Sistem Kendali Loop Tertutup

Sistem Loop Tertutup menggunakan umpan balik di mana sebagian dari sinyal output diumpankan kembali ke input untuk meminimalisir kesalahan dan mengembangkan stabilitas Sistem di mana kuantitas output tidak besar lengan berkuasa pada input ke proses kendali disebut metode kendali loop terbuka, dan bahwa metode loop terbuka cuma itu, metode non-umpan balik terbuka berakhir.

Tetapi tujuan dari setiap metode kendali listrik atau elektronik yaitu untuk mengukur, memantau, dan mengendalikan suatu proses dan salah satu cara di mana kita sanggup secara akurat mengontrol proses tersebut yaitu dengan mengawasi hasilnya dan "memberi makan" beberapa di antaranya kembali untuk membandingkan output yang bahwasanya dengan output yang diharapkan untuk meminimalisir kesalahan dan jikalau terganggu, kembalikan output metode ke respons semula atau yang diinginkan.

Kuantitas output yang diukur disebut "sinyal umpan balik", dan jenis metode kendali yang menggunakan sinyal umpan balik untuk mengontrol dan menyesuaikan sendiri disebut Sistem Loop Tertutup.

Sebuah Sistem Kontrol Loop Tertutup, juga dipahami selaku metode kendali umpan balik (feedback) ialah metode kendali yang menggunakan desain metode loop terbuka selaku jalan ke depan namun memiliki satu atau lebih loop umpan balik atau jalur antara output dan inputnya. Referensi untuk "umpan balik", cuma memiliki arti bahwa sebagian dari output dikembalikan "kembali" ke input untuk membentuk bab dari eksitasi sistem.

Sistem loop tertutup dirancang untuk secara otomatis meraih dan menjaga keadaan output yang diharapkan dengan membandingkannya dengan keadaan aktual. Ini ditangani dengan menciptakan sinyal kesalahan yang ialah perbedaan antara output dan input referensi. Dengan kata lain, "sistem loop tertutup" yaitu suatu metode kendali otomatis sarat yangmana langkah-langkah kontrolnya bergantung pada output pada beberapa hal/cara.

Makara misalnya, pertimbangkan pengering busana listrik kami dari panduan Sistem Kontrol Loop Terbuka sebelumnya. Misalkan kita menggunakan Sensor / Transduser (perangkat input) untuk terus mengawasi suhu atau kekeringan busana dan memberi sinyal yang berhubungan dengan kekeringan kembali ke pengontrol mirip yang ditunjukkan di bawah ini.

Rangakain Sistem Kontrol Loop Tertutup

Sensor ini akan mengawasi kekeringan konkret dari busana dan membandingkannya dengan (atau meminimalisir dari) rujukan input. Sinyal kesalahan (kesalahan = kekeringan yang diperlukan - kekeringan aktual) diperkuat oleh pengontrol, dan output pengontrol bikin koreksi yang diperlukan untuk metode penghangat untuk meminimalisir kesalahan. Misalnya jikalau busana terlalu basah, pengontrol sanggup mengembangkan suhu atau waktu pengeringan. Demikian juga, jikalau busana nyaris kering sanggup meminimalisir suhu atau menghentikan proses mudah-mudahan tidak terlampau panas atau memperabukan pakaian, dll.

Kemudian konfigurasi loop tertutup ditandai oleh sinyal umpan balik, yang berasal dari sensor dalam metode pengeringan busana kita. Besarnya dan polaritas sinyal kesalahan yang dihasilkan, akan eksklusif terkait dengan perbedaan antara kekeringan yang diperlukan dan kekeringan konkret dari pakaian. Juga, alasannya metode loop tertutup memiliki wawasan tentang keadaan output, (melalui sensor) lebih baik dilengkapi untuk menanggulangi gangguan metode atau pergantian keadaan yang sanggup meminimalisir kemampuannya untuk menyelesaikan kiprah yang diinginkan.

Misalnya, mirip sebelumnya, pintu pengering terbuka dan panas hilang. Kali ini penyimpangan suhu terdeteksi oleh sensor umpan balik dan pengontrol mengoreksi kesalahan untuk menjaga suhu konstan dalam batas nilai yang sudah ditetapkan. Atau mungkin menghentikan proses dan mengaktifkan alarm untuk menginformasikan operator.

