Khác với nguyên lý điều khiển theo độ lệch, trong hệ điều khiển tiếp tới (bù trừ nhiễu) thì biến được điều khiển y(t) không được đo và kiểm soát, nghĩa là không có phản hồi về giá trị của biến được điều khiển. Thay vào đó, hệ thống lại thường xuyên đo sự thay đổi của nhiễu D(t), từ đó chế biến ra tín hiệu tác động điều khiển u(t) làm thay đổi năng lượng / vật chất cấp trước khi biến được điều khiển kịp thay đổi giá trị thực của nó theo tác động của nhiễu. Do vậy mà giá trị thực của biến được điều khiển thường xuyên được duy trì theo giá trị mà ta tưởng tượng nó đáng có. Đây là một dạng đặc biệt của điều khiển mạch hở.

Hình 1-6: Minh họa về nguyên lý hoạt động của một hệ điều khiển bù trừ nhiễu

Ta xem xét ví dụ Hình 1-6. Biến được điều khiển là mực nước (h) thì không được đo. Bộ điều khiển đo thường xuyên một nhiễu là độ mở van thoát (hv) chẳng hạn. Sau đó, độ mở van thoát (hv) có thể’ được so sánh với giá trị đặt trước cho độ mở van thoát (hvr), rồi cũng xuất ra độ lệch e(t) = hvr-hv chỉ của độ mở van thoát, tức là của nhiễu. Từ đó ra quyết định điều khiển độ mở van cấp nước (hc) sao cho mực nước (h) trong két không đổi.

Ở đây tiềm ẩn một nguy cơ. Giả sử van thoát tăng thêm độ mở tương đương với lượng tăng lưu lượng nước tiêu thụ là 10 l/s, thì mực nước trong két sẽ giảm xuống. Hệ điều khiển đưa ra quyết định điều khiển đóng trước sự thay đổi mực nước (sẽ giảm) bằng cách tăng độ mở van cấp một lượng (dhv) tương đương với 10 l/s. Như vậy, lượng nước trong két được cấp bù trước, cho nên mực nước (h) sẽ gần như không thay đổ’i. Vậy là việc điều khiển có tính đón đầu, rất nhanh, biến được điều khiển ít bị thay đổi (đô lệch nhỏ). Tuy nhiên do có sai số, cho nên giả sử lưu lượng nước cấp vào là 9,9 l/s (sai số 1%), thì giả như sau 3,600 s lượng thiếu hụt nước vào két sẽ là 3,600 (s) x 0.1 (l/s) = 360 lít. Nếu dung tích két là 360 lít thì như vậy sau một giờ két nước thành két rỗng!

Chính vì tính tích lũy sai số và không có cơ chế kiểm soát để duy trì giá trị biến được điều khiển nằm trong dải giới hạn an toàn, cho nên trong các hệ thống có nhiễu lớn thì bộ điều khiển hoạt động thuần túy theo bù trừ nhiễu không được hoạt động độc lập.

Xem sơ đồ khối thể hiện nguyên lý hoạt động cơ bản của một hệ thống điều khiển kiểu bù trừ nhiễu trên Hình 1-7. Lưu ý rằng giá trị cho trước bây giờ là dr, là của nhiễu, chứ không phải là của biến được điều khiển. Tác động điều khiển được gia công từ độ lệch của nhiễu e*(t).

Hình 1-7: Sơ đồ khối của một hệ điều khiển hoạt động theo nguyên lý bù trừ nhiễu (feedforward control)

Điều khiển tự động, Bùi Hồng Dương