Jag läser från Astrom & Murray (2008) ”s Feedback Systems: En introduktion för forskare och ingenjörer om skillnaden mellan feedback och feed-forward. Boken säger:

Feedback är reaktiv: det måste finnas ett fel innan korrigerande åtgärder vidtas. Under vissa omständigheter är det dock möjligt att mäta en störning innan störningen har påverkat systemet. Effekten av störningen reduceras således genom att mäta den och generera en styrsignal som motverkar den. Detta sätt att styra ett system kallas feedforward .

Passagen gör att det verkar som om feedback är reaktiv, medan feed-forward inte är . Jag hävdar att eftersom framåtstyrning fortfarande använder sensorvärden för att producera en styrsignal, är den fortfarande reaktiv på de förhållanden som systemet befinner sig i. Så, hur kan framåtstyrning eventuellt skilja sig från feedback om båda är former av reaktiv kontroll? Vad som verkligen skiljer de två från varandra?

Ett illustrativt exempel på skillnaden mellan de två skulle vara till stor hjälp.

Svar

I de enkla modellerna och blockscheman för styrsystem som du hittar i grundläggande läroböcker, de visar dig ett enda diagram med ett återkopplingsavsnitt som använder mätningar av målparametern och en matning framåt som inte använder målparametern.

Var redo att koppla av den definitionen när du kommer till den verkliga världen.

Behandla det som terminologi som hjälper dig att prata om en delmängd av ett styrsystem snarare än en matematisk absolut.

I enkel kontroll är återkopplingsdelen av ditt styrsystem det som använder mätningar av parametern du försöker kontrollera i sina beräkningar.

Men glöm inte att vi använder termen för system i allmänhet. En mikrofon som riktas mot en högtalare får systemet att utvecklas på ett förutsägbart sätt och vi säger att feedback orsakar det höga ljudet.

Så när vi pratar om feedback pratar vi om hur någon egenskap hos ett system påverkar utvecklingen av det systemet.

När vi pratar om återkopplingsdelen av ett specifikt styrsystem fokuserar vi konversationen på målparametern vi mäter och försöker kontrollera.

Feedforward-kontrollen är inte relaterad. Det är åtminstone det bästa sättet att börja diskutera det. I feedforward-kontroll skapar vi någon modell av systemet och använder den för att ändra målparametern till vad vi vill ha. Om vi har en perfekt modell av systemet vet vi exakt vilka ingångar till manövreringen vi behöver för att ändra målparametern. Det är inte nödvändigt att mäta målparametern. Så i enkel teori är matning framåt kontroll som inte behöver använda mått på målparametern.

Men då blir det rörigt. Att skapa bra modeller är svårt och vi använder ofta någon form av inlärning eller systemidentifiering för att skapa modellen och uppdatera modellen när saker och ting förändras. Detta kommer att använda mätningar av målparametern. Är det feedback? Ja. Kallar vi den här feedbackkontrollen? Nej.

Ytterligare störningar är alltid svåra att förutsäga och om vi kan mäta några eller alla av dem kan vi förbättra modellen för framåtstyrning. Är dessa mätningar feedback? Ja. Kallar vi den här feedbackkontrollen? Nej.

Förhoppningsvis ger det dig lite mer förståelse. Jag känner inte Astrom & Murrays bok, men jag kan se på google att citatet kommer från introduktionskapitlet. förvänta dig att de kommer att ge dig en mer nyanserad förståelse för feedback och feed-forward senare.

Svar

Det kan diskuteras vad som kallas reaktivt och vad som inte är … men vad som mäts av sensorer och vilken information styrenheten har kan inte diskuteras.

Vid återkopplingskontroll mäts systemets utgångar och om de inte matchar önskad utgång (referens) beräknas den kontrollerade parametern på nytt. Om ingången inte ändras kommer dessa skillnader vanligtvis från störningar. Styrenheten har en återkoppling från systemets utgång som kvantifierar ”hur långt” det är från önskat tillstånd, oavsett vad som orsakar denna skillnad.

