Name: feedback in open and closed control systems
Uploaded: 2024-09-26T13:17:14.000Z
Duration: 1 min 17 s
Channel: JoVE

I sistemi di controllo sono classificati principalmente come sistemi di controllo ad anello aperto e ad anello chiuso o a retroazione.
Gli elementi di un sistema ad anello aperto sono il controller e il processo controllato. Al controller viene applicato un segnale di ingresso, che controlla il processo in modo che la variabile controllata funzioni secondo gli standard prescritti.
I sistemi a circuito aperto funzionano indipendentemente dall'uscita. Un esempio pratico è una lavatrice che funziona a tempo senza misurare la pulizia dei vestiti.
Sono vantaggiosi quando l'output è difficile da quantificare o la misurazione precisa non è economicamente fattibile.
I sistemi a circuito chiuso includono uno o più collegamenti di feedback dall'uscita all'ingresso per un controllo più accurato.
In un sistema di controllo del minimo a circuito chiuso, qualsiasi differenza tra il regime minimo desiderato e la velocità effettiva viene rilevata e corretta regolando l'angolo dell'acceleratore. Quindi, a causa dell'uso del feedback, il sistema si ripristina rapidamente dopo un disturbo al valore preimpostato.
Tuttavia, sono più complessi da costruire e sono generalmente più elevati in termini di costi e potenza a causa dell'uso di più componenti.

sistemi di controllo a circuito aperto e chiuso

Open and closed-loop control systems

I sistemi di controllo sono elementi fondamentali nell'automazione e nell'ingegneria. Sono ampiamente classificati in sistemi a circuito aperto e chiuso. Queste classificazioni dipendono dalla presenza o assenza dei meccanismi di feedback, che influenzano in modo significativo le prestazioni, la complessità e l'applicazione del sistema.


Un sistema di controllo a circuito aperto funziona senza feedback dall'output. È formato da due elementi principali: il controller e il processo controllato. Il controller riceve un segnale di input e manipola il processo per ottenere il risultato desiderato. È importante sottolineare che i sistemi a circuito aperto funzionano indipendentemente dall'output, questo significa che non vi è alcuna correzione automatica basata sulle prestazioni del sistema. Un esempio comune di sistema a circuito aperto è una lavatrice che funziona su un ciclo di tempo predefinito, non regola il suo funzionamento in base alla pulizia dei vestiti, evidenziando l'assenza di feedback. I sistemi a circuito aperto sono vantaggiosi in scenari in cui la misurazione precisa dell'output è poco pratica o economicamente non fattibile. Sono in genere più semplici e meno costosi da progettare e mantenere grazie alla loro architettura semplice. 

Al contrario, i sistemi di controllo a circuito chiuso o a feedback incorporano uno o più circuiti di feedback che monitorano continuamente l'output e regolano di conseguenza l'input per mantenere le prestazioni desiderate. Questa configurazione migliora significativamente la precisione e la reattività. Ad esempio, in un sistema di controllo del minimo a circuito chiuso utilizzato nei motori automobilistici, il sistema monitora costantemente il minimo e lo confronta con la velocità desiderata. Se viene rilevata una discrepanza, il sistema regola l'angolo dell'acceleratore per correggere la velocità. Questo meccanismo di feedback consente al sistema di riprendersi rapidamente dai disturbi e mantenere il valore preimpostato, garantendo prestazioni costanti. 


Nonostante la loro precisione superiore e la capacità di gestire i disturbi, i sistemi a circuito chiuso sono intrinsecamente più complessi. Richiedono componenti aggiuntivi per il monitoraggio e il feedback, il che aumenta la complessità di progettazione, i costi e il consumo energetico. La scelta tra i sistemi a circuito aperto e a circuito chiuso dipende dai requisiti specifici dell'applicazione, tra cui la necessità di precisione, la fattibilità della misurazione dell'output e le considerazioni economiche.

Sistemi di controllo a circuito aperto e chiuso

I sistemi di controllo sono classificati principalmente come sistemi di controllo ad anello aperto e ad anello chiuso o a retroazione.
Gli elementi di un sistema ad anello aperto sono il controller ...

