Definition: Ein Closed-Loop-Steuerungssystem ist eine Art von Steuerungssystem, in dem die Steuerwirkung Abhängigkeit von der erzeugten Ausgabe des Systems zeigt. In einfachen Worten, in diesen Systemen steuert die Ausgabe des Systems die Eingabe, die auf das System angewendet wird.
Die Variation der Eingabe entsprechend der Ausgabe führt zu einer genaueren Systemausgabe., Somit wird die Steuerbarkeit im Closed-Loop-System durch den Ausgang erreicht, der durch die Verwendung eines Rückkopplungspfads erzeugt wird.
Closed-Loop-Systeme gelten als vollautomatisches Steuerungssystem, da es so konzipiert ist, dass die erzielte Ausgabe automatisch mit der Referenzeingabe verglichen wird, um die erforderliche Ausgabe zu erhalten.
Notwendigkeit für Closed-Loop-Steuerung
Wir haben bereits in unserem vorherigen Artikel über das Steuerungssystem diskutiert., Ein Steuerungssystem ist ein System, das entworfen ist, um eine bestimmte Ausgabe durch die Aktion der erforderlichen Steuerung zu erzeugen.
Nun kann die dem System zur Verfügung gestellte Steuerung entweder ausgabeunabhängig oder ausgabeabhängig sein. Diese Variation führt zu zwei verschiedenen Kategorien von Steuersystem zu geben.
Ein System, bei dem die Steuerwirkung unabhängig von der erzeugten Systemausgabe ist, wird als Open-Loop-Steuerung bezeichnet. Während in einem geschlossenen System der erzeugte Ausgang die Funktion des Systems durch die Verwendung von Rückkopplung steuert.,
Grundsätzlich wurde ein Closed-Loop-System entwickelt, um die mit einem Open-Loop-System verbundenen Nachteile zu überwinden. Wir wissen, dass Open-Loop-Systeme nicht automatisch eine genaue Ausgabe liefern können.
Wir alle sind uns der Tatsache bewusst, dass die Grundvoraussetzung für die Verwendung eines elektrischen oder elektronischen Systems darin besteht, die gewünschte Leistung zu erzeugen. Und in jedem System, wenn die Messung nicht durchgeführt wird und die erforderliche Ausgabe nicht erreicht wird, wird es fast unmöglich, die genaue Systemantwort zu erhalten.,
Um die genaue Systemantwort zu erhalten, ist es am einfachsten, die angewendete Eingabe mit der erreichten Ausgabe zu vergleichen. Dies hilft bei der Bestimmung des Fehlers, der im System vorhanden ist. Sobald der Fehler gemessen ist, kann er daher auf den niedrigsten möglichen Wert reduziert werden, um die gewünschte Ausgabe zu erhalten.
Somit wird in einem Closed-Loop-System ein Rückkopplungssignal an den Eingang geliefert. Dieses Rückkopplungssignal und das Referenzeingangssignal wirken als Systemanregung, um die gewünschte Antwort zu erhalten., Somit führt der Ausgang auf diese Weise die Steuerwirkung in einem Closed-Loop-System aus.
Was ist Feedback?
Bis jetzt haben wir den Begriff Feedback so oft benutzt. Aber man muss klar wissen, was Feedback wirklich bedeutet?
Daher fungiert Feedback grundsätzlich als das Merkmal des Systems, das einen Vergleich zwischen dem erreichten Ausgang und dem Referenzeingang eines Systems ermöglicht.,
Eine Rückkopplung ist im Allgemeinen ein Teil des Ausgangssignals, der an das Eingangssignal zurück gegeben wird, so dass die beiden verglichen werden können und der gewünschte Ausgang erreicht werden kann, wenn der vorliegende Ausgang Variation mit dem gewünschten Ausgang zeigt.
Somit wird die Rückkopplungsschleife als Schlüsselparameter eines geschlossenen Regelkreises betrachtet.
