V minulém tutoriálu o Elektronických Systémů, jsme viděli, že systém může být definován jako soubor subsystémů, které přímé nebo kontrolou vstupního signálu k výrobě požadovaného výstupního stavu.
funkcí jakéhokoli elektronického systému je automaticky regulovat výstup a udržovat jej v systémech požadovanou vstupní hodnotu nebo „nastavený bod“. Pokud se vstupní systémy z jakéhokoli důvodu změní, musí výstup systému odpovídajícím způsobem reagovat a změnit se tak, aby odrážel novou vstupní hodnotu.,
podobně, pokud se něco stane, že naruší výstup systémů bez jakékoli změny vstupní hodnoty, musí výstup reagovat návratem zpět na předchozí nastavenou hodnotu. V minulosti, elektrické kontrolní systémy byly v podstatě ruční, nebo to, co se nazývá Open-loop Systém s velmi málo automatickou kontrolu nebo zpětné vazby funkce vestavěný regulovat proces proměnné tak, aby byla zachována požadovaná výstupní úroveň nebo hodnoty.
například elektrická sušička prádla., V závislosti na množství oblečení, nebo jak mokré jsou uživatel nebo provozovatel by nastavit časovač (regulátoru) na 30 minut a na konci 30 minut, sušička se automaticky zastaví a turn-off, i když to oblečení, kde ještě mokré nebo vlhké.
V tomto případě, řídicí činnost je ruční subjekt posuzování vlhkost z oblečení a nastavení procesu (sušší) odpovídajícím způsobem.
v tomto příkladu by sušička prádla byla systémem s otevřenou smyčkou, protože nesleduje ani neměří stav výstupního signálu, kterým je suchost oblečení., Pak přesnost procesu sušení nebo úspěch sušení oblečení bude záviset na zkušenostech uživatele (operátora).
Nicméně, uživatel může upravit nebo doladit proces sušení systém kdykoliv zvýšit nebo snížit časování řadiče sušení čas, pokud si myslí, že původní proces sušení nebude splněna. Například zvýšení regulátoru časování na 40 minut pro prodloužení procesu sušení. Zvažte následující schéma bloku s otevřenou smyčkou.,
Open-loop Systém Sušení
Pak Open-loop systém, označovaný také jako non-systém zpětné vazby, je druh kontinuální systém řízení, v němž výstup nemá žádný vliv nebo vliv na kontrolní opatření ze vstupního signálu. Jinými slovy, v řídicím systému s otevřenou smyčkou není výstup měřen ani „přiváděn zpět“ pro srovnání se vstupem. Proto se očekává, že systém s otevřenou smyčkou bude věrně sledovat jeho vstupní příkaz nebo nastavený bod bez ohledu na konečný výsledek.,
Také, open-loop systému bez znalosti výstupní stav, takže nemůže sám opravit případné chyby to mohl udělat, když přednastavené hodnoty závěje, i když to má za následek velké odchylky od nastavené hodnoty.
Další nevýhodou open-loop systémů je, že jsou špatně vybavena k manipulaci poruchy nebo změny podmínek, které mohou snížit jeho schopnost dokončit požadovaný úkol. Například se otevřou dveře sušičky a ztratí se teplo., Regulátor časování pokračuje bez ohledu na celých 30 minut, ale oblečení se na konci procesu sušení nezahřívá ani nevysuší. Je to proto, že neexistují žádné informace přiváděné zpět k udržení konstantní teploty.
Pak můžeme vidět, že open-loop systému chyby mohou rušit proces sušení, a proto vyžaduje zvláštní pozornost dohledu uživatele (operátora)., Problém s touto preventivní kontrolou přístupu je, že uživatel by třeba se podívat na proces, teploty často a přijmout případná nápravná řídící opatření, kdykoli je to proces sušení odchýlila od požadované hodnoty sušení oblečení., Tento typ ruční otevřené smyčky ovládání, které reaguje před chybové vlastně dochází, se nazývá posuv Kontrolu
cílem feed forward control, také známý jako prediktivní ovládání, je měřit nebo předpovídat případné otevřené smyčky poruchy a kompenzovat ručně před regulované veličiny odchýlí příliš daleko od původní nastavenou hodnotu. Takže pro náš jednoduchý příklad výše, pokud by byly dveře sušičky otevřené, byly by detekovány a uzavřeny, což by umožnilo pokračovat v procesu sušení.,
Pokud se použije správně, odchylka od mokrého oblečení do suchého oblečení na konci 30 minut by byl minimální, pokud uživatel reagoval na chybovou situaci (otevřené dveře) velmi rychle. Nicméně, tento posuv přístup nemusí být zcela přesné, pokud se systém změní, například pokles teploty sušení nebyl si všiml, během 30 minut procesu.
pak můžeme definovat hlavní charakteristiky „systému s otevřenou smyčkou“ jako:
- neexistuje srovnání mezi skutečnými a požadovanými hodnotami.,
- systém s otevřenou smyčkou nemá samoregulační nebo kontrolní akci nad výstupní hodnotou.
- každé vstupní nastavení určuje pevnou provozní polohu regulátoru.
