Разомкнутый контур: разомкнутый контур — это… Что такое разомкнутый контур?

разомкнутый контур - это... Что такое разомкнутый контур?

разомкнутый контур

 

разомкнутый контур

[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.]

Тематики

  • электротехника, основные понятия

Справочник технического переводчика. – Интент. 2009-2013.

  • разомкнутый выход
  • таймер

Смотреть что такое "разомкнутый контур" в других словарях:

  • разомкнутый контур — atvirasis kontūras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. open circuit; open loop vok. offener Kreis, m; offener Regelkreis, m rus. открытый контур, m; разомкнутый контур, m pranc. circuit ouvert, m …   Fizikos terminų žodynas

  • разомкнутый контур — atvirasis kontūras statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. open loop vok. geöffneter unverzweigter Stromkreis, m; nicht geschlossener unverzweigter Stromkreis, m; offener Kreis, m; offener Regelkreis, m; offener unverzweigter Stromkreis,… …   Automatikos terminų žodynas

  • Контур — второй контур система, предназначенная для передачи тепла теплоносителю энергетического цикла или третьему контуру (при трёхконтурной системе съёма тепла) и организующая съём тепла, выделяющегося в реакторе. замкнутый контур теплоносителя.… …   Термины атомной энергетики

  • открытый контур — atvirasis kontūras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. open circuit; open loop vok. offener Kreis, m; offener Regelkreis, m rus. открытый контур, m; разомкнутый контур, m pranc. circuit ouvert, m …   Fizikos terminų žodynas

  • AS-201 — Эмблема Полёт …   Википедия

  • atvirasis kontūras — statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. open circuit; open loop vok. offener Kreis, m; offener Regelkreis, m rus. открытый контур, m; разомкнутый контур, m pranc. circuit ouvert, m …   Fizikos terminų žodynas

  • circuit ouvert — atvirasis kontūras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. open circuit; open loop vok. offener Kreis, m; offener Regelkreis, m rus. открытый контур, m; разомкнутый контур, m pranc. circuit ouvert, m …   Fizikos terminų žodynas

  • offener Kreis — atvirasis kontūras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. open circuit; open loop vok. offener Kreis, m; offener Regelkreis, m rus. открытый контур, m; разомкнутый контур, m pranc. circuit ouvert, m …   Fizikos terminų žodynas

  • offener Regelkreis — atvirasis kontūras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. open circuit; open loop vok. offener Kreis, m; offener Regelkreis, m rus. открытый контур, m; разомкнутый контур, m pranc. circuit ouvert, m …   Fizikos terminų žodynas

  • open circuit — atvirasis kontūras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. open circuit; open loop vok. offener Kreis, m; offener Regelkreis, m rus. открытый контур, m; разомкнутый контур, m pranc. circuit ouvert, m …   Fizikos terminų žodynas

Контроллер открытого контура - Open-loop controller

В контроллере разомкнутого , также называемый контроллер без обратной связи , управляющее воздействие от контроллера не зависит от «выхода процесса», который является переменным процессом , которая находится под контролем. Он не использует обратную связь , чтобы определить , если его выход достиг желаемой цели команды ввода или процесса «установить точку».

Есть большое количество открытых контроля цикла, такие , как включение / выключения клапанов, машины, лампы, двигатели или нагреватели, где результат управления , как известен, примерно достаточно при нормальных условиях без необходимости обратной связи. Преимущество использования управления разомкнутого контура в этих случаях является снижение компонента подсчета и сложности. Тем не менее, система с открытым контуром не может исправить любые ошибки , которые он делает или правильно для внешних возмущений, и не может участвовать в машинном обучении .

Разомкнутый контур и с замкнутым контуром (обратная связь) контроль

Электромеханический таймер, как правило, используются для управления с разомкнутым контуром, основанным исключительно на последовательности синхронизации, без обратной связи от процесса.

В принципе, существует два типа контура управления: открытый контур (упреждения) управления и замкнутый контур (обратная связь) управление.

При управлении с разомкнутым контуром, управляющее воздействие от контроллера не зависит от «выхода процесса» (или «контролируемой переменной процесса»). Хороший пример этого является котел центрального отопления управляется только с помощью таймера, так что тепло применяются для постоянная времени, независимо от температуры здания. Управляющее воздействие является включение / выключение котла, но контролируемая переменная должна быть температура в здании, но не так как это управление с открытым контуром котла, который не дает контроль с обратной связью температуры.

В замкнутом системе управления, управляющее воздействие от контроллера зависит от выходного сигнала процесса. В случае котла аналогии это будет включать термостат для контроля температуры здания, и тем самого обратным сигналом, чтобы обеспечить контроллер поддерживает здание при температуре, установленной на термостате. Таким образом, контроллер замкнутого контура имеет петлю обратной связи, которая обеспечивает контроллер оказывает управляющее воздействие, чтобы дать выход процесса так же, как «опорный вход» или «уставки». По этой причине, закрытые контроллеры петли также называются контроллеры обратной связи.

Определением замкнутой системы управления с обратной связью в соответствии с British Standard Institution является «системой управления, обладающая обратной связь мониторинга, сигнал отклонения формируется в результате этой обратной связи, используемый для управления действием конечного элемента управления таким образом, чтобы имеет тенденцию уменьшать отклонение к нулю «.

Приложения

Электрическая сушилка для белья, который является открытой петлей, управляемого запуском сушилки в течение установленного времени, независимо от одежды сухости.

Контроллер с открытым контуром часто используется в простых процессов из - за своей простоты и низкой стоимости, особенно в системах , где обратная связь не имеет решающего значения. Типичный пример может быть старой модель внутренней сушилки для одежды , для которой отрезок времени полностью зависит от решения человека - оператора, без автоматических обратной связи сухости одежды.

Например, дождевание система запрограммирована , чтобы включить в установленное время может быть пример системы с открытым контуром , если он не измеряет почвы влаги в качестве формы обратной связи. Даже если дождь льет на газоне, то спринклерная система будет активировать по расписанию, тратить воду.

Другим примером является Шаговые двигатели , используемые для контроля положения. Посылка его поток электрических импульсов вызывает его вращение точно , что многие шаги, отсюда и название. Если двигатель всегда предполагается выполнять каждое движение правильно, без позиционной обратной связи, он будет открыт контур управления. Однако, если есть положения датчик или датчики , чтобы указать «Старт» или закончить позиции, то , что с замкнутым контуром управления, например, во многих струйных принтерах . Недостаток управления разомкнутых степпер является то , что если нагрузка машины слишком высока, или мотор пытается двигаться слишком быстро, то шаги могут быть пропущены. Контроллер не имеет средств обнаружения этого и поэтому машина продолжает слегка исчерпать регулировки до сброса. По этой причине, более сложные роботы и станки вместо этого использовать сервомоторы , а не шаговые двигатели, которые включают в себя датчики и контроллеры замкнутого контура .

Тем не менее, управление с открытым контуром является очень полезным и экономически выгодным для хорошо определенных систем , в которых соотношение между входным сигналом и результирующим состоянием может быть надежно смоделированными с помощью математической формулы. Например, определение напряжения , подаваемого на электрический двигатель , который приводит в действие постоянную нагрузку, для того , чтобы достичь желаемой скорости будет хорошее приложение. Но если нагрузка не были предсказуемы и стала чрезмерной, скорость двигателя может изменяться в зависимости от нагрузки не только напряжения, и контроллер с открытым контуром будет недостаточно , чтобы обеспечить повторяемый контроль скорости.

