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

Systemy sterowania są klasyfikowane przede wszystkim jako systemy sterowania z pętlą otwartą i zamkniętą lub ze sprzężeniem zwrotnym.
Elementami systemu otwartej pętli są sterownik i kontrolowany proces. Do sterownika podawany jest sygnał wejściowy, który steruje procesem tak, aby sterowana zmienna działała zgodnie z określonymi standardami.
Systemy z otwartą pętlą działają niezależnie od wyjścia. Praktycznym przykładem jest pralka, która działa w oparciu o czas bez mierzenia czystości ubrań.
Są one korzystne, gdy wynik jest trudny do określenia ilościowego lub precyzyjny pomiar nie jest ekonomicznie wykonalny.
Systemy z zamkniętą pętlą zawierają jedno lub więcej łączy sprzężenia zwrotnego od wyjścia do wejścia w celu dokładniejszego sterowania.
W układzie sterowania prędkością biegu jałowego w pętli zamkniętej każda różnica między żądaną prędkością biegu jałowego a rzeczywistą prędkością jest wykrywana i korygowana poprzez regulację kąta przepustnicy. Tak więc, dzięki zastosowaniu sprzężenia zwrotnego, system szybko wraca do normy po zakłóceniu zadanej wartości.
Są one jednak bardziej skomplikowane w budowie i na ogół mają wyższy koszt i moc ze względu na użycie większej liczby komponentów.

otwarte i zamknięte układy sterowania

Układy sterowania są podstawowymi elementami automatyki i inżynierii. Są one szeroko klasyfikowane jako układy otwarte i zamknięte. Klasyfikacje te zależą od obecności lub braku mechanizmów sprzężenia zwrotnego, co znacząco wpływa na wydajność, złożoność i zastosowanie systemu.


Otwarty układ sterowania działa bez sprzężenia zwrotnego z wyjścia. Składa się z dwóch podstawowych elementów: sterownika i kontrolowanego procesu. Sterownik odbiera sygnał wejściowy i manipuluje procesem w celu osiągnięcia pożądanego wyniku. Co ważne, otwarte układy sterowania działają niezależnie od wyjścia, co oznacza, że ​​nie ma automatycznej korekty opartej na wydajności systemu. Typowym przykładem otwartego układu sterowania jest pralka, która działa w zdefiniowanym cyklu czasowym. Nie dostosowuje swojego działania na podstawie czystości ubrań, co podkreśla brak sprzężenia zwrotnego. Otwarte układy sterowania są korzystne w scenariuszach, w których precyzyjny pomiar wyjścia jest niepraktyczny lub ekonomicznie niewykonalny. Są one zazwyczaj prostsze i mniej kosztowne w projektowaniu i utrzymaniu ze względu na swoją prostą architekturę. Natomiast systemy sterowania z zamkniętą pętlą lub sprzężeniem zwrotnym zawierają jedną lub więcej pętli sprzężenia zwrotnego, które stale monitorują wyjście i odpowiednio dostosowują wejście, aby utrzymać pożądaną wydajność. Taka konfiguracja znacznie zwiększa dokładność i responsywność. Na przykład w systemie sterowania prędkością biegu jałowego z zamkniętą pętlą stosowanym w silnikach samochodowych system stale monitoruje prędkość biegu jałowego i porównuje ją z pożądaną prędkością. Jeśli zostanie wykryta rozbieżność, system dostosowuje kąt przepustnicy, aby skorygować prędkość. Ten mechanizm sprzężenia zwrotnego pozwala systemowi szybko odzyskać się po zakłóceniach i utrzymać ustawioną wartość, zapewniając stałą wydajność.

Pomimo wyższej dokładności i zdolności do radzenia sobie z zakłóceniami, systemy z zamkniętą pętlą są z natury bardziej złożone. Wymagają dodatkowych komponentów do monitorowania i sprzężenia zwrotnego, co zwiększa złożoność projektu, koszt i zużycie energii. Wybór między systemami z otwartą i zamkniętą pętlą zależy od konkretnych wymagań aplikacji, w tym potrzeby precyzji, wykonalności pomiaru wyjścia i rozważań ekonomicznych.

Otwarte i zamknięte układy sterowania

Systemy sterowania są klasyfikowane przede wszystkim jako systemy sterowania z pętlą otwartą i zamkniętą lub ze sprzężeniem zwrotnym.
Elementami systemu z otwartą pętlą są sterownik ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Elektrotechnika

Unit 1

Jednostka 1

Introduction to Control Systems

Wstęp do systemów sterowania

KEY TERMS AND CONCEPTS

KLUCZOWE TERMINY I POJĘCIA

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