Leerdoelen motorische controle
Tresilian Hoofdstuk 1
Sectie 1.1
- Leg het verschil uit tussen een beweging en een handeling en relateer deze begrippen aan
aanpasbaarheid (‘adaptability’) – 1.1.4 & 1.1.7
Beweging = verplaatsing van een ledemaat
Handeling = uitvoeren van een taak
Handelingen zijn doelgericht en bewegingen niet, handelingen zijn (meestal) meerdere
bewegingen, handelingen kunnen komen door meerdere bewegingen achter elkaar uit te
voeren, handelingen zijn gedefinieerd door de omgeving en de taak en hiervoor is perceptie
nodig.
Sensorische informatie is nodig om doelgerichte handelingen uit te kunnen voeren,
sensorische perceptie maakt het dus mogelijk dat motorisch gedrag doelgericht is.
Aanpasbaarheid = het vermogen om bewegingen aan te passen in nieuwe condities of als
reactie op een verandering om bepaalde uitkomst te bereiken.
- Leg uit dat het herhalen van dezelfde handeling niet hoeft te betekenen dat dezelfde
bewegingen herhaaldelijk uitgevoerd worden – 1.1.5-1.1.6
Motor equivalence = verschillende handelingen en spiercontracties die dezelfde uitkomst
produceren.
Bij een aantal herhalingen van een handeling is er altijd verschil in de beweging. Wanneer
bijvoorbeeld een spijker een aantal keer op zijn kop geslagen wordt, zijn er steeds verschillen
in de beweging van de gewrichten van de arm. Dit gebeurt terwijl de kop van de hamer wel
steeds dezelfde weg aflegt en de spijker raakt, er geldt dus motor equivalence.
- Leg uit wat onder vrijwillig gedrag (‘voluntary behaviour’) verstaan wordt en waarom
vrijwillig gedrag per definitie doelgericht is – 1.1.6
Vrijwillig gedrag = doelgericht gedrag dat uitgevoerd wordt met bewuste intentie om een
doel te bereiken, waarbij degene die het uitvoert bewust is van de keuze om het wel of niet
uit te voeren.
Vrijwillig gedrag is dus per definitie doelgericht omdat het bewust wordt uitgevoerd om een
bepaald doel te bereiken.
- Leg uit waarom doelgericht gedrag per definitie sensomotorische gedrag is – 1.1.9
Om doelgericht gedrag uit te voeren is aanpasbaarheid nodig. Voor aanpasbaarheid van de
handeling is sensorische perceptie nodig om te weten wat er aangepast moet worden. Dit
maakt doelgericht gedrag dus sensomotorisch gedrag.
,Sectie 1.2
- Geef aan wat bedoeld wordt met controle – 1.2.1-1.2.3
Controle = het gedrag van een systeem laten voldoen aan specifieke vereisten door er dingen
mee te doen.
- Leg uit wat bedoeld wordt met foutengebaseerde feedback controle 1.2.4-1.2.5
Het verschil tussen wat er geobserveerd wordt en wat je wil bereiken gebruiken om het
verschil/fout te elimineren. Bijvoorbeeld: je observeert dat je 90 rijdt maar je wil 100 rijden,
dan is de fout dus 10 km/u en die kun je elimineren doordat de feedback aangeeft hoe hard
je rijdt.
- Ken de formule van de proportionele feedback controle wet – 1.2.7
Proportionele feedback controle wet = de verandering van de controle variabele is evenredig
met het verschil/fout.
𝐶 = 𝑔𝑝 𝐸 + 𝑏
C is de controle variabele, E is het verschil/fout, g p is de evenredigheidsconstante en b is de
waarde van de controle variabele als het verschil/fout 0 is.
- De parameters van de proportionele feedback controle wet kunnen uitleggen – 1.2.7
De controle variabele C is de input van een gecontroleerd systeem, gp is de
evenredigheidscontante, het verschil/fout E is de feedback die je krijgt en b is de waarde van
de controle variabele als er geen verschil/fout is.
- Beschrijf de drie redenen waardoor fouten op kunnen treden – 1.2.6
Verstoringen = externe inputs in het controle systeem die effect hebben op de
gecontroleerde variabele en dus fouten veroorzaken.
Fouten van bestuurder = wanneer de bestuurder van het controle systeem veranderingen
maakt in de controle variabele die niet nodig zijn kan er een fout ontstaan in de
gecontroleerde variabele.
Veranderingen in gewenste waarde = als de gewenste waarde van de gecontroleerde
variabele verandert, ontstaat er een fout.
