Control buclă deschisă
Controlul buclei deschise (numit și control înainte sau control feedforward ), este o tehnică de control spre deosebire de controlul feedback-ului . Se distinge de aceasta prin absența unei măsurări directe a cantității care trebuie controlată, deoarece intrarea sistemului de controlat este calculată pe baza caracteristicilor cunoscute ale acestui sistem și pe măsurarea posibilă a perturbărilor care acționează asupra aceasta.
Principiul de funcționare
Îți imaginezi că ai un sistem de verificat. Prin observarea sa este posibil să ne întoarcem la un model care descrie comportamentul său. De obicei, este un model matematic construit pe baza legilor fizice care guvernează sistemul. Dacă modelul astfel construit poate fi inversat, va fi posibil să se obțină intrarea care trebuie aplicată sistemului pentru a obține ieșirea dorită grație modelului invers. Este evident că performanța sistemului va fi legată de capacitatea modelului de a descrie cu precizie sistemul care trebuie controlat.
Comparație între controlul buclei deschise și controlul feedback-ului
Beneficii
- Absența unei măsurări directe a cantității care trebuie controlată are un impact pozitiv asupra costurilor și timpilor de implementare a controlerului, precum și asupra greutății (gândiți-vă de exemplu la Formula 1 sau la aeronautică unde greutatea este foarte importantă).
- Posibilitatea eliminării senzorilor pentru măsurarea cantității care trebuie controlată implică, de asemenea, un avantaj în ceea ce privește fiabilitatea , deoarece funcționarea corectă a sistemului de control nu va depinde de funcționarea senzorului sau de sistemul de achiziție de date citit de senzor.
- Absența întârzierilor în citirea ieșirii măsurate (datorită dinamicii sistemului sau a senzorilor) garantează o promptitudine mai bună a răspunsului.
Dezavantaje
- Nevoia de a dezvolta un model matematic precis rezultă în teste experimentale pe sistem, cu o creștere consecventă a costurilor de dezvoltare.
- Robustețe slabă față de variațiile parametrice ale modelului, datorită îmbătrânirii componentelor.
- Robustețe slabă în prezența perturbărilor care acționează asupra sistemului.
Aplicații avansate de control forward
Pentru unele sisteme este necesar ca controlerul să poată garanta o pregătire ridicată ca răspuns la comenzi și, în același timp, să prezinte o rezistență puternică la fenomenele de îmbătrânire sau la prezența unor perturbări. În aceste ocazii, este obișnuit să combinați controlul direct și acțiunile de control al feedback-ului pentru a profita de soluțiile individuale de control. Cazurile tipice sunt prezența întârzierilor în măsurarea rezultatului sau necesitatea de a urmări o referință puternic variabilă în timp.
Motor electric: urmărirea traiectoriei
Gândiți-vă la motorul care acționează o articulație a unui robot , pentru a efectua un anumit proces (de exemplu, o incizie). Mișcarea impusă de motor trebuie să urmeze o traiectorie adecvată. În acest caz, adoptarea unui control de feedback nu este suficientă, deoarece va tinde să corecteze eroarea și să nu o prevină. În consecință, traiectoria ar prezenta erori care ar putea face prelucrarea inutilizabilă. Prin urmare, la acțiunea de control se adaugă un semnal care, în condiții teoretice (de exemplu, cunoașterea perfectă a parametrilor motori și în absența perturbațiilor) ar permite executarea traiectoriei: acest semnal reprezintă controlul înainte. În acest fel, controlul feedback-ului va trebui să adauge o contribuție pentru a compensa inexactitățile menționate anterior.
Motor pe benzină: injecție de combustibil
Pentru motorul cu ardere internă , cantitatea de benzină care trebuie introdusă depinde de cantitatea de aer care curge în cilindru (controlată prin supapa de accelerație ). Sistemul are un senzor de evacuare care vă permite să urmăriți raportul aer / combustibil și, prin urmare, vă permite să îl reglați la valoarea dorită. Măsurarea acestei valori la evacuare introduce o întârziere inevitabilă, de fapt informațiile nu vor fi disponibile imediat după injecție, ci numai atunci când amestecul ars este introdus în conducta de evacuare. În aceste condiții, controlul feedback-ului nu garantează o promptitudine bună a răspunsului și este de preferat să adăugați un controler direct care furnizează valoarea combustibilului care urmează să fie introdusă pe baza unei estimări a aerului la cilindru (ceea ce reprezintă o perturbare).
Bibliografie
- P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni. Bazele controalelor automate. McGraw-Hill Companies, iunie 2008. ISBN 9788838664342 .
