Hệ thống điều khiển vòng kín là gì? Hoạt động của nó như thế nào?

Số lượng những thành phần được phối hợp với nhau, để tạo thành một hệ thống tạo ra đầu ra mong ước được gọi là hệ thống điều khiển .Đầu ra của bất kể hệ thống nào, được trấn áp bởi hệ thống điều khiển. Bởi vì mỗi thành phần trong hệ thống này đều có tác động ảnh hưởng đến đầu ra. Đôi khi, hệ thống điều khiển sử dụng một vòng phản hồi để có được sự không thay đổi và đồng điệu của hệ thống để tạo ra đầu ra mong ước .

Ở đây, vòng hồi tiếp là một thành phần của tín hiệu đầu ra. Chúng rất thiết yếu trong bất kể hệ thống điều khiển nào để có được sự không thay đổi đầu ra. Hệ thống điều khiển được phân thành hai loại dựa trên liên kết phản hồi là :

• Hệ thống điều khiển vòng kín
• Hệ thống điều khiển vòng hở

Hệ thống điều khiển vòng kín là gì?

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 ra đầu ra. Sự ổn định của hệ thống này có thể được kiểm soát bởi một hệ thống phản hồi. Vì vậy, bằng cách xây dựng một hệ thống phản hồi, bất kỳ hệ thống điều khiển vòng hở nào cũng có thể được thay đổi thành vòng kín.

Sơ đồ khối

Sơ đồ khối của hệ thống vòng kín được hiển thị bên dưới. Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển vòng kín gồm có bộ phát hiện lỗi, bộ điều khiển, những thành phần phản hồi và bộ nguồn .
Hệ thống điều khiển gồm có một vòng phản hồi, thì hệ thống được gọi là hệ thống điều khiển phản hồi. Vì vậy đầu ra hoàn toàn có thể được trấn áp đúng mực bằng cách phân phối phản hồi cho nguồn vào. Loại hệ thống điều khiển này hoàn toàn có thể gồm có nhiều phản hồi .

Trong sơ đồ trên, bộ phát hiện lỗi tạo ra một tín hiệu lỗi, thế cho nên đây là sự đổi khác của nguồn vào cũng như tín hiệu phản hồi. Tín hiệu phản hồi này hoàn toàn có thể nhận được từ những thành phần của phản hồi trong hệ thống điều khiển bằng cách coi đầu ra của hệ thống là nguồn vào. Là một sửa chữa thay thế cho nguồn vào, tín hiệu lỗi này hoàn toàn 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 xí nghiệp sản xuất. Theo cách sắp xếp này, đầu ra của hệ thống điều khiển hoàn toàn có thể được kiểm soát và điều chỉnh tự động hóa để có được đầu ra mong ước .
Do đó, những hệ thống này còn có tên là hệ thống điều khiển tự động hóa. Ví dụ tốt nhất về hệ thống điều khiển vòng kín là hệ thống điều khiển đèn giao thông vận tải gồm có một cảm ứng 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 thực chất của tín hiệu phản hồi như tín hiệu hồi tiếp dương và tín hiệu hồi tiếp âm .

Tín hiệu hồi tiếp dương

Hệ thống vòng kín gồm có một tín hiệu phản hồi dương hoàn toàn có thể được liên kết với nguồn vào của hệ thống được gọi là hệ thống hồi tiếp dương. Hệ thống này còn được đặt tên là phản hồi tái tạo .

Ví dụ tốt nhất về phản hồi tích cực này trong những mạch điện tử là hoạt động giải trí của một bộ khuếch đại. Bởi vì vòng lặp này bằng cách liên kết 1 số ít phần của điện áp đầu ra với nguồn vào của thiết bị đầu cuối không hòn đảo qua một vòng phản hồi sử dụng điện trở .

Tín hiệu hồi tiếp âm

Hệ thống vòng kín gồm có một tín hiệu phản hồi âm hoàn toàn có thể được liên kết với nguồn vào của hệ thống được đặt tên là hệ thống phản hồi âm. Những loại hệ thống này rất không thay đổi và cũng tăng cường sức mạnh .

