Ik “ben aan het lezen uit Astrom & Murray (2008)” s feedbacksystemen: een inleiding voor wetenschappers en ingenieurs over het verschil tussen feedback en feedforward. In het boek staat:
Feedback is reactief: er moet een fout zijn voordat corrigerende maatregelen worden genomen. In sommige omstandigheden is het echter mogelijk een storing te meten voordat de storing het systeem heeft beïnvloed. Het effect van de storing wordt dus verminderd door deze te meten en een stuursignaal op te wekken dat deze tegengaat. Deze manier om een systeem te besturen wordt feedforward genoemd.
De passage doet het lijken alsof feedback reactief is, terwijl feedforward dat niet is . Ik beweer dat, omdat feedforward-besturing nog steeds sensorwaarden gebruikt om een besturingssignaal te produceren, het nog steeds reactief is op de omstandigheden waarin het systeem zich bevindt. Dus, hoe kan feedforward-besturing mogelijk anders zijn dan feedback als beide zijn vormen van reactieve controle? Wat scheidt de twee echt van elkaar?
Een illustratief voorbeeld van het verschil tussen de twee zou erg nuttig zijn.
Antwoord
In de eenvoudige modellen en blokschemas van besturingssystemen die u in basishandboeken vindt, laten ze u een enkel diagram zien met een feedbackgedeelte dat metingen van de doelparameter gebruikt en een feedforward-gedeelte dat geen gebruik maakt van de doelparemeter.
Wees klaar om die definitie te versoepelen wanneer je in de echte wereld komt.
Behandel het als terminologie die u helpt te praten over een subset van een controlesysteem in plaats van een wiskundig absoluut.
In eenvoudige controle, het feedbackgedeelte van uw controlesysteem is dat dat metingen gebruikt van de parameter die u probeert te controleren in zijn berekeningen.
Maar vergeet niet dat we de term voor systemen in het algemeen. Een microfoon die op een luidspreker is gericht, zorgt ervoor dat het systeem zich op een voorspelbare manier ontwikkelt en we zeggen dat feedback het harde geluid veroorzaakt.
Dus als we het hebben over feedback, hebben we het over hoe een kenmerk van een systeem de evolutie van dat systeem beïnvloedt.
Als we het hebben over het feedbackgedeelte van een specifiek controlesysteem, richten we het gesprek op de doelparameter die we meten en proberen te beheersen.
Feedforward-controle is niet gerelateerd. Dat is tenminste de beste manier om erover te praten. Bij feedforward-besturing maken we een model van het systeem en gebruiken we dat om de doelparameter te wijzigen in wat we willen. Als we een perfect model van het systeem hebben, weten we precies welke inputs voor de aandrijving we nodig hebben om de doelparameter te wijzigen. Het is niet nodig om de doelparameter te meten. Dus in de eenvoudige theorie is feedforward-besturing controle waarbij geen metingen van de doelparameter nodig zijn.
Maar dan wordt het rommelig. Het maken van goede modellen is moeilijk en we gebruiken vaak een soort van leren of systeemidentificatie om het model te maken en het model bij te werken als dingen veranderen. Hierbij worden metingen van de doelparameter gebruikt. Is het feedback? Ja. Noemen we dit feedbackbesturing? Nee.
Bijkomende storingen zijn altijd moeilijk te voorspellen en als we sommige of alle kunnen meten, kunnen we het model voor feedforward-besturing verbeteren. Zijn deze metingen feedback? Ja. Noemen we dit feedback-besturing? Nee.
Hopelijk geeft dat je wat meer begrip. Ik ken het boek van Astrom & Murray niet, maar ik kan op Google zien dat dat citaat uit het inleidende hoofdstuk komt. verwacht dat ze u later een genuanceerder begrip van feedback en feedforward geven.
Answer
Het is betwistbaar wat reactief wordt genoemd en wat niet … maar wat wordt gemeten door sensoren en welke informatie de controller bezit, is niet betwistbaar.
Bij terugkoppelingsregeling worden de uitgangen van het systeem gemeten en als ze niet overeenkomen met de gewenste uitgang (referentie), wordt de gecontroleerde parameter opnieuw berekend. Als de invoer niet verandert, zijn deze verschillen meestal het gevolg van storingen. De controller heeft een feedback van de output van het systeem die kwantificeert “hoe ver” het is van de gewenste toestand, ongeacht wat dit verschil veroorzaakt.
