feedforwardkontrol

Feedforwardkontrol ist eine Steuerungsstrategie, bei der die Stellgröße auf Basis eines Modells des Systems und bekannter Störgrößen berechnet wird, noch bevor es zu Abweichungen im Ausgang kommt. Im Gegensatz zur reinen Feedbackregelung basiert sie nicht auf der Messung des aktuellen Ausgangs und der Korrektur aus dem Fehler, sondern auf einer Vorhersage der Wirkung der Eingaben und Störungen.

Funktionsprinzip ist, dass ein geeignetes Modell des zu steuernden Prozesses verwendet wird, um die erforderliche Stellgröße vorweg zu bestimmen, die den erwarteten Effekt der Störung kompensieren soll. Oft wird der Feedforward-Anteil mit einem Feedback-Anteil kombiniert, wobei die Gesamtausgabe u = u_ff + u_fb aus einer Vorhersage und aus der Fehlerkorrektur besteht. Die Stärke des Feedforward hängt von der Qualität des Modells und der Messung der Störungen ab.

Vorteile dieses Ansatzes sind schnelle Reaktion auf vorhersehbare Störungen und die Reduzierung von Regelabweichungen, ohne dass Wartezeiten durch Feedback nötig sind. Nachteile umfassen eine hohe Abhängigkeit von Modellgenauigkeit, Empfindlichkeit gegenüber unvorhergesehenen Störungen und potenzielle Instabilität, wenn der Feedforward-Anteil falsch dimensioniert ist.

Typische Anwendungsgebiete finden sich in der Robotik, der Präzisionsmotorsteuerung, der Fertigungs- und Prozesssteuerung sowie in HVAC-Systemen und CNC-Maschinen. In der Praxis wird Feedforward oft mit Feedback kombiniert, wodurch eine robuste und schnelle Regelung entsteht. Verwandte Konzepte sind Model Predictive Control, das Optimierung über zukünftige Zustände nutzt, sowie robuste Regelungsansätze, die Modellunsicherheiten berücksichtigen.