閉ループ制御システムとは何ですか

閉ループ制御システムは、システム出力の一部またはすべてを特定の方法およびデバイスを通じてシステムの出力端にフィードバックし、そのフィードバック情報を元の情報と比較できる制御システムの一種です。比較結果はシステムに適用され、システムが所定の目標から逸脱しないように制御されます。

このチュートリアルの動作環境: Windows 10 システム、Dell G3 コンピューター。

閉ループ制御システムとは

閉ループ制御システムは制御システムの一種です。具体的な内容とは、制御システムの出力の一部または全部を一定の方法や装置を通じてシステムの入力側に返し、そのフィードバック情報を元の入力情報と比較し、その比較結果をシステムに適用することを指します。システムが意図した目標から逸脱することを防ぎます。閉ループ制御システムは負のフィードバックを利用します。つまり、信号の転送経路と閉ループを形成するフィードバック経路で構成される自動制御システムであり、フィードバック制御システムとも呼ばれます。

原理

フィードバック原理に基づく自動制御システム。いわゆるフィードバック原理は、システムの出力変化に関する情報に基づいて制御すること、つまりシステムの動作（出力）と期待される動作との偏差を比較し、偏差を除去することで期待されるシステム性能を得るというものです。フィードバック制御システムには、入力から出力への信号の転送パスと、出力から入力への信号のフィードバック パスの両方があり、閉ループを形成します。したがって、フィードバック制御システムは閉ループ制御システムとも呼ばれます。自動制御の主な形式はフィードバック制御です。ほとんどの自動制御システムはフィードバック制御システムです。工学では、動作中に出力を期待値と一致させるためのフィードバック制御系を自動調整系と呼ぶことが多く、特定のプロセスを正確に追従または実現するために使用されるフィードバック制御系をサーボ系またはサーボ系と呼ぶ。

フィードバック制御システムはコントローラ、制御対象、フィードバックチャネルで構成されます。比較リンクは、入力と出力を減算して偏差信号を生成するために使用されます。このリンクは、特定のシステムではコントローラーと合わせてレギュレーターと総称される場合があります。炉の温度制御を例にとると、制御対象は炉であり、出力変数は実際の炉温度、入力変数は一般に電圧で表される所定の一定温度です。炉の温度を熱電対で測定し、炉の温度を表す熱起電力と所定の電圧を比較し、その差電圧で電力増幅後の制御用アクチュエータを駆動します。

基本構成

典型的なフィードバック制御システムの基本構成は、図に示すブロック図で表すことができます。

システムを構成するコンポーネントは、システム内での機能に応じて分類され、主に以下の種類があります。 : 指定された出力に対応する入力の量。

(2) 比較要素: 入力量とフィードバック量の偏差を求めるには、統合オペアンプ (統合オペアンプと呼ばれます) がよく使用されます。

(3) 増幅コンポーネント: 偏差信号は一般に小さく、負荷を駆動するには十分ではないため、電圧増幅や電力増幅などの増幅コンポーネントが必要です。

(4) 実行要素: 制御対象を直接駆動して出力を変化させます。一般的に使用されるものには、電動モーター、調整弁、油圧モーターなどが含まれます。

(5) 測定要素: 制御量を検出し、必要な電気信号に変換します。制御システムで一般的に使用されるものには、速度検出用のタコメータジェネレータ、光電エンコーダなど、位置および角度検出用のロータリートランス、自動機など、電流検出用のトランス、温度検出用の熱電対などがあります。これらの検出デバイスは一般に、検出された物理量を対応する連続または離散の電圧信号または電流信号に変換します。

(6) 補正コンポーネント: 補正コンポーネントとも呼ばれ、構造やパラメータの調整が容易なコンポーネントであり、システム内で直列またはフィードバック方式で接続され、改善に必要な演算機能を完成させます。システムのパフォーマンス。システム内での位置の違いに応じて、それぞれ直列補正オリジナル要素とフィードバック補正要素と呼ぶことができます。

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