Seperti yang sanggup kita lihat, dalam metode kendali loop tertutup sinyal kesalahan, yang ialah perbedaan antara sinyal input dan sinyal umpan balik (yang mungkin ialah sinyal output itu sendiri atau fungsi dari sinyal output), diumpankan ke pengontrol sehingga sanggup meminimalisir kesalahan metode dan menenteng output metode kembali ke nilai yang diinginkan. Dalam kendala kami kekeringan pakaian. Jelas, dikala kesalahannya nol, pakaiannya kering.

Istilah kontrol loop tertutup senantiasa menyiratkan penggunaan langkah-langkah kendali umpan balik untuk meminimalisir kesalahan dalam sistem, dan "umpan balik" yang membedakan perbedaan utama antara loop terbuka dan metode loop tertutup. Keakuratan Makara output tergantung pada jalur umpan balik, yang secara biasa sanggup dibentuk sungguh akurat dan dalam metode kendali elektronik dan rangkaian, kendali umpan balik lebih biasa dipakai ketimbang loop terbuka atau kendali umpan maju.

Sistem loop tertutup memiliki banyak keistimewaan dibandingkan metode loop terbuka. Keuntungan utama dari metode kendali umpan balik loop tertutup yaitu kemampuannya untuk meminimalisir sensitivitas metode kepada gangguan eksternal, umpamanya pembukaan pintu pengering, menampilkan metode kendali yang lebih kokoh alasannya setiap pergantian pada sinyal umpan balik akan menciptakan kompensasi dengan pengontrol.

Kemudian kita sanggup mendefinisikan karakteristik utama Sistem Kontrol Loop Tertutup sebagai:

• Untuk meminimalisir kesalahan dengan secara otomatis menyesuaikan input sistem.
• Untuk mengembangkan stabilitas metode yang tidak stabil.
• Untuk memperbesar atau meminimalisir sensitivitas sistem.
• Untuk mengembangkan ketahanan kepada gangguan eksternal kepada proses.
• Untuk menciptakan kinerja yang luar biasa dan berulang.

Sementara metode loop tertutup yang bagus sanggup memiliki banyak keistimewaan dibandingkan metode kendali loop terbuka, kehabisan utamanya yaitu bahwa untuk menampilkan jumlah kendali yang diperlukan, metode loop tertutup mesti lebih kompleks dengan memiliki satu atau lebih jalur umpan balik. Juga, jikalau gain pengontrol terlalu sensitif kepada pergantian perintah input atau sinyal, itu bisa menjadi tidak stabil dan mulai berosilasi dikala pengontrol menjajal untuk memperbaiki sendiri, dan balasannya sesuatu akan pecah. Makara kita perlu "memberi tahu" metode bagaimana kita ingin bertingkah dalam batas yang sudah diputuskan sebelumnya.

Titik Penjumlahan Loop Tertutup

Untuk metode umpan balik loop tertutup untuk mengendalikan sinyal kontrol, ia mesti apalagi dulu menyeleksi kesalahan antara output konkret dan output yang diinginkan. Ini diraih dengan menggunakan titik penjumlahan, juga disebut selaku elemen perbandingan, antara loop umpan balik dan input sistem. Titik penjumlahan ini membandingkan metode yang ditetapkan titik dengan nilai konkret dan menciptakan sinyal kesalahan positif atau negatif yang juga ditanggapi oleh pengontrol. dimana: Kesalahan = Tetapkan titik - Aktual

Simbol yang dipakai untuk mewakili titik penjumlahan dalam diagram-blok metode loop tertutup yaitu bulat dengan dua garis silang mirip yang ditunjukkan. Titik penjumlahan sanggup menyertakan sinyal bahu-membahu di mana simbol Plus ( + ) dipakai menampilkan perangkat menjadi "summer" (digunakan untuk umpan balik positif), atau sanggup meminimalisir sinyal dari satu sama lain dalam hal Minus ( - ) simbol dipakai untuk menampilkan bahwa perangkat yaitu "pembanding/komparator" (digunakan untuk umpan balik negatif) mirip yang ditunjukkan.

Jenis Titik Penjumlahan

Perhatikan bahwa titik penjumlahan sanggup memiliki lebih dari satu sinyal selaku input baik memperbesar atau meminimalisir namun cuma satu output yang ialah jumlah aljabar input. Juga tanda panah menampilkan arah sinyal. Titik penjumlahan sanggup diturunkan bahu-membahu untuk memungkinkan lebih banyak variabel input untuk dijumlahkan pada titik tertentu.

