Name: feedback in open and closed control systems
Uploaded: 2024-09-26T13:17:14.000Z
Duration: 1 min 17 s
Channel: JoVE

Les systèmes de contrôle sont principalement classés en systèmes de contrôle en boucle ouverte et en circuit fermé ou en rétroaction.
Les éléments d’un système en boucle ouverte sont le contrôleur et le processus contrôlé. Un signal d’entrée est appliqué au contrôleur, qui contrôle le processus de sorte que la variable contrôlée fonctionne conformément aux normes prescrites.
Les systèmes en boucle ouverte fonctionnent indépendamment de la sortie. Un exemple pratique est une machine à laver qui fonctionne sur une base temporelle sans mesurer la propreté des vêtements.
Ils sont avantageux lorsque le rendement est difficile à quantifier ou qu’une mesure précise n’est pas économiquement réalisable.
Les systèmes en boucle fermée incluent une ou plusieurs liaisons de rétroaction de la sortie à l’entrée pour un contrôle plus précis.
Dans un système de commande de ralenti en boucle fermée, toute différence entre le régime de ralenti souhaité et la vitesse réelle est détectée et corrigée en ajustant l’angle de l’accélérateur. Ainsi, grâce à l’utilisation de la rétroaction, le système récupère rapidement après une perturbation de la valeur prédéfinie.
Cependant, ils sont plus complexes à construire et sont généralement plus coûteux et plus puissants en raison de l’utilisation de plus de composants.

systèmes de contrôle à boucle ouverte et fermée

Les systèmes de contrôle sont des éléments fondamentaux de l'automatisation et de l'ingénierie. Ils sont classés en deux grandes catégories : les systèmes à boucle ouverte et les systèmes à boucle fermée. Ces classifications dépendent de la présence ou de l'absence de mécanismes de rétroaction, qui influencent considérablement les performances, la complexité et l'application du système.

Un système de contrôle à boucle ouverte fonctionne sans rétroaction de la sortie. Il se compose de deux éléments principaux : le contrôleur et le processus contrôlé. Le contrôleur reçoit un signal d'entrée et manipule le processus pour obtenir le résultat souhaité. Il est important de noter que les systèmes à boucle ouverte fonctionnent indépendamment de la sortie, ce qui signifie qu'il n'y a pas de correction automatique basée sur les performances du système. Un exemple courant de système à boucle ouverte est une machine à laver qui fonctionne selon un cycle de temps prédéfini. Elle n'ajuste pas son fonctionnement en fonction de la propreté des vêtements, ce qui met en évidence l'absence de rétroaction. Les systèmes à boucle ouverte sont avantageux dans les scénarios où une mesure précise de la sortie est soit peu pratique, soit économiquement irréalisable. Ils sont généralement plus simples et moins coûteux à concevoir et à entretenir en raison de leur architecture simple.

En revanche, les systèmes de contrôle à boucle fermée ou à rétroaction intègrent une ou plusieurs boucles de rétroaction qui surveillent en permanence la sortie et ajustent l'entrée en conséquence pour maintenir les performances souhaitées. Cette configuration améliore considérablement la précision et la réactivité. Par exemple, dans un système de contrôle du régime de ralenti à boucle fermée utilisé dans les moteurs automobiles, le système surveille en permanence le régime de ralenti et le compare au régime souhaité. Si une différence est détectée, le système ajuste l'angle de l’accélérateur pour corriger la vitesse. Ce mécanisme de rétroaction permet au système de se remettre rapidement des perturbations et de maintenir la valeur prédéfinie, garantissant ainsi des performances constantes.

Malgré leur précision supérieure et leur capacité à gérer les perturbations, les systèmes à boucle fermée sont intrinsèquement plus complexes. Ils nécessitent des composants supplémentaires pour la surveillance et la rétroaction, ce qui augmente la complexité de la conception, le coût et la consommation d'énergie. Le choix entre les systèmes à boucle ouverte et à boucle fermée dépend des exigences spécifiques de l'application, notamment du besoin de précision, de la faisabilité de la mesure de sortie et des considérations économiques.

Systèmes de contrôle à boucle ouverte et fermée

Les systèmes de contrôle sont principalement classés en systèmes de contrôle en boucle ouverte et en circuit fermé ou en rétroaction.
Les éléments d’un système en boucle ouverte sont le contrôleur ...