- Ken de verschillende twee manieren waarop feedback gebruikt kan worden – 1.2.8
Intermittent control mode = het veranderen van de controle variabele gebeurt om de zoveel
tijd om geen fout te hebben in de gecontroleerde variabele
Continuous controle mode = het veranderen van de controle variabele gebeurt constant om
geen fout te hebben in de gecontroleerde variabele
- Leg uit waarom de parameters van de controle wet beschouwd kunnen worden als een
model van het gecontroleerde systeem – 1.2.9
De parameters van de controle wet moeten op de juiste manier gekoppeld worden aan de
eigenschappen van het gecontroleerde systeem om te voldoen aan de controle
doelstellingen.
,Sectie 1.3
- Leg uit wat de tekortkoming is van fouten-correctie feedback modellen – 1.3.1
Fouten-correctie feedback modellen zijn niet in staat om alle controle doelstellingen tegelijk
te behalen. Wanneer we het verschil/fout snel willen elimineren hebben we een grote
gain(gp) nodig, omdat de verandering die gemaakt wordt gelijk staat aan de gain keer het
verschil/fout. De snelle eliminatie kan echter leiden tot het doorschieten of oscilleren van de
waarde van de gecontroleerde variabele, wat niet de bedoeling is.
- Geef aan hoe een veer een analogie is van een feedback controle systeem – 1.3.2
Wanneer de waarde van b in de proportionele feedback controle wet 0 is kan de formule
geschreven worden als:
𝐶 = 𝑔𝑝 (𝑅 − 𝑀)
R is de gewenste waarde en M is de gemeten waarde van de gecontroleerde variabele. Deze
formule lijkt heel erg op de formule van de proportioneel-afgeleide controle:
𝑇 = 𝑘(𝑙0 − 𝐿)
Hierbij kan de gewenste waarde R vergeleken worden met de rustlengte l0 en de gemeten
waarde M met de daadwerkelijke lengte van de veer L.
De oscillaties van een veer kunnen gedempt worden met een demper zoals siroop, waarbij
de kracht die de demper levert evenredig is met de snelheid waarmee de lengte van de veer
verandert.
Een demp effect kan geproduceerd worden door een feedback control systeem dat een
controle signaal genereert evenredig met de mate van verandering van de gecontroleerde
variabele (analoog aan de mate van verandering van de lengte van de veer).
- Leg de formule van de proportioneel-afgeleide controle uit – 1.3.3
Demping in een veer: 𝐷 = 𝛽𝑣 waarbij D de dempingskracht is, 𝛽 de demping coefficient en v
de snelheid waarmee de lengte van de veer verandert.
Demping in feedback control law: 𝐶 = 𝑔𝑑 (𝑑𝑒𝑟𝑖𝑣𝑎𝑡𝑖𝑣𝑒 𝑜𝑓 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙𝑙𝑒𝑑 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒) waarbij C
het controle signaal is, gd de gain van het afgeleide controle proces en die wordt
vermenigvuldigd met de snelheid waarmee de gecontroleerde variabele verandert.
Deze demping in het feedback controle systeem wordt ook wel afgeleide controle genoemd
en kunnen we toevoegen aan de formule voor proportionele feedback controle:
𝐶 = 𝑔𝑝 (𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟) + 𝑏 − 𝑔𝑑 (𝑑𝑒𝑟𝑟𝑖𝑣𝑎𝑡𝑖𝑣𝑒 𝑜𝑓 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙𝑙𝑒𝑑 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒)
Op deze manier kan het dempeffect worden gebruikt in het controle systeem om oscillaties
of doorschieters bij het aanpassen van de gecontroleerde variabele te voorkomen.
- Leg uit hoe verschillende instellingen van de proportionele- en de afgeleide-gain kan
leiden tot verschillende manieren hoe een doel bereikt wordt in een feedback controle
systeem – 1.3.3
Het effect van de afgeleide gain veranderen is hetzelfde als de demping coefficient van een
veer-demp systeem veranderen. Hoe groter de afgeleide gain is, hoe minder oscillaties en
doorschieters er zijn. Bij een hele grote afgeleide gain is er helemaal geen doorschieter of
oscillaties, maar duurt het langer voordat de output een stabiele waarde bereikt heeft.
, - Geef aan hoe afgeleide feedback controle verschilt van proportionele feedback controle –
1.3.4
Afgeleide feedback controle meet geen verschillen tussen gemeten en gewenste waarden.
De afgeleide feedback controle reguleert de reactie van het systeem op een manier dat de
gecontroleerde variabele een gewenst traject volgt naar de gewenste waarde van de
gecontroleerde variabele.
