کنترل کننده حلقه-باز با جبرانساز (Open-Loop Compensator)، در ریاضیات (Mathematics)
انواع کنترل کننده ها (Controller) را در آموزش زیر شرح دادیم :
کنترل کننده حلقه-باز با جبرانساز (Open-Loop Compensator) :
بهبود عملکرد حلقه باز با جبرانسازی پیش خور
کنترل کننده حلقه-باز با جبرانساز یا Open-Loop Compensator نوعی کنترل کننده است که در آن یک جبرانساز (معمولا به صورت پیش خور) به ساختار حلقه باز اضافه می شود تا عملکرد سیستم را بهبود بخشد. این جبرانساز بر اساس مدلی از سیستم طراحی می شود و سعی می کند اثر دینامیک سیستم را خنثی کند. با این حال، هنوز از فیدبک استفاده نمی کند.
مثال: اگر سیستم را با
\[ G(s) \]نشان دهیم، یک جبرانساز حلقه باز می تواند
\[ C(s) = 1/G(s) \]باشد (وارون مدل). در این صورت، تابع تبدیل کل
\[ C(s)G(s) = 1 \]می شود و خروجی عینا ورودی را دنبال می کند. اما این ایده آل است و در عمل به دلیل عدم قطعیت و غیرعلّی بودن قابل پیاده سازی نیست.
\[ U(s) = C(s) R(s) \quad , \quad Y(s) = G(s) U(s) = G(s)C(s)R(s) \]کاربردها: سیستم هایی که مدل بسیار دقیقی دارند و اغتشاشات ناچیز هستند، پیش کنترل در برخی مسیرهای حرکتی ربات ها، جبران دینامیک در برخی ابزار دقیق.
✅ مزایا: بهبود پاسخ گذرا، کاهش بار کنترل حلقه بسته (در صورت ترکیب)، سادگی نسبی.
⚠️ معایب: حساسیت به عدم قطعیت مدل، عدم توانایی در جبران اغتشاشات، وابستگی شدید به دقت مدل.
این نوع کنترل به ندرت به تنهایی استفاده می شود، اما اغلب با کنترل حلقه بسته ترکیب می شود (کنترل پیش خور-پسخورد). در آن ساختار، جبرانساز حلقه باز بخش عمده کار را انجام می دهد و کنترل حلقه بسته خطای باقی مانده را تصحیح می کند.
مثال: یک ربات که باید یک مسیر مشخص را دنبال کند. با استفاده از دینامیک معکوس، می توان گشتاور لازم برای هر مفصل را محاسبه کرد (یک جبرانساز حلقه باز). اما به دلیل اصطکاک و عدم قطعیت، این روش به تنهایی کافی نیست و با یک کنترل کننده فیدبک ترکیب می شود.
