Jaka ' jest różnica między sprzężeniem zwrotnym a kontrolą wyprzedzającą?

W prostych modelach i schematach blokowych systemów sterowania, które znajdziesz w podstawowych podręcznikach, pokażą ci one pojedynczy diagram z sekcją sprzężenia zwrotnego, która wykorzystuje pomiary parametru docelowego oraz sekcją wyprzedzającą, która nie używa parametr docelowy.

Przygotuj się na rozluźnienie tej definicji, gdy dojdziesz do prawdziwego świata.

Traktuj to jako terminologię, która pomaga mówić o podzbiorze systemu sterowania, a nie o matematycznym absolutem.

W prostym sterowaniu częścią sprzężenia zwrotnego twojego systemu sterowania jest ta, która używa pomiarów parametru, który próbujesz kontrolować w swoich obliczeniach.

Ale nie zapominaj, że używamy termin odnoszący się ogólnie do systemów. Mikrofon skierowany na głośnik powoduje, że system ewoluuje w przewidywalny sposób i mówimy, że sprzężenie zwrotne powoduje głośny hałas.

Więc kiedy mówimy o sprzężeniu zwrotnym, mówimy o jak pewne cechy systemu wpływają na ewolucję tego systemu.

Kiedy mówimy o części sprzężenia zwrotnego określonego systemu sterowania, skupiamy się na rozmowie na parametrze docelowym, który mierzymy i próbujemy kontrolować.

Sterowanie wyprzedzające nie jest ze sobą powiązane. Przynajmniej jest to najlepszy sposób na rozpoczęcie dyskusji. W sterowaniu wyprzedzającym tworzymy pewien model systemu i używamy go do zmiany parametru docelowego na taki, jaki chcemy. Jeśli mamy doskonały model układu to wiemy dokładnie, jakie dane wejściowe do uruchomienia potrzebujemy, aby zmienić docelowy parametr. Nie ma potrzeby mierzenia parametru docelowego. Tak więc w prostej teorii sterowanie wyprzedzające to sterowanie, które nie musi wykorzystywać pomiarów parametru docelowego.

Ale potem sprawy się komplikują. Tworzenie dobrych modeli jest trudne i często używamy jakiegoś rodzaju uczenia się lub identyfikacji systemu, aby utworzyć model i zaktualizować model w miarę zmian. Będzie to wykorzystywać pomiary parametru docelowego. Czy to sprzężenie zwrotne? Tak. Czy nazywamy tę kontrolę zwrotną? Nie.

Dodatkowe zakłócenia są zawsze trudne do przewidzenia i jeśli potrafimy zmierzyć niektóre lub wszystkie z nich, możemy ulepszyć model kontroli z wyprzedzeniem. Czy te pomiary są sprzężone zwrotnie? Tak. Czy nazywamy tę kontrolę zwrotną? Nie.

Mam nadzieję, że to da ci trochę więcej zrozumienia. Nie znam książki Astrom & Murraya, ale widzę w Google, że cytat pochodzi z rozdziału wprowadzającego. spodziewaj się, że dadzą ci bardziej szczegółowe zrozumienie opinii i informacji zwrotnych później.

Można spierać się, co się nazywa reaktywne, a co nie … jednak to, co jest mierzone przez czujniki, a jakie informacje posiada kontroler, nie podlega dyskusji.

W sterowaniu ze sprzężeniem zwrotnym, wyjścia systemu są mierzone i jeśli nie pasują do żądanego wyjścia (odniesienia), kontrolowany parametr jest ponownie obliczany. Jeśli dane wejściowe się nie zmieniają, różnice te zwykle wynikają z zakłóceń. Sterownik ma sprzężenie zwrotne z wyjścia systemu, które określa ilościowo „jak daleko” jest od pożądanego stanu, niezależnie od tego, co powoduje tę różnicę.

W sterowaniu z wyprzedzeniem, zakłócenia są mierzone, a kontrolowany parametr jest obliczana na podstawie pewnego modelu matematycznego (lub logicznego). Nie ma informacji zwrotnej, aby sprawdzić, czy system jest naprawdę w pożądanym stanie lub „jak daleko” jest od żądanego stanu. Jeśli zakłócenia, które nie są mierzone, powodują, że system wyjść odbiegających od żądanych, sterownik nie zareaguje.

