I den foregående tutorial om Elektroniske Systemer, så vi, at et system kan defineres som en samling af delsystemer, som direkte eller kontrol et input-signal til at producere den ønskede output-tilstand.
funktionen af ethvert elektronisk system er automatisk at regulere output og holde det inden for den ønskede indgangsværdi eller “setpunkt”. Hvis systemets input ændres af en eller anden grund, skal systemets output reagere i overensstemmelse hermed og ændre sig selv for at afspejle den nye inputværdi.,
ligeledes, hvis der sker noget for at forstyrre systemudgangen uden nogen ændring af inputværdien, skal output svare ved at vende tilbage til sin tidligere indstillede værdi. Tidligere var elektriske kontrolsystemer dybest set manuelle eller hvad der kaldes et Open-loop-System med meget få automatiske styrings-eller feedbackfunktioner indbygget til at regulere procesvariablen for at opretholde det ønskede outputniveau eller-værdi.
for eksempel en elektrisk tørretumbler., Afhængigt af mængden af tøj eller hvor vådt de er, vil en bruger eller operatør indstille en timer (controller) til at sige 30 minutter, og i slutningen af 30 minutter vil tørretumbleren automatisk stoppe og slukke, selvom tøjet stadig er vådt eller fugtigt.
i dette tilfælde er kontrolhandlingen den manuelle operatør, der vurderer tøjets vådhed og indstiller processen (tørretumbleren) i overensstemmelse hermed.
så i dette eksempel ville tørretumbleren være et åbent loop-system, da det ikke overvåger eller måler tilstanden af udgangssignalet, hvilket er tøjets tørhed., Derefter afhænger nøjagtigheden af tørringsprocessen eller succes med tørring af tøjet af brugerens oplevelse (operatør).
brugeren kan dog justere eller finjustere tørreprocessen i systemet til enhver tid ved at øge eller formindske tidsstyringens tørretid, hvis de mener, at den oprindelige tørringsproces ikke vil blive opfyldt. For eksempel øge timingen controller til 40 minutter for at forlænge tørringsprocessen. Overvej følgende open-loop blokdiagram.,
open-loop tørringssystem
derefter er et Open-loop-system, også kaldet ikke-feedback-system, en type kontinuerligt kontrolsystem, hvor udgangen ikke har nogen indflydelse eller indflydelse på indgangssignalets kontrolvirkning. Med andre ord, i et åbent styresystem måles udgangen Hverken eller “føres tilbage” til sammenligning med indgangen. Derfor forventes et open-loop-system trofast at følge sin inputkommando eller setpunkt uanset det endelige resultat.,
et open-loop-system har heller ikke kendskab til outputtilstanden, så det kan ikke selv rette fejl, det kan gøre, når den forudindstillede værdi driver, selvom dette resulterer i store afvigelser fra den forudindstillede værdi.
en anden ulempe ved open-loop-systemer er, at de er dårligt udstyret til at håndtere forstyrrelser eller ændringer i de betingelser, som kan reducere dens evne til at fuldføre den ønskede opgave. For eksempel åbner tørretumblerdøren og varmen går tabt., Timingcontrolleren fortsætter uanset i hele 30 minutter, men tøjet opvarmes eller tørres ikke ved afslutningen af tørreprocessen. Dette skyldes, at der ikke er nogen information, der føres tilbage for at opretholde en konstant temperatur.
så kan vi se, at open-loop systemfejl kan forstyrre tørringsprocessen og kræver derfor ekstra tilsynsmæssig opmærksomhed fra en bruger (operatør)., Problemet med denne foregribende kontrol tilgang er, at brugeren bliver nødt til at se på procestemperaturen ofte og tage enhver korrigerende kontrol handling, når tørringsprocessen afveg fra den ønskede værdi af tørring af tøjet., Denne type manuel open-loop-kontrol, der reagerer, før der faktisk opstår en fejl, kaldes Feed for .ard Control
målet med feed for .ard control, også kendt som predictive control, er at måle eller forudsige eventuelle open-loop-forstyrrelser og kompensere for dem manuelt, før den kontrollerede variabel afviger for langt fra det oprindelige setpunkt. Så for vores enkle eksempel ovenfor, hvis tørredøren var åben, ville den blive detekteret og lukket, så tørringsprocessen kunne fortsætte.,
Hvis det anvendes korrekt, ville afvigelsen fra vådt tøj til tørt tøj i slutningen af de 30 minutter være minimal, hvis brugeren reagerede på fejlsituationen (døren åben) meget hurtigt. Imidlertid er denne fremføringsmetode muligvis ikke helt nøjagtig, hvis systemet ændres, for eksempel blev faldet i tørretemperatur ikke bemærket under 30 minutters processen.
derefter kan vi definere de vigtigste egenskaber ved et “Open-loop system” som værende:
- Der er ingen sammenligning mellem faktiske og ønskede værdier.,
- et open-loop-system har ingen selvregulering eller kontrolhandling over outputværdien.
- hver indgangsindstilling bestemmer en fast driftsposition for controlleren.
