闭环系统

有时,为了达到系统的一致性和稳定性,并产生控制系统的期望输出,我们使用反馈回路。反馈只不过是输出信号的一部分。这一概念在控制系统中是最常见和重要的,以实现稳定的输出。根据反馈连接,控制系统分为两类。它们是开环控制系统和闭环控制系统。

闭环反馈系统

具有反馈循环的控制系统称为“闭环控制系统”。换句话说,使用其反馈信号生成输出的控制系统称为“闭环控制系统”。在这些控制系统中,输入由来自输入的反馈信号控制,以便它可以校正发生错误。闭环控制系统是两种方式信号流系统。

反馈是指将输出的一部分连接到系统的输入,以保持控制系统的稳定。通过提供一个反馈回路,我们可以将任何开环控制系统转换为闭环系统。反馈回路根据输出要求提供输入信号的自动校正。

通过将生成的输出与实际情况进行比较,闭环系统保持并达到了预期的输出。如果产生的输出偏离决定(实际)输出,闭环控制系统产生一个错误信号,错误信号被馈给信号的输入。

因此,通过将错误信号添加到输入中,下一个循环产生的输出将得到纠正。这些也被称为自动控制系统。闭环系统不容易受到外部干扰。

框图闭环系统如下所示。

闭环控制系统

由于这些系统包含反馈回路,闭环控制系统也称为“反馈控制系统”。通过将反馈提供给输入信号,我们可以准确控制控制系统的输出。闭环控制系统可以具有多于一个反馈循环。

例子

我们在日常生活的许多应用中使用闭环控制系统。下面给出了一些基于开环控制系统概念设计的系统。

  • 自动控制自动电动铁 - 熨烫铁加热元件的温度自动控制。
  • 伺服电压稳定器 - 通过将输出电压返回系统来实现电压稳定。
  • 水位控制器-水位在水库决定输入水进入它。
  • 空调—空调根据环境温度自动调节温度。
  • 在电机转速调节器中使用转速计和/或电流传感器,传感器感知速度并发送一个反馈给系统来调节其速度。

反馈系统的实际示例

在市场上我们看到一些自动干布机。有人知道它们是闭环控制系统的一个例子吗?在自动控制系统或闭环反馈系统中,我们在系统的输入端使用一个换能器来连续监测烘干机内衣物的温度。电干布机的方框图如下所示。

反馈系统的实际示例

温度传感器将监测衣服的状态,无论是干的还是湿的,并将其与提交的输入参考进行比较。如果衣服状态和期望的输出不匹配(不相似),则系统产生一个错误信号,并将其发送回输入。

放大器产生放大输出的信号到控制器,这样,它可以调整加热元件到期望的输出水平。所以如果衣服快要干了,控制器就会调节并降低温欧宝官网app苹果下载度或停止加热元件的加热过程,使机器里的衣服不会被烧。

闭环系统能够通过反馈信号处理导致系统效率降低的外部噪声干扰。例如,如果我们打开干燥器,一些温度会损失,系统内部的温度会降低。

然后反馈传感器将计算出衣服的温度,然后将误差信号发送给控制器。使控制器在系统中设定所需的温度。这将是处理衣服烘干机错误发生的过程。

误差信号是指实际输出和产生输出之间的差值,这个误差信号被提供给控制器作为输入来调节系统输出。如果误差信号为零,那么只有期望的输入等于产生的输出。

反馈系统的类型

根据反馈信号的性质,将闭环控制系统分为两类。他们是

  1. 正反馈信号
  2. 负面的反馈信号

1)正反馈信号

将正反馈信号与输入相连接的闭环系统称为“正反馈系统”。正反馈系统框图如下所示。积极反馈也称为“再生反馈”。

正反馈信号

例子

电子设备中的正反馈循环的最佳示例是'OP-AMP'。欧宝娱乐可靠吗我们可以通过电阻器将输出电压的一些输出电压连接到非反相输入,通过电阻连接到非反相输入来实现正反馈回路。

例子

如果我们将一个正输入电压信号连接到运放的非反相端口,它将放大输入信号,输出将变得更正。因此,输出的一部分通过反馈回路连接回输入以产生高输出电压。当反馈回路连接到输入时,输出变得越来越正。在某一点,运放的输出将达到饱和。

