Schleifenverstärkung ist der Begriff, der auf die Verstärkung in einem Parameter angewendet wird, wenn ein Teil der Ausgabe eines Geräts in der Schaltung oder im System als Eingabe an das Gerät zurückgegeben wird. Es gibt negative und positive Schleifenverstärkungssysteme. Dieser Rückkopplungsmechanismus ist als Kontrolltechnik in der chemischen Prozesskontrolle, in Fertigungsstraßen, elektronischen Schaltungen und biologischen Systemen wichtig.
Das Kreischen eines Lautsprechers, wenn ein Mikrofon darauf gerichtet wird, zeigt eine außer Kontrolle geratene Schleifenverstärkung. Das Mikrofon nimmt den Ton vom Lautsprecher auf und sendet ihn zurück an den Verstärker, der den Ton vergrößert und wieder aus dem Lautsprecher sendet. Wenn der Zyklus fortgesetzt wird, ist das Signal größer als der Betriebseingangsbereich des Lautsprechers und es treten störende Tonprobleme auf.
Bei negativem Feedback bewegen sich die Informationen rückwärts. Eingangsströme erreichen einen Verarbeitungsschritt, der Prozess oder die Änderung erfolgt, und der Ausgangsparameter wird gemessen und mit dem Sollwert oder Sollwert verglichen. Eine Upstream-Anpassung wird vorgenommen und die Schleife wiederholt. Dies ist ein Rückkopplungssystem mit geschlossenem Regelkreis.
Positives Feedback, auch Feed-Forward genannt, tritt auf, wenn die Parameter des Eingangsstroms vor dem Prozess gemessen werden und der Regler vor dem Prozess angepasst wird. Beide Systeme haben Vorzüge und werden typischerweise unter Verwendung eines Feedback-Controllers kombiniert, um Informationen an den Feed-Forward-Controller zu liefern. Der Feed-Forward-Controller verarbeitet diese Daten mit den Parameterdaten des Eingangsstroms, um die Anpassung vorzunehmen.
Das Erhitzen eines Flüssigkeitsstroms auf eine eingestellte Temperatur, indem die Flüssigkeit durch einen Wärmetauscher geleitet wird, demonstriert dieses kombinierte Regelsystem. Die Temperatur und der Durchfluss der einströmenden Flüssigkeit werden an den Feed-Forward-Regler gesendet. Die Downstream-Temperatur wird an den Feedback-Regler gesendet, der sie mit dem Sollwert vergleicht. Der Feed-Forward-Controller modifiziert die vom Feedback-Controller benötigte Änderung mit den aktuellen Informationen, die er empfängt. Durch die Verwendung dieses kombinierten Verstärkungsregelungssystems mit geschlossenem Regelkreis werden Schwankungen der Temperatur der erhitzten Flüssigkeit vermieden und der verbleibende Prozess läuft reibungsloser ab.
Das kombinierte Feed-Forward/Feedback-Steuerungssystem könnte als Puffer bezeichnet werden, da es einen konstanten Ausgangswert beibehält. Ein Operationsverstärker ist ein elektronisches Gerät, das dasselbe tut. Es akzeptiert zwei Eingänge und hat einen einzigen Ausgang, der je nach Unterschied der Eingänge entweder hoch oder niedrig geht. Das Design bestimmter Operationsverstärker bewirkt, dass einer der Eingangswerte invertiert wird oder das Vorzeichen ändert, und dann wird der Ausgang als einer der Eingänge zurückgesendet. Das Ziel besteht darin, beide Eingaben auf den gleichen Wert auszugleichen.
Open Loop Gain bezieht sich auf einen Steuerungsmechanismus, der keine Prozessinformationen verwendet, um das Systemverhalten zu steuern. Ein Operationsverstärker kann als Verstärkungsvorrichtung mit offenem Regelkreis charakterisiert werden, aber er wird in ein größeres geschlossenes Rückkopplungssystem eingesetzt. Es dient als Puffereinrichtung im Kreislauf.
Bei der Herstellung werden Verstärkungsrückkopplungssysteme mit geschlossenem Regelkreis verwendet, wenn auch oft über manuelle Prozesse. Die Basis der statistischen Prozesskontrolle ist ein weiterer Ausdruck eines Feedbacksystems. Biologische Systeme verwenden Verstärkungsschleifensteuerungen, von der Steuerung der Zellatmung bis hin zum Gleichgewicht ganzer Ökosysteme.