Feedback in jeder Schaltung kann im Allgemeinen von 2 Typen sein:
1., Positive Rückkopplung: Die Art der Rückkopplung in einem Steuerungssystem, in dem das Eingangssignal und das Rückkopplungssignal in Phase miteinander sind, wird als positives Rückkopplungssystem bezeichnet.
In diesen Systemen wird der Referenzeingang mit dem Rückkopplungssignal addiert, wodurch die Verstärkung des Gesamtsystems erhöht wird.
2. Negative Rückkopplung: Bei negativer Rückkopplung zeigen sich das Eingangssignal und das Rückkopplungssignal außerhalb der Phase.
Somit werden das angelegte Eingangssignal und das Rückkopplungssignal subtrahiert, um das Fehlersignal zu erhalten., Dies führt zu einer Verringerung der Gesamtverstärkung des Systems.
Daher können wir sagen, dass es der Faktor ist, der am wichtigsten dafür verantwortlich ist, die gewünschte Reaktion eines Systems zu haben.
Betrieb eines Closed-Loop-Systems
Die Abbildung hier zeigt die detaillierte Blockdiagrammdarstellung eines Closed-Loop-Steuerungssystems:
Hier können wir sehen, dass die Befehlseingabe einem Wandler zugeführt wird.
Dies ist so, weil es nicht immer notwendig ist, dass der verfügbare Eingang von der Steuerung akzeptiert wird., Daher kann die Eingabe in solchen Fällen nicht direkt auf das System angewendet werden. Da es von einem Formular in ein anderes geändert werden muss, damit es die Rolle der Referenzeingabe für das System übernehmen kann.
Dies ist der Grund, warum der Eingang anfänglich auf den Wandler angewendet wird, so dass er entsprechend der Art der Steuerung und des Prozesses in eine vom System akzeptable Form geändert werden kann.
Wenn die Steuerung das Steuersignal entsprechend dem angewendeten Eingang erzeugt, dann findet die erforderliche Aktion entsprechend dem erzeugten Signal innerhalb des Systems statt.
Dies führt zur Erzeugung einer bestimmten Ausgabe., Es ist jedoch erforderlich, die generierte Ausgabe zu messen, um festzustellen, ob es sich um die gewünschte Ausgabe handelt oder nicht. Dazu wird also ein Teil der erreichten Ausgabe an den Eingang zurückgegeben. Dieses Signal wirkt als Rückkopplungssignal.
Dieses Rückkopplungssignal erzeugt im Vergleich zum Referenzeingang ein Fehlersignal. Dieses Fehlersignal wird weiter an die Steuerung bereitgestellt, die ein manipuliertes Signal (proportional zum Fehlersignal) erzeugt, das nichts anderes als ein Steuersignal ist, das den Prozess leitet, um den Fehler zu beseitigen, wodurch die gewünschte Ausgabe erzeugt wird.,
Die erreichte Ausgabe wird als kontrollierter Ausgang des Systems bezeichnet und hält die Genauigkeit.
Übertragungsfunktion des Regelsystems
Übertragungsfunktion gibt das Verhalten des Systems an, da es als mathematische Beziehung zwischen Eingang und Ausgang des Systems definiert ist.
Die Verstärkung des Systems definiert das Verhältnis von Ausgang zu Eingang. So können wir sagen, dass die Ausgabe des Systems das Produkt von Übertragungsfunktion und Eingabe ist.,
Betrachten Sie das unten angegebene Closed-Loop-System:
Also, für das oben angegebene System,
Beim Ersetzen des Wertes von E(s) in der 1.Gleichung
Beim Transponieren
Dies ist die Übertragungsfunktion eines geschlossenen Systems mit negativer Rückkopplung.
Für ein positives Rückkopplungssystem wird es wie folgt angegeben:
Für ein positives Rückkopplungssystem (d. h. H (s) = 0) mit einem hohen Verstärkungswert. Die Übertragungsfunktion ist Einheit.,