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En tecnología moderna, los sistemas de control de circuito cerrado son ampliamente utilizados. Ya sea en la automatización industrial, el transporte o la vida diaria privada, su principio principal es utilizar mecanismos de retroalimentación para estabilizar el sistema. Los controladores de circuito cerrado también se llaman controladores de retroalimentación y se comparan con los controladores de circuito abierto, el controlador de circuito cerrado ajusta las entradas mediante la detección en tiempo real y la retroalimentación del estado del sistema para mantener el sistema estable. Tal mecanismo permite que muchos procesos caóticos sean manejados y ajustados, lo que hace que la manipulación sea más precisa.
Un ejemplo típico es el sistema de control de crucero de un automóvil. Cuando el automóvil cambia de velocidad al enfrentar factores externos como la pendiente, el controlador lo ajustará de acuerdo con la velocidad actual y la velocidad preestablecida para garantizar una conducción estable.
Principio del control de circuito cerrado
El principio operativo básico de un sistema de control de circuito cerrado es utilizar una ruta de retroalimentación para obtener la señal de salida y luego compararla con el valor de referencia deseado. De esta manera, cuando ocurre una desviación entre la salida real del sistema y el valor de referencia deseado, el controlador puede ajustar la entrada del sistema a través de errores de cálculo para lograr un control de proceso estable.
Este proceso se puede ilustrar con un ejemplo simple: imagine el automóvil que conduce y cuando establece una velocidad específica, el sistema de control se ajustará constantemente para mantener esta velocidad independientemente de las condiciones de la carretera. Este es el poder del control de circuito cerrado.
La diferencia entre el control de bucle abierto y el control de bucle cerrado
Los sistemas de control de circuito abierto no hacen ningún ajuste de comentarios, sino que se ejecutan de acuerdo con los programas preestablecidos, por lo que cuando se enfrentan a cambios, reaccionan relativamente lentamente y ni siquiera pueden responder. Por el contrario, el sistema de control de circuito cerrado utiliza la retroalimentación de datos para ajustar la entrada y la salida en el tiempo de acuerdo con el estado actual para mejorar el rendimiento general.
Las ventajas de los sistemas de circuito cerrado incluyen: la capacidad de rechazar la interferencia, garantizar el rendimiento incluso si el modelo es inexacto, mejorar la estabilidad de los cambios de parámetros y mejorar la capacidad de corrección de las fluctuaciones aleatorias.
Utilidad del controlador PID
La combinación de control P, I Control y D Control constituye la estructura de control de circuito cerrado más común: controlador PID. Este controlador puede calcular y ajustar continuamente la entrada para reducir la brecha entre la salida real y el valor esperado, logrando así un equilibrio.
La fórmula de cálculo básico del controlador PID incluye términos proporcionales, términos integrales y términos diferenciales. El ajuste de estos tres componentes puede promover aún más la estabilidad del sistema.
Desafíos en aplicaciones prácticas
Aunque los sistemas de control de circuito cerrado tienen ventajas obvias en sus aplicaciones, no siempre son completamente efectivos en algunos sistemas más complejos, especialmente en el caso de sistemas de control múltiple de entrada múltiple (MIMO). En este momento, la utilidad de confiar únicamente en el control de PID puede no ser suficiente para garantizar la estabilidad del sistema, por lo que se requieren soluciones de control adicionales.
En uso práctico, cómo hacer ajustes y alternativas de parámetros efectivos a menudo son un desafío importante que enfrentan los profesionales.
conclusión
Al analizar los principios y ventajas de trabajo del sistema de circuito cerrado, podemos comprender profundamente el poder de este sistema para restaurar la estabilidad. Sin embargo, en situaciones reales complejas, no se garantiza que el sistema de control de circuito cerrado siempre pueda responder a los cambios con gracia. Ante un entorno cambiante, ¿ya tenemos los métodos y estrategias para enfrentar desafíos futuros?