Пример этого является конвейерной системой, которая требуется для движения с постоянной скоростью. При постоянном напряжении, конвейер будет двигаться с различной скоростью в зависимости от нагрузки на двигатель (представленной здесь на вес объектов на конвейере). Для того, чтобы конвейер для запуска на постоянной скорости, напряжение двигателя должно быть установлено в зависимости от нагрузки. В этом случае система управления с обратной связью будет необходима.

Таким образом, существует большое количество открытых контрольных циклов, таких как переключение клапанов, фары, двигатели или нагреватели и выключается, когда результат, как известно, примерно достаточна без необходимости обратной связи.

управление обратной связи

Питание обратно системы управления, такие как ПИД - регулятора , могут быть улучшены путем комбинирования обратной связи (или обратной связи) управления ПИДОМ - регулятора с прямой связью (или разомкнутым контуром) управлением. Знание о системе (например, желаемого ускорения и инерции) может быть подан вперед и в сочетании с выходным сигналом ПИД - регулятора , чтобы улучшить общую производительность системы. Опережающее значение в одиночку , часто может обеспечить большую часть выхода контроллера. ПИД - регулятор , прежде всего , должен компенсировать любые различия или ошибки остается между уставкой (SP) и реакцией системы на контроль разомкнутого контура. Так как опережающее выход не зависит от обратной связи процесса, он никогда не может привести к системе управления вибрировать, тем самым улучшая реакцию системы , не затрагивая стабильность. Подача вперед может быть основано на уставку и дополнительных измеренных возмущений. Заданное значение весового является простой формой подачи вперед.

Например, в большинстве систем управления движением, с тем чтобы ускорить механическую нагрузку под контролем, большее усилие требуется от привода. Если контроллер ПИД-регулятора контура скорости используется для того чтобы контролировать скорость загрузки и команда силы применяется с помощью исполнительного механизма, то это выгодно, чтобы принять желаемое мгновенное ускорение, масштаб, который ценят соответствующим образом и добавить его к выходу PID контроллер контура скорости. Это означает, что всякий раз, когда нагрузка ускоряется или замедляется, пропорциональное количество силы командует от привода независимо от значения обратной связи. Контур ПИДА в этой ситуации использует информацию обратной связи для изменения комбинированного выхода, чтобы уменьшить оставшуюся разницу между заданным значением процесса и значением обратной связи. Работая вместе, в сочетании с открытым контуром подачи вперед и контроллер замкнутого контура ПИД-регулятор может обеспечить более гибкую систему управления в некоторых ситуациях.

Смотрите также

Рекомендации

  • Го, Бенджамин С. (1991). Автоматизированные системы управления (6 - е изд.). Нью - Джерси: Prentice Hall. ISBN  0-13-051046-7 .
  • Ziny Flikop (2004). "Ограниченно-Input Ограниченно-Предопределенные-Control Bounded-Output" ( http://arXiv.org/pdf/cs/0411015 )
  • Basso, Christophe (2012). «Проектирование контуров управления для линейного и импульсных источников питания: Руководство Tutorial». Artech House, ISBN  978-1608075577

Системы и методы управления

СИСТЕМЫ И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ

Во многих установках и машинах требуется достичь заранее заданное значение физической величины вне зависимости от внешнего воздействия. Для достижения этого требуется реализация трех функций: измерение, сравнение и регулировка. Требуемый рабочий цикл выполняется в так называемом контуре управления. Контуры управления можно разделить на разомкнутые и замкнутые. 

Open loop control


Примером разомкнутого контура управления является радиатор системы центрального отопления. Подача горячей воды, а следовательно и температура в помещении контролируются (т. е. регулируются) ручным клапаном. Как только температура в помещении поднимается, клапан необходимо закрыть вручную. При снижении температуры, клапан необходимо открыть вручную, то есть рост и снижение температуры не контролируются автоматически.
Это система управления по разомкнутому контуру без петли автоматической обратной связи.

Установка на радиатор клапана с терморегулятором, который открывается и закрывается с учетом температуры в помещении, преобразовывает этот разомкнутый контур в замкнутый.
           

Стандарт DIN 19226 содержит следующее определение терминов «управление и регулирование»: «Управление и регулирование — это операция, при которой физическая переменная (например, температура, давление и т. д.) непрерывно измеряется и сравнивается с указанным ранее значением переменной в целях приведения их в соответствие.
Итоговая последовательность действий протекает в замкнутом контуре (контуре замкнутого управления)».
В примере с регулированием температуры радиатора системы отопления фактическая температура измеряется с помощью датчика температуры и сравнивается с заранее заданным значением. При обнаружении разницы между требуемым и измеренным значением на клапан подается сигнал для открытия или закрытия. Это значит, что температура поддерживается на заранее определенном уровне вне зависимости от каких-либо внешних условий.

Closed loop control


Discontinuous action Процесс, который выполняется короткими шагами, называется прерывистым.
Контроллер прерывистого действия влияет на процесс короткими переключающими воздействиями при постоянном уровне энергии. Поэтому контроллеры прерывистого действия называют переключающими контроллерами.
Контроллеры выполняют функцию активации последовательностью энергетических импульсов. Эти импульсы периодически оказывают влияние фиксированным уровнем энергии, ограниченным по времени воздействия.
Контроллеры непрерывного действия обеспечивают функцию активации путем оказания непрерывного влияния на процесс. Управление осуществляется непрерывно. Контролируемая величина может иметь любое значение в заданном диапазоне управления. Инициируются непрерывные случайные сигналы управления в диапазоне от 0 до 100 %.Coninuous Action

Выбор замкнутого контура шагового привода

Большинство систем перемещения на основе шаговых двигателей работают в разомкнутом контуре и поэтому большей частью недороги. По сути, шаговые системы предлагают единственно возможную технологию движения, которая способна осуществлять управление положением без обратной связи. Однако, когда шаговые двигатели работают на нагрузку в разомкнутом контуре, может произойти потеря синхронности заданных и реальных шагов.

Управление по замкнутому контуру – это разновидность традиционного шагового перемещения. Оно является экономичной альтернативой в тех случаях, когда требуется большая надежность, безопасность или гарантия качества. Контур этих шаговых систем замыкается с помощью устройства обратной связи или одного из разнообразных непрямых методов считывания параметров, что дает возможность проверять/контролировать „пропущенные шаги“, определять потерю скорости двигателя и позволяет добиться большей величины вращающего момента. В последнее время управление по замкнутому контуру (CLC) шаговых приводов помогает реализовывать архитектуры распределенного интеллектуального перемещения.

Доступные методы, выгода

В настоящее время есть несколько технологий для осуществления управления по замкнутому контуру положением, скоростью и/или вращающим моментом шагового двигателя. По возрастанию степени управляемости эти технологии располагаются в следующем порядке: подсчет шагов, регистрация обратной электродвижущей силы и полный сервопривод (подробности – на рисунке „Методы CLC“).

