Hệ thống kiểm soát vòng lặp kín là gì và hoạt động của nó

Số lượng các phần tử được kết hợp để tạo thành một hệ thống tạo ra đầu ra mong muốn được gọi là hệ thống điều khiển. Đầu ra của bất kỳ hệ thống nào có thể được kiểm soát bởi hệ thống điều khiển bởi vì mỗi phần tử trong hệ thống này đều có ảnh hưởng đến đầu ra. Đôi khi, hệ thống điều khiển sử dụng một vòng phản hồi để có được sự ổn định & nhất quán và ổn định của hệ thống để tạo ra đầu ra ưa thích. Ở đây, một vòng phản hồi là một phần tử của tín hiệu đầu ra. Khái niệm phản hồi là rất cần thiết trong bất kỳ hệ thống điều khiển nào để có được sự ổn định đầu ra. Hệ thống điều khiển được phân thành hai loại dựa trên kết nối phản hồi là hệ thống điều khiển vòng kín và hệ thống điều khiển vòng hở

Hệ thống điều khiển vòng kín là gì?

Định nghĩa: Hệ thống điều khiển vòng kín có thể được định nghĩa là hệ thống có vòng phản hồi (hoặc) hệ thống điều khiển sử dụng tín hiệu phản hồi để tạo đầu ra. Sự ổn định của hệ thống này có thể được kiểm soát bởi một hệ thống phản hồi. Vì vậy, bằng cách cung cấp một hệ thống phản hồi, bất kỳ hệ thống điều khiển vòng mở nào cũng có thể được thay đổi thành vòng kín.

Sản lượng mong muốn có thể đạt được và duy trì bằng cách đánh giá tình trạng thực tế và sản lượng được tạo ra. Nếu đầu ra được tạo ra bị dịch chuyển ra khỏi đầu ra thực tế, thì hệ thống điều khiển này sẽ tạo ra một tín hiệu bị lỗi được đưa đến i / p của tín hiệu. Khi tín hiệu lỗi được thêm vào tín hiệu đầu vào, thì đầu ra vòng lặp tiếp theo có thể được sửa chữa, được gọi là hệ thống điều khiển tự động.

Sơ đồ khối

Các sơ đồ khối của hệ thống vòng kín được hiển thị bên dưới. Các phần tử cơ bản của hệ thống điều khiển vòng kín bao gồm bộ phát hiện lỗi, bộ điều khiển, các phần tử phản hồi & nhà máy điện .

Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vòng kín

Khi hệ thống điều khiển bao gồm một vòng phản hồi, thì hệ thống được gọi là hệ thống điều khiển phản hồi. Vì vậy đầu ra có thể được kiểm soát chính xác bằng cách cung cấp phản hồi cho đầu vào. Loại hệ thống điều khiển này có thể bao gồm nhiều hơn một phản hồi.

Trong sơ đồ trên, lỗi máy dò tạo ra một tín hiệu lỗi, vì vậy đây là biến thể của đầu vào cũng như tín hiệu phản hồi. Tín hiệu phản hồi này có thể nhận được từ các phần tử của phản hồi trong hệ thống điều khiển bằng cách coi đầu ra của hệ thống là đầu vào. Là một thay thế cho đầu vào, tín hiệu lỗi này có thể được đưa ra làm đầu vào của bộ điều khiển.

Do đó, bộ điều khiển tạo ra một tín hiệu kích hoạt để điều khiển nhà máy. Theo cách sắp xếp này, đầu ra của hệ thống điều khiển có thể được điều chỉnh tự động để có được đầu ra ưa thích. Do đó, các hệ thống này còn được đặt tên là hệ thống điều khiển tự động. Ví dụ tốt nhất về hệ thống điều khiển vòng kín là hệ thống điều khiển đèn giao thông bao gồm một cảm biến ở đầu vào.

Các loại hệ thống kiểm soát vòng lặp kín

Hệ thống điều khiển vòng kín được phân thành hai loại tùy thuộc vào bản chất của tín hiệu phản hồi như tín hiệu phản hồi tích cực và tín hiệu phản hồi tiêu cực.

Tín hiệu phản hồi tích cực

Hệ thống vòng kín bao gồm một tín hiệu phản hồi tích cực có thể được kết nối với đầu vào của hệ thống được gọi là hệ thống phản hồi tích cực. Hệ thống này còn được đặt tên là phản hồi tái tạo. Ví dụ tốt nhất về phản hồi tích cực này trong các mạch điện tử là một bộ khuếch đại hoạt động. Bởi vì vòng lặp này có thể đạt được bằng cách kết nối một số phần của điện áp đầu ra với đầu vào của thiết bị đầu cuối không đảo qua một vòng phản hồi sử dụng điện trở.

Tín hiệu phản hồi tiêu cực

Hệ thống vòng kín bao gồm một tín hiệu phản hồi âm có thể được kết nối với đầu vào của hệ thống được đặt tên là hệ thống phản hồi âm. Loại hệ thống này cũng được đặt tên là phản hồi thoái hóa. Những loại hệ thống này rất ổn định và cũng tăng cường sức mạnh.

Các hệ thống này được sử dụng để điều khiển các máy điện tử như máy phát điện, máy phát điện áp và cũng có thể điều khiển tốc độ máy móc. Hệ thống điều khiển vòng kín được sử dụng cho các yêu cầu dưới đây.

Chức năng chuyển

Hành vi của hệ thống có thể được chỉ ra thông qua chức năng chuyển giao của nó. Nó có thể được định nghĩa là quan hệ toán học của đầu vào và đầu ra của hệ thống điều khiển. Hệ thống điều khiển có thể được tính toán thông qua tỷ số giữa o / p và i / p. Do đó, đầu ra của hệ thống điều khiển là sản phẩm của chức năng đầu vào & chuyển giao.

Hệ thống điều khiển

Ví dụ về hệ thống điều khiển vòng kín được hiển thị bên dưới.

Đối với hệ thống trên,

C (S) = E (S) * G (S)

E (S) = R (S) - H (S) * C (S)

Thay thế giá trị E (S) này bằng C (S), sau đó chúng ta có thể nhận được

C (S) = [R (S) - H (S) * C (S)] * G (S)

C (S) = R (S) G (S) - H (S) * C (S) * G (S)

Từ phương trình trên

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)]

Đây là chức năng chuyển giao của hệ thống này với phản hồi tiêu cực. Tương tự, đối với phản hồi tích cực, phương trình hàm truyền có thể được viết dưới dạng

C (S) / R (S) = G (S) / [1 - H (S) * G (S)]

Ví dụ về hệ thống điều khiển vòng kín

Có nhiều loại thiết bị điện tử khác nhau sử dụng hệ thống điều khiển vòng kín. Nên ứng dụng của hệ thống điều khiển vòng kín bao gồm những điều sau đây.

• Trong bộ ổn định điện áp servo, có thể đạt được sự ổn định điện áp bằng cách đưa ra phản hồi điện áp đầu ra cho hệ thống
• bên trong bộ điều khiển mực nước , mức nước có thể được quyết định bởi nước đầu vào
• Nhiệt độ trong AC có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào nhiệt độ của phòng.
• Tốc độ động cơ có thể được kiểm soát bằng cách sử dụng máy đo tốc độ hoặc cảm biến hiện tại, nơi cảm biến phát hiện tốc độ động cơ và gửi phản hồi đến hệ thống điều khiển để thay đổi tốc độ của nó.
• Một số ví dụ khác về các hệ thống này bao gồm máy điều nhiệt, hệ thống năng lượng mặt trời. bệ phóng tên lửa, động cơ tự động, máy nướng bánh mì tự động, hệ thống điều khiển nước sử dụng tuabin.
• Bàn ủi điện tự động có thể được điều khiển tự động bằng nhiệt độ của bộ phận làm nóng trong bàn ủi.

Ưu điểm

Các lợi thế của hệ thống điều khiển vòng kín bao gồm những điều sau đây.

• Các hệ thống này rất chính xác và ít lỗi hơn.
• Các lỗi có thể được sửa chữa thông qua tín hiệu phản hồi
• Băng tần cao
• Nó hỗ trợ tự động hóa
• Biên độ ồn cao
• Chúng không thể ảnh hưởng bằng tiếng ồn.

Nhược điểm

Các nhược điểm của hệ thống điều khiển vòng kín bao gồm những điều sau đây.

• Việc thiết kế hệ thống này rất phức tạp
• Chúng rất phức tạp
• Đắt
• Bảo trì rất lớn là cần thiết
• Hệ thống điều khiển dao động đôi khi do tín hiệu phản hồi.
• Cần nhiều nỗ lực hơn cũng như thời gian trong khi thiết kế hệ thống.

Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về hệ thống điều khiển vòng kín bao gồm sơ đồ khối, các loại, chức năng truyền, ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của nó. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, hệ thống điều khiển vòng hở là gì?