Войти
В открытом -контроллер контура, также называемый контроллером без обратной связи, управляющее воздействие от контроллера не зависит от «выходного сигнала процесса», который представляет собой управляемую переменную процесса. Он не использует обратную связь, чтобы определить, достиг ли его выход желаемой цели входной команды или «уставки» процесса.
Существует множество средств управления без обратной связи, таких как включение / выключение клапанов, механизмов, освещения, двигателей или нагревателей, при которых известно, что результат управления приблизительно достаточен при нормальных условиях без необходимости обратной связи. Преимущество использования управления без обратной связи в этих случаях заключается в сокращении количества компонентов и сложности. Однако система без обратной связи не может исправить какие-либо ошибки, которые она делает, или исправить внешние возмущения, и не может участвовать в машинном обучении.
Электромеханический таймер, обычно используемый для управления без обратной связи, основанный исключительно на по временной последовательности, без обратной связи от процесса. По сути, существует два типа контура управления: управление с обратной связью (с прогнозированием) и управление с обратной связью (с обратной связью).
При управлении без обратной связи управляющее действие контроллера не зависит от «выхода процесса» (или «регулируемой переменной процесса»). Хорошим примером этого является котел центрального отопления, управляемый только таймером, так что тепло подается в течение постоянного времени, независимо от температуры в здании. Управляющее действие - это включение / выключение котла, но регулируемой переменной должна быть температура в здании, но это не так, поскольку это регулирование котла без обратной связи, которое не обеспечивает регулирование температуры с обратной связью.
При управлении с обратной связью управляющее действие контроллера зависит от выхода процесса. В случае аналогии с котлом это будет включать термостат для контроля температуры в здании и, таким образом, обратный сигнал, гарантирующий, что контроллер поддерживает в здании температуру, установленную на термостате. Таким образом, контроллер с обратной связью имеет контур обратной связи, который гарантирует, что контроллер выполняет управляющее действие, чтобы обеспечить выходной сигнал процесса, такой же, как «эталонный вход» или «заданное значение». По этой причине контроллеры с обратной связью также называют контроллерами с обратной связью.
Определение системы управления с обратной связью в соответствии с Британским институтом стандартов - это «система управления, обладающая контрольной обратной связью, сигнал отклонения формируется в результате эта обратная связь используется для управления действием конечного элемента управления таким образом, чтобы уменьшить отклонение до нуля. "
Электрическая сушилка для одежды, которая управляется разомкнутым контуром путем запуска сушилку в течение установленного времени, независимо от степени сушки одежды. Контроллер с открытым контуром часто используется в простых процессах из-за его простоты и низкой стоимости, особенно в системах, где обратная связь не критична. Типичным примером может служить более старая модель бытовой сушилки для одежды , для которой продолжительность полностью зависит от решения человека-оператора, без автоматической обратной связи о сушке одежды.
Например, система орошения , запрограммированная на включение в заданное время, может быть примером системы с открытым контуром, если она не измеряет почву влажность как форма обратной связи. Даже если на лужайку идет дождь, спринклерная система срабатывает по расписанию, расходуя воду впустую.
Другой пример - шаговый двигатель, используемый для управления положением. Посылка ему потока электрических импульсов заставляет его вращаться ровно на столько шагов, отсюда и название. Если всегда предполагалось, что двигатель выполняет каждое движение правильно, без обратной связи по положению, это будет управление без обратной связи. Однако, если есть датчик положения или датчики для индикации начального или конечного положения, то это управление с обратной связью, например, во многих струйных принтерах. Недостатком управления шаговыми двигателями без обратной связи является то, что если нагрузка на машину слишком высока или двигатель пытается двигаться слишком быстро, шаги могут быть пропущены. Контроллер не может это обнаружить, поэтому машина продолжает немного отклоняться от регулировки до сброса. По этой причине в более сложных роботах и станках используются серводвигатели, а не шаговые двигатели, которые включают энкодеры и контроллеры с обратной связью.
Однако управление с обратной связью очень полезен и экономичен для четко определенных систем, в которых взаимосвязь между входными данными и результирующим состоянием может быть надежно смоделирована математической формулой. Например, определение напряжения, которое должно подаваться на электродвигатель, который приводит в действие постоянную нагрузку, для достижения желаемой скорости было бы хорошим приложением. Но если бы нагрузка была непредсказуемой и стала чрезмерной, скорость двигателя могла бы изменяться в зависимости от нагрузки, а не только напряжения, и регулятора разомкнутого контура было бы недостаточно для обеспечения повторяемого управления скоростью.
Примером этого является конвейерная система, которая должна двигаться с постоянной скоростью. При постоянном напряжении конвейер будет двигаться с разной скоростью в зависимости от нагрузки на двигатель (представленной здесь весом объектов на конвейере). Чтобы конвейер работал с постоянной скоростью, необходимо регулировать напряжение двигателя в зависимости от нагрузки. В этом случае потребуется система управления с обратной связью.
Таким образом, существует множество элементов управления с разомкнутым контуром, таких как включение и выключение клапанов, освещения, двигателей или нагревателей, при которых известно, что результат приблизительно достаточен без необходимости обратной связи.
Система управления с обратной связью, такая как ПИД-регулятор, может быть улучшена путем объединения обратной связи (или с обратной связью) управление ПИД-регулятором с управлением с прямой связью (или без обратной связи). Информация о системе (например, желаемое ускорение и инерция) может быть передана и объединена с выходом ПИД-регулятора для улучшения общей производительности системы. Одно только значение прямой связи часто может обеспечивать основную часть выходного сигнала контроллера. ПИД-регулятор в первую очередь должен компенсировать любую разницу или ошибку, остающуюся между заданным значением (SP) и реакцией системы на управление без обратной связи. Поскольку на выходной сигнал с прямой связью не влияет обратная связь процесса, она никогда не может вызвать колебания системы управления, тем самым улучшая реакцию системы, не влияя на стабильность. Прямая связь может быть основана на заданном значении и на дополнительных измеренных возмущениях. Взвешивание уставки - это простая форма прямой связи.
Например, в большинстве систем управления движением, чтобы ускорить управляемую механическую нагрузку, от привода требуется большее усилие. Если ПИД-регулятор контура скорости используется для управления скоростью нагрузки и управления силой, прикладываемой приводом, то полезно взять желаемое мгновенное ускорение, соответствующим образом масштабировать это значение и добавить его к выходному сигналу ПИД-регулятора. регулятор контура скорости. Это означает, что всякий раз, когда нагрузка ускоряется или замедляется, пропорциональное количество силы поступает от привода независимо от значения обратной связи. Контур ПИД-регулятора в этой ситуации использует информацию обратной связи для изменения комбинированного выхода, чтобы уменьшить остающуюся разницу между заданным значением процесса и значением обратной связи. Работая вместе, комбинированный контроллер прямой связи с обратной связью и ПИД-контроллер с обратной связью могут обеспечить более гибкую систему управления в некоторых ситуациях.
