Кіріспе
Кірісі шығысынан тәуелсіз басқару жүйесі. Басқару теориясында, ашық циклді басқарушы, сондай-ақ кері байланыссыз басқарушы деп аталатын, басқару жүйесінің басқару циклының бір бөлігі болып табылады, онда басқару әрекеті ("жүйеге кіріс") "процестің шығысынан" тәуелсіз, яғни басқарылатын процесс айнымалысынан. Ол кіріс командасының немесе процесс параметрлерінің қажетті мәніне қол жеткізгенін анықтау үшін кері байланысты пайдаланбайды. Ашық циклді басқаруға көптеген мысалдар бар, мысалы, клапандарды, жабдықты, шамдарды, моторларды немесе жылытқыштарды қосу/өшіру, онда басқару нәтижесі қалыпты жағдайларда кері байланыссыз шамамен жеткілікті болып келеді. Мұндай жағдайларда ашық циклді басқаруды қолданудың артықшылығы – компоненттердің саны мен күрделілігін азайту. Дегенмен, ашық циклді жүйе, жабық циклді басқару жүйесінен айырмашылығы, жасаған қателерді немесе сыртқы бұзылыстарды түзетуге қабілетсіз.
In control theory, an open loop controller, also called a non feedback controller, is a control loop part of a control system in which the control action ("input" to the system) is independent of the "process output", which is the process variable that is being controlled. It does not use feedback to determine if its output has achieved the desired goal of the input command or process setpoint. There are many open loop controls, such as on/off switching of valves, machinery, lights, motors or heaters, where the control result is known to be approximately sufficient under normal conditions without the need for feedback. The advantage of using open loop control in these cases is the reduction in component count and complexity. However, an open loop system cannot correct any errors that it makes or correct for outside disturbances unlike a closed loop control system.
Қолданбалар
Ашық циклді контроллер қарапайым процестерде, әсіресе кері байланыс маңызды емес жүйелерде, қарапайымдылығы мен төмен құнынан жиі қолданылады. Типик мысал – ескі үлгідегі тұрмыстық киім кептіргіш, онда жұмыс істеу уақыты толыққанды түрде оператордың шешіміне байланысты, киімнің құрғақтығына автоматты кері байланыс болмайды. Мысалы, белгілі бір уақытта қосылатын суару жүйесі, топырақ ылғалдығын өлшемейінше, ашық циклді жүйе болып табылады. Жаңбыр жауып тұрса да, жүйе кесте бойынша жұмыс істейді, суды ысыраптап жібереді. Тағы бір мысал – позицияны басқаруға қолданылатын қадамдық мотор. Оған электр импульстарының тізбегі жіберілгенде, ол дәл сол қадамдар санымен бұрылады, сондықтан осылай аталады. Егер мотор әрбір қозғалысты дұрыс орындайды деп есептелсе, позициялық кері байланыссыз, бұл ашық циклді басқару болады. Бірақ, егер позицияны анықтайтын кодтаушы немесе сенсорлар болса, онда бұл көптеген сиялы принтерлердегідей жабық циклді басқару болады. Қадамдық моторларды ашық циклмен басқарудың кемшілігі – машинаға артық жүктеме түскенде немесе мотор тым жылдам қозғалмақ болғанда, қадамдар жіберіліп қалуы мүмкін. Контроллер бұл жағдайды анықтай алмайды, сондықтан машина қайта орнатылғанға дейін реттелмей қалады. Осы себепті күрделі роботтар мен станоктар қадамдық моторлардың орнына энкодерлер мен жабық циклді контроллерлерді қамтитын сервомоторларды қолданады. Дегенмен, ашық циклді басқару, кіріс пен нәтижелі күй арасындағы байланыс математикалық формуламен сенімді түрде модельделетін анықталған жүйелер үшін өте пайдалы және экономикалық. Мысалы, тұрақты жүктемені қозғайтын электрмоторға қажетті жылдамдыққа жету үшін берілетін кернеуді анықтау жақсы қолданыс болар еді. Бірақ, егер жүктеме болжауға келмейтін және шамадан тыс болса, мотордың жылдамдығы тек кернеуге ғана емес, жүктемеге де байланысты өзгеруі мүмкін, ал ашық циклді контроллер жылдамдықты тұрақты бақылауды қамтамасыз ету үшін жеткіліксіз болады. Мысалы, тұрақты жылдамдықпен қозғалуы керек конвейерлік жүйе. Тұрақты кернеу кезінде конвейердің жылдамдығы мотордағы жүктемеге байланысты өзгереді (бұл жерде конвейердегі заттардың салмағы көрсетілген). Конвейердің тұрақты жылдамдықпен жұмыс істеуі үшін мотордың кернеуі жүктемеге байланысты реттелуі керек. Мұндай жағдайда жабық циклді басқару жүйесі қажет. Осылайша, көптеген ашық циклді басқару құралдары бар, мысалы, клапандарды, шамдарды, моторларды немесе жылытқыштарды қосу және өшіру, нәтижесі кері байланыссыз шамамен жеткілікті екені белгілі.
Қайталама басқарумен біріктіру
Кері байланыс басқару жүйесі, мысалы PID контроллері, PID контроллерінің кері байланысын (немесе жабық циклді басқаруды) алдын ала беру (немесе ашық циклді) басқарумен біріктіру арқылы жақсартылуы мүмкін. Жүйе туралы ақпарат (мысалы, қажетті үдеу және инерция) алдын ала беріліп, PID шығысымен біріктірілуіне болады, бұл жүйенің жалпы өнімділігін жақсартады. Алдын ала беру мәні ғана көбінесе контроллер шығысының басым бөлігін құрай алады. PID контроллері негізінен белгіленген нүкте (SP) мен ашық циклді басқаруға жүйе жауабы арасындағы қалған айырмашылықты немесе қатені өтеуге тиіс. Алдын ала беру шығысына процестің кері байланысы әсер етпейтіндіктен, ол басқару жүйесін тербеліске түсіре алмайды, осылайша тұрақтылыққа әсер етпей жүйенің жауабын жақсартады. Алдын ала беру белгіленген нүктеге және қосымша өлшенген бөгеттерге негізделуі мүмкін. Белгіленген мәнді салмақтау – алдын ала берудің қарапайым түрі. Мысалы, көптеген қозғалыс басқару жүйелерінде механикалық жүктемені үдету үшін басқарушы құрылғыдан көбірек күш қажет болады. Егер жылдамдық контурындағы PID контроллері жүктеменің жылдамдығын басқару және басқарушы құрылғыға қолданылатын күшті басқару үшін қолданылса, онда қажетті жеделдетуді алу, осы мәнді тиісті түрде масштабтау және оны PID жылдамдық контуры контроллерінің шығысына қосу пайдалы. Бұл жүкте үдетілгенде немесе тежелгенде, кері байланыс мәніне қарамастан, басқарушы құрылғыдан пропорционалды күш сұралады дегенді білдіреді. Бұл жағдайда PID контуры кері байланыс ақпаратын біріктірілген шығысты өзгерту үшін, процестің белгіленген нүктесі мен кері байланыс мәні арасындағы қалған айырманы азайту үшін пайдаланады. Бірлесіп жұмыс істегенде, біріктірілген ашық циклді алдын ала беру контроллері және жабық циклді PID контроллері кейбір жағдайларда жауап беретін басқару жүйесін қамтамасыз ете алады.