ระบบควบคุมวงปิดคืออะไรและทำงานอย่างไร

จำนวนองค์ประกอบที่รวมกันเพื่อสร้างระบบเพื่อสร้างเอาต์พุตที่ต้องการเรียกว่าระบบควบคุม เอาต์พุตของระบบใดก็ได้โดยระบบควบคุมเนื่องจากแต่ละองค์ประกอบภายในระบบนี้มีผลต่อเอาต์พุต บางครั้งระบบควบคุมจะใช้ลูปป้อนกลับเพื่อให้ได้เสถียรภาพและความสม่ำเสมอและความเสถียรของระบบในการสร้างเอาต์พุตที่ต้องการ ที่นี่ลูปข้อเสนอแนะเป็นองค์ประกอบของสัญญาณเอาต์พุต แนวคิดของข้อเสนอแนะมีความสำคัญมากในระบบควบคุมใด ๆ เพื่อให้ได้ความเสถียรของเอาต์พุต ระบบควบคุม แบ่งออกเป็นสองประเภทตามการเชื่อมต่อของข้อเสนอแนะคือระบบควบคุมวงปิดและระบบควบคุมวงเปิด

Closed-Loop Control System คืออะไร?

คำจำกัดความ: ระบบควบคุมวงปิดสามารถกำหนดได้ว่าเป็นระบบที่มีลูปป้อนกลับ (หรือ) ก ระบบควบคุม ที่ใช้สัญญาณป้อนกลับเพื่อสร้างผลลัพธ์ ความเสถียรของระบบนี้สามารถควบคุมได้โดยระบบป้อนกลับ ดังนั้นด้วยการจัดเตรียมระบบป้อนกลับระบบควบคุมวงเปิดใด ๆ จึงสามารถเปลี่ยนเป็นวงปิดได้

ผลลัพธ์ที่ต้องการสามารถทำได้และคงไว้โดยการประเมินสภาพจริงและผลลัพธ์ที่สร้างขึ้น หากเอาต์พุตที่สร้างขึ้นถูกย้ายออกไปจากเอาต์พุตจริงระบบควบคุมนี้จะสร้างสัญญาณที่ผิดพลาดซึ่งป้อนให้กับ i / p ของสัญญาณ เมื่อสัญญาณข้อผิดพลาดถูกเพิ่มลงในสัญญาณอินพุตแล้วสามารถแก้ไขเอาต์พุตลูปถัดไปซึ่งเรียกว่าระบบควบคุมอัตโนมัติ

แผนภาพบล็อก

แผนภาพบล็อกของระบบวงปิด ดังแสดงด้านล่าง องค์ประกอบพื้นฐานของระบบควบคุมวงปิด ได้แก่ เครื่องตรวจจับข้อผิดพลาดตัวควบคุมองค์ประกอบข้อเสนอแนะและ โรงไฟฟ้า .

แผนภาพบล็อกระบบควบคุมวงปิด

เมื่อระบบควบคุมมีลูปป้อนกลับระบบจะเรียกว่าระบบควบคุมป้อนกลับ ดังนั้นจึงสามารถควบคุมเอาต์พุตได้อย่างแม่นยำโดยการให้ข้อมูลย้อนกลับไปยังอินพุต ระบบควบคุมประเภทนี้สามารถรวมข้อมูลย้อนกลับได้มากกว่าหนึ่งรายการ

ในแผนภาพด้านบนข้อผิดพลาด เครื่องตรวจจับ สร้างสัญญาณผิดพลาดดังนั้นนี่คือรูปแบบของอินพุตและสัญญาณป้อนกลับ สัญญาณป้อนกลับนี้สามารถหาได้จากองค์ประกอบของข้อมูลป้อนกลับในระบบควบคุมโดยพิจารณาว่าเอาต์พุตของระบบเป็นอินพุต สัญญาณข้อผิดพลาดนี้สามารถกำหนดเป็นอินพุตของคอนโทรลเลอร์ได้

ดังนั้นตัวควบคุมจะสร้างสัญญาณกระตุ้นเพื่อควบคุมโรงงาน ในการจัดเรียงนี้เอาต์พุตระบบควบคุมสามารถแก้ไขได้โดยอัตโนมัติเพื่อให้ได้เอาต์พุตที่ต้องการ ดังนั้นระบบเหล่านี้จึงถูกตั้งชื่อให้เป็นระบบควบคุมอัตโนมัติอีกด้วย ตัวอย่างที่ดีที่สุดของระบบควบคุมวงปิดคือระบบควบคุมสัญญาณไฟจราจรรวมถึงเซ็นเซอร์ที่อินพุต

ประเภทของระบบควบคุมวงปิด

ระบบควบคุมวงปิดแบ่งออกเป็นสองประเภทขึ้นอยู่กับลักษณะของสัญญาณป้อนกลับเช่นสัญญาณตอบรับเชิงบวกและสัญญาณตอบรับเชิงลบ

สัญญาณตอบรับเชิงบวก

ระบบวงปิดรวมถึงสัญญาณตอบรับเชิงบวกสามารถเชื่อมต่อกับอินพุตของระบบได้เรียกว่าระบบตอบรับเชิงบวก ระบบนี้ยังได้รับการตั้งชื่อตามคำติชมที่สร้างใหม่ ตัวอย่างที่ดีที่สุดของผลตอบรับเชิงบวกนี้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์คือเครื่องขยายสัญญาณการทำงาน เนื่องจากการวนซ้ำนี้สามารถทำได้โดยการเชื่อมต่อบางส่วนของแรงดันเอาต์พุตเข้ากับอินพุตของเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านผ่านลูปป้อนกลับโดยใช้ตัวต้านทาน

