Cos'è Loop Gain?
Guadagno del ciclo è il termine applicato al guadagno in un parametro quando una parte dell'uscita di un dispositivo nel circuito o nel sistema viene restituita come ingresso al dispositivo. Esistono sistemi di guadagno ad anello negativo e positivo. Questo meccanismo di feedback è importante come tecnica di controllo nel controllo dei processi chimici, nelle linee di produzione, nei circuiti elettronici e nei sistemi biologici.
Lo stridio di un altoparlante quando viene puntato un microfono indica un guadagno di loop fuori controllo. Il microfono raccoglie il suono dall'altoparlante e lo rimanda all'amplificatore, il che ingrandisce il suono e lo invia di nuovo dall'altoparlante. Mentre il ciclo continua, il segnale è maggiore dell'intervallo operativo in ingresso dell'altoparlante e i fastidiosi problemi audio.
Nel feedback negativo, le informazioni si stanno spostando indietro. I flussi di input arrivano a una fase di elaborazione, si verifica il processo o la modifica e il parametro di output viene misurato e confrontato con il setpoint o il valore desiderato. Viene effettuata una regolazione a monte e il loop si ripete. Questo è un sistema di feedback del guadagno ad anello chiuso.
Il feedback positivo, chiamato anche feed-forward, si verifica quando i parametri del flusso di input vengono misurati prima del processo e il controller viene regolato prima che si verifichi il processo. Entrambi i sistemi hanno valore e in genere vengono combinati utilizzando un controller di feedback per inviare informazioni al controller feed-forward. Il controller feed-forward elabora questi dati con i dati dei parametri del flusso di input per effettuare la regolazione.
Il riscaldamento di un flusso di liquido a una temperatura impostata facendo passare il liquido attraverso uno scambiatore di calore dimostra questo sistema di controllo combinato. La temperatura e la portata del liquido in entrata vengono inviate al controller di feed-forward. La temperatura a valle viene inviata al controller di feedback, che la confronta con il setpoint. Il controller di feed-forward modifica la modifica richiesta dal controller di feedback con le informazioni correnti che sta ricevendo. Utilizzando questo sistema di controllo del guadagno ad anello chiuso combinato, si evitano oscillazioni della temperatura del liquido riscaldato e il processo rimanente procede più agevolmente.
Il sistema di controllo feed-forward / feedback combinato potrebbe essere chiamato buffer perché funziona per mantenere un valore di output costante. Un amplificatore operazionale è un dispositivo elettronico che fa la stessa cosa. Accetta due ingressi e ha una singola uscita che va alta o bassa, a seconda della differenza degli ingressi. Il design di alcuni amplificatori operazionali provoca uno dei valori di ingresso da invertire o cambio di segno, e quindi l'uscita viene inviato indietro come uno degli ingressi. L'obiettivo è bilanciare entrambi gli input con lo stesso valore.
Il guadagno ad anello aperto si riferisce a un meccanismo di controllo che non utilizza alcuna informazione di processo per controllare il comportamento del sistema. Un amplificatore operazionale può essere caratterizzato come un dispositivo di guadagno ad anello aperto, ma è inserito in un sistema di controllo di feedback più grande, che è chiuso. Serve come dispositivo di buffering nel circuito.
La produzione utilizza sistemi di feedback del guadagno ad anello chiuso, sebbene spesso tramite processi manuali. La base del controllo statistico dei processi è un'altra espressione di un sistema di feedback. I sistemi biologici utilizzano controlli ad anello di guadagno, dal controllo della respirazione cellulare all'equilibrio di interi ecosistemi.