20.3 : Sistemi di controllo a circuito aperto e chiuso

I sistemi di controllo sono elementi fondamentali nell'automazione e nell'ingegneria. Sono ampiamente classificati in sistemi a circuito aperto e chiuso. Queste classificazioni dipendono dalla presenza o assenza dei meccanismi di feedback, che influenzano in modo significativo le prestazioni, la complessità e l'applicazione del sistema.

Un sistema di controllo a circuito aperto funziona senza feedback dall'output. È formato da due elementi principali: il controller e il processo controllato. Il controller riceve un segnale di input e manipola il processo per ottenere il risultato desiderato. È importante sottolineare che i sistemi a circuito aperto funzionano indipendentemente dall'output, questo significa che non vi è alcuna correzione automatica basata sulle prestazioni del sistema. Un esempio comune di sistema a circuito aperto è una lavatrice che funziona su un ciclo di tempo predefinito, non regola il suo funzionamento in base alla pulizia dei vestiti, evidenziando l'assenza di feedback. I sistemi a circuito aperto sono vantaggiosi in scenari in cui la misurazione precisa dell'output è poco pratica o economicamente non fattibile. Sono in genere più semplici e meno costosi da progettare e mantenere grazie alla loro architettura semplice.

Al contrario, i sistemi di controllo a circuito chiuso o a feedback incorporano uno o più circuiti di feedback che monitorano continuamente l'output e regolano di conseguenza l'input per mantenere le prestazioni desiderate. Questa configurazione migliora significativamente la precisione e la reattività. Ad esempio, in un sistema di controllo del minimo a circuito chiuso utilizzato nei motori automobilistici, il sistema monitora costantemente il minimo e lo confronta con la velocità desiderata. Se viene rilevata una discrepanza, il sistema regola l'angolo dell'acceleratore per correggere la velocità. Questo meccanismo di feedback consente al sistema di riprendersi rapidamente dai disturbi e mantenere il valore preimpostato, garantendo prestazioni costanti.

Nonostante la loro precisione superiore e la capacità di gestire i disturbi, i sistemi a circuito chiuso sono intrinsecamente più complessi. Richiedono componenti aggiuntivi per il monitoraggio e il feedback, il che aumenta la complessità di progettazione, i costi e il consumo energetico. La scelta tra i sistemi a circuito aperto e a circuito chiuso dipende dai requisiti specifici dell'applicazione, tra cui la necessità di precisione, la fattibilità della misurazione dell'output e le considerazioni economiche.