Рауль Кулкарни (Rahul Kulkarni), менеджер по продукции и управлению производством в компании National Instruments (NI), говорит о нескольких причинах и сценариях применения управления по замкнутому контуру:

  • отпадает необходимость в настройке, системы легко устанавливаются и обычно не требуют обслуживания;

  • позволяет осуществлять запуск камеры или устройства сбора данных с точками прерывания во время последовательности перемещения;

  • контролирует позиционное отклонение от установленного значения, эта возможность может отсутствовать в таких приложениях, как нанотехнологии и изготовление полупроводников;

  • корректирует проскальзывание двигателя в конце перемещения.

Последнее из перечисленных действий относится к заданию нужных размеров шагового двигателя в соответствии с требованиями нагрузки и инерции системы, на что не всегда обращают внимание.Кулкарни отмечает: „На практике вы можете немного снизить скорость двигателя, чтобы сократить издержки, при условии, что ваше приложение не требует перемещения по определенной траектории. Именно здесь может помочь управление шагом по замкнутому контуру».

Он также поясняет, что все контроллеры перемещения компании NI: NI 733x (только шаговый двигатель), NI 734x и высокопроизводительная модель NI 735x (шаговый двигатель/серводвигатель) можно сконфигурировать для управления шаговым двигателем в замкнутом контуре. В режиме CLC на осях шагового двигателя для обеспечения обратной связи по скорости и положению используются квадратурные кодовые датчики или аналоговые входы.

Джон Мазуркевич (John Mazurkiewicz), менеджер по производству двигателей в Baldor Electric Co. отмечает, что компания рассматривает шаговые двигатели как простые, недорогие механизмы, идеальные для позиционирования нагрузки. Причины, по которым используются шаговые двигатели, включают упрощенную работу (обычно используются в разомкнутом контуре), более легкое согласование вследствие работы с цифровыми входами и более низкую цену, так как обычно они не оснащены устройствами обратной связи.

MDrive17

Intelligent Motion Systems устанавливает дополнительный энкодер на задней части двигателей серии MDrive, это объединяет контроллер перемещения и микрошаговый привод с шаговым двигателями 14, 17 и 34 стандарта NEMA. На рисунке представлено устройство MDrive17

И все же при операциях в разомкнутом контуре существует риск потери шагов, что влечет за собой неправильное позиционирование. „Это может привести к большому объему брака прежде, чем будет обнаружена ошибка, – отмечает Мазуркевич. – Кроме того, при работе шагового двигателя в режиме с максимальным вращающим моментом или с более высоким ускорением в целях повышения производительности, существует риск самопроизвольной остановки двигателя“. Эти традиционные ограничения шагового двигателя можно обойти, если добавить обратную связь.

Шаговые двигатели в замкнутом контуре могут работать с недорогими энкодерами в отличие от тех, что используются в сервосистемах. Это дополнительное преимущество. „Обычно с шаговыми двигателями могут использоваться энкодеры с несимметричным выходом. Не требуется также электронная коммутация сигналов обратной связи“, – отмечает Мазуркевич.

Как показывает опыт компании Baldor, шаговые двигатели CLC особенно полезны при легких нагрузках и очень коротких перемещениях. Типичные промышленные приложения включают двухкоординатные и поворотные устройства позиционирования в системах числового программного управления (ЧПУ), средствах управления процессами, в полиграфии и упаковке.

Компании Parker Hannifin Corp./ Compumotor рекомендуют шаговые электродвигатели с замкнутым контуром для применения там, где требуется стабильность двигателя при нулевой скорости и подтверждение позиции. Джон Вейлвендер (John Walewander), менеджер по проектированию, утверждает: „С этими регулярно возникающими задачами, которые можно назвать первостепенными, хорошо справляются шаговые двигатели“. Вместо использования устройств обратной связи компания Parker сделала большие инвестиции в технологии „без датчиков“ и разработала патентованные цифровые методы, которые выполняют эти задачи без внешних дополнительных устройств.

Эти методы – активное демпфирование и обнаружение самопроизвольной остановки двигателя без помощи энкодера – использованы в микрошаговых электродвигателях семейства Gemini компании Parker. Вейлвендер считает, что дальнейшее развитие этих сложных алгоритмов сделает их более эффективными, так что меньшие по размеру и более дешевые устройства также будут обладать этими преимуществами. Вейлвендер делает следующий вывод: „Поскольку постоянное совершенствование этих возможностей характерно для всего поколения, то обнаружение самопроизвольной остановки двигателя и методы подавления резонанса станут такими же привычными, как и микрошаговые двигатели сегодня“.

 

Методы управления шаговым перемещением в замкнутом контуре

Согласно мнению представителей компании Incremotion Associates, для управления шаговыми двигателями в замкнутом контуре используются разнообразные методы, среди них: подсчет шагов (или верификация шагов), определение обратной электродвижущей силы без датчиков, полный сервопривод с датчиками обратной связи.

При верификации шагов, самом простом виде контроля позиции, для «подсчета» произведенных шагов используется оптический энкодер с низкими показателями. Простой контур сравнивает число шагов, которое должно было быть произведено с измеренным числом шагов, подтверждая, что шаговый двигатель переместился в нужную позицию.

Как утверждает Дэн Джоунс, президент компании Incremotion, обратная электродвижущая сила (противоЭДС), метод определения без датчиков, использует сигналы противоЭДС двигателя для измерения и управления скоростью. Когда напряжение противоЭДС падает ниже определенного уровня, регулятор «замкнутого контура» переключается на разомкнутый контур для перемещения к окончательной позиции.

Полный сервопривод предполагает постоянное использование энкодера, датчика углового положения или других устройств обратной связи с целью более точного управления положением и вращающим моментом шагового двигателя. Эти устройства поставляются рядом производителей по всему миру.

Компания Parker Hannifin включает активное демпфирование и определение самопроизвольной остановки двигателя без энкодера как варианты управления с помощью противоЭДС. Привод шагового двигателя контролирует и измеряет обороты двигателя и использует информацию о напряжении и токе для совершенствования управления работой двигателя. Активное демпфирование использует эту информацию для ослабления колебаний скорости и позволяет добиться оптимальных показателей вращающего момента. Таким образом, вращающий момент не будет расходоваться на механические колебания (см. рисунок «Вращающий момент – скорость»). При определении самопроизвольной остановки двигателя без энкодера эта информация используется для того, чтобы определить потерю синхронной скорости. Это серьезная проблема при управлении двигателями в разомкнутом контуре.

Боб Пеарент (Bob Parente), технический руководитель прикладных программ в компании Intelligent Motion Systems Inc., говорит: „Шаговые двигатели с замкнутым контуром используются в ответственных приложениях, когда необходимо подтверждение положения“. В качестве примера он приводит автоматический лабораторный химический анализатор/анализатор крови, в котором многочисленные оси перемещаются, чтобы установить тестируемый образец под соответствующий раздаточный автомат реактивов. В это время другие двигатели откатываются назад, загружая точное количество химического реагента, затем продвигаются вперед, чтобы распределить реагенты в определенной последовательности и нужном количестве. Этот процесс аналогичен использованию нескольких шприцев. Пеарент утверждает, что „любая ошибка в позиции любой из осей может привести к потере данных или неточности результатов“.

