反馈和前馈控制有什么区别？

#1 楼

在基础教科书中可以找到的简单的控制系统模型和框图中，它们将为您显示一个单独的图，其中包含使用目标参数的测量值的反馈部分和不使用目标参数表的前馈部分。 >


踏入现实世界时，请准备好放松定义。

将其视为可帮助您讨论控件子集的术语进行处理。系统而不是数学绝对值。

在简单控制中，控制系统的反馈部分是使用要在计算中尝试控制的参数的测量结果。

但是请不要忘记我们通常将术语用于系统。指向扬声器的麦克风会使系统以可预测的方式发展，我们说反馈会引起很大的噪音。

因此，当我们谈论反馈时，我们所谈论的是系统的某些特征如何影响该系统的发展。

当我们谈论特定控件的反馈部分时系统中，我们将对话重点放在我们正在测量并试图控制的目标参数上。

前馈控制无关。至少那是开始讨论它的最佳方法。在前馈控制中，我们正在创建系统的某些模型，并使用该模型将目标参数更改为所需的参数。如果我们有一个完美的系统模型，那么我们确切地知道需要什么样的输入来改变目标参数。无需测量目标参数。因此，在简单的理论中，前馈控制是不需要使用目标参数的测量值的控制。

但是事情变得混乱了。创建好的模型很困难，我们经常使用某种学习方法或系统标识来创建模型并随着情况的变化更新模型。这将使用目标参数的测量值。是反馈吗？是。我们称之为反馈控制吗？否。

其他干扰总是很难预测的，如果我们可以测量其中的一部分或全部，我们可以改进前馈控制模型。这些测量是否有反馈？是。我们称之为反馈控制吗？否。

希望能给您更多的了解。我不了解Astrom＆Murray的书，但我可以在Google上看到引用来自引言一章。我希望它们会在以后使您对反馈和前馈有更细微的了解。

#2 楼

有争议的是什么是无功的，什么不是...，但是传感器测量的内容以及控制器拥有的信息是没有争议的。

在反馈控制中，对系统的输出进行测量以及是否测量它们与期望的输出（参考）不匹配。将重新计算受控参数。如果输入不变，则这些差异通常来自干扰。控制器从系统输出中获得反馈，量化与期望状态的“距离”，无论是什么原因造成这种差异。

在前馈控制中，测量干扰并控制受控参数为根据某些数学（或逻辑）模型计算得出。没有反馈可以查看系统是否真正处于所需状态或离所需状态“有多远”。如果未测量到的干扰导致系统的输出与期望的不同，则控制器将不会做出反应。

因此将其表述为“无功”，我会说反馈控制是无功的，因为它会做出反应前馈功能是主动的，因为它在系统输出更改之前起作用。控制理论中的重要因素是受控系统的输出。从系统输出变化的角度来看，这可能就是为什么定义无功的原因。

前馈也会对某些内容做出反应，但这不是系统的输出，因此从系统输出的角度来看，它不是无功的。在前馈控制中，系统的输出可以改变，而不会受到控制器的任何反应；而在反馈控制中，系统输出的任何改变都会引起控制器的反应。由于重要的方面是系统的输出，并且前馈控制器对输出的变化没有反应，因此可以将其视为非反应性控制方法。

Wikipedia中的插图，（a）开环，（ b）前馈，（c）反馈

#3 楼

我认为，由于前馈控制仍然使用传感器值来产生控制信号


从理论上讲，您的假设是错误的。前馈控制逻辑不必取决于传感器值。而是取决于所需的值。例如，如果我们有一个像简单的钟摆一样悬挂的简单杆，并且在枢轴处带有扭转弹簧。假设我们正在用枢轴上的电机操作此杆。如果给定30度的期望角，则前馈逻辑将发送一个指令，从而平衡扭转弹簧旋转30度。而反馈逻辑将注意空气阻力的真实情况。

#4 楼

认为您的控制器具有多个组件：

系统的数学模型，

用于检测错误的测量子系统，

a将命令输入到系统的方法。

反馈控制器使用测得的误差，计算输入的变化以消除这些误差，然后将这些输入发送给系统。这个想法是影响系统的所有动态因素都不是事先知道的-摩擦值会发生变化，会遇到干扰，有效载荷不是恒定的，等等。因此我们测量并消除了误差。

前馈控制器通常环绕反馈控制器。尽管类型很多，但它们通常都会估计上面计算出的那些更改后的输入，系统的响应。然后，他们进一步“微调”输入以解决预计的其他错误，以防止发生那些建模的错误。一个很好的例子是，当系统知道设备捡起东西时有效载荷发生了变化时，可以增加流向电动机的电流以解决所需的额外转矩，而无需等待系统开始运行（过慢）并看到错误发生。

#5 楼

控制器总是对某事做出反应，因此您认为“反应性”不是两者之间的区别是正确的。关键是控制器的反应。

在反馈控制中，控制器的作用是使错误信号最小化。包含反馈控制的系统将具有：


用于测量系统输出的传感器
与系统输出进行比较的参考信号
（即“响应”）参考值与测量值之间的差异

这种类型的控制方案也称为“闭环控制”。

Feed中进行正向控制时，控制器的行为无需任何直接了解系统响应的信息。它可能会对参考信号或传感器的输出做出反应（只要传感器不测量系统输出-这会产生反馈回路），或者两者兼而有之。这也称为“开环控制”。

这不仅仅是语义上的区别。只有闭环控制器才能够补偿未知参数，建模误差等。

在您的问题中，您所指的是前馈被用作实现干扰抑制的一种情况。这样的想法是，您测量干扰输入，对由于该输入而引起的系统响应进行建模，计算所需的控制输入以抵消该响应，然后应用该控制输入。由于您的控制信号（控制器输出）与系统响应无关，因此这是开环控制。

设计具有反馈和前馈组件的控制器并不少见。在这种情况下，我通常将反馈组件视为主要路径，将前馈组件视为辅助路径，以某种方式提高性能。

例如，在运动控制中，通过使用对速度误差进行操作的PID控制器，可以使电动机遵循速度基准。由于PID控制器仅对错误进行操作，而对参考信号一无所知，因此在控制器作出响应之前必须存在一定的错误，因此会有一定的延迟。您可以增加增益以最大程度地减少延迟，但是由于实际系统是灵活的，因此在某些情况下，随着增益的增加，系统将变得不稳定。

您可以添加前馈路径但是，其作用于速度参考值的导数（即加速度）。如果系统的惯性是恒定的，则前馈控制器可以是简单的比例增益乘以加速度信号，这将与一些附加转矩相对应。

现在，电动机将根据转矩变化来产生转矩。速度参考，而无需等待系统产生速度误差。由于还存在反馈控制器，因此任何摩擦，建模误差（即，如果所选择的前馈增益对于系统的惯性而言并非完全正确）等任何影响，控制器仍可以补偿并将误差驱至零。 />

#6 楼

无差异点反馈控制系统前馈控制系统：



定义



采取纠正措施的系统干扰影响输出之后
在干扰影响输出之前已采取纠正措施的系统



必要的需求



>不需要
可测量的干扰或噪声



纠正措施


在发生干扰后对设备进行纠正输出。
在输出上发生实际干扰之前采取的纠正措施。



方框图


输入图像在此处描述
在此处输入图像描述在



控制变量调整


变量根据误差进行调整。
根据先验知识和预测来调整变量。



示例


使用侧倾传感器作为反馈元素在船舶稳定系统中。
将流量计用作温度控制系统中的前馈模块。