Vid framåtstyrning mäts störningarna och den kontrollerade parametern beräknas baserat på någon matematisk (eller logisk) modell. Det finns ingen feedback för att se om systemet verkligen är i önskat tillstånd eller ”hur långt” det är från önskat tillstånd. Om störningar som inte mäts orsakar systemets Om utgångarna skiljer sig från den önskade reagerar inte styrenheten.

Så för att formulera det med ”reaktivt” skulle jag säga att återkopplingskontroll är reaktiv eftersom den reagerar på förändringar i systemets utsignal medan feed-forward är proaktiv eftersom den agerar innan systemets utgångsändring. Den viktiga faktorn i styrteorin är den kontrollerade systemeffekten; det är förmodligen varför reaktivt definieras utifrån förändringen i systemets utdata.

Feedforward reagerar också på något, men det här är inte systemets utdata så från punkten syn på systemets utgång är det inte reaktivt. Vid framåtstyrning kan systemets utgång förändras utan någon reaktion från styrenheten medan i återkopplingskontroll någon förändring i systemutgången kommer att framkalla en reaktion från styrenheten. Eftersom den viktiga aspekten är systemets utgång och framåtstyrenheten inte reagerar på förändringar i utgången kan den betraktas som en icke-reaktiv styrmetod.

Illustration från Wikipedia , (a) öppen slinga, (b) matning framåt, (c) återkoppling

ange bildbeskrivning här

Kommentarer

  • Så, framåtstyrning förutsätter att störningar kan upptäckas oberoende av deras effekter på systemet, medan feedbackkontroll förutsätter att störningar bara kan upptäckas efter att de har påverkat systemet?
  • Mer som feed-forward-kontroll används när de (viktigaste) störningarna kan upptäckas och en modell kan bygga upp med önskad precision, och återkopplingskontroll används när inte. Kombinationer av feedback och feed-forward används också. Feed-forward-värdet ” hjälper ” feedback c ontroller att reagera bättre.

Svar

Jag argumenterar det eftersom feedforward-styrning fortfarande använder sensorvärden för att producera en styrsignal

För en teoretisk diskussion är ditt antagande fel. En feed-forward-styrlogik behöver inte bero på sensorvärdet. Snarare beror det på önskat värde. Till exempel, om vi har en enkel stång hängd som en enkel pendel med en vridfjäder vid svängningen. Låt oss säga att vi kör den här stången med en motor vid svängningen. Om vi ger 30 graders önskvinkel, så kommer framåtlogiken att skicka en plikt, följaktligen, att balansera vridningsfjädern roterad i 30 grader. Medan återkopplingslogiken kommer att ta hand det verkliga scenariot för luftmotstånd.

Svar

Tänk på att din styrenhet har flera komponenter:

en (matematisk) modell av systemet,

ett mätundersystem för att detektera fel,

en metod för att mata in kommandon till systemet.

Återkopplingsstyrenheten använder de uppmätta felen, beräknar ändringar av ingångarna för att squasha dessa fel och skickar dessa ingångar till systemet. Tanken är att all dynamik som påverkar ett system inte kommer att vara känd i förväg – friktionsvärden förändras, störningar är påträffade, nyttolast är inte konstanta osv. Så vi mäter felet och eliminerar det.

Matningsstyrningen lindar vanligtvis runt feedbackkontrollen. Även om det finns många typer, uppskattar de generellt vad systemets svar kommer att vara för de ändrade ingångarna som beräknats ovan. De ”knuffar” sedan ytterligare ingångarna för att ta hänsyn till de förutspådda ytterligare felen för att förhindra att de modellerade felen inträffar. Ett bra exempel är när systemet vet att nyttolasten ändras när en enhet plockar upp något – strömmen till motorerna kan ökas för att ta hänsyn till det extra vridmoment som krävs utan att vänta på att systemet ska börja röra sig (för långsamt) och se felen förekommer.

Svar

Styrenheter reagerar alltid på något, så du stämmer med att ”att vara reaktiv” inte är skillnaden mellan de två. Nyckeln är vad styrenheterna reagerar på.