สัญญาณตอบรับเชิงลบ

ระบบวงปิดรวมถึงสัญญาณตอบรับเชิงลบสามารถเชื่อมต่อกับอินพุตของระบบได้รับการตั้งชื่อเป็นระบบป้อนกลับเชิงลบ ระบบชนิดนี้มีชื่อเรียกอีกอย่างว่าการตอบสนองที่เสื่อมถอย ระบบประเภทนี้มีความเสถียรมากและยังช่วยเพิ่มความแข็งแรง

ระบบเหล่านี้ใช้ในการควบคุมเครื่องจักรอิเล็กทรอนิกส์เช่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าและควบคุมความเร็วของเครื่องจักร ระบบควบคุมวงปิดใช้สำหรับข้อกำหนดด้านล่างที่ระบุไว้

ฟังก์ชั่นการถ่ายโอน

พฤติกรรมของระบบสามารถระบุได้ผ่านฟังก์ชันการถ่ายโอน สามารถกำหนดเป็นความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ของอินพุตและเอาต์พุตของระบบควบคุม ระบบควบคุมสามารถคำนวณได้จากอัตราส่วน o / p ถึง i / p ดังนั้นเอาต์พุตระบบควบคุมจึงเป็นผลผลิตของฟังก์ชันอินพุตและการถ่ายโอน

ระบบควบคุม

ตัวอย่างระบบควบคุมวงปิดแสดงอยู่ด้านล่าง

สำหรับระบบข้างต้น

C (S) = อี (S) * G (S)

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

แทนค่า E (S) นี้ใน C (S) จากนั้นเราจะได้

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

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

จากสมการข้างต้น

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)]

นี่คือฟังก์ชันการถ่ายโอนของระบบนี้ที่มีข้อเสนอแนะเชิงลบ ในทำนองเดียวกันสำหรับข้อเสนอแนะเชิงบวกสมการฟังก์ชันการถ่ายโอนสามารถเขียนเป็น

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

ตัวอย่างระบบควบคุมวงปิด

มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายประเภทที่ใช้ระบบควบคุมวงปิด ดังนั้น การประยุกต์ใช้ระบบควบคุมวงปิด รวมสิ่งต่อไปนี้

• ในตัวปรับแรงดันไฟฟ้าเซอร์โวการรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้าสามารถทำได้โดยการให้แรงดันไฟฟ้าขาออกไปยังระบบ
• ใน เครื่องควบคุมระดับน้ำ ระดับน้ำสามารถกำหนดได้จากน้ำที่ป้อน
• อุณหภูมิใน AC สามารถปรับได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของห้อง
• ความเร็วของมอเตอร์สามารถควบคุมได้โดยใช้เครื่องวัดความเร็วรอบหรือเซ็นเซอร์กระแสซึ่งเซ็นเซอร์จะตรวจจับความเร็วของมอเตอร์และส่งข้อเสนอแนะไปยังระบบควบคุมเพื่อเปลี่ยนความเร็ว
• ตัวอย่างเพิ่มเติมของระบบเหล่านี้ ได้แก่ เครื่องทำความร้อนเทอร์โมสตัทระบบพลังงานแสงอาทิตย์ เครื่องยิงขีปนาวุธเครื่องยนต์อัตโนมัติเครื่องปิ้งขนมปังอัตโนมัติระบบควบคุมน้ำโดยใช้กังหัน
• เตารีดไฟฟ้าอัตโนมัติสามารถควบคุมได้โดยอัตโนมัติโดยอุณหภูมิขององค์ประกอบความร้อนในเตารีด

ข้อดี

ข้อดีของระบบควบคุมวงปิด รวมสิ่งต่อไปนี้

• ระบบเหล่านี้มีความแม่นยำมากและมีข้อผิดพลาดน้อยกว่า
• ข้อผิดพลาดสามารถแก้ไขได้ผ่านสัญญาณตอบรับ
• แบนด์วิดท์สูง
• รองรับระบบอัตโนมัติ
• ขอบเสียงสูง
• ไม่สามารถส่งผลกระทบจากเสียงรบกวน

ข้อเสีย

ข้อเสียของระบบควบคุมวงปิด รวมสิ่งต่อไปนี้

• การออกแบบระบบนี้มีความซับซ้อน
• มีความซับซ้อนมาก
• เเพง
• จำเป็นต้องมีการบำรุงรักษาอย่างมาก
• ระบบควบคุมสั่นบางครั้งเนื่องจากสัญญาณตอบรับ
• ต้องใช้ความพยายามมากขึ้นตลอดจนเวลาในการออกแบบระบบ

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ ภาพรวมของระบบควบคุมวงปิด รวมถึงแผนภาพบล็อกประเภทฟังก์ชันการถ่ายโอนข้อดีข้อเสียและการใช้งานสมการลักษณะเฉพาะของระบบควบคุมวงปิดไม่มีอะไรนอกจากการตั้งค่าตัวหารฟังก์ชันการถ่ายโอนเป็นศูนย์ นี่คือคำถามสำหรับคุณระบบควบคุมวงเปิดคืออะไร?