Što je pojačanje petlje?

Pojačanje u petlji je izraz koji se primjenjuje na pojačanje u parametru kada se dio izlaza uređaja u krugu ili sustavu vraća kao ulaz u uređaj. Postoje negativni i pozitivni sustavi pojačanja petlje. Ovaj mehanizam povratne sprege važan je kao kontrolna tehnika u kontroli kemijskih procesa, proizvodnih linija, elektroničkih sklopova i bioloških sustava.

Škripa zvučnika kada je mikrofon usmjeren prema njemu ilustrira pojačanje petlje izvan kontrole. Mikrofon preuzima zvuk iz zvučnika i šalje ga natrag u pojačalo, koje pojačava zvuk i ponovno ga šalje na zvučnik. Kako se ciklus nastavlja, signal je veći od radnog ulaznog raspona zvučnika i dolazi do problema s neugodnim zvukom.

U negativnim povratnim informacijama, informacije se kreću unatrag. Ulazni tokovi stižu u korak obrade, dolazi do procesa ili promjene, a izlazni parametar se mjeri i uspoređuje sa zadanom točkom ili željenom vrijednošću. Izvodi se uzvodno podešavanje i petlja se ponavlja. Ovo je sustav povratne sprege pojačanja zatvorene petlje.

Pozitivna povratna informacija, također nazvana feed-forward, javlja se kada se parametri ulaznog toka mjere prije procesa, a regulator se podešava prije početka procesa. Oba sustava imaju zasluge i obično se kombiniraju korištenjem kontrolera za povratne informacije za prijenos informacija u kontroler za prosljeđivanje. Kontroler za prosljeđivanje obrađuje ove podatke s podacima parametara ulaznog toka kako bi izvršio prilagodbu.

Zagrijavanje struje tekućine na zadanu temperaturu prolaskom tekućine kroz izmjenjivač topline pokazuje ovaj kombinirani sustav upravljanja. Temperatura i brzina protoka nadolazeće tekućine šalju se u regulator za prijenos. Nizvodna temperatura šalje se regulatoru povratne sprege, koji je uspoređuje sa zadanom vrijednosti. Regulator za prosljeđivanje mijenja promjenu koju zahtijeva regulator povratne sprege s trenutačnim informacijama koje prima. Korištenjem ovog kombiniranog sustava kontrole pojačanja zatvorene petlje izbjegavaju se promjene temperature zagrijane tekućine, a preostali proces se odvija lakše.

Kombinirani sustav kontrole prosljeđivanja/povratne veze mogao bi se nazvati međuspremnikom jer radi na održavanju konstantne izlazne vrijednosti. Operativno pojačalo je elektronički uređaj koji radi istu stvar. Prihvaća dva ulaza i ima jedan izlaz koji ide visoko ili nisko, ovisno o razlici ulaza. Dizajn određenih operacijskih pojačala uzrokuje invertiranje jedne od ulaznih vrijednosti ili promjenu predznaka, a zatim se izlaz šalje natrag kao jedan od ulaza. Cilj je uravnotežiti oba ulaza na istu vrijednost.
Dobitak otvorene petlje odnosi se na kontrolni mehanizam koji ne koristi nikakve procesne informacije za kontrolu ponašanja sustava. Operativno pojačalo se može okarakterizirati kao uređaj za pojačanje otvorene petlje, ali se stavlja u veći sustav upravljanja povratnom spregom, koji je zatvoren. Služi kao uređaj za puferiranje u krugu.

U proizvodnji se koriste sustavi povratne sprege pojačanja zatvorene petlje, iako često ručnim procesima. Osnova statističke kontrole procesa je još jedan izraz povratnog sustava. Biološki sustavi koriste kontrole petlje pojačanja, od kontrole staničnog disanja do ravnoteže cijelih ekosustava.