- ændringer eller forstyrrelser i eksterne forhold resulterer ikke i en direkte outputændring (medmindre regulatorindstillingen ændres manuelt).
ethvert open-loop-system kan repræsenteres som flere kaskaderede blokke i serie eller et enkelt blokdiagram med input og output., Blokdiagrammet for et open-loop system viser, at signalvejen fra input til output repræsenterer en lineær vej uden feedback loop og for enhver type styresystem input er givet betegnelsen Andi og output .o.
generelt behøver vi ikke at manipulere open-loop blokdiagrammet for at beregne dets faktiske overførselsfunktion. Vi kan bare nedskrive de rigtige forhold eller ligninger fra hvert blokdiagram og derefter beregne den endelige overførselsfunktion fra disse ligninger som vist.,3>
overførselsfunktionen for hver blok er derfor:
den samlede overførselsfunktion er angivet som:
derefter gives open-loop-forstærkningen simpelthen som:
når g repræsenterer overførselsfunktionen for systemet eller delsystemet, kan det omskrives som: G(S) = =o(s)//i(S)
open-loop-kontrolsystemer bruges ofte sammen med processer, der bruges til at det kræver sekventering af begivenheder ved hjælp af “on-off” signaler., For eksempel en vaskemaskiner, som kræver, at vandet skal tændes ” ON “og derefter når fuld er slået” OFF “efterfulgt af varmelegemet bliver tændt” ON “for at opvarme vandet og derefter ved en passende temperatur er slået” OFF”, og så videre.
denne type “ON-OFF” open-loop-kontrol er velegnet til systemer, hvor ændringerne i belastningen sker langsomt, og processen er meget langsom, hvilket kræver sjældne ændringer af en operatørs kontrolhandling.,
Open-loop Control Systems Summary
Vi har set, at en controller kan manipulere sine indgange for at opnå den ønskede effekt på udgangen af et system. En type styresystem, hvor udgangen ikke har nogen indflydelse eller indflydelse på indgangssignalets kontrolvirkning, kaldes et Open-loop-system.
et “open-loop-system” defineres af det faktum, at udgangssignalet eller tilstanden hverken måles eller “føres tilbage” til sammenligning med indgangssignalet eller systemindstillingspunktet. Derfor kaldes open-loop-systemer almindeligvis “ikke-feedback-systemer”.,
da et open-loop-system ikke bruger feedback til at bestemme, om dets krævede output blev opnået, “antager det”, at det ønskede mål med input var vellykket, fordi det ikke kan rette eventuelle fejl, det kunne gøre, og derfor ikke kan kompensere for eksterne forstyrrelser i systemet.
Open-loop Motor Control
Så for eksempel, antage, DC motor controller som vist. Motorens omdrejningshastighed afhænger af den spænding, der tilføres forstærkeren (controlleren) af potentiometeret., Værdien af indgangsspændingen kan være proportional med potentiometerets position.
Hvis potentiometeret flyttes til toppen af modstanden, tilføres den maksimale positive spænding til forstærkeren, der repræsenterer fuld hastighed. Ligeledes, hvis potentiometerviskeren flyttes til bunden af modstanden, leveres nulspænding, der repræsenterer en meget langsom hastighed eller stop.,
derefter position skyderen potentiometre repræsenterer input ,ii som forstærkes af forstærkeren (controller) til at drive DC-motor (proces) ved en indstillet hastighed N repræsenterer output, systemo af systemet. Motoren fortsætter med at rotere med en fast hastighed bestemt af potentiometerets position.
da signalvejen fra indgangen til udgangen er en direkte sti, der ikke udgør en del af nogen sløjfe, vil systemets samlede forstærkning de kaskadede værdier for de individuelle gevinster fra potentiometeret, forstærkeren, motoren og belastningen., Det er klart ønskeligt, at motorens Udgangshastighed skal være identisk med potentiometerets position, hvilket giver systemets samlede forstærkning som enhed.
potentiometerets, forstærkerens og motorens individuelle gevinster kan dog variere over tid med ændringer i Forsyningsspænding eller temperatur, eller motorens belastning kan øges, hvilket repræsenterer eksterne forstyrrelser i motorstyringssystemet med åbent kredsløb.,
men brugeren vil i sidste ende blive opmærksom på ændringen i systemets ydeevne (ændring i motorhastighed) og kan korrigere det ved at øge eller formindske potentiometerets indgangssignal i overensstemmelse hermed for at opretholde den originale eller ønskede hastighed.
fordelene ved denne type “open-loop motor control” er, at den er potentielt billig og enkel at implementere, hvilket gør den ideel til brug i veldefinerede systemer, hvor forholdet mellem input og output er direkte og ikke påvirket af eksterne forstyrrelser., Desværre er denne type open-loop-system utilstrækkelig, da variationer eller forstyrrelser i systemet påvirker motorens hastighed. Derefter kræves en anden form for kontrol.
i den næste tutorial om elektroniksystemer vil vi se på effekten af at fodre noget af udgangssignalet tilbage til indgangen, så systemstyringen er baseret på forskellen mellem faktiske og ønskede værdier. Denne type elektronik styresystem kaldes Closed-loop kontrol.,