Vid återkoppling kontrollerar styrenheten att minimera en felsignal. Ett system inklusive återkopplingskontroll skulle ha:

  • En sensor för att mäta systemutgången
  • En referenssignal till vilken systemutgången jämförs
  • A styrenhet som arbetar på (dvs ”reagerar på”) skillnaden mellan referensen och mätningen

Denna typ av styrschema kallas också för ”sluten slingstyrning.”

Vid matning framåt fungerar styrenheten utan någon direkt kännedom om systemets svar. Det kan reagera på en referenssignal eller utmatning från en sensor (så länge sensorn inte mäter systemets utgång – detta skulle skapa en återkopplingsslinga) eller båda. Detta kallas också ”öppen slinga-kontroll.”

Detta är mer än en semantisk skillnad. Endast en sluten slinga-kontroller har förmågan att kompensera för okända parametrar, modellering fel etc.

I din fråga hänvisar du till en situation där feed-forward används som ett medel för att uppnå störningsavslag. Tanken skulle vara att du mäter störningsingången, modellerar systemets svar på grund av denna ingång, beräknar den nödvändiga styringången för att motverka detta svar och sedan tillämpar den kontrollingången. Eftersom din styrsignal (styrenhetens utgång) är oberoende av systemets respons är detta öppen slingstyrning.

Det är inte ovanligt att styrenheter utformas med både återkoppling och framåtkomponenter. I det här fallet tänker jag vanligtvis på återkopplingskomponenten som den primära vägen och framåtkomponenten som kompletterande för att förbättra prestandan på något sätt.

Till exempel, i rörelsekontroll kan en motor göras att följa en hastighetsreferens med hjälp av en PID-styrenhet som arbetar med hastighetsfelet. Eftersom PID-regulatorn endast arbetar på felet, utan att känna till referenssignalen, måste det finnas något fel innan styrenheten svarar, så det kommer att bli en viss fördröjning. Du kan öka vinsterna för att minimera fördröjningen, men eftersom riktiga system är flexibla kommer det att finnas någon punkt då systemet blir instabilt när vinsterna ökas.

Du kan lägga till en framåtväg, emellertid, som fungerar på derivatet av hastighetsreferensen (så, accelerationen). Om systemets tröghet är konstant kan matningen framåt vara en enkel proportionell förstärkning gånger accelerationssignalen, vilket skulle motsvara något extra vridmoment.

Nu genererar motorn vridmoment som svar på förändringar i hastighetsreferensen utan att vänta på att systemet ska utveckla hastighetsfel. Eftersom återkopplingskontrollen också finns, kan alla effekter av friktion, modelleringsfel (dvs. om den valda matningsförstärkningen inte är exakt korrekt för systemets tröghet) etc. kan styrenheten fortfarande kompensera och driva felet till noll.

Svar

Sr. ingen skillnadspunkt Återkopplingsstyrsystem Feed Forward Control-system:

  1. Definition

    • System där korrigerande åtgärder vidtas efter att störningar påverkar utdata
    • System där korrigerande åtgärder vidtas innan störningar påverkar utdata

  2. Nödvändigt krav

    • Krävs inte

    • Mätbar störning eller buller

  3. Korrigerande åtgärder

    • Korrigerande åtgärder efter att störningen inträffar på utgången.

    • Korrigerande åtgärder som vidtagits innan den faktiska störningen inträffar på utgången.

  4. Blockdiagram

    • ange bildbeskrivning här

    • enter bildbeskrivning här

  5. Kontrollvariabeljustering

    • Variabler justeras beroende på fel.
    • Variabler justeras baserat på tidigare kunskaper och förutsägelser.

  6. Exempel

    • Användning av rullsensor som återkopplingselement i fartygsstabiliseringssystem.
    • Användning av flödesmätare som matningsblock i temperaturkontrollsystem.

Kommentarer

  • Ditt svar verkar sakna bilder, liksom något sammanhang.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *