell. Det er ingen tilbakemeldinger for å se om systemet virkelig er i ønsket tilstand eller «hvor langt» det er fra ønsket tilstand. Hvis forstyrrelser som ikke måles forårsaker systemets Hvis utgangene er forskjellige fra ønsket, vil ikke kontrolleren reagere.

Så for å formulere det med «reaktiv» vil jeg si at tilbakemeldingskontroll er reaktiv siden den reagerer på endringer i systemets utgang mens fremføring er proaktiv siden den virker før systemets utgangsendring. Den viktige faktoren i kontrollteorien er den kontrollerte systemutgangen; det er sannsynligvis grunnen til at reaktiv er definert fra synspunktet til endringen i systemets utgang.

Feedforward reagerer også på noe, men dette er ikke systemets utgang, så fra punktet til visning av systemets utgang er det ikke reaktivt. I fremoverstyring kan systemets utgang endres uten noen reaksjon fra kontrolleren, mens endring i systemutgangen i tilbakemeldingskontroll vil provosere en reaksjon fra kontrolleren. Siden det viktige aspektet er systemets utgang og fremover-kontrolleren ikke reagerer på endringer i utgangen, kan den betraktes som en ikke-reaktiv kontrollmetode.

Illustrasjon fra Wikipedia , (a) åpen sløyfe, (b) feedforward, (c) tilbakemelding

skriv inn bildebeskrivelse her

Kommentarer

  • Så, feedforward-kontroll forutsetter at forstyrrelser kan oppdages uavhengig av deres effekter på systemet, mens tilbakemeldingskontroll forutsetter at forstyrrelser bare kan oppdages etter at de har påvirket systemet?
  • Mer som feedforward-kontroll brukes når de (viktigste) forstyrrelsene kan oppdages og en modell kan bygge opp med ønsket presisjon, og tilbakemeldingskontroll brukes når ikke. Kombinasjoner av tilbakemelding og fremføring blir også praktisert. Fremføringsverdien » hjelper » tilbakemeldingen c ontroller for å reagere bedre.

Svar

Jeg hevder det fordi feedforward-kontroll fremdeles bruker sensorverdier for å produsere et styresignal

For en teoretisk diskusjon er din antakelse feil. En feedforward kontrollogikk trenger ikke å avhenge av sensorverdien. Snarere avhenger det av ønsket verdi. For eksempel, hvis vi har en enkel stang hengt opp som enkel pendel med en torsjonsfjær ved svingpunktet. La oss si at vi betjener denne stangen med en motor ved svingpunktet. Hvis vi gir 30 graders ønskevinkel, så vil fremover-logikken sende en plikt til å balansere torsjonsfjæren rotert i 30 grader. Mens tilbakemeldingslogikken vil ta vare det virkelige verdensscenarioet med luftmotstand.

Svar

Tenk på at kontrolleren din har flere komponenter:

en (matematisk) modell av systemet,

et målesubsystem for å oppdage feil,

en metode for å legge inn kommandoer til systemet.

Tilbakemeldingskontrolleren bruker de målte feilene, beregner endringene til inngangene for å klemme feilene og sender disse inngangene til systemet. Tanken er at all dynamikken som påvirker et system ikke vil være kjent på forhånd – friksjonsverdier endres, forstyrrelser er møtt, nyttelast er ikke konstant osv. Så vi måler feilen og eliminerer den.

Feedforward-kontrolleren brytes vanligvis rundt feedback-kontrolleren. Selv om det er mange typer, estimerer de alle generelt hva systemets respons vil være for de endrede inngangene som er beregnet ovenfor. De «knuffer» deretter ytterligere inngangene for å gjøre rede for de forventede tilleggsfeilene for å forhindre at de modellerte feilene oppstår. Et godt eksempel er når systemet vet at nyttelasten endres når en enhet henter noe – strømmen til motorene kan økes for å ta hensyn til det ekstra dreiemomentet som kreves uten å vente på at systemet skal begynne å bevege seg (for sakte) og se feilene forekomme.

Svar

Kontrollere reagerer alltid på noe, så du er riktig når du tenker at «å være reaktiv» ikke er forskjellen mellom de to. Nøkkelen er hva kontrollerne reagerer på.