 

Оправдывая добавленную стоимость

Дополнительный узел или достижение в разработке означают превышение первоначальной стоимости. Это тот случай, когда небольшое превышение стоимости оправдывается значительным экономическим эффектом.

„Даже при добавленной стоимости устройств обратной связи шаговые двигатели остаются экономически эффективными по сравнению с другими технологиями управления движением в замкнутом контуре, – поясняет Пеарент. – Дополнительная стоимость устройства обратной связи оправдывается гарантией точных результатов. Одна ошибка в важном приложении может стоить столько же, сколько все устройство обратной связи“. Энкодер или датчик углового положения представляют собой честное „страхование“, которое дает уверенность в том, что шаговые двигатели находятся в нужной позиции.

По мнению Baldor, замыкание контура ведет к увеличению точности деталей и повышению качества, так как позволяет сравнивать измеренную позицию с требуемой позицией автомата или системы перемещения. „Если обнаруживается расхождение, принимаются определенные меры, чтобы компенсировать пропущенные шаги двигателя“, – говорит Мазуркевич. Цена и польза, получаемая от устройства обратной связи и использования замкнутого контура, были бы оправданы применением. Далее он отмечает: „Дополнительная стоимость находится в зависимости от требуемых характеристик механизма, его производительности, точности позиционирования и требуемого качества деталей“.

Стоимость материалов в управляемом процессе также влияет на определение цены. Вейлвендер из компании Parker поясняет: „Шаговые двигатели часто используются с очень дорогими материалами – от электронных узлов до образцов ДНК. Возможность неудачи оправдывает дополнительную стоимость обратной связи“. В Parker считают, что для совершенствования управления шаговыми двигателями при снижении затрат выгоды от внедрения технологий „без датчиков“ можно сравнить с технологиями применения обратной связи на основе датчиков. Вейлвендер также отмечает, что „развивается новое поколение цифрового управления шаговыми двигателями, где будет меньше использоваться обратная связь на основе внешних датчиков, что послужит дополнительной экономии в машиностроении“.

 

Рыночный взгляд

Incremotion Associates, консалтинговая фирма, специализирующаяся в вопросах управления движением, считает, что управление с проверкой шага используется в 8-10% комбинированных шаговых двигателей. Дэн Джоунс (Dan Jones), президент компании Incremotion, предполагает еще меньшее применение других подходов управления по замкнутому контуру в шаговых двигателях: меньше 1% для методов обратной электродвижущей силы и только около 1% рынка – для полного сервоуправления. Однако Джоунс предполагает, что полное сервоуправление будет развиваться быстрее, чем другие стратегии.

Intelligent Motion Systems разделяет это мнение, отмечая, что доля продаж приложений для систем составляет примерно 10%. Чтобы помочь покупателям определиться с выбором систем с замкнутым контуром, Пеарент задает встречные вопросы: „Что происходит с «изделием», если двигатель находится в неверной позиции?“, „Какова стоимость бракованных деталей, которые были произведены из-за неполадок в работе?“. Если издержки приемлемы, систему с разомкнутым контуром можно оставить. Он также отмечает: „Нужно иметь в виду, что в настоящее время 90% всех систем шаговых двигателей работают с разомкнутым контуром“.

Зависимость вращающего момента шагового двигателя от скорости

MDrive17

Источник: Control Engineering на базе данных предоставленных
Parker Hannifin Corp., 2004

Parker Hannifin/Compumotor применяет Active Damping, вид управления «без датчиков» в замкнутом контуре, для оптимального использования вращающего момента шаговых двигателей. Традиционные шаговые системы не могут работать безопаснрго в зоне ограничения вращающего момента

Кулкарни (National Instruments) считает, что рост использования шаговых двигателей с замкнутым контуром управления в производстве полупроводников и биохимической отрасли в 90-е годы прошлого века связан с повышением требований к управлению движением в среде чистых комнат. В те годы бесще точные сервомеханизмы были еще слишком дорогими. „Поэтому инженеры обратились к разработке конфигураций шаговых двигателей в замкнутом контуре в надежде получить результаты, разрабатывая оба направления“, – отмечает он. С тех пор стоимость бесщеточных сервомеханизмов и двигателей значительно снизилась. Кулкарни считает: „На сегодняшний день приложения шаговых двигателей в замкнутом контуре можно охарактеризовать как стабильные или находящиеся на спаде“.

Для компании Baldor это новая сфера деятельности. Компания планирует, что примерно 20% шаговых двигателей стандартов NEMA (Национальной ассоциации электротехнической промышленности) формата 17, 23 и 34 будет использоваться с энкодерами для дальнейшего применения в замкнутом контуре.

Компания Parker Hannifin оценивает, что 10-15% „приложений точных шаговых двигателей“ используют энкодеры. Если же, по мнению Вейлвендера, учесть все промышленные шаговые двигатели, то процент будет значительно ниже. Он также отмечает, что приложения, использующие аппаратуру для замыкания контура, находятся на спаде, а технологии „без датчиков“ – на подъеме.

В Parker полагают, что технологии „без датчиков“ ждет большое будущее. По мере развития этих методов будут совершенствоваться как двигатели с большим числом полюсов (шаговые), так и двигатели с малым числом полюсов (серводвигатели), причем и те и другие будут использоваться как с обратной связью, так и без нее. „Двигатели «без датчиков» найдут применение в скоростных приложениях, где сегодня используются серводвигатели, а двигатели с датчиками будут применяться для позиционирования“, – делает заключение Вейлвендер.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Возвращаясь к теме управления в разомкнутом контуре

Будучи упрощенным и далеким от совершенства, механизм управления в разомкнутом контуре продолжает находить применение в промышленности, а также в оборонной и аэрокосмической отраслях. И все же, что представляет собой управление в разомкнутом контуре? В качестве примера можно привести ночник, который включается при наступлении темноты или масляный клапан реактивного двигателя военного самолета, меняющий положение в зависимости от высоты. Для этого вида управления характерно отсутствие обратной связи, с помощью которой можно получить информацию о том, что происходит.Так почему же нам следует его использовать? Да потому, что в некоторых обстоятельствах простота повышает надежность и, кроме того, низкая цена делает этот вид управления более практичным для ряда процессов.

Два условия, при которых управление в разомкнутом контуре является практичной альтернативой системам с замкнутым контуром:

  • там, где нет необходимости в высокоточных операциях;

  • там где система может работать удовлетворительно без применения ОС.

Сварной сильфон/разомкнутый контур

Когда они представлены рядом, можно видеть, что сварной сильфон является физическим представлением системы управления в разомкнутом контуре.

Акцент на температуру

Устройство с разомкнутым контуром управления обычно представляет сгруппированные в один узел датчик, усилитель и привод. Одна из наиболее распространенных технологий, объединяющая эти составные части, это металлический сильфон. Это устройство было создано более 100 лет назад и представляло собой механически сформованный сильфон.Через 50 лет появилось устройство с более высокими характеристиками – сильфон со сварными краями. Сегодня широко используется именно эта, более поздняя версия, однако в технологии, которая будет описана ниже, применяются обе версии. В механическом устройстве металлический сильфон, в котором объединены свойства пружины, клапана и цилиндра, является датчиком и приводом. Для его движения характерно отсутствие трения, утечки и нарушения герметичности.

