Ein System ist eine Kombination verschiedener Komponenten oder Geräte, die einander ergänzen, um eine einzigartige, dem System zugewiesene Aufgabe auszuführen. Ein System kann einen kontrollierten Ausgang oder einen unkontrollierten Ausgang haben. Die Systeme mit gesteuerter Ausgabe sind Kontrollsysteme. In diesem Artikel werden das Open-Loop-Steuerungssystem, seine Beispiele, Vor- und Nachteile sowie Anwendungen erläutert.
Was ist ein Kontrollsystem?
Ein Steuerungssystem besteht aus einem Eingang, einem Controller oder Prozessor und einem Ausgang. Es funktioniert, indem es einem Controller ein Eingangssignal gibt. Der Controller erzeugt dann ein Steuersignal, das eine Ausgabe innerhalb bestimmter Grenzen erzeugt. Wenn Sie beispielsweise einen Backofen verwenden, können Sie einen Timer zum Erhitzen Ihrer Speisen einstellen. Der Timer ist ein Steuersignal, das den Ofen nach Ablauf der eingestellten Zeit abschaltet. Die Art von Steuerungssystem, die wir in diesem Artikel besprechen werden, ist das Open-Loop-Steuerungssystem.
Ein Open-Loop-Steuerungssystem
Ein Steuerungssystem mit offenem Regelkreis verfügt, wie der Name schon sagt, über einen kontrollierten Prozess, über den es eine Ausgabe liefert. Da es sich jedoch um ein Open-Loop-System handelt, verfügt es über kein Rückkopplungssystem. Dies bedeutet, dass die Ausgabe keinen Einfluss auf die Eingabe hat und nicht als Steuervariable für die Eingabe fungiert. Wir können sagen, dass in einem Steuersystem mit offenem Regelkreis das Signal nur in eine Richtung fließt.
Selbst wenn die gewünschte Leistung aufgrund von Fehlern oder Umgebungsbedingungen nicht erreicht wird, kann die Leistung aufgrund der fehlenden Rückmeldung im Steuerungssystem nicht geregelt werden.
Verstärkung des Open-Loop-Steuerungssystems
Die Verstärkung eines Open-Loop-Systems wird berechnet, um die Leistung des Systems zu bestimmen. Da der Gewinn aus dem Verhältnis von Output zu Input berechnet wird, gibt er an, inwieweit der Output mit dem Input übereinstimmt.
Nehmen wir an, der Gewinn des Controllers beträgt G1(s) und der Gewinn des kontrollierten Prozesses ist G2(s) dann kann der Gesamtgewinn des Open-Loop-Systems wie folgt berechnet werden:
G(s) gibt also die Verstärkung eines Steuersystems mit offenem Regelkreis an.
Vorteile des Open-Loop-Steuerungssystems
Im Folgenden sind die Vorteile eines Open-Loop-Steuerungssystems aufgeführt
- Aufgrund seiner einfachen Konstruktion ist es einfach zu entwerfen und zu verwenden.
- Aufgrund seines einfachen Designs ist es auch wirtschaftlich.
- Das Open-Loop-Control-System sorgt für ein stabiles Ergebnis.
Nachteile des Open-Loop-Steuerungssystems
Die Nachteile des Open-Loop-Steuerungssystems werden nachstehend aufgeführt
- Es muss rechtzeitig neu kalibriert werden, um die Genauigkeit sicherzustellen
- Es kann nicht zur Automatisierung verwendet werden, da kein Feedbacksystem zur Korrektur der Ausgabe vorhanden ist.
- In einem Open-Loop-Steuerungssystem besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass Fehler auftreten
Implementierung eines Open-Loop-Steuerungssystems im wirklichen Leben
In unserer Umgebung gibt es viele Steuerungssysteme. Dazu gehören Waschmaschinen, Trockner, Verkehrssignale, elektrische Händetrockner, Brottoaster, Öfen und TV-Fernbedienungen.
Beispielsweise haben Verkehrsampeln festgelegte Zeiten für jede Ampel. Jede Ampel schaltet sich innerhalb vorgegebener Zeitgrenzen automatisch ein und aus. Allerdings können Verkehrssignale ihre Taktung nicht entsprechend dem Verkehrsaufkommen ändern, was darauf hinweist, dass es bei Steuerungssystemen mit offenem Regelkreis keine Rückmeldung gibt.
Sie können sich vorstellen, dass es sich bei den anderen oben genannten Beispielen um Steuerungssysteme mit offenem Regelkreis handelt.
Abschluss
Steuersysteme mit offenem Regelkreis sind Systeme, die über einen gesteuerten Ausgang verfügen, deren Ausgang jedoch das Eingangssignal nicht durch einen Rückkopplungsprozess verändern kann. Sie sind nützlich, weil sie einfach und leicht zu warten sind, sie können jedoch nicht zur Automatisierung verwendet werden.