Bij feedforward-regeling worden de storingen gemeten en wordt de gecontroleerde parameter wordt berekend op basis van een of ander wiskundig (of logisch) model. Er is geen feedback om te zien of het systeem zich werkelijk in de gewenste staat bevindt of hoe ver het is van de gewenste staat. Als storingen die niet worden gemeten, het systeem uitgangen afwijken van de gewenste, zal de controller niet reageren.
Dus om het met “reactief” te formuleren, zou ik zeggen dat feedbackcontrole reactief is omdat het reageert op veranderingen in de output van het systeem, terwijl feedforward proactief is, aangezien het handelt voordat de output van het systeem verandert. De belangrijke factor in de regeltechniek is de output van het gecontroleerde systeem; dat is waarschijnlijk de reden waarom reactief wordt gedefinieerd vanuit het oogpunt van de verandering in de output van het systeem.
Feedforward reageert ook op iets, maar dit iets is niet de output van het systeem, dus vanuit het oogpunt van weergave van de systeemoutput is het niet reactief. Bij feedforward-regeling kan de systeemoutput veranderen zonder enige reactie van de controller, terwijl bij feedbackcontrole elke verandering in de systeemoutput een reactie van de controller zal uitlokken. Aangezien het belangrijke aspect de output van het systeem is en de feedforward controller niet reageert op veranderingen in de output, kan het beschouwd worden als een niet-reactieve controlemethode.
Illustratie van Wikipedia , (a) open lus, (b) feedforward, (c) feedback
Reacties
- Feedforward-besturing gaat er dus van uit dat verstoringen onafhankelijk van hun effecten op het systeem, terwijl feedbackbesturing ervan uitgaat dat verstoringen pas kunnen worden gedetecteerd nadat ze het systeem hebben beïnvloed?
- Meer als feedforward-besturing wordt gebruikt wanneer de (belangrijkste) verstoringen kunnen worden gedetecteerd en een model kan worden opbouw met de gewenste precisie, en feedbackcontrole wordt gebruikt wanneer dat niet het geval is. Combinaties van feedback en feedforward worden ook geoefend. De feedforward-waarde ” helpt ” de feedback c ontroller om beter te reageren.
Answer
Ik pleit dat omdat feedforward-besturing nog steeds sensorwaarden gebruikt om een stuursignaal te produceren.
Voor een theoretische discussie is uw aanname onjuist. Een feedforward besturingslogica hoeft niet afhankelijk te zijn van de sensorwaarde. Het hangt eerder af van de gewenste waarde. Als we bijvoorbeeld een eenvoudige staaf hebben die als een eenvoudige slinger wordt opgehangen met een torsieveer aan het draaipunt. Laten we zeggen dat we deze stang bedienen met een motor bij het draaipunt. Als we een wenshoek van 30 graden geven, stuurt de feedforward-logica dienovereenkomstig een taak om de torsieveer die 30 graden is gedraaid in evenwicht te brengen. het echte scenario van luchtweerstand.
Answer
Denk aan je controller als een controller met verschillende componenten:
een (wiskundig) model van het systeem,
een meetsubsysteem voor het detecteren van fouten,
een methode om commandos in het systeem in te voeren.
De feedbackcontroller gebruikt de gemeten fouten, berekent wijzigingen in de ingangen om die fouten te onderdrukken en stuurt die ingangen naar het systeem. Het idee is dat alle dynamiek die een systeem beïnvloedt niet van tevoren bekend is – wrijvingswaarden veranderen, storingen zijn aangetroffen, payloads zijn niet constant, enz. Dus meten we de fout en elimineren deze.
De feedforward-controller wikkelt zich meestal rond de feedbackcontroller. Hoewel er veel soorten zijn, schatten ze over het algemeen allemaal wat de reactie van het systeem zal zijn op de hierboven berekende gewijzigde invoer. Ze “duwen” de invoer dan verder om rekening te houden met de voorspelde extra fouten om te voorkomen dat die gemodelleerde fouten optreden. Een goed voorbeeld is wanneer het systeem weet dat het laadvermogen verandert wanneer een apparaat iets oppikt – de stroom naar de motoren kan worden verhoogd om rekening te houden met het vereiste extra koppel zonder te wachten tot het systeem begint te bewegen (te langzaam) en de fouten te zien optreden.