Применение в хвостовом несущем винте вертолета

Воздух внутри сильфона делает его чувствительным к давлению и температуре. Система измеряет плотность воздуха для выравнивания наклона несущего винта

В сильфоне, заполненном жидкостью, входным сигналом является теплота. Жидкость и окружающая ее оболочка (колба) вместе с сильфоном представляют собой датчик и усилитель. На выходе системы находится стержень или подвижный рычаг (см. график „сварной сильфон/разомкнутый контур“, на котором показана взаимосвязь между системой управления в разомкнутом контуре и сварным сильфоном). Существенным для этой системы является довольно высокие значения движущей силы и длинный ход, который можно получить на выходе: обычный показатель – от полукилограмма до нескольких килограммов в зависимости от размера сильфона. А ход может изменяться в диапазоне от миллиметров до ескольких сантиметров. По своей сути это практичный вариант исполнительного устройства с прямым линейным приводом без двигателей или электроэнергии.

Хорошим примером удачного применения управления в разомкнутом контуре с использованием сварного сильфона является оптический прицел военных орудий. Прицел, который располагается на бронированной машине, должен быть постоянно наведен на цель для немедленного использования без корректировки. Поскольку машина находится на открытом пространстве, оптика подвергается значительным перепадам температуры, особенно в условиях пустыни. Использование жидкостного сильфона для перемещения парфокальной линзы внутри системы линз прицела на один сантиметр в одну или другую сторону может компенсировать температурные измерения размеров оптической системы. Под воздействием внешних условий оптический прицел нагревается, жидкость, которая в этом случае находится внутри сильфона, заставляет его расширяться и перемещать линзу. При понижении температуры воздуха жидкость и сильфон сокращаются, и линза перемещается в другом направлении. Согласно конструкции перемещение пропорционально температуре. В этой задаче обратная связь не является критически необходимой. Оператор видит расфокусировку системы и может самостоятельно сделать коррекцию в случае отказа системы наводки. Однако прочность и простота системы гарантируют незначительную вероятность сбоев, одновременно избавляя от необходимости использования электроэнергии и сложных систем с обратной связью.

Применение в производстве полупроводников

Сильфон с запаянным внутри воздухом должен пассивно воспринимать наличие вакуума на своей внешней поверхности и расширяться, чтобы прижать пластину полупроводника для начала работы или проверки

Давление, высота

В другой разновидности управления в разомкнутом контуре сильфон используется для контроля давления паров масла в реактивном двигателе военного самолета, в этом случае вместо температуры регистрируется высота. Сильфон герметично запаян, воздух из него выкачан. Здесь сильфон выполняет функции анероидного датчика/привода. Он изменяет свою длину в соответствии с абсолютным давлением, т.е. высотой. По мере набора высоты летательным аппаратом сильфон расширяется, управляя клапаном и уменьшая поток воздуха, который проходит через двигатель с тем, чтобы поддерживать постоянное давление масла. В применении обратной связи нет необходимости, таким образом, разомкнутый контур является экономичным видом управления.

В каких случаях выбирается управление в разомкнутом контуре?

Рассмотрим управление в разомкнутом контуре для следующих приложений:

  • в долговременных установках, когда непрерывная и надежная подача электроэнергии может оказаться затруднительной, опасной, непрактичной или дорогостоящей;
  • в жестких условиях эксплуатации, когда высокие температуры, вибрация и агрессивные вещества могут оказаться опасными для деталей полупроводников, например, в скважинах;
  • там, где достаточно простое переключение бинарного выхода, мгновенное или постепенное;
  • там, где контроль за процессом проводится нечасто, если вообще осуществляется, или полнота управления осуществляется опосредованно через другие показатели.

Ниже перечислены системы, где наиболее приемлемо управление в разомкнутом контуре:

  • чаще всего механические по своей форме;
  • допускающие их корректировку оператором для компенсации ошибок системы;
  • предназначенные для работы продолжительное время с минимальным вниманием оператора;
  • не требующие повторной калибровки;
  • простые по функциям и в конструкции системы, в которых отдельные компоненты выполняют многочисленные задачи;
  • непрерывно работающие даже без необходимости;
  • экономичные, когда стоимость важнее точности.

Рисунок „применение в хвостовом несущем винте вертолета“ показывает, как осуществляется управление в разомкнутом контуре с двойным вводом для настройки угла наклона хвостового несущего винта вертолета. И в этом случае сильфон герметично запаян, но воздух из него не выкачивается. Поскольку воздух в сильфоне присутствует, длина сильфона – это функция высоты и температуры, т.е. то, чем определяется плотность воздуха. Сильфон имеет большую площадь поверхности и малую массу, поэтому он является датчиком температуры с очень низкой постоянной времени. Комбинация его пружинящей силы и расширения газа, находящегося внутри, служит движущей силой для механизма, регулирующего угол наклона. Так как в разомкнутом контуре нет обратной связи, у нас нет уверенности, в том, что хвостовой несущий винт установлен в нужном положении в соответствии с плотностью воздуха. Но это и не очень важно, поскольку прибор является только вспомогательным для пилота. Если пилот почувствует ошибку, он может произвести корректировку самостоятельно.

В случае применения управления в разомкнутом контуре для изготовления полупроводников сильфон растягивается и сжимается по мере изменения давления, но в действительности он может быть в одном из двух состояний – сжатом или растянутом. Эта система заменяет активную систему и исключает необходимость трех проникновений в камеру, использования трех электрических приводов вне камеры и соответствующих регуляторов для них. Система работает в разомкнутом контуре и нет обратной связи, чтобы удостовериться, что зажим был приведен в действие. Однако другие операции в ходе процесса будут сигнализировать о сбое.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Делаем контур управления электродвигателем с заданием тока / Хабр

Это вторая, итоговая статья. Напоминаю цель: есть двигатель постоянного тока. Задача — разработать, собрать и протестировать устройство, позволяющиее реализовать контур управления с заданием тока применительно к этому двигателю. Желаемое время переходного процесса на застопоренном двигателе (без противо-ЭДС) — не более 10мс.

Текст разбит на две статьи:


Напоминаю, как выглядит макет управляющего железа:




Вся система как чёрный ящик


Итак, вся затея состоит в том, что я хочу напрямую задавать силу тока, протекающего через мой двигатель. Если объединить контроллер и двигатель воедино, то я бы хотел получить примерно следующее:
Здесь J(t) — это задание по току, I(t) — это ток, протекающий через двигатель. Я бы хотел, чтобы входной и выходной сигналы были бы связаны по закону τ I'(t) + I(t) = J(t). Этот закон выбран произвольно, просто мне нравится такое дифференциальное уравнение. Умными словами оно называется апериодическим звеном первого порядка. Контроллеры, подчиняющиеся такому закону даже имееют свой собственный символ на некоторых схемах:

Вот реакция подобного звена на единичное ступенчатое воздействие:
Это красивая экспоненциальная сходимость без разнообразных колебаний, поэтому такая форма и была выбрана. Постоянная тау в формуле τ I'(t) + I(t) = J(t) называется постоянной времени, это то время, за которое процесс достигнет 63% своего конечного значения при реакции на единичный скачок. Если определить время переходного процесса как время достижения 98% конечного значения, то это примерно 5 тау. В постановке задачи у нас время переходного процесса не должно превосходить 10мс, поэтому возьмём τ = 0,002.

