Learning Feed-Forward Control (LFFC) is de combinatie van Advanced Feed Forward (AFF) en Iterative Learning Control (ILC) om een proces te regelen. De methode is van groot belang voor het verhogen van de prestaties van bijvoorbeeld een robot als dynamisch systeem. Onder meer Imotec en Universiteit Twente houden zich bezig met onderzoek naar en ontwikkeling van LFFC.
Feedback (terugkoppeling) is al eeuwen bekend. De techniek heeft echter beperkingen, met als belangrijkste dat alleen informatie uit het verleden wordt gebruikt voor het genereren van sturing. Feed forward ofwel voorwaartse koppeling is complementair aan feedback en biedt aanvullende voordelen. Het ontwerpen van een feed forward regeling is relatief eenvoudig, maar vergt het wel een goed procesmodel.
Het regelen van processen heeft tot doel om met weinig of minder kosten een hoge of hogere prestatie te realiseren. Weinig kosten binnen de regeltechniek betekent het gebruik van een (relatief) lage bandbreedte. Een hoge bandbreedte gaat samen met dure actuatoren, hoge kwaliteit signaalverwerking en een toenemend gevaar voor instabiliteit. Feedback is een goed instrument om robuuste prestaties te realiseren, maar geeft regeltechnische aspecten waarmee rekening moet worden gehouden.
LFFC is aanvulling
Feed forward is altijd een aanvulling op feedback. Een feedback systeem moet worden toegepast om bijvoorbeeld het proces te regelen als setpoint instellingen worden gewijzigd en om niet meetbare verstoringen te onderdrukken die altijd voorkomen in een bedrijfsproces.
Universiteit Twente en Imotec doen onderzoek naar LFFC. Deze methode maakt feitelijk gebruik van het idee van ILC, met als kenmerk dat ILC een signaal genereert op basis van tijd. ILC herhaalt dezelfde tijdstappen als een vorige keer, terwijl bij LFFC getracht wordt het signaal dat wordt gegenereerd, te leren als functie van de gewenste positie, de gewenste snelheid en de gewenste versnelling (de gewenste toestand van het proces). Als de massa onbekend is, wordt het systeem geleerd om niet de kracht die nodig is om de massa te versnellen en te vertragen als functie van de tijd, maar als functie van de versnelling.
Toepassingen
LFFC wordt veel toegepast bij robotsystemen, waar sprake is van meerdere vrijheidsgraden met meestal een koppeling tussen de assen. Wordt een kracht op de x-as uitgeoefend, dan is dat merkbaar op de y-as. Deze koppeling is vaak wel kwalitatief bekend, maar de daadwerkelijk informatie meestal niet.
Bij een promotieonderzoek aan de regeling van een deltarobot is bewezen dat LFFC succesvol kan worden ingezet, dat de feedback-regeling een lagere bandbreedte kan krijgen en dat een hogere prestatie is te halen. Het betekent dat voor de individuele assen een eenvoudige regeling kan worden ingezet en de koppeling tussen de assen in de feedforward regeling wordt opgelost.
Het complete artikel vindt u in het aprilnummer van Aandrijftechniek.
