フィードフォワードについて教えて下さい。

質問

フィードフォワードについて教えて下さい。

http://www.rkcinst.co.jp/techno/14/techno_14.htm
例えば、このページの例のように部屋の温度を一定するような制御系を作りたいとします。フィードバックは実際に部屋に温度計を置いてそれの値が一定になるようにするものですが、
フィードフォワードとは、例えば部屋のドアや窓にセンサーを置いておき、それが開かれるとヒーターの温度を決められた量だけ上昇させる。
また、タイマーも設定されており、夜になると昼よりも少し温度を高めに設定するというようなものだという解釈で良いのでしょうか？
とするとフィードバックとは異なり、設計者が予めどのような外乱がどれくらい温度変化に影響をもたらすかを知った上で部屋のあちこちにセンサーを配置する必要があるということなのでしょうか？
或いは人工知能的な学習機能を持たせなければ完璧なフィードフォワードは行えないと思うのですが、どうでしょうか？

回答No.4

tadys · ベストアンサー

＞コンデンサで未来予測が出来る
別にタイムマシンが出来るとかいう話ではありません。

通常の経路に時間がかかる場合、近道をすれば先回りが出来るというだけです。

TVの生放送でビデオレコーダを使って時間を数秒遅らせて放送しておいて
不適切な発言があったときにその部分をカットするなどということが可能です。
この場合フィードバックで制御しようとすると頭の部分をカットできませんがフィードフォワードならばカットできます。

回答No.3

tadys

フィードバックもフィードフォワードもそれぞれ長所／短所があるので「完璧な」は無理でしょう。

フィードフォワードに学習機能が必須なわけではありません。
昔のオペアンプでは高周波特性が不十分なためフィードフォワードを使用することがありました。（LM301等）
この場合のフィードフォワードはコンデンサ1個を取り付けるだけなので学習機能などは付いていません。
コンデンサの容量は人間が決めるのでそこに知能は必要です。

フィードフォワードとフィードバックが併用されることは良く有ります。
フィードフォワードが有効なのは制御入力に対する応答が遅い場合や無駄時間要素が介在する場合などです。

制御する対象が複雑で制御入力に対する出力応答が時間的に変化するような場合には学習機能を設ける事は有効です。
しかしながら対象の変化が急激で学習が追いつかない場合には逆効果になる事もあります。

お礼

回答ありがとうございます。

>この場合のフィードフォワードはコンデンサ1個を取り付けるだけなので学習機能などは付いていません。

これってどういうことなのでしょうか？
コンデンサで未来予測が出来るというのはどういう原理によるものなのでしょうか？

回答No.2

porepore47

フィードフォワードはフィードバックと組み合わせて使うことが多いですね。
たとえば自動車の運転では、人間が、道路の状況を先読みして、ハンドルやアクセルをフィードフォワードで制御しますが、同時に細かいところではフィードバックで調整しますね。
人が自動車の特性（制御モデル）を熟知し、外乱を予測する目（センサー）があるからフィードフォワードがうまく機能します。でも、完全ではないのでフィードバックも必要です。
これがフィードフォワードだけでもフィードバックだけでも運転が難しい。

回答No.1

sentakuya

仰るように学習機能が必須です。
ＦＦ制御では制御結果がＦＢされないので制御ループが開ループです。
事例ですが浄水場などの【水需要予測制御】がＦＦ制御です。

これはざっくりですが以下の要素などでニューラルネットなどを用いて学習させます。

(1)曜日（特異日考慮）
(2)時間帯
(3)気温
(4)天候（数値化する）

この学習は年1回程度ですので、初年度の学習は過去の帳票より紙ベースからデータベースに変更する必要がありますし、過去のデータの信憑性がなく非常に難しいのが実体です。

また火災などの突発的な水の使用量には応答できませんので困難の極みです。