Количество элементов, которые объединяются в систему для получения желаемого результата, известно как система управления. Выход любой системы может контролироваться системой управления, потому что каждый элемент в этой системе влияет на выход. Иногда система управления использует контур обратной связи, чтобы получить стабильность, согласованность и стабильность системы для генерации предпочтительного результата. Здесь контур обратной связи - это элемент выходного сигнала. Концепция обратной связи очень важна в любой системе управления для обеспечения стабильности выхода. Системы управления делятся на два типа в зависимости от соединения обратной связи, а именно: система управления с обратной связью и система управления без обратной связи.
Что такое замкнутая система управления?
Определение: Система управления с обратной связью может быть определена как система, имеющая контур обратной связи (или) система контроля который использует сигнал обратной связи для генерации выходного сигнала. Стабильностью этой системы можно управлять с помощью системы обратной связи. Таким образом, при наличии системы обратной связи любую систему управления без обратной связи можно превратить в замкнутую.
Желаемый результат может быть достигнут и поддерживаться путем оценки фактического состояния и полученного результата. Если сгенерированный выходной сигнал отодвигается от фактического выхода, тогда эта система управления выдает ошибочный сигнал, который подается на i / p сигнала. Как только сигнал ошибки добавлен к входному сигналу, можно исправить следующий выход контура, который известен как системы автоматического управления.
Блок-схема
В блок-схема замкнутой системы показано ниже. Основные элементы замкнутой системы управления включают детектор ошибок, контроллер, элементы обратной связи и электростанция .
Блок-схема замкнутой системы управления
Когда система управления включает в себя контур обратной связи, такие системы известны как системы управления с обратной связью. Таким образом, выходом можно точно управлять, обеспечивая обратную связь с входом. Этот тип системы управления может включать более одной обратной связи.
На приведенной выше диаграмме ошибка детектор генерирует сигнал ошибки, так что это изменение входного сигнала, а также сигнала обратной связи. Этот сигнал обратной связи можно получить от элементов обратной связи в системе управления, рассматривая выход системы как вход. В качестве альтернативы входу этот сигнал ошибки можно подать как вход контроллера.
Следовательно, контроллер генерирует управляющий сигнал для управления установкой. В этом случае выходной сигнал системы управления может корректироваться автоматически для получения желаемого результата. Поэтому эти системы еще называют системами автоматического управления. Лучшим примером замкнутой системы управления является система управления светофором, включающая датчик на входе.
Типы замкнутой системы управления
Системы управления с обратной связью подразделяются на два типа в зависимости от характера сигнала обратной связи, такого как сигнал положительной обратной связи и сигнал отрицательной обратной связи.
Положительный сигнал обратной связи
Система с обратной связью, включающая сигнал положительной обратной связи, может быть подключена к входу системы, известной как система положительной обратной связи. Эта система также называется регенеративной обратной связью. Лучшим примером этой положительной обратной связи в электронных схемах является операционный усилитель. Поскольку этот контур может быть достигнут путем подключения некоторой части выходного напряжения ко входу неинвертирующего терминала через контур обратной связи с использованием резистора.
Сигнал отрицательной обратной связи
Система с обратной связью, включающая сигнал отрицательной обратной связи, может быть подключена к входу системы, называемой системой отрицательной обратной связи. Такой вид системы также называют дегенеративной обратной связью. Эти типы систем очень стабильны, а также повышают прочность.
Эти системы используются для управления электронными машинами, такими как генераторы тока, генераторы напряжения, а также для управления скоростью машин. Системы управления с обратной связью используются для нижеуказанных требований.
Функция передачи
Поведение системы может быть указано через ее передаточную функцию. Его можно определить как математическое соотношение входа и выхода системы управления. Система управления может быть рассчитана через отношение o / p к i / p. Следовательно, выходной сигнал системы управления является продуктом входной и передаточной функции.
Система контроля
Пример системы управления с обратной связью показан ниже.
Для вышеуказанной системы
С (S) = E (S) * G (S)
E (S) = R (S) - H (S) * C (S)
Подставляем это значение E (S) в C (S), тогда мы можем получить
C (S) = [R (S) - H (S) * C (S)] * G (S)
С (S) = R (S) G (S) - H (S) * C (S) * G (S)
Из приведенного выше уравнения
R (S) G (S) = C (S) + H (S) * C (S) * G (S)
R (S) G (S) = C (S) [1 + H (S) * G (S)]
C (S) / R (S) = G (S) / [1 + H (S) * G (S)]
Это передаточная функция этой системы с отрицательной обратной связью. Точно так же для положительной обратной связи уравнение передаточной функции можно записать как
C (S) / R (S) = G (S) / [1 - H (S) * G (S)]
Примеры систем управления с обратной связью
Существуют различные виды электронных устройств, в которых используется система управления с обратной связью. Итак применения систем управления с обратной связью включая следующее.
- В серво стабилизаторе напряжения стабилизация напряжения может быть достигнута путем подачи обратной связи по выходному напряжению в систему.
- в регулятор уровня воды , уровень воды можно определить по входной воде
- Температуру в кондиционере можно регулировать в зависимости от температуры в помещении.
- Скорость двигателя можно контролировать с помощью тахометра или датчика тока, где датчик определяет скорость двигателя и отправляет обратную связь в систему управления для изменения его скорости.
- Еще несколько примеров этих систем включают нагреватель термостата, солнечную систему. ракетная установка, автомобильный двигатель, автоматический тостер, система контроля воды с помощью турбины.
- Автоматический электрический утюг может управляться автоматически по температуре нагревательного элемента в утюге.
Преимущества
В преимущества замкнутой системы управления включая следующее.
- Эти системы очень точны и менее подвержены ошибкам.
- Ошибки можно исправить с помощью сигнала обратной связи.
- Высокая пропускная способность
- Поддерживает автоматизацию
- Высокий запас шума
- На них нельзя повлиять посредством шума.
Недостатки
В недостатки замкнутой системы управления включая следующее.
- Проектирование этой системы сложно
- Они очень сложные
- Дорогой
- Требуется огромное обслуживание
- Система управления иногда колеблется из-за сигналов обратной связи.
- При проектировании системы требуется больше усилий и времени.
Таким образом, это все о обзор системы управления с обратной связью включая блок-схему, типы, передаточную функцию, преимущества, недостатки и его применения. Характеристическое уравнение замкнутой системы управления - это не что иное, как установка знаменателя передаточной функции на ноль. Вот вам вопрос, что такое система управления без обратной связи?