- změny nebo poruchy vnějších podmínek nevedou k přímé změně výstupu (pokud není nastavení regulátoru změněno ručně).
jakýkoli systém s otevřenou smyčkou může být reprezentován jako více kaskádových bloků v sérii nebo jeden blokový diagram se vstupem a výstupem., Blokové schéma otevřené smyčky systému ukazuje, že signálové cesty od vstupu k výstupu představuje lineární cestu bez zpětné vazby a pro každý typ systému kontroly vstupu je uvedeno označení θi a výstup θo.
obecně nemusíme manipulovat s blokovým diagramem s otevřenou smyčkou, abychom vypočítali jeho skutečnou přenosovou funkci. Můžeme jen zapsat správné vztahy nebo rovnice z každého blokového diagramu a pak vypočítat konečnou přenosovou funkci z těchto rovnic, jak je znázorněno.,3>
přenosová Funkce každého bloku je tedy:
celková přenosová funkce je dána jako:
Pak Open-loop Zesílení je dána jednoduše jako:
Pokud G reprezentuje přenosovou Funkci systému nebo subsystému, může být přepsána jako: G(y) = θo(s)/θi(y),
Open-loop control systémy jsou často používány s procesy, které vyžadují sekvenční událostí s pomocí „ON-OFF“ signály., Například mycí stroje, který vyžaduje vodu, aby být zapnutý „ON“ a pak, když plné je zapnutý „OFF“, za nímž následuje topný prvek zapnutý „ON“ pro ohřev vody a pak při vhodné teplotě je zapnutý „OFF“, a tak dále.
Tento typ „ON-OFF“ open-loop control je vhodný pro systémy, kde změny v zatížení dochází pomalu, a tento proces je velmi pomalá, vyžadující časté změny kontrolní činnost provozovatel.,
přehled řídicích systémů s otevřenou smyčkou
viděli jsme, že regulátor může manipulovat se svými vstupy, aby získal požadovaný účinek na výstup systému. Jeden typ řídicího systému, ve kterém výstup nemá žádný vliv ani vliv na řídicí činnost vstupního signálu, se nazývá systém s otevřenou smyčkou.
„systém s otevřenou smyčkou „je definován skutečností, že výstupní signál nebo stav není měřen ani“ přiváděn zpět “ pro srovnání se vstupním signálem nebo systémovým nastaveným bodem. Proto jsou systémy s otevřenou smyčkou běžně označovány jako“systémy bez zpětné vazby“.,
Také, jako open-loop systém nepoužívá zpětnou vazbu, zjistit, jestli jeho požadovaný výstup byl dosažen, „předpokládá“, že požadovaný cíl vstup byl úspěšný, protože to nemůže opravit jakékoli chyby to mohl udělat, a tak nemůže kompenzovat případné vnější poruchy do systému.
Řízení motoru s otevřenou smyčkou
takže například předpokládejte regulátor stejnosměrného motoru, jak je znázorněno. Rychlost otáčení motoru bude záviset na napětí přiváděném k zesilovači (regulátoru) potenciometrem., Hodnota vstupního napětí může být úměrná poloze potenciometru.
Pokud je potenciometr je přesunuta do horní části odpor maximální pozitivní napětí, bude napájen zesilovač představuje plné rychlosti. Stejně tak, pokud je stěrač potenciometru přesunut na spodní část odporu, bude dodáno nulové napětí představující velmi pomalou rychlost nebo zastavení.,
Pak pozice potenciometrů slider představuje vstup, θi, který je zesilován zesilovačem (controller) pro pohon STEJNOSMĚRNÝM motorem (proces) na nastavenou rychlost N představuje výstup, θo systému. Motor se bude i nadále otáčet pevnou rychlostí určenou polohou potenciometru.
Jako cestu signálu ze vstupu na výstup je přímá cesta, která nejsou součástí žádné smyčky, celkový zisk systému bude kaskádovitě hodnot jednotlivých zisky z potenciometru, zesilovač, motor a zátěž., Je zjevně žádoucí, aby výstupní rychlost motoru byla totožná s polohou potenciometru, což dává celkový zisk systému jako jednotu.
jednotlivé zisky potenciometru, zesilovače a motoru se však mohou v průběhu času měnit se změnami napájecího napětí nebo teploty nebo se může zvýšit zatížení motorů, což představuje vnější poruchy řídicího systému motoru s otevřenou smyčkou.,
Ale uživatel bude nakonec stát vědomi změny ve výkonnosti systémů (změna rychlosti motoru) a může to napravit zvýšením nebo snížením potenciometry vstupní signál proto, aby zachovat původní nebo požadovanou rychlost.
výhody tohoto typu „open-loop motor control“ je, že je potenciálně levné a jednoduché na implementaci, takže je ideální pro použití v dobře definované systémy jsou vztah mezi vstupem a výstupem je přímý a není ovlivněn jakékoli vnější rušení., Bohužel tento typ systému s otevřenou smyčkou je nedostatečný, protože změny nebo poruchy v systému ovlivňují rychlost motoru. Pak je nutná další forma kontroly.
V příštím tutoriálu o elektronických Systémů, se podíváme na vliv krmení zpět některé výstupní signál na vstup tak, aby systémy kontroly je založen na rozdílu mezi aktuální a požadované hodnoty. Tento typ řídicího systému elektroniky se nazývá řízení uzavřené smyčky.,
