ループゲインとは

ループゲインは、回路またはシステム内のデバイスの出力の一部がデバイスへの入力として返されるときに、パラメーターのゲインに適用される用語です。 負および正のループゲインシステムがあります。 このフィードバック機構は、化学プロセス制御、製造ライン、電子回路、および生体システムの制御技術として重要です。

マイクを向けたときのスピーカーのスクリーチは、制御不能なループゲインを示しています。 マイクはスピーカーから音を拾ってアンプに送り返し、アンプは音を拡大してスピーカーから再び送り出します。 サイクルが続くと、信号はスピーカーの動作入力範囲よりも大きくなり、迷惑な音の問題が発生します。

負のフィードバックでは、情報は後退します。 入力ストリームが処理ステップに到着すると、プロセスまたは変更が発生し、出力パラメーターが測定され、設定値または目的の値と比較されます。 アップストリームの調整が行われ、ループが繰り返されます。 これは閉ループゲインフィードバックシステムです。

フィードフォワードとも呼ばれる正のフィードバックは、プロセスの前に入力ストリームのパラメーターが測定され、プロセスが発生する前にコントローラーが調整されると発生します。 どちらのシステムにもメリットがあり、通常、フィードバックコントローラーを使用して情報をフィードフォワードコントローラーにフィードします。 フィードフォワードコントローラーは、このデータを入力ストリームパラメーターデータで処理して調整を行います。

液体を熱交換器に通すことによる液体ストリームの設定温度への加熱は、この複合制御システムを実証します。 入ってくる液体の温度と流量は、フィードフォワードコントローラーに送られます。 ダウンストリーム温度はフィードバックコントローラーに送信され、フィードバックコントローラーが設定値と比較します。 フィードフォワードコントローラーは、フィードバックコントローラーが必要とする変更を、受信している現在の情報で変更します。 この複合閉ループゲイン制御システムを使用することにより、加熱された液体の温度の変動が回避され、残りのプロセスがよりスムーズに進みます。

フィードフォワード/フィードバック制御システムの組み合わせは、一定の出力値を維持するために機能するため、バッファと呼ぶことができます。 オペアンプは、同じことを行う電子デバイスです。 2つの入力を受け入れ、入力の差に応じてハイまたはローになる単一の出力を備えています。 特定のオペアンプの設計により、入力値の1つが反転または符号が変更され、出力が入力の1つとして送り返されます。 目標は、両方の入力のバランスを同じ値にすることです。

オープンループゲインとは、システムの動作を制御するためにプロセス情報を使用しない制御メカニズムを指します。 オペアンプは、開ループゲインデバイスとして特徴付けられる場合がありますが、より大きなフィードバック制御システムに組み込まれ、閉じられます。 回路内のバッファリングデバイスとして機能します。

多くの場合、手動プロセスによるものですが、製造では閉ループゲインフィードバックシステムが使用されます。 統計的プロセス制御の基礎は、フィードバックシステムの別の表現です。 生物学的システムは、細胞呼吸の制御から生態系全体のバランスまで、ゲインループ制御を使用します。