O que é ganho de loop?
Ganho de loop é o termo aplicado ao ganho em um parâmetro quando uma parte da saída de um dispositivo no circuito ou sistema é retornada como entrada para o dispositivo. Existem sistemas de ganho de loop negativo e positivo. Esse mecanismo de feedback é importante como uma técnica de controle no controle de processos químicos, linhas de fabricação, circuitos eletrônicos e sistemas biológicos.
O barulho de um alto-falante quando um microfone é apontado para ele ilustra um ganho de loop fora de controle. O microfone capta o som do alto-falante e o envia de volta ao amplificador, que amplia o som e o envia novamente. À medida que o ciclo continua, o sinal é maior que o intervalo de entrada operacional do alto-falante e o som irritante é emitido.
No feedback negativo, as informações estão se movendo para trás. Os fluxos de entrada chegam a uma etapa de processamento, o processo ou a alteração ocorre e o parâmetro de saída é medido e comparado ao ponto de ajuste ou valor desejado. Um ajuste a montante é feito e o loop se repete. Este é um sistema de feedback de ganho em malha fechada.
O feedback positivo, também chamado de feed-forward, ocorre quando os parâmetros do fluxo de entrada são medidos antes do processo e o controlador é ajustado antes que o processo ocorra. Ambos os sistemas têm mérito e geralmente são combinados usando um controlador de feedback para alimentar as informações do controlador de feed-forward. O controlador feed-forward processa esses dados com os dados dos parâmetros do fluxo de entrada para fazer o ajuste.
O aquecimento de um fluxo de líquido a uma temperatura definida, passando o líquido através de um trocador de calor, demonstra esse sistema de controle combinado. A temperatura e a taxa de fluxo do líquido recebido são enviadas ao controlador de alimentação. A temperatura a jusante é enviada ao controlador de feedback, que a compara ao ponto de ajuste. O controlador de feed-forward modifica a alteração requerida pelo controlador de feedback com as informações atuais que está recebendo. Com o uso desse sistema combinado de controle de ganho em malha fechada, evitam-se oscilações na temperatura do líquido aquecido e o processo restante prossegue de maneira mais suave.
O sistema combinado de controle de feed-forward / feedback pode ser chamado de buffer, porque trabalha para manter um valor de saída constante. Um amplificador operacional é um dispositivo eletrônico que faz a mesma coisa. Ele aceita duas entradas e possui uma única saída, alta ou baixa, dependendo da diferença das entradas. O design de certos amplificadores operacionais faz com que um dos valores de entrada seja invertido ou mude o sinal e, em seguida, a saída é enviada de volta como uma das entradas. O objetivo é equilibrar as duas entradas para o mesmo valor.
O ganho de malha aberta refere-se a um mecanismo de controle que não usa nenhuma informação de processo para controlar o comportamento do sistema. Um amplificador operacional pode ser caracterizado como um dispositivo de ganho de malha aberta, mas é colocado em um sistema de controle de feedback maior, que é fechado. Serve como o dispositivo de buffer no circuito.
A manufatura usa sistemas de feedback de ganho em malha fechada, embora frequentemente através de processos manuais. A base do controle estatístico do processo é outra expressão de um sistema de feedback. Os sistemas biológicos usam controles de loop de ganho, desde o controle da respiração celular até o equilíbrio de ecossistemas inteiros.