Wat is Loop Gain?
Lusversterking is de term die wordt toegepast op de versterking in een parameter wanneer een deel van de uitvoer van een apparaat in het circuit of systeem wordt teruggestuurd als invoer naar het apparaat. Er zijn negatieve en positieve lusversterkingssystemen. Dit feedbackmechanisme is belangrijk als besturingstechniek in de besturing van chemische processen, productielijnen, elektronische schakelingen en biologische systemen.
Het gekrijs van een luidspreker wanneer er een microfoon op wordt gericht, illustreert een onbeheerste lusversterking. De microfoon vangt het geluid uit de luidspreker op en stuurt het terug naar de versterker, die het geluid vergroot en het weer uit de luidspreker stuurt. Naarmate de cyclus vordert, is het signaal groter dan het werkingangsbereik van de luidspreker, en de vervelende geluidsproblemen.
In negatieve feedback gaat informatie achteruit. Invoerstromen komen bij een verwerkingsstap, het proces of de wijziging vindt plaats en de uitvoerparameter wordt gemeten en vergeleken met het setpoint of de gewenste waarde. Er wordt een stroomopwaartse aanpassing gemaakt en de lus wordt herhaald. Dit is een gesloten-lus versterkingsfeedbacksysteem.
Positieve feedback, ook wel feed-forward genoemd, treedt op wanneer invoerstroomparameters voorafgaand aan het proces worden gemeten en de controller wordt aangepast voordat het proces plaatsvindt. Beide systemen hebben verdienste en worden typisch gecombineerd met behulp van een feedbackcontroller om informatie naar de feed-forwardcontroller te voeren. De feed-forward controller verwerkt deze gegevens met de input stream parameter gegevens om de aanpassing te maken.
Het verwarmen van een vloeistofstroom tot een ingestelde temperatuur door de vloeistof door een warmtewisselaar te leiden, demonstreert dit gecombineerde regelsysteem. De temperatuur en stroomsnelheid van de binnenkomende vloeistof worden naar de feed-forward controller gestuurd. De stroomafwaartse temperatuur wordt naar de feedbackcontroller gestuurd, die deze vergelijkt met het setpoint. De feed-forward controller wijzigt de door de feedbackcontroller vereiste wijziging met de huidige informatie die hij ontvangt. Door gebruik van dit gecombineerde versterkingsregelsysteem met gesloten lus, worden schommelingen in de temperatuur van de verwarmde vloeistof vermeden en verloopt het resterende proces soepeler.
Het gecombineerde feed-forward / feedback controlesysteem zou een buffer kunnen worden genoemd omdat het werkt om een constante outputwaarde te behouden. Een op-amp is een elektronisch apparaat dat hetzelfde doet. Het accepteert twee ingangen en heeft een enkele uitgang die hoog of laag gaat, afhankelijk van het verschil in ingangen. Het ontwerp van bepaalde op-versterkers zorgt ervoor dat een van de invoerwaarden wordt geïnverteerd of van teken verandert en vervolgens wordt de uitvoer teruggestuurd als een van de ingangen. Het doel is om beide ingangen met dezelfde waarde te balanceren.
Open-lusversterking verwijst naar een besturingsmechanisme dat geen procesinformatie gebruikt om het systeemgedrag te regelen. Een op-amp kan worden gekenmerkt als een open-lus versterkingsapparaat, maar het wordt in een groter feedbackcontrolesysteem geplaatst, dat gesloten is. Het dient als bufferapparaat in het circuit.
Productie maakt gebruik van closed loop gain feedback-systemen, hoewel vaak via handmatige processen. De basis van statistische procesbesturing is een andere uitdrukking van een feedbacksysteem. Biologische systemen maken gebruik van gain loop controls, van de controle van cellulaire ademhaling tot het evenwicht van hele ecosystemen.