Education

Enseignement

JoVE Core

Electrical Engineering

Génie électrique

Unit 1

Unité 1

Introduction to Control Systems

Introduction aux systèmes de commande

KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMES ET CONCEPTS CLÉS

Open and closed-loop control systems

feedback in open and closed control systems

Control systems are key parts of automation and engineering. They are usually grouped into open-loop and closed-loop systems. The difference depends on whether the output is fed back to the controller.

An open-loop control system works without feedback from the output. It has two main parts: the controller and the controlled process. The controller receives an input signal and drives the process to reach the desired result. Because it does not check the output, the system does not correct itself automatically.

A washing machine that runs for a preset time is a common open-loop example. It keeps running on the set cycle and does not measure how clean the clothes are. Open-loop systems are useful when measuring the output is difficult or too expensive. They are also simpler and cheaper to design and maintain.

A closed-loop control system, also called a feedback control system, uses one or more feedback loops. These loops monitor the output and adjust the input to keep the system near the desired value. This feedback improves accuracy and responsiveness.

An automotive idle-speed control system is a clear example of a closed-loop system. It monitors engine idle speed and compares it with the target speed. If the speed changes, the system adjusts the throttle angle to correct it. This helps the system recover quickly from disturbances and keep a steady preset value.

Closed-loop systems are more complex than open-loop systems. They need extra parts for monitoring and feedback, which can increase design complexity, cost, and power use. The best choice depends on the application’s needs, including precision, whether the output can be measured, and cost.

Feedback in Open and Closed Control Systems

feedback-in-open-and-closed-control-systems

control systems

Feedback in Everyday Control Systems

Control systems use feedback to keep a variable close to a desired value. They appear in both natural and engineered settings. Examples include blood sugar regulation, heart rate changes during stress, elevators, automated vehicles, aerospace systems, and automated manufacturing. A control system is a network of subsystems and processes that turns an input into a desired output. Several parts work together in that network. The controlled variable is the quantity the system tries to regulate.

control systems: applications

Control Systems in Cars and Furnaces

Control systems are used in cars, electric furnaces, and space shuttles to manage devices and processes. They help equipment work safely, correctly, and efficiently. Electrical engineering plays a central role in making these systems work in daily life. In modern vehicles, control systems help manage performance and safety. The steering wheel and accelerator are key inputs in the car control system. The steering direction and pedal pressure are processed to control the vehicle’s speed and...

open and closed-loop control systems

Control systems are key parts of automation and engineering. They are usually grouped into open-loop and closed-loop systems. The difference depends on whether the output is fed back to the controller. An open-loop control system works without feedback from the output. It has two main parts: the controller and the controlled process. The controller receives an input signal and drives the process to reach the desired result. Because it does not check the output, the system does not correct...

effects of feedback

Feedback in Control Systems: Gain and Stability

Feedback in control systems changes gain, stability, and noise response. It does more than reduce error. A basic feedback system uses input, output, error, and feedback signals to shape how the system behaves. One major effect is on gain. Gain is the amount a system amplifies an input. Without feedback, the gain is changed by the factor 1 + GH, where G is the open-loop gain and H is the feedback factor. This means feedback can increase or reduce gain, depending on the frequency range. <br...

feedback control systems

Types of Feedback Control Systems

Feedback control systems can be grouped by how they behave, how their parameters change, and what kind of signals they use. These categories help engineers choose the right control method for a given system. They also make design and analysis easier. Linear feedback systems are theoretical models that simplify control design. In these systems, output is directly proportional to input within a certain range. An amplifier is a good example, but only while the input stays within its allowed range.

key terms and concepts

Learn how open-loop and closed-loop control systems work, why feedback matters, and how examples like washing machines and engine idle control differ.

Feedback in Open and Closed Control Systems | JoVE K12

JoVE Core Electrical Engineering offers easy-to-understand animated videos that cover fundamental concepts of electric circuits along with circuit analysis techniques. It incorporates first-order and second-order circuits using operational amplifiers and circuit transformation concepts. The inclusion of practical design examples and real-world applications through scientist-in-action videos adds significant educational value, making complex concepts accessible.

electrical engineering

Feedback in Open and Closed Control Systems

Description

Transcript

Tags