Приоткроем чёрный ящик


Если же чёрный ящик приоткрыть, то выглядеть он будет как-то так:

На вход чёрного ящика подаём сигнал J(t), на выход получаем протекающий ток I(t). Внутри чёрного ящика два подъящика: двигатель со своим диффуром, связывающим напряжение на клеммах U(t) с протекающим через него током I(t), и непосредственно регулятор, который должен подавать напряжение U(t) в зависимости от задания тока J(t) и реально протекающего тока I(t).

Давайте скажем, что регулятор берёт на вход ошибку E(t) — это разница между желаемой силой тока и реальной, и на выход даёт напряжение U(t). Наша задача найти диффур, который связывает E(t) и U(t), тогда будет понятно, как программировать ардуину контроллера.

Итак, мы хотим, чтобы задание тока и реальный ток были бы связаны по выбранному нами закону:


Применим к нему преобразование Лапласа (с нулевыми начальными значениями):
И составим следующую пропорцию:
На всякий случай, в теории управления эта пропорция называется передаточной функцией.

Определим ошибку E(t) как разницу между желаемой и реальной силой тока:


Для настройки контура тока зафиксируем вал двигателя, таким образом угловая скорость уходит из диффура двигателя:
В предыдущей статье мы вывели связь между напряжением на клеммах мотора и силой протекающего тока (при зафиксированном роторе):
Давайте поделим эту пропорцию на пропорцию из уравнения (1):
Почти закончили, осталось перейти от координат Лапласа к обычным временным. Для начала раскроем пропорцию:
Вооружившись таблицами преобразования Лапласа, можно увидеть следующее:
А это значит, что напряжение U(t) и ошибка задания E(t) должны быть связаны по следующему закону:
Таким образом, выбрав поведение всей системы как апериодическое звено первого порядка, мы получаем, что необходимый регулятор есть не что иное, как обычный ПИ-регулятор.
Сишный код регулятора можно посмотреть тут. Программа вполне стандартная, единственное, что следует отметить, так это то, что у атмеги не хватает здоровья работать с плавающими точками. Поэтому вся работа ведётся с фиксированной точкой и целочисленными переменными.
Для проверки работы регулятора зададим ему на вход меандр и синусоидальный сигнал.

Меандр


Вот тут можно взять данные эксперимента: из нулевого начального состояния зададим желаемую силу тока в I0=4А и измерим реально протекающий ток.

Затем давайте посчитаем на бумаге, по какому закону должен изменяться протекающий ток в таких условиях. Это один-в-один совпадает с тем, что мы делали в предыдущей статье:


Попробуем подобрать значение параметра, чтобы теоретическая кривая наилучшем образом аппроксимировала реальные данные и сравним с выбранной нами ранее постоянной времени. Код подбора параметра можно взять здесь.

Вот результат работы управляющего контура на полупериоде меандра:


Метод наименьших квадратов нам говорит, что наилучшее значение параметра это .00184, что очень близко к выбранной нами постоянной времени .002. Хорошо видно, что переходный процесс уложился в десять миллисекунд, которые ему были отведены в постановке задачи.

Синусоидальный сигнал


На всякий случай вторая проверка, опять же, вычисления все взяты из предыдущей статьи. При синусоидальном задании силы тока I(t) должна меняться по следующему закону:
Код подбора параметра теоретической кривой можно взять тут. Он нам говорит, что постоянная времени равна .00196, что опять-таки близко к расчётному параметру в 2мс.

Вот результат работы управляющего контура на синусоидальном входном сигнале:



В общем, не так страшен чёрт, как его малюют. Большое спасибо arastas за науку! Постараюсь в обозримом будущем найти немного времени, чтобы собрать перевёрнутый маятник не так, как его делал (управляя напряжением), а управляя непосредственно силой тока, это должно упростить расчёты регулятора непосредственно маятника.

разомкнутый контур — с английского на русский

См. также в других словарях:

  • разомкнутый контур — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN open circuit …   Справочник технического переводчика

  • разомкнутый контур — atvirasis kontūras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. open circuit; open loop vok. offener Kreis, m; offener Regelkreis, m rus. открытый контур, m; разомкнутый контур, m pranc. circuit ouvert, m …   Fizikos terminų žodynas

  • разомкнутый контур — atvirasis kontūras statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. open loop vok. geöffneter unverzweigter Stromkreis, m; nicht geschlossener unverzweigter Stromkreis, m; offener Kreis, m; offener Regelkreis, m; offener unverzweigter Stromkreis,… …   Automatikos terminų žodynas

  • Контур — второй контур система, предназначенная для передачи тепла теплоносителю энергетического цикла или третьему контуру (при трёхконтурной системе съёма тепла) и организующая съём тепла, выделяющегося в реакторе. замкнутый контур теплоносителя.… …   Термины атомной энергетики

  • открытый контур — atvirasis kontūras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. open circuit; open loop vok. offener Kreis, m; offener Regelkreis, m rus. открытый контур, m; разомкнутый контур, m pranc. circuit ouvert, m …   Fizikos terminų žodynas

  • AS-201 — Эмблема Полёт …   Википедия

  • atvirasis kontūras — statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. open circuit; open loop vok. offener Kreis, m; offener Regelkreis, m rus. открытый контур, m; разомкнутый контур, m pranc. circuit ouvert, m …   Fizikos terminų žodynas

  • circuit ouvert — atvirasis kontūras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. open circuit; open loop vok. offener Kreis, m; offener Regelkreis, m rus. открытый контур, m; разомкнутый контур, m pranc. circuit ouvert, m …   Fizikos terminų žodynas

  • offener Kreis — atvirasis kontūras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. open circuit; open loop vok. offener Kreis, m; offener Regelkreis, m rus. открытый контур, m; разомкнутый контур, m pranc. circuit ouvert, m …   Fizikos terminų žodynas

  • offener Regelkreis — atvirasis kontūras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. open circuit; open loop vok. offener Kreis, m; offener Regelkreis, m rus. открытый контур, m; разомкнутый контур, m pranc. circuit ouvert, m …   Fizikos terminų žodynas

  • open circuit — atvirasis kontūras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. open circuit; open loop vok. offener Kreis, m; offener Regelkreis, m rus. открытый контур, m; разомкнутый контур, m pranc. circuit ouvert, m …   Fizikos terminų žodynas

