Electric Motors and Drives This Page Intentionally Left Blank

Inlet pipe
Target
water level
New target
water level
q
e
(a)
(b)
(c)
Appendix
383

---

error is when it reaches the steady state, with no water going out and the
inlet valve is fully closed. If there was a leak in the tank, causing water to
drain away, the water level would stabilise at a lower level, at which the
inlet valve was just open su
Y
ciently wide to admit water at the same rate
as it was leaking away. Clearly, an inlet valve that yields a high
X
ow rate
for a very small angle will be better able to maintain the correct level
than one that needs a large angle error to yield the same
X
ow rate. In
control terms, this is equivalent to saying that the higher the ‘gain’
(expressed as
X
ow rate/error angle
), the better.
Another important observation is that although it is essential that
there is a supply of water available at the inlet valve, the water pressure
itself is not important as far as the target level is concerned: if the
pressure is high the tank will
W
ll up more quickly than if the pressure
is low, but the
W
nal level will be the same. This is because the amount of
water admitted depends on the integral with respect to time of the inlet
X
ow rate, so the target level will ultimately be reached regardless of the
inlet pressure. In fact, this example illustrates the principal advantage of
‘integral control’, in that the steady-state error ultimately becomes zero.
We will return to this later.
Finally, it is worth pointing out that this is an example of a regulator,
i.e. a closed-loop system where the target level does not change, whereas
in most of the systems we meet in drives the target or reference signal
will vary. However, if it was ever necessary to alter the target level in the
cistern, it could be accomplished by adjusting the distance between ball
and arm, as in diagram (c).
A.2.2
Closed-loop systems
To illustrate the origin and meaning of the term ‘closed-loop’ we
will consider another familiar activity, that of driving a car, and in