شنبه , تیر ۲۹ ۱۳۹۸
صفحه اصلی / اتوماسیون صنعتی / پی ال سی / Feed Forward Controller يا FFC چیست؟

Feed Forward Controller يا FFC چیست؟

Feed Forward Controller يا به اختصار FFC

رويکردي در مهندسي کنترل است که با شناسايي عوامل نا خواسته تاثير گذار بر خروجي

(اغتشاشات) و پيش بيني تاثير آن ها بر سيستم سعي ميکند تا خروجي را به اندازه ست پوينت ثابت نگه

دارد .کنترلر FFC از طريق سنسور ها اغتشاشات ورودي به سيستم را شناسايي مي کند و سپس با توجه

به مدل سيستم اثر اغتشاشات بر روي سيستم قبل از وقوع خطا در سيستم را محاسبه و پيش بيني

سپس با تغيير مقدار سيگنال کنترلي از اثر گذاشتن اين اغتشاشات بر خروجي جلوگيري ميکند .

مثال :

در اين مثال شماي يک مبدل حرارتي رسم شده است .سيستم به اين صورت عمل ميکند که يک سيال

وارد ديگ بخار شده و از طريق بخار موجود در ديگ دماي سيال تغيير مي کند طبيعتا با افزايش سرعت

جريان سيال ورودي حجم بيشتري از مايع در زمان مشخص از ديگ عبور مي کند به عبارت ديگر مايع زمان

کمتري را براي تبادل حرارتي با ديگ بخار دارد و از اين رو دماي مايع خروجي کاهش مي يابد .

در مثال فوق اگر ما از روش فيدبک استفاده کنيم بعد از تغيير دماي حجم مشخصي از سيال (کاهش کيفيت

يا از بين رفتن مقداري از خروجي در فرايند هاي شيميايي) براي رفع خطا تلاش ميکنيم ،اما در روش FFC

اگر ما بتوانيم تغيیرات جريان سيال را قبل از وارد شدن به سيستم اندازه گيري کنيم و به همان نسبت

مقدار بخار ورودي را کاهش يا افزايش دهيم   ميتوانيم از تاثير تغييرات سرعت سيال ( اغتشاشات )

بر فرايند جلوگيري کنيم .

 

کنترل ffc
                                                   Feed Forward Controller

از اين رو گفته مي شود که عملکرد کنترل کننده در روش فيدبک راکتيو ( عملکرد بعد از وقوع خطا فرايند

و در FFC پيشگيرانه و پيش بيني کننده )عملکرد قبل از وقوع خطا در فرايند  است .

 شرايط لزم براي استفاده از کنترلر (Feed Forward Controller)

براي گرفتن بهترين خروجي از کنترلر FFC وجود شرايط زير بسيار ضروري است .

١. داشتن مدل رياضي دقيق از سيستم و اطلاع داشتن از پاسخ سيستم به ورودي هاي مختلف ما بايد

بدانيم سيستم چه پاسخي در برابر ورودي هاي مختلف ( در اينجا اغتشاشات ) مي دهد تا بتوانيم از تاثير

آنها بر روي سيستم جلوگيري کنيم . مثل تاثير باز بودن درب در يک اتاق داراي سيستم سرمايش مشخص باشد .

٢. ديناميک سيستم مشخص باشد و از تاخير هاي زماني در سيستم مطلع باشيم اينکه بدانيم تاثير ورود

اغتشاشات به سيستم بعد از گذشت چه مدت زماني در خروجي مشخص مي شود(پاسخ سيستم چقدر سريع است)

بسيار مهم است . از اين رو که ما بايد بدانيم چه زماني سيگنال کنترلي تغيير بدهيم تا خروجي تغيير نکند .

براي مثال در يک سيستم کنترل دماي اتاق اگر ما زود تر يا دير تر از تاثير گذاشتن اغتشاشات بر دما (مثل باز

شدن درب اتاق و ورود دماي سرد ) در وضعيت هيتر يا کولر تغيير ايجاد کنيم دماي اتاق تغيير خواهد کرد .

٣.تمام اغتشاشات شناسايي شده باشند و اغتشاش ناشناخته اي وجود نداشته باشند در صورت وجود اغتشاش

ناشناخته کنترلر نمي تواند خروجي مطلوب را حاصل کند

FFC  در خارج از صنعت

در حقيقت مفهوم FFC قبل از ورود به صنعت در ساير زمينه ها مورد استفاده قرار مي گرفت از عمده استفاده هاي

FFC در اقتصاد و براورد هاي مالي در آينده است .

