Усиление контура — это термин, применяемый к усилению параметра, когда часть выходного сигнала устройства в схеме или системе возвращается в качестве входного сигнала устройства. Существуют системы с отрицательным и положительным контуром усиления. Этот механизм обратной связи важен в качестве метода контроля при управлении химическими процессами, производственными линиями, электронными схемами, и биологические системы.
Визг динамика, когда на него направлен микрофон, иллюстрирует неконтролируемое усиление контура. Микрофон улавливает звук из динамика и отправляет его обратно на усилитель, который усиливает звук и снова посылает его в динамик. По мере продолжения цикла сигнал превышает рабочий диапазон входного сигнала динамика, и возникает раздражающий звук.
При отрицательной обратной связи информация движется назад. Входные потоки поступают на этап обработки, происходит процесс или изменение, и выходной параметр измеряется и сравнивается с заданным значением или желаемым значением. Выполняется восходящая корректировка, и цикл повторяется. Это замкнутая система обратной связи по усилению.
Положительная обратная связь, также называемая прямой связью, возникает, когда параметры входного потока измеряются до процесса, а контроллер настраивается до начала процесса. Обе системы имеют свои достоинства и обычно объединяются с использованием контроллера с обратной связью для подачи информации на контроллер с прямой связью. Контроллер прямой связи обрабатывает эти данные вместе с данными параметров входного потока, чтобы выполнить корректировку.
Нагрев потока жидкости до заданной температуры путем пропускания жидкости через теплообменник демонстрирует эту комбинированную систему управления< /а>. Температура и расход поступающей жидкости передаются на контроллер прямой связи. Температура ниже по потоку отправляется на контроллер обратной связи, который сравнивает ее с заданным значением. Контроллер с прямой связью модифицирует изменение, требуемое контроллером с обратной связью, с текущей информацией, которую он получает. Благодаря использованию этой комбинированной системы управления усилением с замкнутым контуром удается избежать колебаний температуры нагретой жидкости, а оставшийся процесс протекает более плавно.
Комбинированную систему управления с прямой/обратной связью можно назвать буфером, поскольку она поддерживает постоянное выходное значение. Операционный усилитель — это электронное устройство, которое делает то же самое. Он принимает два входа и имеет один выход, который становится либо высоким, либо низким, в зависимости от разницы входов. Конструкция некоторых операционных усилителей приводит к тому, что одно из входных значений инвертируется или меняет знак, а затем выходное значение отправляется обратно как одно из входных. Цель состоит в том, чтобы сбалансировать оба входа до одного и того же значения.
Усиление разомкнутого контура относится к механизму управления, который не использует информацию о процессе для управления поведением системы. Операционный усилитель можно охарактеризовать как усилитель с разомкнутым контуром, но он помещается в более крупную систему управления с обратной связью, которая является замкнутой. Он служит буферным устройством в цепи.
В производстве используются системы с обратной связью по усилению с обратной связью, хотя часто и с использованием ручных процессов. В основе статистического управления процессами лежит еще одно выражение системы обратной связи. Биологические системы используют регуляторы контура усиления, от контроля клеточного дыхания до баланса целых экосистем.