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

制御システムは、主に開ループ制御システムと閉ループまたはフィードバック制御システムに分類されます。
オープンループシステムの要素は、コントローラーと制御されたプロセスです。入力信号がコントローラーに印加され、コントローラーは制御変数が所定の基準に従って実行されるようにプロセスを制御します。
オープンループシステムは、出力とは独立して動作します。実用例としては、衣類の清潔さを測定せずに時間ベースで作動する洗濯機があります。
出力の定量化が困難な場合や、正確な測定が経済的に実現できない場合に有利です。
クローズドループシステムには、出力から入力への1つ以上のフィードバックリンクが含まれており、より正確な制御が可能です。
クローズドループのアイドリング速度制御システムでは、スロットル角度を調整することで、希望のアイドリング速度と実際の速度との差を感知し、補正します。そのため、フィードバックの使用により、システムはプリセット値に障害が発生した後、すぐに回復します。
ただし、構築がより複雑で、より多くのコンポーネントを使用するため、一般的にコストと電力が高くなります。

開ループ制御システムと閉ループ制御システム

制御システムは、自動化と工学の基本的な要素です。これらは、開ループシステムと閉ループ システムに大別されます。これらの分類は、フィードバック機構の有無によって決まり、システムのパフォーマンス、複雑さ、およびアプリケーションに大きく影響します。


開ループ制御システムは、出力からのフィードバックなしで動作します。これは、コントローラーと制御対象プロセスという 2 つの主要な要素で構成されます。コントローラーは入力信号を受信し、プロセスを操作して目的の結果を実現します。重要なのは、開ループシステムは出力とは独立して機能するため、システムのパフォーマンスに基づいて自動的に修正されないことです。開ループシステムの一般的な例としては、事前に定義された時間サイクルで動作する洗濯機があります。衣類の清潔さに基づいて動作を調整しないため、フィードバックがないことがわかります。開ループシステムは、出力の正確な測定が非現実的または経済的に実現不可能なシナリオで有利です。開ループシステムは、その単純な構造により、通常、設計と保守がシンプルで低コストです。

対照的に、閉ループまたはフィードバック制御システムには、出力を継続的に監視し、それに応じて入力を調整して、目的のパフォーマンスを維持する 1 つ以上のフィードバックループが組み込まれています。この構成により、精度と応答性が大幅に向上します。たとえば、自動車エンジンで使用される閉ループのアイドリング速度制御システムでは、システムはアイドリング速度を常に監視し、それを目的の速度と比較します。不一致が検出されると、システムはスロットル角度を調整して速度を修正します。このフィードバック機構により、システムは外乱から迅速に回復し、プリセット値を維持できるため、一貫したパフォーマンスが保証されます。

閉ループシステムは、優れた精度と外乱への対応能力を備えていますが、本質的に複雑です。監視とフィードバックのために追加の要素が必要になり、設計の複雑さ、コスト、電力消費が増加します。開ループシステムと閉ループシステムのどちらを選択するかは、精度の必要性、出力測定の実現可能性、経済的な考慮事項など、アプリケーションの特定の要件によって異なります。

制御システムは、主に開ループ制御システムと閉ループまたはフィードバック制御システムに分類されます。
オープンループシステムの要素はコントローラーです...

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Unit 1

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Introduction to Control Systems

制御システム入門

KEY TERMS AND CONCEPTS

主要用語と概念

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

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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 電気工学 は、電気回路の基本概念と回路解析テクニックを網羅したアニメーションビデオシリーズです。オペアンプと回路変換および 1 次・ 2 次回路の概念を網羅しています。実験を撮影した実写動画では、設計例や現代社会での応用が含まれており、複雑な概念も分かりやすく学習いただけます。

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Feedback in Open and Closed Control Systems

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