definicja: system sterowania w pętli zamkniętej jest rodzajem systemu sterowania, w którym działanie sterowania pokazuje zależność od wygenerowanego wyjścia systemu. W prostych słowach, w tych systemach, wyjście systemu kontroluje wejście stosowane do systemu.
zmiana wejścia w zależności od wyjścia prowadzi do uzyskania dokładniejszych danych wyjściowych systemu., W ten sposób sterowalność w układzie zamkniętej pętli jest osiągana poprzez wyjście generowane przez wykorzystanie ścieżki sprzężenia zwrotnego.
systemy z zamkniętą pętlą są uważane za w pełni automatyczny system sterowania, ponieważ są zaprojektowane w taki sposób, że osiągnięte wyjście jest automatycznie porównywane z wejściem referencyjnym, aby uzyskać wymagane wyjście.
potrzeba Systemu Sterowania W Pętli Zamkniętej
omówiliśmy już w naszym poprzednim artykule na temat systemu sterowania., System sterowania to system, który jest przeznaczony do wytwarzania określonego wyjścia przez działanie wymaganego sterowania.
teraz sterowanie dostarczane do systemu może być niezależne od wyjścia lub zależne od wyjścia. Ta zmiana prowadzi do dwóch różnych kategorii systemu sterowania.
układ, w którym działanie sterujące jest niezależne od generowanego wyjścia systemowego, znany jest jako układ sterowania w pętli otwartej. Podczas gdy w systemie zamkniętej pętli, produkowane wyjście kontroluje funkcjonowanie systemu za pomocą sprzężenia zwrotnego.,
zasadniczo system zamkniętej pętli został zaprojektowany w celu przezwyciężenia wad związanych z systemem otwartej pętli. Wiemy, że systemy z otwartą pętlą nie mają możliwości automatycznego dostarczania dokładnych danych wyjściowych.
wszyscy zdajemy sobie sprawę z tego, że podstawowym wymogiem korzystania z układu elektrycznego lub elektronicznego jest wygenerowanie pożądanej mocy wyjściowej. A w każdym systemie, Jeśli pomiar nie jest wykonywany i wymagana wydajność nie jest osiągana, to staje się prawie niemożliwe, aby uzyskać dokładną odpowiedź systemu.,
tak więc, aby uzyskać dokładną odpowiedź systemu, najprostszym sposobem jest porównanie zastosowanego wejścia z uzyskanym wyjściem. Pomaga to w określeniu błędu, który jest obecny wewnątrz systemu. W związku z tym, gdy błąd jest mierzony, można go zmniejszyć do najniższej możliwej wartości, aby uzyskać pożądany wynik.
Tak więc w układzie zamkniętej pętli sygnał sprzężenia zwrotnego jest dostarczany na wejście. Ten sygnał sprzężenia zwrotnego i referencyjny sygnał wejściowy działają jako wzbudzenie systemu, aby uzyskać żądaną odpowiedź., W ten sposób wyjście wykonuje akcję kontrolną w układzie zamkniętej pętli.
Co To jest Feedback?
do tej pory używaliśmy terminu feedback tak wiele razy. Ale trzeba wyraźnie wiedzieć, co tak naprawdę oznacza feedback?
tak więc zasadniczo sprzężenie zwrotne działa jako charakterystyka systemu, która umożliwia porównanie osiągniętego wyjścia i wejścia odniesienia systemu.,
sprzężenie zwrotne jest zazwyczaj częścią sygnału wyjściowego, który jest przekazywany z powrotem do sygnału wejściowego, dzięki czemu można je porównać i pożądane wyjście można osiągnąć, jeśli obecne wyjście pokazuje zmianę z pożądanym wyjściem.
dlatego pętla sprzężenia zwrotnego jest uważana za kluczowy parametr układu sterowania w pętli zamkniętej.
sprzężenie zwrotne w dowolnym obwodzie może być na ogół 2 typów:
1., Dodatnie sprzężenie zwrotne: rodzaj sprzężenia zwrotnego w układzie sterowania, w którym sygnał wejściowy i sygnał sprzężenia zwrotnego są ze sobą w fazie, jest znany jako układ dodatniego sprzężenia zwrotnego.
w tych systemach wejście odniesienia jest dodawane wraz z sygnałem sprzężenia zwrotnego, zwiększając tym samym wzmocnienie całego układu.
2. Ujemne sprzężenie zwrotne: w przypadku ujemnego sprzężenia zwrotnego sygnał wejściowy i sygnał zwrotny wykazują pozafazową relację wrt.
w ten sposób zastosowany sygnał wejściowy i sygnał sprzężenia zwrotnego są odejmowane, aby uzyskać sygnał błędu., Prowadzi to do zmniejszenia ogólnego wzmocnienia systemu.
Tak więc możemy powiedzieć, że jest to czynnik, który jest najbardziej odpowiedzialny za pożądaną reakcję systemu.
działanie układu zamkniętej pętli
rysunek tutaj pokazuje szczegółowy schemat blokowy układu sterowania zamkniętej pętli:
jak widać, wejście polecenia jest podawane do przetwornika.
dzieje się tak dlatego, że nie zawsze jest konieczne, aby Dostępne wejście było akceptowane przez kontroler., Tak więc w takich przypadkach wejście nie może być bezpośrednio zastosowane do systemu. Ponieważ musi być zmieniona z jednej formy na drugą, aby mogła pełnić rolę referencyjnego wejścia dla systemu.
z tego powodu wejście jest początkowo stosowane do przetwornika, dzięki czemu można je zmienić na formę akceptowalną przez system zgodnie z naturą kontrolera i procesu.
gdy sterownik wytwarza sygnał sterujący zgodnie z zastosowanym wejściem, to wymagane działanie zgodnie z wygenerowanym sygnałem odbywa się wewnątrz systemu.
prowadzi to do generowania określonego wyjścia., Ale konieczne jest, aby zmierzyć wygenerowane wyjście, aby znaleźć, czy jest to pożądane wyjście, czy nie. W tym celu część uzyskanego wyjścia jest przekazywana z powrotem do wejścia. Sygnał ten działa jako sygnał sprzężenia zwrotnego.
Ten sygnał sprzężenia zwrotnego, w porównaniu z wejściem odniesienia, generuje sygnał błędu. Ten sygnał błędu jest dalej dostarczany do sterownika, który wytwarza manipulowany sygnał (proporcjonalny do sygnału błędu), który jest niczym innym jak sygnałem sterującym, który prowadzi proces w celu wyeliminowania błędu, wytwarzając w ten sposób pożądane wyjście.,
uzyskany wynik jest znany jako kontrolowane wyjście systemu i utrzymuje dokładność.
funkcja transferu Systemu Sterowania W Pętli Zamkniętej
funkcja transferu wskazuje zachowanie systemu, ponieważ jest zdefiniowana jako matematyczna relacja między wejściem i wyjściem systemu.
wzmocnienie systemu określa stosunek wyjścia do wejścia. W ten sposób możemy powiedzieć, że wyjście systemu jest iloczynem funkcji transferu i wejścia.,
rozważmy układ w pętli zamkniętej podany poniżej:
Tak więc dla powyższego układu,
po zastąpieniu wartości E(s) w 1.równaniu
on transposing
jest to funkcja transferu systemu zamkniętej pętli z ujemnym sprzężeniem zwrotnym.
dla układu sprzężenia zwrotnego jest on podany jako:
dla układu sprzężenia zwrotnego jedności (tj. e H(S) = 0) o wysokiej wartości wzmocnienia. Funkcją transferu jest jedność.,