براي مثال يک دولت مي تواند با مشاهده افزايش تعداد افراد نوجوان در يک دوره زماني خاص و پيش بيني ورود

نوجوانان در سال هاي آينده به دانشگاه بودجه آموزشي خود را قبل از ورود اين افراد به دانشگاه افزايش داده تا

در سال هاي آينده به مشکل کمبود در امکانات دانشگاه ها بر نخورد .

 

FFC  در خارج از صنعت

 

وجود برخي از ويژگي ها در سيستم باعث مي شود که استفاده از FFC چندان بهره وري مطلوبي نداشته باشد .

براي مثال عدم امکان مدل کردن دقيق سيستم و نا مشخص بودن پاسخ سيستم به اغتشاشات عدم امکان شناسايي

تمامي اغتشاشات عدم نياز به کنترل بسيار دقيق و عدم نياز خروجي کامل ثابت باعث مي شود که از FFC در فرايند هاي

محدود ي استفاده مي شوند . بايد به اين نکته نيزتوجه کرد که در عمل يک فرايند تعداد اغتشاشات زياد است و لزوم

داشتن سنسور هاي متعدد براي هر اغتشاش باعث افزايش شديد هزينه هاي راه اندازي و نگه داري يک سيستم مي شود .

چه موقع از FFC استفاده نميکنيم ؟

 

براي مثال در شکل بالا که يک سيستم کنترل سطح مايع نمايش داده شده است به دليل بزرگ بودن بازه مطلوب کنترل و

عدم نياز به کنترل دقيق و سطح ثابت استفاده از FFC چندان مناسب نيست .

 مزايا و معايب Feed Forward Controller

مزايا

قدرت رديابي بيشتر نسبت به فيدبک ( پيروي کردن سيگنال خروجي از تغييرات ورودي ) در بعضي از فرايند ها نياز است که

ست پوينت مدام تغيير کند مانند سيستم هدايت يک وسيله نقليه از وقوع خطا در سيستم جلوگيري کرده و نوسانات خروجي

را به حداقل رساند (سيستم پايدار) در صورت دقيق بودن مدل سيستم ميتوان عمليات کنترل را در حد بسيار مطلوب انجام داد .

 معايب

نياز به مدل رياضي دقيق( هرچه دقيق تر کنترل بهتر) و پيچيده بودن مدل کردن بسياري از فرايند ها پيش بيني و اندازه گيري

تمامي اغتشاشات در بسياري از فرايند ها غير ممکن است نمي توان از تاثير اغتشاشات غير قابل اندازه گيري بر سيستم

جلوگيري کرد نياز به چندين سنسور براي اندازه گيري اغتشاشات مختلف ( افزايش هزينه)

وجود مزايا و معايب جداگانه درFFC و Feedback باعث شده است که استفاده تنها از آنها

خصوصا FFC در پروسه هاي حساس چندان متداول نمي باشد .از اين رو با ترکيب هر دو روش و استفاده همزمان از آن ها

مي توان از مزاياي هر دو روش به صورت همزمان استفاده کرد و معايب استفاده به تنهايي از آن ها را کم کرد .

FFC / Feedback trim

وجود بعضي از محدوديت ها در تمامي فرايند ها مثل لزوم داشتن نمونه از خروجي و عدم امکان مدلينگ کامل دقيق از فرايند

و نا مشخص بودن بعضي از اغتشاشات لزوم بهره بردن از فيدبک را مشخص مي کند .

مثال در شکل بالا نحوه استفاده از FFC را در يک فرايند (ديگ بخار ) مشاهده کرديم همانطور که مشخص است در صورت وجود

يک اغتشاش ديگر به غير از اغتشاش شناسايي شده در محيط نمي توان کنترل مطلوب را انجام داد و همچنين به دليل نبود

سنسور در خروجي فرايند ما نمي نوانيم از صحت عملکرد کنترلر مطلع شويم از اين رو با اضافه کردن يک حلقه فيدبک به سيستم

ميتوانيم اين معايب را تا حد ممکن از بين ببريم .

 

FFC / Feedback trim

Feed Forward Controller يا به اختصار FFC

درباره admin

admin
محمد حسین صادقیان فارغ التحصیل مهندسی کنترل ابزار دقیق از دانشگاه شیراز حدود 6 سال تجربه در حوزه های اتوماسیون صنعتی و سیستم های تله متری اسکادا و سیستم های DCS -برنامه نویس پی ال سی - پژوهشگر در زمینه امنیت سایبری سیستم های صنعتی- طراح و مدرس دوره های اتوماسیون صنعتی

این مطالب را نیز ببینید!

شبکه مدباس

شبکه مدباس چیست و نگاهی گذرا به تاریخچه آن

شبکه مدباس Modbus يک پروتکل ارتباطي است و ابتدا در سال ١٩٧٩ توسط Modicon که …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *