La ganancia de bucle es el término que se aplica a la ganancia en un parámetro cuando una parte de la salida de un dispositivo en el circuito o sistema se devuelve como entrada al dispositivo. Hay sistemas de ganancia de bucle negativo y positivo. Este mecanismo de retroalimentación es importante como técnica de control en el control de procesos químicos, líneas de fabricación, circuitos electrónicos y sistemas biológicos.
El chirrido de un altavoz cuando se apunta un micrófono ilustra una ganancia de bucle fuera de control. El micrófono capta el sonido del altavoz y lo envía de vuelta al amplificador, que magnifica el sonido y lo envía de nuevo al altavoz. A medida que continúa el ciclo, la señal es mayor que el rango de entrada operativo del altavoz y los molestos problemas de sonido.
En la retroalimentación negativa, la información retrocede. Los flujos de entrada llegan a un paso de procesamiento, se produce el proceso o cambio y el parámetro de salida se mide y se compara con el punto de ajuste o valor deseado. Se realiza un ajuste aguas arriba y el bucle se repite. Este es un sistema de retroalimentación de ganancia de bucle cerrado.
La retroalimentación positiva, también llamada feed-forward, ocurre cuando los parámetros del flujo de entrada se miden antes del proceso y el controlador se ajusta antes de que ocurra el proceso. Ambos sistemas tienen mérito y, por lo general, se combinan mediante un controlador de retroalimentación para alimentar información al controlador de retroalimentación. El controlador de avance procesa estos datos con los datos de los parámetros del flujo de entrada para realizar el ajuste.
El calentamiento de una corriente de líquido a una temperatura establecida haciendo pasar el líquido a través de un intercambiador de calor demuestra este sistema de control combinado. La temperatura y el caudal del líquido entrante se envían al controlador de avance. La temperatura aguas abajo se envía al controlador de retroalimentación, que la compara con el punto de ajuste. El controlador de retroalimentación modifica el cambio requerido por el controlador de retroalimentación con la información actual que está recibiendo. Mediante el uso de este sistema de control de ganancia de bucle cerrado combinado, se evitan los cambios en la temperatura del líquido calentado y el resto del proceso avanza con mayor suavidad.
El sistema de control de retroalimentación / retroalimentación combinado podría denominarse búfer porque funciona para mantener un valor de salida constante. Un amplificador operacional es un dispositivo electrónico que hace lo mismo. Acepta dos entradas y tiene una única salida que va alta o baja, dependiendo de la diferencia de las entradas. El diseño de ciertos amplificadores operacionales hace que uno de los valores de entrada se invierta o cambie de signo, y luego la salida se envía de vuelta como una de las entradas. El objetivo es equilibrar ambas entradas con el mismo valor.
La ganancia de bucle abierto se refiere a un mecanismo de control que no utiliza ninguna información de proceso para controlar el comportamiento del sistema. Un amplificador operacional puede caracterizarse como un dispositivo de ganancia de bucle abierto, pero se coloca en un sistema de control de retroalimentación más grande, que está cerrado. Sirve como dispositivo de almacenamiento intermedio en el circuito.
La fabricación utiliza sistemas de retroalimentación de ganancia de circuito cerrado, aunque a menudo a través de procesos manuales. La base del control de procesos estadísticos es otra expresión de un sistema de retroalimentación. Los sistemas biológicos utilizan controles de bucle de ganancia, desde el control de la respiración celular hasta el equilibrio de ecosistemas completos.