Zatem, aby sformułować to z „reaktywnym”, powiedziałbym, że sterowanie sprzężeniem zwrotnym jest reaktywne, ponieważ reaguje na zmiany w wyjściu systemu, podczas gdy wyprzedzające jest aktywne, ponieważ działa przed zmianą wyjścia systemu. Ważnym czynnikiem w teorii sterowania jest sterowana moc systemu; prawdopodobnie dlatego reaktywne jest definiowane z punktu widzenia zmiany danych wyjściowych systemu.

Feedforward również reaguje na coś, ale to coś nie jest wyjściem systemu, więc z punktu widzenia Widok wyjścia systemu nie jest reaktywny W sterowaniu z wyprzedzeniem wyjście układu może zmieniać się bez reakcji ze strony sterownika, natomiast przy sterowaniu ze sprzężeniem zwrotnym każda zmiana na wyjściu systemowym wywoła reakcję regulatora. Ponieważ ważnym aspektem jest wyjście systemu, a wyprzedzający regulator nie reaguje na zmiany na wyjściu, można go uznać za niereaktywną metodę sterowania.

Ilustracja z Wikipedia , (a) otwarta pętla, (b) przekazywanie informacji, (c) opinie

Komentarze

• Tak więc kontrola wyprzedzająca zakłada, że zakłócenia można wykryć niezależnie od ich wpływ na system, podczas gdy sterowanie sprzężeniem zwrotnym zakłada, że zakłócenia można wykryć dopiero po ich wpłynięciu na system?
• Raczej sterowanie wyprzedzające jest używane, gdy (najważniejsze) zakłócenia można wykryć i model można budować z wymaganą precyzją, a kontrola sprzężenia zwrotnego jest używana, gdy nie. Ćwiczone są również kombinacje sprzężenia zwrotnego i sprzężenia zwrotnego. Wartość wyprzedzająca ” pomaga ” informacja zwrotna c ontroller, aby lepiej reagować.

Argumentuję to dlatego, że sterowanie wyprzedzające nadal wykorzystuje wartości czujników do generowania sygnału sterującego

W przypadku teoretycznej dyskusji twoje wstępne założenie jest błędne. Logika sterowania wyprzedzającego nie musi zależeć od wartości czujnika. Raczej zależy to od pożądanej wartości. Na przykład, jeśli mamy prosty pręt zawieszony jak proste wahadło ze sprężyną skrętną na osi. Powiedzmy, że pracujemy na tym pręcie z silnikiem na osi obrotu. Jeśli podamy kąt pożądania 30 stopni, logika wyprzedzająca wyśle odpowiednio obowiązek, aby zrównoważyć sprężynę skrętną obróconą o 30 stopni. Natomiast logika sprzężenia zwrotnego zajmie się prawdziwy scenariusz oporu powietrza.

Pomyśl o swoim kontrolerze jako o kilku elementach:

(matematyczny) model systemu,

podsystem pomiarowy do wykrywania błędów,

metoda wprowadzania poleceń do systemu.

Kontroler sprzężenia zwrotnego wykorzystuje zmierzone błędy, oblicza zmiany danych wejściowych w celu wyeliminowania tych błędów i wysyła te dane wejściowe do systemu. Chodzi o to, że cała dynamika wpływająca na system nie będzie znana z góry – zmieniają się wartości tarcia, zakłócenia są napotkane, ładunki nie są stałe, itd. Więc mierzymy błąd i eliminujemy go.

Sterownik ze sprzężeniem zwrotnym zwykle otacza kontroler sprzężenia zwrotnego. Chociaż istnieje wiele typów, wszystkie one generalnie szacują, jaka będzie odpowiedź systemu na te zmienione dane wejściowe obliczone powyżej. Następnie dalej „podsuwają” dane wejściowe, aby uwzględnić przewidywane dodatkowe błędy, aby zapobiec wystąpieniu tych modelowanych błędów. Dobrym przykładem jest sytuacja, gdy system wie, że ładunek zmienia się, gdy urządzenie coś podniesie – prąd do silników można zwiększyć, aby uwzględnić dodatkowy wymagany moment obrotowy, bez czekania, aż system zacznie się poruszać (zbyt wolno) i zobaczenia błędów

Kontrolery zawsze na coś reagują, więc masz rację, myśląc, że „reaktywność” nie jest różnica między nimi. Kluczem jest to, na co reagują kontrolery.

W sterowaniu ze sprzężeniem zwrotnym kontroler działa tak, aby zminimalizować sygnał błędu. System z kontrolą sprzężenia zwrotnego miałby:

• Czujnik mierzący wyjście systemu
• Sygnał odniesienia, z którym porównuje się wyjście systemu
• A kontroler, który działa na (tj. „reaguje”) na różnicy między wartością odniesienia a pomiarem

Ten typ schematu sterowania jest również określany jako „sterowanie w pętli zamkniętej”.