90000 Difference Between Open Loop & Closed Loop System (with Comparison Chart) 90001 90002 One of the significant difference between the open loop and closed loop control system is that in an open loop system the desired output does not depend on the control action. While in the closed loop system the desired output depends on the control action of the system. The other differences between the open and closed loop system are shown below in the comparison chart. 90003 90004 Content: Open Loop Vs Closed Loop System 90005 90006 90007 Comparison Chart 90008 90007 Definition 90008 90007 Key Differences 90008 90007 Conclusion 90008 90015 90004 Comparison Chart 90005 90018 90019 90020 90021 Basis For Comparison 90022 90021 Open Loop System 90022 90021 Closed Loop System 90022 90027 90028 90029 90020 90031 Definition 90032 90031 The system whose control action is free from the output is known as the open loop control system.90032 90031 In closed loop, the output depends on the control action of the system. 90032 90027 90020 90031 Other Name 90032 90031 Non-feedback System 90032 90031 Feedback System 90032 90027 90020 90031 Components 90032 90031 Controller and Controlled Process. 90032 90031 Amplifier, Controller, Controlled Process, Feedback. 90032 90027 90020 90031 Construction 90032 90031 Simple 90032 90031 Complex 90032 90027 90020 90031 Reliability 90032 90031 Non-reliable 90032 90031 Reliable 90032 90027 90020 90031 Accuracy 90032 90031 Depends on calibration 90032 90031 Accurate because of feedback.90032 90027 90020 90031 Stability 90032 90031 Stable 90032 90031 Less Stable 90032 90027 90020 90031 Optimization 90032 90031 Not-Possible 90032 90031 Possible 90032 90027 90020 90031 Response 90032 90031 Fast 90032 90031 Slow 90032 90027 90020 90031 Calibration 90032 90031 Difficult 90032 90031 Easy 90032 90027 90020 90031 System Disturbance 90032 90031 Affected 90032 90031 Not-affected 90032 90027 90020 90031 Linearity 90032 90031 Non-linear 90032 90031 Linear 90032 90027 90020 90031 Examples 90032 90031 Traffic light, automatic washing machine, immersion rod, TV remote etc.90032 90031 Air conditioner, temperature control system, speed and pressure control system, refrigerator, toaster. 90032 90027 90134 90135 90136 90137 Open Loop Control System 90138 90002 In open loop control system, the output does not affect the control action of the system. In other words, the system whose working depends on time is known as the open loop control system. The open loop system is free from the feedback. Let's understand this with the help of the few examples. 90003 90002 90142 90143 Example 1: 90144 Consider the clothes dryer whose control action is done manually by the operator.Depending on the wetness of the clothes suppose the operator set the timer for 30 minutes. After 30 minutes the timer will stop even after the clothes are wet. 90003 90002 90147 The dryer stops working even if the desired output is not obtained. This shows that the system has no feedback. Here clothes dryer is the example of the open loop system and the timer is the controller of the system. 90003 90002 90143 Example 2: 90144 The automatic washing machine is the example of the open loop system.The operator manually sets the operating time of the machine. The machine stops operating after the set time, even the desire cleanliness of clothes are not obtained. This happens because the machine has no feedback system which signals the control action of the system for desired output. 90003 90002 The open loop system is simple, require less maintenance. Also, it is fast in operation and very economical. But the accuracy of the system is less, and it is less reliable. 90003 90137 Closed Loop Control System 90138 90002 The closed-loop control system means the output of the system depends on their input.The system has one or more feedback loops between its output and input. The closed-loop system design in such a way that they automatically provide the desired output by comparing it with the actual input. The closed-loop system generates the error signal which is the difference between the input and output. 90003 90002 90160 90003 90002 90143 Example 1: 90144 Suppose in the above example of closed dryer we are using the transducer which senses the dryness of the clothes and provides the feedback signal to the controller relating to dryness.Here the dryness is the output of the system. The sensor act as a feedback of the system. The sensor gives the signal to the controller of the machine, and hence the dryer provides the desired output. 90003 90002 90143 Example 2: 90144 The air conditioner is the example of the closed-loop system. The air conditioner regulates the temperature by comparing it with the surrounding temperature. The comparison of temperature is done with the help of the thermostat. When the AC provides the error signal which is the difference between the surrounding temperature and room temperature the thermostats turn on or off the compressor.90003 90002 90171 90003 90002 The closed loop system is more reliable and accurate. But this system is very expensive and requires high maintenance. 90136 90003 90004 Key Differences between Open Loop and Closed Loop System 90005 90006 90007 The open loop system means the output of the system is free from their input. In the closed-loop system, the desired output depends on their input. 90008 90007 The open loop system is called the non-feedback system while the closed loop is the feedback system.90008 90007 The control and controlled process are the two components of the open loop system. The closed loop requires some components likes an amplifier, controller, controlled process, feedback system etc. 90008 90007 The construction of systems is easy because few elements are used in the system. The construction of the closed-loop system is quite difficult. 90008 90007 The open loop system is not reliable whereas the closed-loop system is reliable. 90008 90007 The accuracy of the system is less as compared to the closed-loop system.90008 90007 The open loop system is more stable as compared to a closed loop system. Here the word stable means the output of the system remains constant even after the disturbances. 90008 90007 The open loop system is not optimized, whereas the closed-loop system is optimized. 90008 90007 The open loop system gives the fast response, whereas the closed loop system gives the slow response. 90008 90007 The calibration of open loop system is difficult as compared to the closed-loop system.90008 90007 In an open loop system, the disturbance affected the output, whereas in a closed loop system the output is not much affected by the disturbances. 90008 90007 The output control system has a non-linear response, whereas the input control system has linear responses. 90008 90007 The traffic light, automatic washing machine, etc. are the examples of the output system, whereas the temperature controller, toaster etc. are the examples of the closed-loop system. 90008 90015 90137 Conclusion 90138 90002 The open loop and control loop are the two types of control system.The open loop system works on input, and it is simple in construction while the closed loop system is complex and their output depends on the input. 90003 .90000 Open Loop System [Explained] in Detail 90001 90002 Combine Creativity & Create a Circuit just like you do in real. Empower Your Circuit Designing Skill with Virtual Lab, Today! 90003 90004 Systems & its Type 90005 90002 Let us start with the concept of the system. The system is a collection of different subsystems that combines to achieve some particular result. For example, if a fan has to rotate at a speed of 1000 rpm then its rotation is the system and its speed is the desired output.90003 90002 In general, there are two types of control systems, namely open-loop and closed-loop systems. Open-loop is the one that has no feedback or error rectification. This means if the fan speed goes down / up by some external disturbance then in an open-loop system there is no scheme to reach the setpoint (1000 rpm here) again. 90003 90002 Unlike this, a closed-loop system has error management, i.e., The error will go to the controller, and error will be compensated so that the desired output is always tracked.90003 90004 Open Loop System 90005 90002 The open-loop system also has a feedback system but not connected and is used just for measurement. Generally, the feedback is considered as unity and that's why many think that the system does not have a feedback. But just give a thought if measuring instrument is not present then how we'll get the value. 90003 90002 It is referred to as an open-loop feedback system because here the output is not being used as the control variable; this type of system does not depend on their output.90003 90018 Transfer Function of Open Loop System 90019 90002 90021 90003 90002 Let us calculate the Overall Transfer Function of the open-loop system. As the blocks are cascaded, therefore overall transfer function will be the product of individual blocks. 