I tilbakemeldingskontroll fungerer kontrolleren for å minimere et feilsignal. Et system inkludert tilbakemeldingskontroll vil ha:

  • En sensor for å måle systemutgang
  • Et referansesignal som systemutgangen sammenlignes med
  • A kontroller som opererer på (dvs. «reagerer på») forskjellen mellom referansen og målingen

Denne typen kontrollskjema blir også referert til som «lukket sløyfestyring.»

I fremoverstyring fungerer kontrolleren uten direkte kjennskap til systemets respons. Den kan reagere på et referansesignal eller utgang fra en sensor (så lenge sensoren ikke måler systemets utgang – dette vil opprette en tilbakemeldingssløyfe) eller begge deler. Dette kalles også «åpen sløyfekontroll.»

Dette er mer enn en semantisk forskjell. Bare en lukket sløyfekontroller har evnen til å kompensere for ukjente parametere, modellering feil osv.

I spørsmålet ditt henviser du til en situasjon der feed-forward brukes som et middel for å oppnå forstyrrelsesavvisning. Tanken er at du måler forstyrrelsesinngangen, modellerer systemets respons på grunn av denne inngangen, beregner den nødvendige kontrollinngangen for å motvirke denne responsen, og deretter bruker den kontrollinngangen. Siden kontrollsignalet ditt (kontrollerutgangen) er uavhengig av systemrespons, er dette open-loop-kontroll.

Det er ikke uvanlig at kontrollere er utformet med både tilbakemeldinger og fremoverkomponenter. I dette tilfellet tenker jeg vanligvis på tilbakemeldingskomponenten som den primære banen, og fremoverkomponenten som supplerende, for å forbedre ytelsen på en eller annen måte.

For eksempel, i bevegelseskontroll, kan en motor lages å følge en hastighetsreferanse ved å bruke en PID-kontroller som opererer på hastighetsfeilen. Fordi PID-kontrolleren bare opererer på feilen, uten noen kjennskap til referansesignalet, må det være noen feil før kontrolleren reagerer, så det vil være en viss forsinkelse. Du kan øke gevinstene for å minimere forsinkelsen, men fordi virkelige systemer er fleksible, vil det være et punkt der systemet vil bli ustabilt etter hvert som gevinstene økes.

Du kan legge til en fremoverbane, derimot, som opererer på derivatet av hastighetsreferansen (altså akselerasjonen). Hvis systemets treghet er konstant, kan fremføringskontrolleren være en enkel proporsjonal forsterkning ganger akselerasjonssignalet, noe som vil tilsvare noe ekstra dreiemoment.

Nå vil motoren generere dreiemoment som svar på endringer i hastighetsreferansen uten å vente på at systemet skal utvikle hastighetsfeil. Fordi tilbakemeldingskontrolleren også eksisterer, vil eventuelle effekter av friksjon, modelleringsfeil (dvs. hvis den valgte fremoverforsterkningen ikke er nøyaktig riktig for systemets treghet) osv. , kan kontrolleren fortsatt kompensere og kjøre feilen til null.

Svar

Sr. no Point of Difference Tilbakemeldingskontrollsystem Feed Forward Control-system:

  1. Definisjon

    • Systemer der korrigerende tiltak iverksettes etter at forstyrrelser påvirker utgangen
    • Systemer der korrigerende tiltak iverksettes før forstyrrelser påvirker utdataene

  2. Nødvendig krav

    • Ikke påkrevd

    • Målbar forstyrrelse eller støy

  3. Korrigerende tiltak

    • Korrigerende tiltak tatt etter forstyrrelsen på utgangen.

    • Korrigerende tiltak før den faktiske forstyrrelsen oppstår på utgangen.

  4. Blokkdiagram

    • skriv inn bildebeskrivelse her

    • enter bildebeskrivelse her

  5. Kontrollvariabeljustering

    • Variabler justeres avhengig av feil.
    • Variabler justeres basert på forkunnskaper og spådommer.

  6. Eksempel

    • Bruk av rullesensor som tilbakemeldingselement i skipstabiliseringssystem.
    • Bruk av strømningsmåler som fremoverblokk i temperaturkontrollsystemer.

Kommentarer

  • Svaret ditt ser ut til å mangle bilder, samt en viss kontekst.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *