ΑΝΑΔΡΑΣΗ και ΛΟΓΟΘΕΡΑΠΕΙΑ ΑΝΑΔΡΑΣΗ και ΛΟΓΟΘΕΡΑΠΕΙΑ

ΑΝΑΔΡΑΣΗ ΚΑΙ ΛΟΓΟΘΕΡΑΠΕΙΑ ΑΝΑΔΡΑΣΗ ΚΑΙ ΛΟΓΟΘΕΡΑΠΕΙΑ Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ (“FEEDBACK”) ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ ΠΙΘΑΝΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ ΣΤΗΝ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΟΥ ΤΡΑΥΛΙΣΜΟΥ ΠΙΘΑΝΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ ΣΤΗΝ ΛΟΓΟΘΕΡΑΠΕΙΑ (Μελλοντικη Διαλεξη)

ΑΝΑΔΡΑΣΗ ΚΑΙ ΛΟΓΟΘΕΡΑΠΕΙΑ ΑΝΑΔΡΑΣΗ ΚΑΙ ΛΟΓΟΘΕΡΑΠΕΙΑ Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ (“FEEDBACK”) ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ ΠΙΘΑΝΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ ΣΤΗΝ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΟΥ ΤΡΑΥΛΙΣΜΟΥ ΠΙΘΑΝΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ ΣΤΗΝ ΛΟΓΟΘΕΡΑΠΕΙΑ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΥΣΤΗΜΑ – «ΕΙΣΟΔΟΣ» - «ΕΞΟΔΟΣ» ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΥΣΤΗΜΑ – «ΕΙΣΟΔΟΣ» - «ΕΞΟΔΟΣ» «Συστημα»: Μια διαταξη συνιστωσων σχεδιασμενη να παραγει συγκεκριμμενη δραση. Χ = Input Signal = «Εισοδος» = Αιτια = «Διεγερση» Υ = Output Signal = «Εξοδος» = Αποτελεσμα = «Αποκριση» = «Συμπεριφορα του συστηματος» S = μαθηματικο μοντελο που συνδεει «εισοδο» με «εξοδο»

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ: Ηλεκτροκινητηρας ΕΙΣΟΔΟΣ1 = ΤΑΣΗ (Volt) ΕΙΣΟΔΟΣ2 = ΡΕΥΜΑ (Ampere) ΕΞΟΔΟΣ1 = «ΣΤΡΟΦΕΣ» ΚΙΝΗΤΗΡΑ (π.χ «ονομαστικες στροφες χωρις φορτιο = 1500 rpm) ΕΞΟΔΟΣ2= ΡΟΠΗ ΚΙΝΗΤΗΡΑ (Nm)

ΑΥΤΟΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ: Η «ΜΑΓΕΙΑ» ΤΗΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ «ΑΙΤΗΜΑ»: Κανε το συστημα να συμπεριφερεται αυτοματα όπως εσυ (δηλ. ο σχεδιαστης η/και ο χρηστης) επιθυμεις (Τεχνικοοικονομικα κριτηρια !!!) “όπως εσυ επιθυμεις” συνηθως σημαινει “ΝΑ ΚΡΑΤΑ ΤΗΝ ΕΞΟΔΟ ΤΟΥ ΣΤΑΘΕΡΗ” .... ...Παρα την ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΕΞΩΤΕΡΙΚΩΝ ΔΙΑΤΑΡΑΧΩΝ– (Αγνωστων ως ορος το μεγεθος και την χρονικη στιγμη που θα συμβουν) ΚΑΙ ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΕΩΝ ΣΤΙΣ ΤΙΜΕΣ ΤΩΝ ΣΥΝΙΣΤΩΣΩΝ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ + LEARNING

OPEN LOOP vs CLOSED LOOP ΑΝΟΙΧΤΟΣ ΒΡΟΧΟΣ – ΚΛΕΙΣΤΟΣ ΒΡΟΧΟΣ ΥΠΑΡΧΟΥΝ ΔΥΟ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ στο ΑΙΤΗΜΑ: «Ελεγχος Ανοιχτου Βροχου» & «Ελεγχος Κλειστου Βροχου» ΚΛΕΙΣΤΟΣ ΒΡΟΧΟΣ  ΑΝΑΔΡΑΣΗ CLOSED LOOP  FEEDBACK OPEN LOOP SYSTEM BEHAVIOR REQUIRES NO FEEDBACK CLOSED LOOP SYSTEM BEHAVIOR REQUIRES FEEDBACK

