în tutorialul anterior despre sistemele electronice, am văzut că un sistem poate fi definit ca o colecție de subsisteme care direcționează sau controlează un semnal de intrare pentru a produce starea de ieșire dorită.funcția oricărui sistem electronic este de a regla automat ieșirea și de a o menține în cadrul sistemelor valoarea de intrare dorită sau”punctul de setare”. Dacă intrarea sistemelor se modifică din orice motiv, ieșirea sistemului trebuie să răspundă în consecință și să se schimbe pentru a reflecta noua valoare de intrare.,
De asemenea, dacă se întâmplă ceva să perturbe ieșirea sistemelor fără nicio modificare a valorii de intrare, ieșirea trebuie să răspundă revenind la valoarea setată anterior. În trecut, sistemele electrice de control erau practic manuale sau ceea ce se numește un sistem cu buclă deschisă, cu foarte puține funcții automate de control sau feedback construite pentru a regla variabila de proces, astfel încât să mențină nivelul sau valoarea dorită de ieșire.de exemplu, un uscător electric de haine., În funcție de cantitatea de haine sau de cât de umede sunt, un utilizator sau un operator ar seta un cronometru (Controler) să spună 30 de minute, iar la sfârșitul celor 30 de minute uscătorul se va opri automat și se va opri chiar dacă hainele sunt încă umede sau umede.în acest caz, acțiunea de control este operatorul manual care evaluează umiditatea hainelor și stabilește procesul (uscătorul) în consecință.deci, în acest exemplu, uscătorul de haine ar fi un sistem cu buclă deschisă, deoarece nu monitorizează sau măsoară starea semnalului de ieșire, care este uscăciunea hainelor., Apoi, precizia procesului de uscare sau succesul uscării hainelor va depinde de experiența utilizatorului (operatorului).cu toate acestea, utilizatorul poate ajusta sau regla fin procesul de uscare a sistemului în orice moment prin creșterea sau scăderea timpului de uscare a controlorilor de sincronizare, dacă consideră că procesul inițial de uscare nu va fi îndeplinit. De exemplu, creșterea controlerului de sincronizare la 40 de minute pentru a extinde procesul de uscare. Luați în considerare următoarea diagramă bloc cu buclă deschisă.,
sistem de uscare cu buclă deschisă
apoi, un sistem cu buclă deschisă, denumit și sistem non-feedback, este un tip de sistem de control continuu în care ieșirea nu are nicio influență sau efect asupra acțiunii de control a semnalului de intrare. Cu alte cuvinte, într-un sistem de control cu buclă deschisă, ieșirea nu este nici măsurată, nici „alimentată” pentru comparație cu intrarea. Prin urmare, un sistem cu buclă deschisă este de așteptat să urmeze cu fidelitate comanda de intrare sau punctul de setare, indiferent de rezultatul final.,
De asemenea, un sistem cu buclă deschisă nu are cunoștințe despre starea de ieșire, astfel încât nu poate auto-corecta erorile pe care le-ar putea face atunci când valoarea presetată se scurge, chiar dacă acest lucru duce la abateri mari de la valoarea presetată.un alt dezavantaj al sistemelor cu buclă deschisă este că acestea sunt slab echipate pentru a face față perturbațiilor sau modificărilor condițiilor care pot reduce capacitatea sa de a finaliza sarcina dorită. De exemplu, ușa uscătorului se deschide și căldura se pierde., Controlerul de sincronizare continuă indiferent pentru întreaga 30 minute, dar hainele nu sunt încălzite sau uscate la sfârșitul procesului de uscare. Acest lucru se datorează faptului că nu există informații alimentate înapoi pentru a menține o temperatură constantă.
apoi putem vedea că erorile de sistem cu buclă deschisă pot perturba procesul de uscare și, prin urmare, necesită o atenție suplimentară de supraveghere a unui utilizator (operator)., Problema cu această abordare de control anticipativ este că utilizatorul ar trebui să se uite frecvent la temperatura procesului și să ia orice acțiune de control corectiv ori de câte ori procesul de uscare se abate de la valoarea dorită de uscare a hainelor., Acest tip de manual open-loop control care reacționează înainte de o eroare de fapt se produce este numit Feed forward Control
obiectivul de feed forward control, de asemenea, cunoscut sub numele de control predictiv, este de a măsura sau de a prezice orice potențial în circuit deschis tulburări și pentru a compensa-le manual înainte de variabila controlată se abate prea departe de original set point. Deci, pentru exemplul nostru simplu de mai sus, dacă ușa uscătoarelor ar fi deschisă, aceasta ar fi detectată și închisă, permițând continuarea procesului de uscare.,
Dacă sunt aplicate corect, abaterea de la hainele ude să se usuce hainele la sfârșitul celor 30 de minute ar fi minime dacă utilizatorul a răspuns la situații de eroare (ușă deschisă) foarte repede. Cu toate acestea, această abordare feed forward poate să nu fie complet exactă dacă sistemul se schimbă, de exemplu scăderea temperaturii de uscare nu a fost observată în timpul procesului de 30 de minute.atunci putem defini principalele caracteristici ale unui „sistem cu buclă deschisă” ca fiind:
- nu există nicio comparație între valorile reale și cele dorite.,
- un sistem cu buclă deschisă nu are nicio acțiune de autoreglare sau control asupra valorii de ieșire.
- fiecare setare de intrare determină o poziție de funcționare fixă pentru controler.
