Open-Loop- und Closed-Loop-System: Unterschied und Vergleich

Ein System mit offenem Regelkreis ist ein System, bei dem die Ausgabe des Systems keinen Einfluss auf die Eingabe oder die Steueraktion hat. Ein System mit geschlossenem Regelkreis ist ein System, bei dem der Ausgang des Systems mit einer Rückkopplungsschleife auf den Eingang oder die Steueraktion zurückgekoppelt wird und der Ausgang sein Verhalten beeinflusst.

Key Take Away

1. Open-Loop-Systeme verwenden kein Feedback, um ihre Ausgabe anzupassen, während Closed-Loop-Systeme die Ausgabe kontinuierlich überwachen und entsprechend anpassen.
2. Systeme mit geschlossenem Regelkreis bieten eine bessere Genauigkeit und Stabilität als Systeme mit offenem Regelkreis, da sie Störungen und Änderungen im Prozess kompensieren können.
3. Open-Loop-Systeme sind einfacher und kostengünstiger als Closed-Loop-Systeme und eignen sich daher für Anwendungen mit weniger strengen Leistungsanforderungen.

Was ist ein Open-Loop-System?

Open-Loop-Systeme sind Systeme, bei denen der Ausgang nicht auf den Eingang zurückgeführt wird. Diese Systeme werden auch als Non-Feedback-Systeme bezeichnet. Die Informationen werden nicht basierend auf der Ausgabe in Open-Loop-Systemen angepasst. Der Ausgang eines Open-Loop-Systems wird ausschließlich durch die Eingangs- und Übertragungseigenschaften des Systems bestimmt.  

Bei einem Steuerungssystem mit offenem Regelkreis werden die Eingänge nicht gemessen und mit den gewünschten Ausgängen verglichen. Der Mechanismus kommt häufig bei alltäglichen Dingen vor, z Autonom Waschmaschinen, die ohne Eingreifen des Benutzers starten und stoppen.

Open-Loop-Systeme sind vorteilhaft, weil sie mühelos und kostengünstig sind. Im Open-Loop-Steuerungssystem wird dem System eine Referenzeingabe gegeben, um die gewünschte Ausgabe zu erhalten. Sie erfordern keine komplexen Rückkopplungsschleifen oder Sensoren zur Messung der Ausgabe, wodurch sie einfach zu entwerfen und zu installieren sind. Darüber hinaus sind Open-Loop-Systeme zuverlässig und effizient, da sie die Leistung nicht ständig überwachen und anpassen müssen.

Das System berücksichtigt die erzielte Leistung jedoch nicht für weitere Referenzeingaben. Die Eingabe wird entsprechend der erforderlichen Ausgabe an die Systemsteuerung weitergeleitet. Abhängig von der erzielten Eingabe gibt der Controller das Steuersignal aus, das der Verarbeitungseinheit zugeführt wird. Somit wird entsprechend dem Steuersignal eine ordnungsgemäße Verarbeitung und Ausgabe erreicht.

Was ist ein Closed-Loop-System?

Ein Closed-Loop-System ist ein Feedback-Steuerungssystem, bei dem die Ausgabe zu einem bestimmten Zeitpunkt verwendet wird, um die Eingabe zu modifizieren. Es überwacht kontinuierlich die Leistung und passt sie an das gewünschte Ergebnis an, wodurch es möglich wird, die Leistung auf einem vorbestimmten Niveau zu halten.

Ein Regelungssystem mit geschlossenem Regelkreis ist eines, bei dem die erzeugte Ausgabe des Systems die Regelungsaktion bestimmt. Systeme mit geschlossenem Regelkreis werden als vollständig automatische Steuersysteme bezeichnet, da sie so ausgelegt sind, dass sie die erhaltene Ausgabe mit der Verbindungseingabe vergleichen, um die gewünschte Ausgabe zu erzeugen.

Ein Steuerungssystem ist so ausgelegt, dass es durch angewiesenes Steuern eine bestimmte Ausgabe erzeugt. Die dem System bereitgestellte Steuerung kann entweder ausgangsunabhängig oder ausgangsabhängig sein. Eine Variation der Eingabe basierend auf der Ausgabe führt zu einer genaueren Systemausgabe. Somit erfolgt die Steuerbarkeit in einem System mit geschlossenem Regelkreis unter Verwendung eines Rückkopplungsmechanismus, um eine Produktion zu erzeugen.

Ein Closed-Loop-System ist ein effizientes Steuersystem, das Änderungen in der Umgebung eines Systems überwacht und darauf reagiert. Es kann eine gewünschte Ausgabe in einem Design beibehalten, indem es seine Eingaben automatisch ändert. Systeme mit geschlossenem Regelkreis können auch den manuellen Eingriff reduzieren, der für ein System erforderlich ist, und seine Effizienz und Genauigkeit erhöhen.

Unterschied zwischen Open-Loop- und Closed-Loop-Systemen

1. In einem System mit offenem Regelkreis wird der Ausgang nicht durch den Eingang beeinflusst, während in einem System mit geschlossenem Regelkreis der Ausgang durch den Eingang beeinflusst wird.
2. Open-Loop-Systeme sind oberflächlicher als Closed-Loop-Systeme, da sie keine Rückkopplung erfordern.
3. Systeme mit offenem Regelkreis sind nicht selbstkorrigierend und können vom gewünschten Betrieb abweichen, wenn sich die Bedingungen ändern, während Systeme mit geschlossenem Regelkreis sich selbst korrigieren.
4. Systeme mit offenem Regelkreis können in Anwendungen verwendet werden, bei denen Genauigkeit und Präzision nicht entscheidend sind, während Systeme mit geschlossenem Regelkreis besser für Anwendungen geeignet sind, die eine höhere Genauigkeit und Präzision erfordern.
5. Systeme mit offenem Regelkreis sind aufgrund der Notwendigkeit von Rückkopplungskomponenten kostengünstiger als Systeme mit geschlossenem Regelkreis.

Vergleich zwischen Open-Loop- und Closed-Loop-Systemen

Vergleichsparameter	Open-Loop-System	Closed-Loop-System
Installation	Es ist wirtschaftlich und kann einfach installiert werden.	Komplizierte Installation und teuer.
Leistung	Das Open-Loop-System kann eine bessere Leistung erbringen, wenn die Kalibrierung entsprechend durchgeführt wird.	Das Closed-Loop-System kann aufgrund der Rückkopplung eine bessere Leistung erbringen.
Stabilität	Das Open-Loop-System ist stabiler.	Das Closed-Loop-System ist vergleichsweise weniger stabil.
OPTIMIERUNG	Für die gewünschte Ausgabe kann keine Optimierung durchgeführt werden.	Es kann sehr schnell gemacht werden.
Wartung	Weniger Wartung	Hohe Wartung

Bibliographie

1. Robuste Fehlererkennung im Open-Loop vs. Closed-Loop | Veröffentlichung der IEEE-Konferenz | IEEE Xplore
2. Das Hybrid-Closed-Loop-System: Evolution und praktische Anwendungen | Diabetes-Technologie und -Therapeutika (liebertpub.com)

Letzte Aktualisierung: 14. Oktober 2023