OPEN-LOOP CONTROL ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΝΟΙΧΤΟΥ ΒΡΟΧΟΥ “Open-Loop Controller”: Εχω προετοιμασει μια λιστα με «ζευγαρακια ΕΙΣ/ΕΞ» του τυπου (ΕΠΙΘΥΜΗΤΗ-ΕΞΟΔΟΣ  ΕΙΣΟΔΟΣ) και … όταν παρω εντολη “Θi” να υλοποιησω μια συγκεκριμενη «ΕΠΙΘ-ΕΞΟΔΟ»  Θο, αυτό που κανω είναι πρωτα να «διαβασω» το «ζευγαρι» ΕΙΣΟΔΟΥ που αντιστοιχει σε Θο και μετα να το εφαρμοσω σαν εισοδο στο συστημα ΑΔΙΑΦΟΡΩΝΤΑΣ στην συνεχεια για το αποτελεσμα.

OPEN-LOOP CONTROL ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΝΟΙΧΤΟΥ ΒΡΟΧΟΥ ΟΡΙΣΜΟΣ: «Open-loop control is the execution of preprogrammed system behaviors without feedback from the actual system output». Σε απλα ελληνικα… ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΝΟΙΧΤΟΥ ΒΡΟΧΟΥ = ΕΚΤΕΛΕΣΗ «ΕΤΟΙΜΑΤΖΙΔΙΚΩΝ» & ΠΡΟΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΜΕΝΩΝ ΣΥΝΤΑΓΩΝ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ

OPEN-LOOP CONTROL ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΑΝΟΙΧΤΟΥ ΒΡΟΧΟΥ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ (It's fast) ΧΑΜΗΛΟ ΚΟΣΤΟΣ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ (It’s cheap It requires no “attention” “No cost for output sensors” + simplistic & cheap PC & Software as Controller)

OPEN-LOOP CONTROL ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΑΝΟΙΧΤΟΥ ΒΡΟΧΟΥ 1. Εάν η «προετοιμασμενη συμπεριφορα» περιεχει σφαλματα, το συστημα θα εκτελει συνεχως αυτά τα σφαλματα. Can't stop and adjust a mistake. May not even be aware that you made a mistake No feedback from the actual “output”. 2. Ευαισθητο σε εξωτερικες «Διαταραχες» (π.χ κυμαινομενο φορτιο) 3. Η δημιουργια των «προετοιμασμενων συμπεριφορων ελεγχου» απαιτει μακραν εξασκηση ( “long practice”  LEARNING is difficult)

The Magic of Feedback

CLOSED-LOOP “Feedback” CONTROL ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΒΡΟΧΟΥ ΟΡΙΣΜΟΣ: «Closed-loop control is the continuous adjustment of “output behavior” (CONTROLLER) according to “perception” of the actual output (SENSOR)»

CLOSED-LOOP “Feedback” CONTROL ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΒΡΟΧΟΥ Χρειαζεται «Αισθητηρα» (SENSOR) Χρειαζεται «ισχυρο Η/Υ» (CONTROLLER) για Ελεγκτη

CLOSED-LOOP “Feedback” CONTROL Σε απλα ελληνικα… ΜΕΤΡΑΩ ΤΗΝ «ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΕΞΟΔΟ / ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ» ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΕΝΑΝ «ΑΙΣΘΗΤΗΡΑ» «ΕΠΙΣΤΡΕΦΩ ΤΗΝ ΜΕΤΡΗΣΗ ΠΙΣΩ ΣΤΗΝ ΕΙΣΟΔΟ ΓΙΑ ΝΑ ΤΗΝ ΣΥΓΚΡΙΝΩ ΜΕ ΤΗΝ ΕΠΙΘΥΜΗΤΗ ΕΞΟΔΟ / ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ» ΥΠΟΛΟΓΙΖΩ ΤΟ «ΣΦΑΛΜΑ» = «ΕΠΙΘΥΜΗΤΗ» ΜΕΙΟΝ «ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ» ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΥΠΟΛΟΓΙΖΩ ΤΗΝ ΑΥΤΟΜΑΤΗ ΔΙΟΡΘΩΤΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΒΑΣΙΣΜΕΝΗ ΣΤΟ «ΣΦΑΛΜΑ». ΕΦΑΡΜΟΖΩ ΤΗΝ ΔΙΟΡΘΩΤΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΣΑΝ «ΕΙΣΟΔΟ» ΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

CLOSED-LOOP “Feedback” CONTROL ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΒΡΟΧΟΥ Σε απλα ελληνικα: ο Ελεγκτης Κλ.Βρ. εκτελει την εξης ακολουθια δρασεων: ΜΕΤΡΑΕΙ “ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ” ΕΞΟΔΟ  ΣΥΓΚΡΙΝΕΙ “ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ” ΕΞΟΔΟ ΜΕ “ΕΠΙΘΥΜΗΤΗ” ΕΞΟΔΟ  («ΣΦΑΛΜΑ» = “ΕΠΙΘΥΜΗΤΗ” - “ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ” ) ΥΠΟΛΟΓΙΖΕΙ ΔΙΟΡΘΩΤΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΒΑΣΙΣΜΕΝΗ ΣΤΟ «ΣΦΑΛΜΑ»  ΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΖΕΙ ΣΑΝ ΕΙΣΟΔΟ ΣΤΟ ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ = ΑΥΤΟΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ !!!!!

