Der Begriff Feed-Forward und seine Bedeutung?

Ich versuche die technische Bedeutung des Begriffs "Feed-Forward" zu verstehen, wann und wo er verwendet werden kann und wo er nicht verwendet werden kann. Ich habe diesen Begriff in verschiedenen Bereichen gesehen.

Zum Beispiel:

Vektorfeldorientiert von Wechselstrommotoren

Faltungsneurale Netze

Digitalfilter Design

Es sieht so aus, als wäre dies ein grundlegender Begriff. Aber ich konnte seine grundlegende technische Definition nicht finden.

Welches Phänomen ist in diesem Begriff eingekapselt. Und wenn ein bestimmtes Phänomen als "Feed-Forward" bezeichnet wird, welche Attribute und Eigenschaften werden dann verstanden, die dieses Phänomen besitzen wird?

Vorwärtskopplung bezieht sich auf die Richtung des Signalflusses. Für das Vorwärtskoppeln ist die Richtung vorwärts :-)

Ich denke, es ist einfacher, ein Beispiel zu zeigen. Ich weiß, dass viele "Sigma-Delta" -ADCs (Analog-Digital-Wandler) eine Kombination aus Rückkopplung und Vorwärtskopplung verwenden.

Ich habe hier in diesem Artikel ein Beispiel für ein Blockdiagramm eines solchen ADC über inkrementelle Delta-Sigma-Analog-Digital-Wandler höherer Ordnung gefunden.

Die allgemeine Richtung des Signalflusses ist von links nach rechts. Der Eingang des ADC befindet sich links, der Ausgang rechts.

Beachten Sie, wie sich am unteren Rand des Diagramms eine Rückkopplungslinie vom Ausgang des Quantisierers über b bis zu einem Summationspunkt in der Nähe des Eingangs befindet.

Beachten Sie, dass durch Ändern des Werts von b entweder positive oder negative Rückkopplungen auftreten können. Es handelt sich jedoch um eine Rückkopplung, wenn das Signal "zurück" geht (in Richtung des Eingangs).

Dann gibt es die drei Signale oben im Diagramm, die ein Signal von links nach rechts, also in Vorwärtsrichtung, speisen. Dies sind die "Feed Forward" -Pfade. Abhängig von den Koeffizienten a1 und a2 können diese Signale wiederum entweder eine positive Vorwärtskopplung oder eine negative Vorwärtskopplung ergeben. Beide sind jedoch vorwärts gerichtet, da die Richtung zum Ausgang zeigt.

Das Bild unten zeigt einen Geschwindigkeitsregler, den Sie normalerweise im AC-Servomotor finden. Es ist nur ein Bruchteil der gesamten Kaskadenschleife.

Die Niederfrequenzsignale (langsame Reaktion) durchlaufen einen niedrigeren Pfad, dies ist: Geschwindigkeitssollwert ($\Omega{set}$), tatsächliche Geschwindigkeit ($\Omega{m}$) von Geberrückmeldung, Tiefpassfilter ($T_{f}$), PI-Regler ($K_p, T_i$). Der Ausgang ist der Drehmomentsollwert für einen anderen PI-Regler. Dieser Pfad wird verwendet, um den Geschwindigkeitsfehler "a posteriori" zu korrigieren, was bedeutet, dass der Fehler vorliegt und wir dazu neigen, ihn zu reduzieren.

Die Signale mit höheren Frequenzen (schnelle Antwort) durchlaufen den oberen Pfad, den sogenannten Feedforward. Mit bekannter Systemreibung ($F$) und bekannte Systemträgheit ($J$) mit bekanntem statischen Lastdrehmoment ($M_{teze}$) mit bekannter Sollgeschwindigkeit und Änderungsrate ($\dfrac{d}{dt}$) können wir das Drehmoment "a priori" voraussagen. Dies ist ein sehr schnell wirkender Pfad, der das Signal vorwärts einspeist, bevor der Geschwindigkeitsfehler noch vorhanden ist.

Lassen Sie mich zunächst einen Schritt zurücktreten ... Ein Steuerungssystem benötigt eine Ein- und Ausgabe sowie eine Methode zur Messung des Feedbacks. Beispiele für offene Regelkreise umfassen magnetische Schrittmotoren, während geschlossene Regelkreise dazu neigen, für eine oder mehrere Variablen linearisiert zu werden.

Dazwischen gibt es Signalaufbereiter oder Prozessoren, die sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich eine verbesserte Reaktion liefern. Dies kann in jede Richtung des Servos erfolgen, entweder am Eingang oder beim Erfassen des Ausgangs.

• Die Signale werden vom Design konditioniert, um einen minimalen Fehler mit optimalem Ergebnis zu erzielen. dynamische und stationäre Reaktion durch viele analoge Analysemethoden. (Schritt, Rampe, Impuls, Verblassen usw.).

• Sie enthalten häufig mehr als einen Sensor, um die gleiche Zeitrate zu erreichen.

  • zB Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung mit inkrementellen oder absoluten Signalen.

• Es muss eine Möglichkeit geben, Fehler mit einem Signal für jede Spezifikation zu messen. von Bedeutung.

• Es muss präzise und dennoch kostengünstig sein, ohne Zeit- oder Frequenzrauschen oder signifikante Verzögerungen oder Verluste in der Phasenspanne hinzuzufügen.

• Signalaufbereiter können Verstärker, Filter, f bis V, V bis f, linear bis logarithmisch, anti-logarithmisch, Leistungsreihen, parametrisch, umfassen. Usw,

Wie unterscheidet sich Feedforward von Feedback?

• NFB-Signale ( Negative Feedback ) können so verarbeitet werden, dass sie dem ähneln, was direkt zur Steuerung durch Fehlerkorrektur gesteuert wurde . oder verbessert, um einige Fehlermessungen zu verbessern.

• Feedforward (FF) -Signale ändern die Steuerung jedes Eingangsparameters ** durch einen wissensbasierten Algorithmus oder eine analoge Methode, anstatt nur das Fehlersignal zu ändern.

  • Sie sagen voraus, was zur Steuerung des Ausgangs erforderlich ist, anstatt sich auf Rückkopplungsfehlerbedingungen zu verlassen. Sie steuern einen Eingabeparameter direkt zur Steuerung oder Kompensation.

  • PWM ist nicht wirklich ein FF-Beispiel, sondern wird nur als Eingabe definiert. Wenn dies jedoch hilft, können Sie es als einfaches Beispiel betrachten.

    Control         NFB            FF
    =====           =======     ========
    Time            Reactive    Predictive
    Error Loop      Inside      Outside and maybe inside
    Calibration     yes         yes
    

• Kalibrierung Fehlerkorrektur für Verstärkung, Offset für jede Übertragungsfunktion aufgrund von NFG, FF oder Sensor oder Aktor aufgrund einer Variablen

  • z.B; einschließlich V, ['C], Alterung, Druck, Feuchtigkeit,

Beispiel: CIFF-Teil (Cascaded-Integrators Feed-Forward) einiger Sigma-Delta-ADCs

In jedem Steuersystem ist es wichtig, jeden Sättigungszustand vorwärts oder rückwärts zu kennen, wenn die inkrementelle Verstärkung bei diesem Schwellenwert auf Null (0) fällt, was sich auf die Zeitfehlerantwort und -stabilität auswirkt.