Bucle abierto vs bucle cerrado en la teoría de control

No puede implementar un sistema estable de circuito cerrado sin saber cómo es la respuesta de circuito abierto.

Un ejemplo simple podría ser controlar el brillo de una lámpara incandescente usando un fotodiodo (muy rápido) como retroalimentación de brillo.

En reposo, el sistema no tiene problemas, entonces establece una demanda que quiere ver X vatios por metro cuadrado producido a 1 m. El fotodiodo le indicará los vatios por metro cuadrado que lo alcanzan, pero si no tiene en cuenta el retraso (o inercia) de la lámpara, su sistema de control aumentará hasta la potencia máxima antes de que la lámpara empiece a brillar.

El fotodiodo, en algún momento posterior, registra la cantidad correcta de luz y el sistema de conducción se "nivela" al instante porque cree que la lámpara alcanzó la demanda, pero la lámpara se iluminará un poco más debido al retraso térmico. (o inercia) y luego el circuito de control se apagará y lo que obtendrás es posiblemente un sistema auto-oscilante y puede demorar hasta que el sistema se establezca.

En el camino incluso puedes destruir la lámpara.

¿Qué pasa con otros bucles de control para cosas como los actuadores lineales? establece una posición de demanda y un amplificador comienza a conducir el motor a la posición correcta, pero obtiene un sobreimpulso porque el motor y el mecanismo tienen inercia.

Básicamente, si no respetas la respuesta de circuito abierto, tienes una receta para el desastre.

Al estudiar un sistema de control, uno quiere saber cómo la elección del estímulo de salida del controlador en cualquier paso dado afectará los rangos de estados del sistema en momentos futuros en el tiempo; en general, se intentará trabajar las cosas de modo que los rangos de posibles estados del sistema estén casi centrados en los estados deseados esperados, pero siempre incluyen cualquier estado que pueda resultar necesario para evitar un desastre. Si uno asume que generalmente querrá evitar cambiar innecesariamente demasiado rápido el estímulo de salida, puede estimar cuáles serían los estados futuros del sistema si se iniciara con un estímulo de salida particular y lo aumentara a la velocidad deseada, y luego calcule cuáles son los estados. sería si uno comenzara con ese estímulo y lo redujera. Uno debe elegir un estímulo en el que la envoltura de los estados futuros se ajuste al comportamiento futuro deseado.

La razón por la que uno usa un comportamiento de bucle abierto cuando se realizan dichos análisis es que será mucho más fácil resolver lo que el sistema debería hacer ahora si se puede calcular una envolvente de comportamiento futuro utilizando solo el estado actual del sistema y el presente. genera estímulo de salida, en lugar de tener que considerar los efectos de la solución de uno sobre el comportamiento futuro. El análisis de bucle abierto a menudo proporciona un sobre de posibles comportamientos futuros en lugar de un comportamiento esperado específico, pero en muchos casos tener un sobre puede ser tan útil y en algunos casos aún más.