CLOSED-LOOP “Feedback” CONTROL ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΒΡΟΧΟΥ ΤΡΙΑ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΒΡΟΧΟΥ 1. ΑΚΡΙΒΗΣ ΕΛΕΓΧΟΣ => “no steady state error” 2. «ΑΠΕΥΑΙΣΘΗΤΟΠΟΙΗΣΗ» => Insensitive to “External Disturbances” & variations of System Component Values 3. «ΕΥΚΟΛΗ Η ΕΚΜΑΘΗΣΗ ΝΕΩΝ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΩΝ» Easy LEARNING Execution of novel “behaviors”

CLOSED-LOOP “Feedback” CONTROL ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΒΡΟΧΟΥ Closed-Loop “Feedback” Control has two disadvantages: It's slow. It’s “expensive” = It requires a SENSOR = “full attention of the output” a CONTROLLER = powerful COMPUTER

ΑΝΑΔΡΑΣΗ ΚΑΙ ΛΟΓΟΘΕΡΑΠΕΙΑ ΑΝΑΔΡΑΣΗ ΚΑΙ ΛΟΓΟΘΕΡΑΠΕΙΑ Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ (“FEEDBACK”) ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ ΠΙΘΑΝΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ ΣΤΗΝ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΟΥ ΤΡΑΥΛΙΣΜΟΥ ΠΙΘΑΝΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ ΣΤΗΝ ΛΟΓΟΘΕΡΑΠΕΙΑ

Unstable behavior improved by Electronic Stabilization Program (ESP) The Mercedes A-class Automatic control gives extra freedom to the designer ESP Unstable behavior improved by Electronic Stabilization Program (ESP)

CD Player Tracking Searching Focusing DC-motor radial arm photo diodes Optical Pick-up Unit

Telecommunications The Repeater Problem Black’s Invention 1928 “Singing” = Instability Nyquist’s Theorem 1932 Bode’s Paper 1940 Bode: Network Analysis and Feedback Amplifier Design

The Feedback Amplifier Telephone Calls Over Long Distances The Problem: How to Increase Signal Strength? The Solution: The Feedback Amplifier Patented by Black 1928 Patent Granted 1937 Strong Development of Theory and Design Methods

Mervin Kelley on Black & The Feedback Amplifier ”It is no exageration to say that without Black’s invention of the feedback amplifier, the present long-distance telephone and television networks, which covers our entire country and the transoceanic telephone cables would not exist.”

The Magic of Feedback ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ Make a system behave as desired Keep variables constant Stabilize unstable system Reduce effects of disturbances and component variations New freedom for designers

AN EXAMPLE: Control of Electric Motor ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ: Ελεγχος «Στροφων» Κινητηρα

Physics of Electric Motor Input = Voltage, Output = ω (rpm) Input = Voltage, Output =angular-velocity (rpm)

Control of Electric Motor Ελεγχος «Στροφων» ή «Θεσης» Κινητηρα ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ (ΕΛΕΓΧΟΣ «ΣΤΡΟΦΩΝ» π.χ μεταφορικος ιμαντας – κινηση αντλιας – κινηση ανεμιστηρα) ΕΛΕΓΧΟΣ ΘΕΣΗΣ ( «σερβομηχανισμος» π.χ Ρομποτ)

Open-loop motor control

Open-loop SPEED motor control ΟΙ «ΣΤΡΟΦΕΣ» ΤΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ «ΠΕΦΤΟΥΝ» ΟΤΑΝ ΑΥΞΑΝΕΤΑΙ ΤΟ «ΦΟΡΤΙΟ» ΤΟΥ.

Closed-Loop “Feedback” SPEED motor Control Η (θετικη) «ΑΠΑΝΤΗΣΗ» ΣΤΟ «ΕΡΩΤΗΜΑ ΥΠΑΡΧΕΙ ΤΡΟΠΟΣ ΟΙ «ΣΤΡΟΦΕΣ» ΝΑ ΠΑΡΑΜΕΝΟΥΝ ΣΤΑΘΕΡΕΣ ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΑ ΑΠΌ ΤΟ ΦΟΡΤΙΟ ;;;;;;

Closed-Loop “Feedback” SPEED motor control