Feedback kan dus voor 2 doelen gebruikt worden, eliminatie van het verschil/fout en om een
gecontroleerde variabele een gewenst traject af te laten leggen door demping van oscillaties
en doorschieters.
Sectie 1.4
- Geef aan wat de twee fundamentele tekortkomingen zijn van feedback controle – 1.4.1
Ten eerste duurt het reizen van signalen door de feedback loop te lang in biologische
systemen. Ten tweede is feedback controle een reactie op fouten, terwijl je soms juist wil dat
die fouten überhaupt niet gemaakt worden.
- Leg uit hoe in een feedback controle systeem met heel lange delays oscillaties kunnen
ontstaan die niet weg-geregeld kunnen worden – 1.4.2
Door de lange delays is er al een volgende correctie gemaakt in de controle variabele voordat
het effect van de eerste correctie de tijd heeft gehad om invloed te hebben op de
gecontroleerde variabele. Hierdoor stijgt bijvoorbeeld de temperatuur van het douchewater
te veel en wil je het kouder maken. Er wordt een correctie gemaakt, maar nog voordat die
effect heeft is de volgende correctie al gemaakt en wordt het water te koud. Er ontstaan dus
oscillaties die niet weg-geregeld kunnen worden door de lange delays.
- Leg uit wanneer men spreekt van een open-loop systeem – 1.4.3
Een open-loop systeem is een systeem waarbij de output van het gecontroleerde systeem
niet terug gegeven wordt aan de controller/bestuurder van het systeem (geen feedback).
Wat het gecontroleerde systeem doet heeft geen effect op de controle inputs van de
bestuurder van het systeem.
- Geef aan wat een belangrijke voorwaarde is voor het functioneren van open-loop
controle – 1.4.4
Om een controle doelstelling te bereiken, worden de controle inputs bepaald doormiddel
van informatie over de te bereiken doelstelling in combinatie met voorkennis over het
gecontroleerde systeem.
- Leg uit waarom het een probleem is dat feedback controle reactief is – 1.4.6
Voordat een fout opgelost kan worden, moet de fout eerst ontstaan omdat feedback
controle reactief is. In sommige gevallen wil je juist voorkomen dat de fout gemaakt wordt,
omdat die fout kan leiden tot schade of verwondingen.
Tresilian Hoofdstuk 1
Sectie 1.1
- Leg het verschil uit tussen een beweging en een handeling en relateer deze begrippen aan
aanpasbaarheid (‘adaptability’) – 1.1.4 & 1.1.7
Beweging = verplaatsing van een ledemaat
Handeling = uitvoeren van een taak
Handelingen zijn doelgericht en bewegingen niet, handelingen zijn (meestal) meerdere
bewegingen, handelingen kunnen komen door meerdere bewegingen achter elkaar uit te
voeren, handelingen zijn gedefinieerd door de omgeving en de taak en hiervoor is perceptie
nodig.
Sensorische informatie is nodig om doelgerichte handelingen uit te kunnen voeren,
sensorische perceptie maakt het dus mogelijk dat motorisch gedrag doelgericht is.
Aanpasbaarheid = het vermogen om bewegingen aan te passen in nieuwe condities of als
reactie op een verandering om bepaalde uitkomst te bereiken.
- Leg uit dat het herhalen van dezelfde handeling niet hoeft te betekenen dat dezelfde
bewegingen herhaaldelijk uitgevoerd worden – 1.1.5-1.1.6
Motor equivalence = verschillende handelingen en spiercontracties die dezelfde uitkomst
produceren.
Bij een aantal herhalingen van een handeling is er altijd verschil in de beweging. Wanneer
bijvoorbeeld een spijker een aantal keer op zijn kop geslagen wordt, zijn er steeds verschillen
in de beweging van de gewrichten van de arm. Dit gebeurt terwijl de kop van de hamer wel
steeds dezelfde weg aflegt en de spijker raakt, er geldt dus motor equivalence.
- Leg uit wat onder vrijwillig gedrag (‘voluntary behaviour’) verstaan wordt en waarom
vrijwillig gedrag per definitie doelgericht is – 1.1.6
Vrijwillig gedrag = doelgericht gedrag dat uitgevoerd wordt met bewuste intentie om een
doel te bereiken, waarbij degene die het uitvoert bewust is van de keuze om het wel of niet
uit te voeren.
Vrijwillig gedrag is dus per definitie doelgericht omdat het bewust wordt uitgevoerd om een
bepaald doel te bereiken.