Antwoord
Controllers reageren altijd ergens op, dus je “hebt gelijk als je denkt dat” reactief zijn “dat niet is het verschil tussen de twee. De sleutel is waar de controllers op reageren.
Bij feedbackregeling werkt de controller om een foutsignaal te minimaliseren. Een systeem met feedbackregeling zou hebben:
- Een sensor om de systeemuitvoer te meten
- Een referentiesignaal waarmee de systeemuitvoer wordt vergeleken
- A controller die werkt op (dwz “reageert op”) het verschil tussen de referentie en de meting
Dit type regelschema wordt ook wel “closed-loop control” genoemd.
Bij feed forward-besturing werkt de controller zonder enige directe kennis van de reactie van het systeem. Het kan reageren op een referentiesignaal of output van een sensor (zolang de sensor de systeemoutput niet meet – dit zou een feedbacklus maken) of beide. Dit wordt ook wel “open-loop-regeling” genoemd.
Dit is meer dan een semantisch verschil. Alleen een closed-loop-controller kan onbekende parameters compenseren, modellering fouten, enz.
In uw vraag verwijst u naar een situatie waarin feedforward wordt gebruikt als middel om storingsafwijzing te bereiken. Het idee zou zijn dat je de storingsingang meet, de respons van het systeem op deze ingang modelleert, de benodigde stuuringang berekent om deze respons tegen te gaan en vervolgens die stuuringang toepast. Aangezien uw stuursignaal (controller-uitgang) onafhankelijk is van de systeemrespons, is dit een open-loop-besturing.
Het is niet ongebruikelijk dat controllers zijn ontworpen met zowel feedback- als feed-forward-componenten. In dit geval beschouw ik de feedbackcomponent meestal als het primaire pad en de feedforwardcomponent als aanvullend, om de prestaties op de een of andere manier te verbeteren.
Bij bewegingsbesturing kan bijvoorbeeld een motor worden gemaakt om een snelheidsreferentie te volgen door een PID-regelaar te gebruiken die werkt op de snelheidsfout. Omdat de PID-controller alleen op de fout werkt, zonder enige kennis van het referentiesignaal, moet er een fout zijn voordat de controller reageert, dus er zal enige vertraging zijn. U kunt de winst vergroten om de vertraging te minimaliseren, maar omdat echte systemen flexibel zijn, zal er een punt zijn waarop het systeem instabiel wordt naarmate de winst toeneemt.
U kunt een feed forward-pad toevoegen, echter, die werkt op de afgeleide van de snelheidsreferentie (dus de versnelling). Als de traagheid van het systeem constant is, kan de feed forward-controller een eenvoudige proportionele versterking maal het versnellingssignaal zijn, wat overeenkomt met wat extra koppel.
Nu zal de motor koppel genereren als reactie op veranderingen in de snelheidsreferentie zonder te wachten tot het systeem een snelheidsfout ontwikkelt. Omdat de feedbackcontroller ook bestaat, eventuele effecten van wrijving, modelleringsfout (dwz als de geselecteerde voorwaartse versterking niet exact correct is voor de traagheid van het systeem), enz. , kan de controller nog steeds compenseren en de fout naar nul drijven.
Antwoord
Sr. geen Point of Difference Feedback controlesysteem Feed Forward controlesysteem:
-
Definitie
- Systemen waarin corrigerende maatregelen worden genomen nadat verstoringen de output beïnvloeden
- Systemen waarin corrigerende maatregelen worden genomen voordat verstoringen de output beïnvloeden
-
Noodzakelijke vereiste
-
Niet vereist
-
Meetbare storing of geluid
-
-
Corrigerende maatregelen
-
Corrigerende maatregelen die worden genomen nadat de storing zich voordoet op de uitgang.
-
Corrigerende maatregelen die worden genomen voordat de daadwerkelijke storing optreedt op de uitgang.
-
-
Blokdiagram
-
voer hier een afbeeldingsbeschrijving in
-
voer in beeldbeschrijving hier
-
-
Aanpassing van besturingsvariabelen
- Variabelen worden aangepast afhankelijk van fouten.
- Variabelen worden aangepast op basis van voorkennis en voorspellingen.
-
Voorbeeld
- Gebruik van rolsensor als feedbackelement in scheepsstabilisatiesysteem.
- Gebruik van debietmeter als feed forward-blok in temperatuurregelsystemen.
Opmerkingen
- Je antwoord lijkt afbeeldingen te missen, evenals enige context.