Różnice między kontrolą sprzężenia zwrotnego a kontrolą posuwu do przodu

Systemy sterowania mogą automatycznie reagować na dynamikę otoczenia za pomocą czujników wykrywających zmiany. Sprzężenie zwrotne i sprzężenie zwrotne w systemie sterowania to różne schematy reagowania na zmiany w systemie. Każdy schemat wykorzystuje czujniki do pomiaru ważnych czynników oraz zestaw reguł reagowania na zmiany tych czynników. Sterowanie sprzężeniem zwrotnym i sprzężeniem do przodu może współistnieć w tym samym systemie, ale te dwa schematy działają w bardzo różny sposób.

System sprzężenia zwrotnego mierzy zmienną i reaguje na zmiany tej zmiennej. Na przykład termostat domowy mierzy temperaturę otoczenia w domu. Gdy temperatura spadnie poniżej minimalnej nastawy, termostat aktywuje piec, aby ogrzać dom z powrotem do odpowiedniej temperatury. Termostat mierzy temperaturę, ale również przekazuje tę wartość z powrotem do swojego schematu sterowania, aby utrzymać temperaturę. Stąd pochodzi termin „informacja zwrotna”.

System sprzężenia do przodu może mierzyć kilka zmiennych drugorzędnych oprócz głównej. Na przykład termostat ze sprzężeniem do przodu może mierzyć zarówno temperaturę zewnętrzną, jak i wewnętrzną. Może wykrywać warunki wpływające na temperaturę, takie jak otwarte drzwi i okna. Jeśli system wyczuje, że na zewnątrz jest zimno i ktoś otworzy okno, system wyprzedzający proaktywnie włączy piec, aby zapobiec spadkowi temperatury w domu.

Zamiast czekać na zmianę temperatury na termostacie, sterowanie wyprzedzające przewiduje spadek temperatury, a system próbuje przeciwdziałać utracie ciepła. Innym przykładem systemu ze sprzężeniem do przodu jest karta graficzna, która zwiększa prędkość wentylatora w odpowiedzi na intensywną aktywność grafiki, aby rozproszyć ciepło, zanim temperatura zacznie rosnąć.

Systemy sterowania oparte na sprzężeniu zwrotnym mają tę zaletę, że są proste. System mierzy zmienną i wykorzystuje stan zmiennej do podejmowania decyzji. Żadne działanie korygujące nie ma miejsca, dopóki nie nastąpi zmiana mierzonej zmiennej. Jeśli z jakiegoś powodu nie można zmierzyć zmiennej, na przykład gdy urządzenie jest w trybie offline, kontrola sprzężenia zwrotnego może się załamać.

Z drugiej strony systemy wyprzedzające mogą przewidywać zmiany zmiennej. Działają proaktywnie, a nie reaktywnie. Im więcej czynników drugorzędnych mierzy system, tym dokładniej może przeciwdziałać tym zmianom.

Systemy sprzężenia zwrotnego mogą być nieco niedokładne. Termostat dobrze radzi sobie z utrzymywaniem przybliżonych temperatur, ale rzeczywista temperatura otoczenia zmienia się, gdy piec włącza się i wyłącza w odpowiedzi na sygnały termostatu. Nieoczekiwane zmienne, takie jak pozostawione otwarte okno lub drzwi, mogą utrudnić systemowi nadążanie za nimi.

Podobnie systemy sprzężenia do przodu są tylko tak dobre, jak informacje podane do systemu. Do efektywnej pracy wymagany jest model modelu procesu, który opisuje, w jaki sposób mierzone zmienne reagują na przewidywane zmiany. Sterowanie wyprzedzające nie może uwzględniać niezmierzonej zmiennej podczas podejmowania decyzji. Te martwe punkty mogą spowodować załamanie kontroli. Wiele projektów systemów sterowania łączy logikę sprzężenia zwrotnego z kontrolką sprzężenia zwrotnego, aby zapewnić schemat tworzenia kopii zapasowych do podejmowania decyzji.