- modificările sau perturbațiile în condiții externe nu au ca rezultat o modificare directă a ieșirii (cu excepția cazului în care setarea controlerului este modificată manual).orice sistem cu buclă deschisă poate fi reprezentat ca mai multe blocuri în cascadă în serie sau o singură diagramă bloc cu intrare și ieșire., Diagrama bloc a unui sistem cu buclă deschisă arată că calea semnalului de la intrare la ieșire reprezintă o cale liniară fără buclă de feedback și pentru orice tip de sistem de control intrarea este dată cu denumirea θi și ieșirea θo.în general ,nu trebuie să manipulăm diagrama bloc cu buclă deschisă pentru a calcula funcția sa reală de transfer. Putem doar să notăm relațiile sau ecuațiile corespunzătoare din fiecare diagramă bloc și apoi să calculăm funcția finală de transfer din aceste ecuații, așa cum se arată.,3>
Funcția De Transfer a fiecărui bloc este prin urmare:
generală A funcției de transfer este dat ca:
Apoi Deschide-Câștig bucla este dat pur și simplu ca:
Când G reprezintă Funcția de Transfer a sistemului sau subsistemului, poate fi rescris ca: G(s) = θo(s)/θi(s)
Open-loop control sisteme sunt adesea folosite cu procesele care necesită succesiunea de evenimente cu ajutorul „ON-OFF” semnale., De exemplu, o mașină de spălat care necesită apa să fie pornit „ON” și apoi atunci când plin este oprit „Off”, urmată de elementul de încălzire fiind pornit „ON” pentru a încălzi apa și apoi la o temperatură adecvată este oprit „OFF”, și așa mai departe.acest tip de control în buclă deschisă „ON-OFF” este potrivit pentru sistemele în care schimbările de sarcină apar lent și procesul acționează foarte lent, necesitând modificări rare ale acțiunii de control de către un operator.,am văzut că un controler poate manipula intrările sale pentru a obține efectul dorit asupra ieșirii unui sistem. Un tip de sistem de control în care ieșirea nu are nicio influență sau efect asupra acțiunii de control a semnalului de intrare se numește sistem cu buclă deschisă.
Un „sistem cu buclă deschisă „este definit de faptul că semnalul sau condiția de ieșire nu este nici măsurată, nici” alimentată înapoi ” pentru comparație cu semnalul de intrare sau punctul de setare al sistemului. Prin urmare, sistemele cu buclă deschisă sunt denumite în mod obișnuit „sisteme Non-feedback”.,de asemenea, deoarece un sistem cu buclă deschisă nu utilizează feedback pentru a determina dacă ieșirea necesară a fost atinsă, „presupune” că obiectivul dorit al intrării a avut succes, deoarece nu poate corecta erorile pe care le-ar putea face și, prin urmare, nu poate compensa orice perturbări externe ale sistemului.
controlul motorului cu buclă deschisă
deci, de exemplu, asumați controlerul motorului DC așa cum se arată. Viteza de rotație a motorului va depinde de tensiunea furnizată amplificatorului (controlerului) de potențiometru., Valoarea tensiunii de intrare ar putea fi proporțională cu poziția potențiometrului.
dacă potențiometrul este mutat în partea superioară a rezistenței, tensiunea maximă pozitivă va fi furnizată amplificatorului reprezentând viteză maximă. De asemenea, dacă ștergătorul potențiometrului este mutat în partea inferioară a rezistenței, tensiunea zero va fi furnizată reprezentând o viteză sau o oprire foarte lentă.,apoi poziția glisorului potențiometrelor reprezintă intrarea, θi care este amplificată de amplificator (controler) pentru a conduce motorul DC (proces) la o viteză setată n reprezentând ieșirea, θo a sistemului. Motorul va continua să se rotească la o viteză fixă determinată de poziția potențiometrului.deoarece calea semnalului de la intrare la ieșire este o cale directă care nu face parte din nicio buclă, câștigul general al sistemului va fi valorile în cascadă ale câștigurilor individuale din potențiometru, amplificator, motor și sarcină., Este clar de dorit ca viteza de ieșire a motorului să fie identică cu poziția potențiometrului, oferind câștigul general al sistemului ca unitate.cu toate acestea, câștigurile individuale ale potențiometrului, amplificatorului și motorului pot varia în timp cu modificări ale tensiunii de alimentare sau ale temperaturii, sau sarcina motoarelor poate crește reprezentând perturbații externe ale sistemului de control al motorului cu buclă deschisă.,dar utilizatorul va deveni în cele din urmă conștient de schimbarea performanței sistemelor (schimbarea vitezei motorului) și poate corecta prin creșterea sau scăderea semnalului de intrare potențiometrelor în consecință pentru a menține viteza inițială sau dorită.
avantajele acestui tip de „open-loop control al motorului” este că acesta este potențial ieftin și simplu să pună în aplicare făcându-l ideal pentru utilizarea în bine definite sisteme au fost relația dintre intrare și ieșire este directă și nu influențat de perturbațiile din exterior., Din păcate, acest tip de sistem cu buclă deschisă este inadecvat, deoarece variațiile sau perturbațiile sistemului afectează viteza motorului. Apoi este necesară o altă formă de control.
în următorul tutorial despre sistemele electronice, vom analiza efectul de a alimenta o parte din semnalul de ieșire la intrare, astfel încât controlul sistemelor să se bazeze pe diferența dintre valorile reale și cele dorite. Acest tip de sistem de control electronic se numește control cu buclă închisă.,