同样,如果我们向OP-AMP提供负输入电压信号VIN,则输出将变为负。连接到输入的反馈循环将增强放大的信号,以变得更加负。这意味着,正反馈系统中的反馈信号将加强输出信号的性质。

正回路系统的传递函数将是A -V = G /(1-GH)。如果GH = 1,则系统的增益将是无穷大的,因此即使没有输入连接到它,系统也会自动振荡。在这种状态下,系统将类似于振荡器。

正反馈系统用于获得条件输入信号的快速切换响应。使用正反馈回路的另一个例子是迟滞效应。迟滞意味着系统的剩余状态,即使它没有提供任何输入。我们在一些双稳态逻辑门中观察到这种行为。

正反馈被广泛应用于定时电路和振荡器中。

2)负反馈信号

将负反馈信号连接到输入端的闭环系统称为“负反馈系统”。负反馈系统的框图如下所示。负反馈也称为“退行性反馈”。

负面的反馈信号

负反馈系统更稳定,提高稳定性。我们将在进一步的教程中讨论负反馈系统及其应用。

应用程序

闭环控制系统用于控制电压和电流发电机等电子电机。除此之外,它们还可以控制机器的速度和系统的其他参数。闭环控制系统用于以下规定的要求。

  • 提高反应速度
  • 在设备保护方面
  • 提高准确性

闭环转矩控制

这种扭矩控制技术将被用于自行车和汽车等电池驱动的车辆。当驾驶员按下加速器时,驾驶员设置参考扭矩T。如果驱动器控制的扭矩为T*则实际扭矩T将跟随控制扭矩。

闭环转矩控制

放置在负载上的扭矩传感器将发送关于电机速度的反馈,并帮助保持所需的速度。欧宝官网app苹果下载

限流控制

在电子设备中,由于系统故障和连接故障会产生大量的电流。如果我们不控制电流,除非做一些预防措施,电子设备将损坏和导致损失,经济和工业。

因此,为了限制电流和控制电流流,我们在电子设备或系统中实例化一个电流限制控制器。电流传感器将连续监测提供给电机的电流。

当电流在电机的流量超过要求的安全水平传感器激活反馈回路和一些电流负反馈回控制器设置电流回限值。

限流控制

当电流再次达到安全极限时,反馈回路失效。

闭环速度控制

这是驱动程序使用最多的反馈循环。观察下面的图表,它使用电流传感器和速度传感器限制电机的速度。

闭环速度控制

在这个速度控制电机图中,我们看到2个反馈回路,一个是监测和控制电流,另一个是控制速度。内环是通过电流传感器来控制电流流量。它将电机的电流或转矩限制在安全极限。外环,速度控制传感器监测电机的速度并将反馈反馈给控制器,并控制其中的速度超过预定义的水平。

开环控制系统的优点

  • 由于闭环控制系统有反馈信号来控制输出,这些都是非常准确和较少的误差。
  • 它们可以通过反馈信号自动纠正错误。
  • 闭环系统非常准确。
  • 开环系统的带宽非常大于闭环系统。
  • 它们可以支持自动化。
  • 由于它们有很高的噪声裕度,它们受到噪声的影响较小。

闭环控制系统的缺点

  • 它们非常复杂,设计起来也很复杂。
  • 经济上,他们非常昂贵。
  • 需要很高的维护。
  • 有时反馈信号引起系统振荡,这将给出振荡响应。
  • 设计一个稳定的闭环系统需要更多的时间和精力。

反馈系统的总结

  • 系统是连接在一起执行进程的块的集合。
  • 控制系统被定义为用于控制或调节其他系统的功能的设备组。
  • 利用反馈信号产生输出的控制系统称为“闭环控制系统”。例如:自动电熨斗、空调等。
  • 闭环系统可以通过反馈回路自动纠正输出误差。
  • 这些比开环系统更稳定,但在设计中复杂。
  • 根据反馈信号的性质,将闭环控制系统分为两类。他们是
    1. 正反馈信号
    2. 负面的反馈信号
  • 将正反馈信号与输入相连接的闭环系统称为“正反馈系统”。输入端连接到正输入管脚的运算放大器。
  • 将负反馈信号连接到输入端的闭环系统称为“负反馈系统”。输入端连接到正输入管脚的运算放大器。
  • 反馈系统或开环控制系统用于
    • 提高反应速度
    • 在设备保护方面
    • 提高准确性

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