90003 90002 G1 = ø 90026 1 90027 / ø 90026 i 90027, G2 = ø 90026 2 90027 / ø 90026 1 90027, G3 = ø 90026 o 90027 / ø 90026 2 90027 90003 90039 90040 Overall Transfer Function = G1 * G2 * G3 90041 90042 90002 = (ø 90026 1 90027 / ø 90026 i 90027) * (ø 90026 2 90027 / ø 90026 1 90027) * (ø 90026 o 90027 / ø 90026 2 90027) = 90040 ø 90026 o 90027 / ø 90026 i 90027 90041 90003 90002 This is also called as Open Loop Gain (here feedback is taken as unity).90003 90002 Open Loop control system suits for the processes which require the sequencing of events with ON-OFF commands. For instance, a water level tank where the valve gets open and once the tank is full the valve gets OFF followed by the next process in the sequence (say heating for some application) and so on. 90003 90018 Components of an open loop system 90019 90069 90070 The controller which can be a timer 90071 90070 Processor 90071 90070 Input unit 90071 90070 Output unit 90071 90070 Heating elements 90071 90080 90039 Examples of open loop system 90042 90002 There are end numbers of applications of open-loop systems in our day to day life.We all have used the devices and appliances which work on this simple and amazing system function. The best thing about using this system is cost-effectiveness. 90003 90002 Some of the examples of an open-loop system which we all have heard of are mentioned below: 90003 90069 90070 Clothes drier 90071 90070 Electric bulb 90071 90070 Automatic washing machine 90071 90070 Bread toaster (time-based) 90071 90070 Electric hand drier 90071 90070 Door lock systems 90071 90070 Servo motors 90071 90070 Remote control of TV 90071 90070 Inkjet printers 90071 90070 Word processor 90071 90070 Controlling the volume of the audio systems 90071 90070 Water faucet 90071 90070 Mobile phones 90071 90080 90018 Working of a Cloth Drier Machine 90019 90117.90000 ▷ Difference Between Open Loop & Closed Loop Systems 90001 90002 90003 Check the second part of Nasir's tutorial on Control systems! 90004 90005 90002 90007 90005 90002 Control systems are used to arrange and manage components in a way that the required condition or output is obtained. The word 'control' itself shows the command over any system. It is controlled when the systems is stable. 90005 90002 There are two attributes of control system: 90005 90013 90014 Stability 90015 90014 Desired output 90015 90018 90002 A control system can be functioned electrically, mechanically, pressure by fluid (gas or liquid), or it can be combination of these ways.In the preceding tutorial we introduced control systems, their principle of working, the variables involved in the functioning of control systems and the basic types. 90005 90002 In this tutorial we will be conferring over the major types of control systems namely: Open loop systems and closed loop systems. The tutorial will deal with the chief differences between the two types. Let's have a look on the basic working of the two systems: 90005 90023 Open loop control systems 90024 90002 90005 90002 An open-loop control system takes input under the consideration and does not react on the feedback to obtain the output.This is why it is also called a non-feedback control system. 90005 90002 There are no disturbances or variations in this system and works on fix conditions. 90005 90023 Closed loop control systems 90024 90002 90005 90002 A closed loop system is also referred as a feedback control system. These systems record the output instead of input and modify it according to the need. It generates preferred condition of the output as compared to the original one. It does not encounter any external or internal disturbances.90005 90023 Differences between Open-loop and Closed-loop control systems 90024 90002 90005 90002 These two types of control system have contrast with each other. They have dissimilarities some of which are discussed below: 90005 90013 90014 90045 Effect of output 90046 90015 90002 - An open loop control system acts completely on the basis of input and the output has no effect on the control action. 90005 90002 - A closed loop control system considers the current output and alters it to the desired condition.The control action in these systems is based on the output. 90005 90014 90045 Reaction to Internal and External Disturbances 90046 90015 90002 - An open loop control system works on fixed operation conditions and there are no disturbances. 90005 90002 - A closed loop control system does not encounter and react on external disturbances or internal variations. 90005 90014 90045 Stability 90046 90015 90002 - Open loop control systems are mostly stable. 90005 90002 - In closed loop control systems stability is a major issue.90005 90014 90045 Effect on gain 90046 90015 90002 - There is no effect on gain. 90005 90002 - There is no-linear change in system gain. 90005 90014 90045 Implementation 90046 90015 90002 - The structure of open loop control system is rather easy to construct. These systems can be easily implemented. 90005 90002 - The working principle and structures of closed loop control systems are rather complex and they are often difficult to implement. 90005 90014 90045 Cost 90046 90015 90002 - As an open loop control system is easy to implement, it needs lesser number of components to be constructed.Such systems need good calibration and lesser power rating. The overall cost of these systems is low. 90005 90002 - As the principle is complex, a closed loop control system needs larger number of components than an open loop control systems. These systems comparatively need less calibration and higher power rating. The overall cost of these systems is higher. 90005 90014 90045 Examples 90046 90015 90002 90005 90002 - Stepper motors are one of the major examples of open-loop control systems.Automatic washing machine is yet another good example. 90005 90002 - Television remote is the most significant example of closed loop control systems. A computer mouse is another good example. 90005 90018 90103 Conclusion 90104 90002 The two types of control systems, open loop and control loop are entirely different from each other. Open loop is simple and works on the input while closed loop is complex and works on the output and modifies it. 90005 90002 90003 In the upcoming tutorial we will study time domain analysis of control systems in detail.So stay tuned to have more insight about the control structures. 90004 90005 90002 Nasir. 90005.90000 Closed Loop vs Open Loop Control 90001 Control operations can be either closed loop or open loop. The key difference is feedback. An open-loop control system (also known as a non-feedback system) acts completely on the basis of input; the output has no effect on the control action. A closed-loop control system looks at the current output and alters it to the desired condition; also known as a feedback system, the control action in these systems is based on the output.90002 Each control type has its advantages and is best suited to particular types of control operations. 90003 90002 Here are some key signs that your control system should be running in closed loop, rather than open loop, fully automated, rather than with human intervention. 90003 90002 As control requires measurement, either direct or inferred, closed-loop control is the operation of choice when: 90003 90008 90009 Measurement is feasible.90010 90009 The process has a degree of predictability, i.e., a known approximate response to an input control or controls. 90010 90009 An output varies from a desired outcome and is not "Set and Forget." 90010 90015 Before a closed-loop control system can be designed or tuned, all parts must be in good working order, so sticking valves, gear backlash, and erratic sensors, for example, must be fixed.When possible, dead times, such as transportation lag, should also be minimized, and shorter pipes are therefore a plus. 90002 While closed-loop control systems may be expensive, they are usually less expensive than using human controllers. Consider, for example, the Manhattan Project, which used human controllers 24/7 to continuously adjust set points. 90003 90002 The advantages closed-loop control offers, however, are significant: 90003 90020 90009 A process can be kept on set point within a given accuracy.90010 90009 Corrections to process disturbances are automated. 90010 90009 Unstable processes can be stabilized. 90010 90027 On the other hand, open-loop control is the better choice when: 90008 90009 Low cost is a priority, as open-loop control is inexpensive. 90010 90009 An output changes rarely or not at all, for example, certain cooling pumps.90010 90009 No quantitative measurement is possible, as with an inaccessible process. 90010 90009 A process is erratic, for example, a process with a sticking valve or erratic sensor. 90010 90009 Process disturbances are extremely rare. 90010 90015 To ensure the processes in your operation receive the most effective control, it is essential to examine the pros and cons of closed-loop control vs.open-loop control for each particular situation. .

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о