¿Qué es la ganancia de bucle?

Ganancia de bucle es el término aplicado a la ganancia en un parámetro cuando una parte de la salida de un dispositivo en el circuito o sistema se devuelve como entrada al dispositivo. Hay sistemas de ganancia de bucle negativo y positivo. Este mecanismo de retroalimentación es importante como técnica de control en el control de procesos químicos, líneas de fabricación, circuitos electrónicos y sistemas biológicos.

El chillido de un altavoz cuando se apunta con un micrófono ilustra una ganancia de bucle fuera de control. El micrófono recoge el sonido del altavoz y lo envía de vuelta al amplificador, lo que aumenta el sonido y lo envía nuevamente al altavoz. A medida que el ciclo continúa, la señal es mayor que el rango de entrada de operación del altavoz y los molestos problemas de sonido.

En retroalimentación negativa, la información se está moviendo hacia atrás. Los flujos de entrada llegan a un paso de procesamiento, se produce el proceso o el cambio, y el parámetro de salida se mide y compara con el punto de ajuste o el valor deseado. Se realiza un ajuste aguas arriba y el bucle se repite. Este es un sistema de retroalimentación de ganancia de circuito cerrado.

La retroalimentación positiva, también llamada alimentación hacia adelante, ocurre cuando los parámetros del flujo de entrada se miden antes del proceso, y el controlador se ajusta antes de que ocurra el proceso. Ambos sistemas tienen mérito y, por lo general, se combinan utilizando un controlador de retroalimentación para enviar información al controlador de avance. El controlador de avance procesa estos datos con los datos del parámetro de flujo de entrada para realizar el ajuste.

El calentamiento de una corriente de líquido a una temperatura establecida haciendo pasar el líquido a través de un intercambiador de calor demuestra este sistema de control combinado. La temperatura y el caudal del líquido entrante se envían al controlador de avance. La temperatura aguas abajo se envía al controlador de retroalimentación, que la compara con el punto de ajuste. El controlador de avance modifica el cambio requerido por el controlador de retroalimentación con la información actual que está recibiendo. Mediante el uso de este sistema combinado de control de ganancia de circuito cerrado, se evitan los cambios en la temperatura del líquido calentado, y el proceso restante se realiza más suavemente.

El sistema combinado de control de realimentación / retroalimentación podría llamarse un búfer porque funciona para mantener un valor de salida constante. Un amplificador operacional es un dispositivo electrónico que hace lo mismo. Acepta dos entradas y tiene una única salida que sube o baja, dependiendo de la diferencia de las entradas. El diseño de ciertos amplificadores operacionales hace que uno de los valores de entrada se invierta o cambie de signo, y luego la salida se devuelve como una de las entradas. El objetivo es equilibrar ambas entradas al mismo valor.

La ganancia de bucle abierto se refiere a un mecanismo de control que no utiliza ninguna información de proceso para controlar el comportamiento del sistema. Un amplificador operacional puede caracterizarse como un dispositivo de ganancia de bucle abierto, pero se coloca en un sistema de control de retroalimentación más grande, que está cerrado. Sirve como el dispositivo de amortiguación en el circuito.

La fabricación utiliza sistemas de retroalimentación de ganancia de circuito cerrado, aunque a menudo a través de procesos manuales. La base del control estadístico del proceso es otra expresión de un sistema de retroalimentación. Los sistemas biológicos utilizan controles de bucle de ganancia, desde el control de la respiración celular hasta el equilibrio de ecosistemas completos.