Fungsi Transfer Sistem Loop Tertutup

Fungsi Transfer dari setiap metode kendali listrik atau elektronik yaitu korelasi matematis antara input metode dan output, dan karenanya menggambarkan sikap sistem. Perhatikan juga bahwa rasio output perangkat tertentu kepada inputnya mewakili gain. Kemudian kita sanggup dengan benar menyampaikan bahwa output senantiasa ialah fungsi transfer dari metode dikalikan input. Pertimbangkan metode loop tertutup di bawah ini.

Representasi Sistem Loop Tertutup Ideal

Di mana: blok G mewakili gain loop terbuka dari pengontrol atau metode dan ialah jalur maju, dan blok H mewakili gain sensor, transduser, atau metode pengukuran di jalur umpan balik.

Untuk mendapatkan fungsi transfer dari metode loop tertutup di atas, pertama-tama kita mesti mengkalkulasikan sinyal output θo dalam hal sinyal input θi. Untuk melakukannya, kita sanggup dengan gampang menulis persamaan diagram blok yang diberikan selaku berikut.

Output dari metode sama dengan: Output = G x Error

Perhatikan bahwa sinyal error, θe juga ialah input ke blok umpan-maju: G

Output dari titik penjumlahan sama dengan: Error= Input - H x Output

Jika H = 1 (umpan balik kesatuan) maka:

Output dari titik penjumlahan adalah: Kesalahan (θe) = Input - Output

Menghilangkan perumpamaan kesalahan, lalu:

Outputnya sama dengan: Output = G x (Input - H x Output)

Oleh alasannya itu: G x Input = Output + G x H x Output

Mengatur ulang di atas memberi kita fungsi transfer loop tertutup:

Persamaan di atas untuk fungsi transfer metode loop tertutup menampilkan tanda Plus ( + ) pada penyebut yang menampilkan umpan balik negatif. Dengan metode umpan balik positif, penyebut akan memiliki tanda Minus ( - ) dan persamaannya menjadi: 1 - GH.

Kita sanggup menyaksikan bahwa dikala H = 1 (umpan balik kesatuan) dan G sungguh besar, fungsi transfer mendekati kesatuan sebagai:

Juga, dikala metode stabil menerima G berkurang, ekspresi: G/(1 + G) menyusut jauh lebih lambat. Dengan kata lain, metode ini cukup tidak sensitif kepada kombinasi dalam perolehan metode yang diwakili oleh G, dan yang ialah salah satu keistimewaan utama dari metode loop tertutup.

Sistem Multi-loop Loop Tertutup

Sementara pola kami di atas yaitu input tunggal, metode loop tertutup output tunggal, fungsi transfer dasar masih berlaku untuk metode multi-loop yang lebih kompleks. Sebagian besar rangkaian umpan balik sederhana memiliki beberapa bentuk kendali loop ganda, dan untuk konfigurasi multi-loop fungsi transfer antara variabel yang dikendalikan dan dimanipulasi tergantung pada apakah loop kendali umpan balik yang lain terbuka atau tertutup.

Pertimbangkan metode multi-loop di bawah ini.

Setiap blok mengalir mirip G₁ dan G₂ sanggup dikurangi, serta fungsi transfer loop inner mirip yang ditunjukkan.

Setelah penghematan lebih lanjut dari blok kita rampung dengan diagram blok final yang mirip metode loop tertutup loop tunggal sebelumnya.

Dan fungsi transfer metode multi-loop ini menjadi:

Kemudian kita sanggup menyaksikan bahwa diagram blok multi-blok atau multi-loop yang kompleks sanggup dikurangi untuk menampilkan satu diagram blok tunggal dengan satu fungsi transfer metode yang umum.

Kontrol Motor Loop Tertutup

Makara bagaimana kita sanggup menggunakan Sistem Loop Tertutup dalam Elektronik. Pertimbangkan juga pengontrol motor DC kami dari tutorial loop terbuka sebelumnya. Jika kita menghubungkan transduser pengukur kecepatan, mirip Tachometer ke poros motor DC, kita sanggup mendeteksi kecepatannya dan mengantarkan sinyal yang proporsional ke kecepatan motor kembali ke penguat (amplifier). Sebuah Tachometer, juga dipahami selaku tacho-generator hanyalah generator DC magnet permanen yang menampilkan tegangan output DC seimbang dengan kecepatan motor.

