System to kombinacja różnych komponentów lub urządzeń, które wzajemnie się uzupełniają, aby wykonać unikalne zadanie przypisane systemowi. System może mieć wyjście kontrolowane lub wyjście niekontrolowane. Układy posiadające regulowaną moc wyjściową są układami sterowania. W tym artykule wyjaśniono system sterowania w pętli otwartej, jego przykłady, zalety, wady i zastosowania.
Co to jest system kontroli?
System sterowania składa się z wejścia, sterownika lub procesora i wyjścia. Działa poprzez podanie sygnału wejściowego do kontrolera. Następnie sterownik generuje sygnał sterujący, który generuje sygnał wyjściowy w określonych granicach. Na przykład, korzystając z piekarnika, możesz ustawić timer podgrzewania jedzenia. Timer to sygnał sterujący, który wyłączy piekarnik po upływie ustawionego czasu. Rodzaj systemu sterowania, który omówimy w tym artykule, to system sterowania w otwartej pętli.
System sterowania w otwartej pętli
System sterowania w pętli otwartej, jak sama nazwa wskazuje, ma kontrolowany proces, w ramach którego generuje sygnał wyjściowy. Jednakże, ponieważ jest to system z otwartą pętlą, nie posiada on systemu sprzężenia zwrotnego. Oznacza to, że wyjście nie będzie miało wpływu na wejście i nie będzie działać jako zmienna sterująca dla wejścia. Można powiedzieć, że w układzie sterowania z otwartą pętlą sygnał przepływa tylko w jednym kierunku.
Nawet jeśli żądana moc wyjściowa nie zostanie osiągnięta z powodu błędu lub warunków środowiskowych, mocy wyjściowej nie można regulować ze względu na brak sprzężenia zwrotnego w systemie sterowania w pętli otwartej.
Wzmocnienie systemu sterowania w otwartej pętli
Wzmocnienie systemu z otwartą pętlą oblicza się w celu określenia wydajności systemu. Ponieważ wzmocnienie oblicza się na podstawie stosunku sygnału wyjściowego do wejściowego, wskazuje on, w jakim stopniu sygnał wyjściowy odpowiada wejściu.
Powiedzmy, że wzmocnienie kontrolera wynosi G1(e) a zysk kontrolowanego procesu wynosi G2(e) wówczas całkowite wzmocnienie systemu z otwartą pętlą można obliczyć jako:
Zatem G(s) daje wzmocnienie systemu sterowania w otwartej pętli.
Korzyści z systemu sterowania w otwartej pętli
Poniżej przedstawiono zalety systemu sterowania w pętli otwartej
- Ze względu na prostą konstrukcję jest łatwy w projektowaniu i użytkowaniu.
- Jest także ekonomiczny ze względu na prostą konstrukcję.
- System Open Loop Control zapewnia stabilny wynik.
Wady systemu sterowania w otwartej pętli
Wady systemu sterowania w pętli otwartej są wymienione poniżej
- Aby zapewnić dokładność, należy w odpowiednim czasie przeprowadzić ponowną kalibrację
- Nie można go używać do automatyzacji, ponieważ nie ma systemu sprzężenia zwrotnego do korekcji sygnału wyjściowego.
- Większe jest prawdopodobieństwo wystąpienia błędu w systemie sterowania w otwartej pętli
Implementacja systemu sterowania w otwartej pętli w prawdziwym życiu
W naszym otoczeniu istnieje wiele systemów sterowania w pętli otwartej. Należą do nich pralki, suszarki, sygnalizacja świetlna, elektryczne suszarki do rąk, tostery do chleba, piekarniki i piloty do telewizorów.
Na przykład sygnalizacja świetlna ma ustawione czasy dla każdej sygnalizacji świetlnej. Każda sygnalizacja świetlna automatycznie włącza się i wyłącza w określonych ramach czasowych. Jednak sygnalizacja świetlna nie może zmieniać czasu w zależności od natężenia ruchu, co wskazuje na brak sprzężenia zwrotnego w systemach sterowania w pętli otwartej.
Możesz pomyśleć o innych przykładach wymienionych powyżej, które są systemami sterowania w otwartej pętli.
Wniosek
Systemy sterowania w pętli otwartej to systemy, które sterują mocą wyjściową, ale ich wyjście nie może zmieniać sygnału wejściowego w procesie sprzężenia zwrotnego. Są przydatne, ponieważ są proste i łatwe w utrzymaniu, ale nie można ich używać do automatyzacji.