Styrsystem kan reagera automatiskt på miljöns dynamik med hjälp av sensorer som upptäcker förändringar.
Bildkredit: Emilija Randjelovic/iStock/GettyImages
Styrsystem kan reagera automatiskt på miljöns dynamik med hjälp av sensorer som upptäcker förändringar. Feedback och feedforward i ett styrsystem är olika scheman för att reagera på förändringar i systemet. Varje schema använder sensorer för att mäta viktiga faktorer och en uppsättning regler för att reagera på förändringar i dessa faktorer. Feedback och feedforward-kontroller kan existera samtidigt i samma system, men de två scheman fungerar på väldigt olika sätt.
Feedback. kontra återkopplingskontroll
Ett återkopplingssystem mäter en variabel och reagerar på förändringar i den variabeln. Till exempel mäter en hemtermostat den omgivande temperaturen i ett hem. När temperaturen faller under sin lägsta inställning, aktiverar termostaten ugnen för att värma hemmet tillbaka till lämplig temperatur. Termostaten mäter temperaturen, men den matar också tillbaka det värdet till sitt kontrollschema för att upprätthålla temperaturen. Det är där termen "feedback" kommer från.
Dagens video
Ett feedforward-system kan mäta flera sekundära variabler utöver den primära. Till exempel kan en feedforward-termostat mäta såväl externa som interna temperaturer. Den kan känna av förhållanden som påverkar temperaturen, såsom öppna dörrar och fönster. Om systemet känner av att det är kallt ute och någon öppnar ett fönster kommer ett feedforward-system proaktivt att slå på ugnen för att förhindra att temperaturen i huset sjunker.
Istället för att vänta på att temperaturen ska ändras vid termostaten, förutser feedforward-kontroller temperaturfallet och systemet försöker motverka värmeförlusten. Ett annat exempel på ett feedforward-system är ett grafikkort som ökar fläkthastigheten som svar på intensiv grafikaktivitet för att avleda värme innan temperaturen börjar stiga.
Fördelar. av ett återkopplingskontrollsystem
Feedback-baserade styrsystem har fördelen av att vara enkla. Systemet mäter en variabel och använder variabelns tillstånd för att fatta beslut. Ingen korrigerande åtgärd sker förrän om det inte finns en förändring i den uppmätta variabeln. Om variabeln inte kan mätas av någon anledning, som att en enhet är offline, kan återkopplingskontrollen gå sönder.
Å andra sidan kan feedforward-system förutse förändringar i variabeln. De arbetar proaktivt snarare än reaktivt. Ju fler sekundära faktorer systemet mäter, desto mer exakt kan det arbeta mot dessa förändringar.
Nackdelar med Feedback Control
Återkopplingssystem kan vara något felaktiga. En termostat gör ett bra jobb med att upprätthålla ungefärliga temperaturer, men den faktiska omgivningstemperaturen fluktuerar när ugnen slås på och av som svar på termostatens signaler. Oväntade variabler, som ett fönster eller en dörr som lämnas öppen, kan göra det svårt för systemet att hänga med.
På samma sätt är feedforward-system bara så bra som informationen som ges till systemet. För att fungera effektivt krävs en modell av processmodellen som beskriver hur uppmätta variabler reagerar på förväntade förändringar. Feedforward-kontroller kan inte ta hänsyn till en omätbar variabel när de fattar beslut. Dessa döda fläckar kan göra att kontrollen går sönder. Många styrsystemdesigner kopplar feedforward-logik med återkopplingskontroller för att tillhandahålla ett beslutsfattande backup-schema.