Kemudian posisi slider potensiometer mewakili input, θi yang diperkuat oleh amplifier (pengontrol) untuk menggerakkan motor DC pada kecepatan yang ditetapkan N yang mewakili output, θo dari sistem, dan tachometer T akan menjadi loop tertutup. kembali ke pengontrol. Perbedaan antara pengaturan tegangan input dan level tegangan umpan balik menampilkan sinyal kesalahan mirip yang ditunjukkan.

Rangkaian Kontrol Motor Loop Tertutup

Setiap gangguan eksternal pada metode kendali motor loop tertutup mirip kenaikan beban motor akan bikin perbedaan dalam kecepatan motor konkret dan titik set input potensiometer.

Perbedaan ini akan menciptakan sinyal kesalahan yang mana pengontrol akan merespons secara otomatis terlalu menyesuaikan kecepatan motor. Kemudian pengontrol berfungsi untuk meminimalkan sinyal kesalahan, dengan nol kesalahan yang menampilkan kecepatan konkret yang serupa dengan set point.

Secara elektronik, kita sanggup menerapkan rangkaian kendali motorik umpan balik-tachometer loop-tertutup sederhana menggunakan Penguat Operasional (Op-amp) untuk pengontrol mirip yang

ditunjukkan.

Rangkaian Pengontrol Motor Loop Tertutup

Pengontrol motor loop tertutup sederhana ini sanggup direpresentasikan selaku diagram blok mirip yang ditunjukkan.

Blok Diagram untuk Pengontrol Umpan Balik

Pengontrol motor loop tertutup yaitu cara biasa untuk menjaga kecepatan motor yang diharapkan dalam aneka macam keadaan beban dengan merubah tegangan rata-rata yang dipraktekkan pada input dari pengontrol. Tachometer sanggup diganti dengan encoder optik atau sensor efek Hall tipe posisional atau sensor putar.

Ringkasan Sistem Loop Tertutup

Kita sudah menyaksikan bahwa metode kendali elektronik dengan satu atau lebih jalur umpan balik disebut Sistem Loop Tertutup. Sistem kendali loop tertutup juga disebut "sistem kendali umpan balik" yang sungguh biasa dalam kendali proses dan metode kendali elektronik. Sistem umpan balik memiliki bab dari sinyal outputnya "diumpankan" ke input untuk perbandingan dengan keadaan titik setel yang diinginkan. Jenis sinyal umpan balik sanggup menciptakan umpan balik positif atau umpan balik negatif.

Dalam metode loop tertutup, pengontrol dipakai untuk membandingkan output suatu metode dengan keadaan yang diperlukan dan merubah kesalahan menjadi agresi kendali yang dirancang untuk meminimalisir kesalahan dan menenteng output metode kembali ke respons yang diinginkan. Kemudian metode kendali loop tertutup menggunakan umpan balik untuk menyeleksi input konkret ke metode dan sanggup memiliki lebih dari satu loop umpan balik.

Sistem kendali loop tertutup memiliki banyak keistimewaan dibandingkan metode loop terbuka. Satu laba yaitu fakta bahwa penggunaan umpan balik bikin respons metode relatif tidak sensitif kepada gangguan eksternal dan kombinasi internal dalam parameter metode mirip suhu. Dengan demikian dimungkinkan untuk menggunakan komponen yang relatif tidak akurat dan murah untuk mendapat kendali yang akurat dari proses atau pabrik yang diberikan.

Namun, stabilitas metode sanggup menjadi duduk kendala besar utamanya dalam metode loop tertutup yang dirancang dengan buruk alasannya mereka sanggup menjajal untuk memperbaiki kesalahan yang sanggup membuat metode kehilangan kendali dan terombang-ambing.

Dalam panduan selanjutnya tentang Sistem Elektronik, kita akan menyaksikan aneka macam cara di mana kita sanggup memasukkan titik penjumlahan ke dalam input metode dan cara-cara berlawanan di mana kita sanggup memberi sinyal kembali ke sana. Dalam panduan Sistem Umpan balik (feedback).