Trong khi phản hồi tích cực có xu hướng dẫn đến sự không không thay đổi trải qua tăng trưởng theo cấp số nhân, xê dịch hoặc hành vi hỗn loạn, hồi tiếp âm thường thôi thúc sự không thay đổi. Hồi tiếp âm có khuynh hướng thôi thúc sự không thay đổi về trạng thái cân đối và làm giảm tác động ảnh hưởng của sự nhiễu loạn. Các vòng hồi tiếp âm chỉ cần vận dụng lượng hiệu chỉnh tương thích với thời hạn tối ưu hoàn toàn có thể rất không thay đổi, đúng chuẩn và nhạy bén .
Phản hồi âm được sử dụng thoáng rộng trong kỹ thuật cơ khí và điện tử, cũng như và hoàn toàn có thể được nhìn thấy trong nhiều nghành nghề dịch vụ khác từ hóa học, kinh tế tài chính học đến những hệ thống vật lý như khí hậu. Hệ thống hồi tiếp âm nói chung được điều tra và nghiên cứu trong kỹ thuật hệ thống điều khiển .

Chuyển đổi chức năng

Hành vi của hệ thống hoàn toàn có thể được chỉ ra trải qua công dụng chuyển giao của nó. Nó hoàn toàn có thể được định nghĩa là quan hệ toán học của nguồn vào và đầu ra của hệ thống điều khiển. Hệ thống điều khiển hoàn toàn có thể được đo lường và thống kê trải qua tỷ số giữa output và input. Do đó, đầu ra của hệ thống điều khiển là mẫu sản phẩm của công dụng đầu vào và chuyển giao .

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 tất cả chúng ta hoàn toàn 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 tính năng chuyển giao của hệ thống này với phản hồi xấu đi. Tương tự, so với phản hồi tích cực, phương trình hàm truyền hoàn toàn 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

Hiện tại cùng với sự tăng trưởng công nghệ tiên tiến, thì có nhiều loại thiết bị điện – điện tử sử dụng hệ thống điều khiển vòng kín. Tiêu biểu như 1 số ít ví dụ sau đây mà chắc tất cả chúng ta cũng đã biết và quá quen thuộc với nó. Ví dụ như :

• Trên servo, có thể đạt được sự ổn định điện áp bằng cách đưa ra phản hồi điện áp đầu ra cho hệ thống

• Trong bộ điều khiển mực nước, mức nước có thể được quyết định bởi nước đầu vào thông qua các cảm biến đo mức nước
• Hệ thống tự điều chỉnh nhiệt độ của phòng.
• Tốc độ động cơ có thể được kiểm soát bằng cách sử dụng máy đo tốc độ hoặc cảm biến dòng, 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.
• Bàn ủi điện tự động có thể được điều khiển tự động bằng nhiệt độ của bộ phận làm nóng trong bàn ủi.
• 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.

Ưu điểm hệ thống điều khiển vòng kín

Những ưu điểm tiêu biểu vượt trội của hệ thống điều khiển vòng kín mà tất cả chúng ta hoàn toàn có thể kể tên như :

• 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 tốt hơn
• Chúng không bị ảnh hưởng bởi nhiễu.

Nhược điểm của hệ thống điều khiển vòng kín

Tuy rằng hệ thống điều khiển vòng kín mang lại rất nhiều lợi ích. Nhưng không phải chúng không có nhược điểm. Và sau đây là một số nhược điểm hiện hữu của hệ thống:

• Việc thiết kế hệ thống này rất phức tạp
• Chi phí đầu tư xây dựng hệ thống rất đắt
• Bảo trì thường tốn công và cần thiết
• Hệ thống điều khiển dao động đôi khi do tín hiệu phản hồi
• Cần nhiều thời gian và công sức trong thiết kế và thử nghiệm hệ thống

Bài viết cung ứng cho những bạn kỹ năng và kiến thức cơ bản nhất về hệ thống điều khiển vòng kín. Và đây là một câu hỏi dành cho bạn, “ hệ thống điều khiển vòng hở là gì ? ”

Source: https://vh2.com.vn
Category : Đánh Giá