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Electrical Engineering

Unit 1

Introduction to Control Systems

KEY TERMS AND CONCEPTS

feedback in open and closed control systems

Control systems are key parts of automation and engineering. They are usually grouped into open-loop and closed-loop systems. The difference depends on whether the output is fed back to the controller.

An open-loop control system works without feedback from the output. It has two main parts: the controller and the controlled process. The controller receives an input signal and drives the process to reach the desired result. Because it does not check the output, the system does not correct itself automatically.

A washing machine that runs for a preset time is a common open-loop example. It keeps running on the set cycle and does not measure how clean the clothes are. Open-loop systems are useful when measuring the output is difficult or too expensive. They are also simpler and cheaper to design and maintain.

A closed-loop control system, also called a feedback control system, uses one or more feedback loops. These loops monitor the output and adjust the input to keep the system near the desired value. This feedback improves accuracy and responsiveness.

An automotive idle-speed control system is a clear example of a closed-loop system. It monitors engine idle speed and compares it with the target speed. If the speed changes, the system adjusts the throttle angle to correct it. This helps the system recover quickly from disturbances and keep a steady preset value.

Closed-loop systems are more complex than open-loop systems. They need extra parts for monitoring and feedback, which can increase design complexity, cost, and power use. The best choice depends on the application’s needs, including precision, whether the output can be measured, and cost.

Feedback in Open and Closed Control Systems

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control systems

Feedback in Everyday Control Systems

Control systems use feedback to keep a variable close to a desired value. They appear in both natural and engineered settings. Examples include blood sugar regulation, heart rate changes during stress, elevators, automated vehicles, aerospace systems, and automated manufacturing. A control system is a network of subsystems and processes that turns an input into a desired output. Several parts work together in that network. The controlled variable is the quantity the system tries to regulate.

control systems: applications

Control Systems in Cars and Furnaces

Control systems are used in cars, electric furnaces, and space shuttles to manage devices and processes. They help equipment work safely, correctly, and efficiently. Electrical engineering plays a central role in making these systems work in daily life. In modern vehicles, control systems help manage performance and safety. The steering wheel and accelerator are key inputs in the car control system. The steering direction and pedal pressure are processed to control the vehicle’s speed and...

open and closed-loop control systems

Control systems are key parts of automation and engineering. They are usually grouped into open-loop and closed-loop systems. The difference depends on whether the output is fed back to the controller. An open-loop control system works without feedback from the output. It has two main parts: the controller and the controlled process. The controller receives an input signal and drives the process to reach the desired result. Because it does not check the output, the system does not correct...

effects of feedback

Feedback in Control Systems: Gain and Stability

Feedback in control systems changes gain, stability, and noise response. It does more than reduce error. A basic feedback system uses input, output, error, and feedback signals to shape how the system behaves. One major effect is on gain. Gain is the amount a system amplifies an input. Without feedback, the gain is changed by the factor 1 + GH, where G is the open-loop gain and H is the feedback factor. This means feedback can increase or reduce gain, depending on the frequency range. <br...

feedback control systems

Types of Feedback Control Systems

Feedback control systems can be grouped by how they behave, how their parameters change, and what kind of signals they use. These categories help engineers choose the right control method for a given system. They also make design and analysis easier. Linear feedback systems are theoretical models that simplify control design. In these systems, output is directly proportional to input within a certain range. An amplifier is a good example, but only while the input stays within its allowed range.

key terms and concepts

Learn how open-loop and closed-loop control systems work, why feedback matters, and how examples like washing machines and engine idle control differ.

Feedback in Open and Closed Control Systems | JoVE K12

JoVE Core Electrical Engineering offers easy-to-understand animated videos that cover fundamental concepts of electric circuits along with circuit analysis techniques. It incorporates first-order and second-order circuits using operational amplifiers and circuit transformation concepts. The inclusion of practical design examples and real-world applications through scientist-in-action videos adds significant educational value, making complex concepts accessible.

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Feedback in Open and Closed Control Systems

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