- Leg uit waarom doelgericht gedrag per definitie sensomotorische gedrag is – 1.1.9
Om doelgericht gedrag uit te voeren is aanpasbaarheid nodig. Voor aanpasbaarheid van de
handeling is sensorische perceptie nodig om te weten wat er aangepast moet worden. Dit
maakt doelgericht gedrag dus sensomotorisch gedrag.
,Sectie 1.2
- Geef aan wat bedoeld wordt met controle – 1.2.1-1.2.3
Controle = het gedrag van een systeem laten voldoen aan specifieke vereisten door er dingen
mee te doen.
- Leg uit wat bedoeld wordt met foutengebaseerde feedback controle 1.2.4-1.2.5
Het verschil tussen wat er geobserveerd wordt en wat je wil bereiken gebruiken om het
verschil/fout te elimineren. Bijvoorbeeld: je observeert dat je 90 rijdt maar je wil 100 rijden,
dan is de fout dus 10 km/u en die kun je elimineren doordat de feedback aangeeft hoe hard
je rijdt.
- Ken de formule van de proportionele feedback controle wet – 1.2.7
Proportionele feedback controle wet = de verandering van de controle variabele is evenredig
met het verschil/fout.
𝐶 = 𝑔𝑝 𝐸 + 𝑏
C is de controle variabele, E is het verschil/fout, g p is de evenredigheidsconstante en b is de
waarde van de controle variabele als het verschil/fout 0 is.
- De parameters van de proportionele feedback controle wet kunnen uitleggen – 1.2.7
De controle variabele C is de input van een gecontroleerd systeem, gp is de
evenredigheidscontante, het verschil/fout E is de feedback die je krijgt en b is de waarde van
de controle variabele als er geen verschil/fout is.
- Beschrijf de drie redenen waardoor fouten op kunnen treden – 1.2.6
Verstoringen = externe inputs in het controle systeem die effect hebben op de
gecontroleerde variabele en dus fouten veroorzaken.
Fouten van bestuurder = wanneer de bestuurder van het controle systeem veranderingen
maakt in de controle variabele die niet nodig zijn kan er een fout ontstaan in de
gecontroleerde variabele.
Veranderingen in gewenste waarde = als de gewenste waarde van de gecontroleerde
variabele verandert, ontstaat er een fout.
- Ken de verschillende twee manieren waarop feedback gebruikt kan worden – 1.2.8
Intermittent control mode = het veranderen van de controle variabele gebeurt om de zoveel
tijd om geen fout te hebben in de gecontroleerde variabele
Continuous controle mode = het veranderen van de controle variabele gebeurt constant om
geen fout te hebben in de gecontroleerde variabele
- Leg uit waarom de parameters van de controle wet beschouwd kunnen worden als een
model van het gecontroleerde systeem – 1.2.9
De parameters van de controle wet moeten op de juiste manier gekoppeld worden aan de
eigenschappen van het gecontroleerde systeem om te voldoen aan de controle
doelstellingen.
,Sectie 1.3
- Leg uit wat de tekortkoming is van fouten-correctie feedback modellen – 1.3.1
Fouten-correctie feedback modellen zijn niet in staat om alle controle doelstellingen tegelijk
te behalen. Wanneer we het verschil/fout snel willen elimineren hebben we een grote
gain(gp) nodig, omdat de verandering die gemaakt wordt gelijk staat aan de gain keer het
verschil/fout. De snelle eliminatie kan echter leiden tot het doorschieten of oscilleren van de
waarde van de gecontroleerde variabele, wat niet de bedoeling is.
- Geef aan hoe een veer een analogie is van een feedback controle systeem – 1.3.2
Wanneer de waarde van b in de proportionele feedback controle wet 0 is kan de formule
geschreven worden als:
𝐶 = 𝑔𝑝 (𝑅 − 𝑀)
R is de gewenste waarde en M is de gemeten waarde van de gecontroleerde variabele. Deze
formule lijkt heel erg op de formule van de proportioneel-afgeleide controle:
𝑇 = 𝑘(𝑙0 − 𝐿)
Hierbij kan de gewenste waarde R vergeleken worden met de rustlengte l0 en de gemeten
waarde M met de daadwerkelijke lengte van de veer L.
De oscillaties van een veer kunnen gedempt worden met een demper zoals siroop, waarbij
de kracht die de demper levert evenredig is met de snelheid waarmee de lengte van de veer
verandert.
Een demp effect kan geproduceerd worden door een feedback control systeem dat een
controle signaal genereert evenredig met de mate van verandering van de gecontroleerde
variabele (analoog aan de mate van verandering van de lengte van de veer).