W sterowaniu sprzężonym do przodu, sterownik działa bez bezpośredniej wiedzy o reakcji systemu. Może reagować na sygnał odniesienia lub wyjście z czujnika (o ile czujnik nie mierzy wyjścia systemu – może to utworzyć pętlę sprzężenia zwrotnego) lub jedno i drugie. Nazywa się to również „sterowaniem w pętli otwartej”.

To więcej niż różnica semantyczna. Tylko sterownik z zamkniętą pętlą ma możliwość kompensacji nieznanych parametrów, modelując błędy itp.

W swoim pytaniu odnosisz się do sytuacji, w której sprzężenie do przodu jest wykorzystywane jako środek do odrzucenia zakłóceń. Pomysł polegałby na pomiarze sygnału wejściowego zakłócenia, zamodelowaniu odpowiedzi systemu na to wejście, obliczeniu wymaganego wejścia sterującego, aby przeciwdziałać tej odpowiedzi, a następnie zastosowaniu tego wejścia sterującego. Ponieważ sygnał sterujący (wyjście kontrolera) jest niezależny od odpowiedzi systemu, jest to sterowanie w pętli otwartej.

Często zdarza się, że kontrolery są projektowane z komponentami sprzężenia zwrotnego i sprzężenia zwrotnego. W tym przypadku zwykle myślę o komponencie sprzężenia zwrotnego jako o głównej ścieżce, a komponencie sprzężenia zwrotnego jako o uzupełnieniu, aby w jakiś sposób poprawić wydajność.

Na przykład w przypadku sterowania ruchem można wykonać silnik do śledzenia prędkości odniesienia za pomocą regulatora PID, który działa na błąd prędkości. Ponieważ regulator PID działa tylko na błędzie, bez znajomości sygnału odniesienia, musi wystąpić jakiś błąd zanim regulator zareaguje, więc wystąpi pewne opóźnienie. Możesz zwiększyć wzmocnienia, aby zminimalizować opóźnienie, ale ponieważ rzeczywiste systemy są elastyczne, w pewnym momencie system stanie się niestabilny wraz ze wzrostem wzmocnień.

Możesz dodać ścieżkę sprzężenia zwrotnego, jednakże, który działa na pochodnej prędkości odniesienia (czyli przyspieszenia). Jeśli bezwładność systemu jest stała, kontroler wyprzedzający może być prostym proporcjonalnym wzmocnieniem pomnożonym przez sygnał przyspieszenia, co odpowiadałoby dodatkowemu momentowi obrotowemu.

Teraz silnik będzie generował moment obrotowy w odpowiedzi na zmiany prędkość odniesienia bez czekania, aż system rozwinie błąd prędkości. Ponieważ istnieje również regulator sprzężenia zwrotnego, wszelkie efekty tarcia, błąd modelowania (tj. jeśli wybrane wzmocnienie sprzężenia do przodu nie jest dokładnie poprawne dla bezwładności systemu) itp. , kontroler może nadal skompensować i sprowadzić błąd do zera.

Sr. bez punktu różnicy System kontroli sprzężenia zwrotnego System sterowania sprzężeniem zwrotnym:

1. Definicja

   • Systemy, w których podejmowane są działania korygujące po zakłóceniach wpływających na wyjście
   • Systemy, w których podejmowane są działania naprawcze, zanim zakłócenia wpłyną na wyjście

2. Niezbędne wymaganie

   • Niewymagane

   • Mierzalne zakłócenia lub hałas

3. Działania naprawcze

   • Działania naprawcze podjęte po wystąpieniu zakłócenia na wyjściu.

   • Działania naprawcze podjęte przed wystąpieniem rzeczywistego zakłócenia na wyjściu.

4. Diagram blokowy

   • tutaj wprowadź opis obrazu

   • wprowadź opis obrazu tutaj

5. Regulacja zmiennej kontrolnej

   • Zmienne są dostosowywane w zależności od błędów.
   • Zmienne są dostosowywane na podstawie wcześniejszej wiedzy i przewidywań.

6. Przykład

   • Zastosowanie czujnika przechyłu jako element sprzężenia zwrotnego w systemie stabilizacji statku.
   • Zastosowanie przepływomierza jako bloku sprzężenia zwrotnego w systemach kontroli temperatury.

Komentarze

• W Twojej odpowiedzi prawdopodobnie brakuje obrazów, a także kontekstu.