Guadagno loop è il termine applicato al guadagno in un parametro quando una parte dell’uscita di un dispositivo nel circuito o nel sistema viene restituita come ingresso al dispositivo. Esistono sistemi di guadagno ad anello negativo e positivo. Questo meccanismo di feedback è importante come tecnica di controllo nel controllo dei processi chimici, nelle linee di produzione, nei circuiti elettronici e nei sistemi biologici.
Lo stridio di un altoparlante quando viene puntato un microfono su di esso illustra un guadagno di loop fuori controllo. Il microfono capta il suono dall’altoparlante e lo rimanda all’amplificatore, che ingrandisce il suono e lo invia nuovamente all’altoparlante. Mentre il ciclo continua, il segnale è maggiore dell’intervallo di ingresso operativo dell’altoparlante e i fastidiosi problemi di suono.
Nel feedback negativo, le informazioni si stanno spostando all’indietro. I flussi di input arrivano a una fase di elaborazione, si verifica il processo o la modifica e il parametro di output viene misurato e confrontato con il setpoint o il valore desiderato. Viene effettuata una regolazione a monte e il ciclo si ripete. Questo è un sistema di feedback del guadagno ad anello chiuso.
Il feedback positivo, chiamato anche feed-forward, si verifica quando i parametri del flusso di input vengono misurati prima del processo e il controller viene regolato prima che si verifichi il processo. Entrambi i sistemi hanno pregio e in genere vengono combinati utilizzando un controller di feedback per fornire informazioni al controller feed-forward. Il controller feed-forward elabora questi dati con i dati dei parametri del flusso di input per effettuare la regolazione.
Il riscaldamento di un flusso di liquido a una temperatura impostata facendo passare il liquido attraverso uno scambiatore di calore dimostra questo sistema di controllo combinato. La temperatura e la portata del liquido in ingresso vengono inviate al controller feed-forward. La temperatura a valle viene inviata al regolatore di retroazione, che la confronta con il setpoint. Il controller feed-forward modifica la modifica richiesta dal controller feedback con le informazioni correnti che sta ricevendo. Utilizzando questo sistema combinato di controllo del guadagno a circuito chiuso, si evitano oscillazioni della temperatura del liquido riscaldato e il processo rimanente procede più agevolmente.
Il sistema di controllo combinato feed-forward/feedback potrebbe essere chiamato buffer perché funziona per mantenere un valore di output costante. Un amplificatore operazionale è un dispositivo elettronico che fa la stessa cosa. Accetta due ingressi e ha un’unica uscita che va in alto o in basso, a seconda della differenza degli ingressi. La progettazione di alcuni amplificatori operazionali fa sì che uno dei valori di ingresso venga invertito o cambi segno, quindi l’uscita viene rimandata come uno degli ingressi. L’obiettivo è bilanciare entrambi gli input allo stesso valore.
Il guadagno ad anello aperto si riferisce a un meccanismo di controllo che non utilizza alcuna informazione di processo per controllare il comportamento del sistema. Un amplificatore operazionale può essere caratterizzato come un dispositivo di guadagno ad anello aperto, ma viene inserito in un sistema di controllo del feedback più ampio, che è chiuso. Serve come dispositivo di buffering nel circuito.
La produzione utilizza sistemi di feedback del guadagno ad anello chiuso, sebbene spesso tramite processi manuali. La base del controllo statistico di processo è un’altra espressione di un sistema di feedback. I sistemi biologici utilizzano controlli del ciclo di guadagno, dal controllo della respirazione cellulare all’equilibrio di interi ecosistemi.