- Leg de formule van de proportioneel-afgeleide controle uit – 1.3.3
Demping in een veer: 𝐷 = 𝛽𝑣 waarbij D de dempingskracht is, 𝛽 de demping coefficient en v
de snelheid waarmee de lengte van de veer verandert.
Demping in feedback control law: 𝐶 = 𝑔𝑑 (𝑑𝑒𝑟𝑖𝑣𝑎𝑡𝑖𝑣𝑒 𝑜𝑓 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙𝑙𝑒𝑑 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒) waarbij C
het controle signaal is, gd de gain van het afgeleide controle proces en die wordt
vermenigvuldigd met de snelheid waarmee de gecontroleerde variabele verandert.
Deze demping in het feedback controle systeem wordt ook wel afgeleide controle genoemd
en kunnen we toevoegen aan de formule voor proportionele feedback controle:
𝐶 = 𝑔𝑝 (𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟) + 𝑏 − 𝑔𝑑 (𝑑𝑒𝑟𝑟𝑖𝑣𝑎𝑡𝑖𝑣𝑒 𝑜𝑓 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙𝑙𝑒𝑑 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒)
Op deze manier kan het dempeffect worden gebruikt in het controle systeem om oscillaties
of doorschieters bij het aanpassen van de gecontroleerde variabele te voorkomen.
- Leg uit hoe verschillende instellingen van de proportionele- en de afgeleide-gain kan
leiden tot verschillende manieren hoe een doel bereikt wordt in een feedback controle
systeem – 1.3.3
Het effect van de afgeleide gain veranderen is hetzelfde als de demping coefficient van een
veer-demp systeem veranderen. Hoe groter de afgeleide gain is, hoe minder oscillaties en
doorschieters er zijn. Bij een hele grote afgeleide gain is er helemaal geen doorschieter of
oscillaties, maar duurt het langer voordat de output een stabiele waarde bereikt heeft.
, - Geef aan hoe afgeleide feedback controle verschilt van proportionele feedback controle –
1.3.4
Afgeleide feedback controle meet geen verschillen tussen gemeten en gewenste waarden.
De afgeleide feedback controle reguleert de reactie van het systeem op een manier dat de
gecontroleerde variabele een gewenst traject volgt naar de gewenste waarde van de
gecontroleerde variabele.
Feedback kan dus voor 2 doelen gebruikt worden, eliminatie van het verschil/fout en om een
gecontroleerde variabele een gewenst traject af te laten leggen door demping van oscillaties
en doorschieters.
Sectie 1.4
- Geef aan wat de twee fundamentele tekortkomingen zijn van feedback controle – 1.4.1
Ten eerste duurt het reizen van signalen door de feedback loop te lang in biologische
systemen. Ten tweede is feedback controle een reactie op fouten, terwijl je soms juist wil dat
die fouten überhaupt niet gemaakt worden.
- Leg uit hoe in een feedback controle systeem met heel lange delays oscillaties kunnen
ontstaan die niet weg-geregeld kunnen worden – 1.4.2
Door de lange delays is er al een volgende correctie gemaakt in de controle variabele voordat
het effect van de eerste correctie de tijd heeft gehad om invloed te hebben op de
gecontroleerde variabele. Hierdoor stijgt bijvoorbeeld de temperatuur van het douchewater
te veel en wil je het kouder maken. Er wordt een correctie gemaakt, maar nog voordat die
effect heeft is de volgende correctie al gemaakt en wordt het water te koud. Er ontstaan dus
oscillaties die niet weg-geregeld kunnen worden door de lange delays.
- Leg uit wanneer men spreekt van een open-loop systeem – 1.4.3
Een open-loop systeem is een systeem waarbij de output van het gecontroleerde systeem
niet terug gegeven wordt aan de controller/bestuurder van het systeem (geen feedback).
Wat het gecontroleerde systeem doet heeft geen effect op de controle inputs van de
bestuurder van het systeem.
- Geef aan wat een belangrijke voorwaarde is voor het functioneren van open-loop
controle – 1.4.4
Om een controle doelstelling te bereiken, worden de controle inputs bepaald doormiddel
van informatie over de te bereiken doelstelling in combinatie met voorkennis over het
gecontroleerde systeem.
- Leg uit waarom het een probleem is dat feedback controle reactief is – 1.4.6
Voordat een fout opgelost kan worden, moet de fout eerst ontstaan omdat feedback
controle reactief is. In sommige gevallen wil je juist voorkomen dat de fout gemaakt wordt,
omdat die fout kan leiden tot schade of verwondingen.
