Verschillen tussen feedbackcontrole en feedforward-controle

Besturingssystemen kunnen automatisch reageren op omgevingsdynamiek met behulp van sensoren die veranderingen detecteren. Feedback en feedforward in een besturingssysteem zijn verschillende schema's om te reageren op veranderingen in het systeem. Elk schema maakt gebruik van sensoren om belangrijke factoren te meten en een reeks regels om te reageren op veranderingen in die factoren. Feedback en feedforward-controles kunnen naast elkaar bestaan ​​in hetzelfde systeem, maar de twee schema's werken op zeer verschillende manieren.

Een feedbacksysteem meet een variabele en reageert op veranderingen in die variabele. Een woningthermostaat meet bijvoorbeeld de omgevingstemperatuur in een woning. Wanneer de temperatuur onder de minimuminstelling daalt, activeert de thermostaat de oven om het huis weer op de juiste temperatuur te verwarmen. De thermostaat meet de temperatuur, maar voert die waarde ook terug in zijn regelschema om de temperatuur te handhaven. Het is waar de term "feedback" vandaan komt.

Een feedforward-systeem kan naast de primaire ook meerdere secundaire variabelen meten. Een feedforward-thermostaat kan bijvoorbeeld zowel externe als interne temperaturen meten. Het kan omstandigheden detecteren die van invloed zijn op de temperatuur, zoals open deuren en ramen. Als het systeem voelt dat het buiten koud is en iemand een raam opent, zal een feedforward-systeem de oven proactief inschakelen om te voorkomen dat de temperatuur in huis daalt.

In plaats van te wachten tot de temperatuur verandert bij de thermostaat, anticiperen feedforward-regelingen op de temperatuurdaling en probeert het systeem het warmteverlies tegen te gaan. Een ander voorbeeld van een feedforward-systeem is een videokaart die de ventilatorsnelheid verhoogt als reactie op intense grafische activiteit om warmte af te voeren voordat de temperatuur begint te stijgen.

Op feedback gebaseerde regelsystemen hebben het voordeel dat ze eenvoudig zijn. Het systeem meet een variabele en gebruikt de toestand van de variabele om beslissingen te nemen. Er vindt geen corrigerende actie plaats totdat er een verandering is in de gemeten variabele. Als de variabele om de een of andere reden niet kan worden gemeten, bijvoorbeeld als een apparaat offline is, kan de feedbackcontrole kapot gaan.

Feedforward-systemen daarentegen kunnen anticiperen op veranderingen in de variabele. Ze werken proactief in plaats van reactief. Hoe meer secundaire factoren het systeem meet, hoe nauwkeuriger het deze veranderingen kan tegengaan.

Feedbacksystemen kunnen enigszins onnauwkeurig zijn. Een thermostaat kan goed de geschatte temperaturen handhaven, maar de werkelijke omgevingstemperatuur fluctueert als de oven in- en uitgeschakeld wordt als reactie op de signalen van de thermostaat. Onverwachte variabelen, zoals een raam of deur die open staat, kunnen het voor het systeem moeilijk maken om bij te blijven.

Evenzo zijn feedforward-systemen slechts zo goed als de informatie die aan het systeem wordt gegeven. Om effectief te werken is een model van het procesmodel nodig dat beschrijft hoe meetvariabelen reageren op verwachte veranderingen. Feedforward-controles kunnen bij het nemen van beslissingen geen rekening houden met een niet-gemeten variabele. Deze blinde vlekken kunnen ervoor zorgen dat de controle wegvalt. Veel ontwerpen van besturingssystemen koppelen feedforward-logica met feedback-besturingselementen om een ​​back-upschema voor besluitvorming te bieden.