I controlli di feedback sono ampiamente utilizzati nei moderni sistemi automatizzati. Un sistema di controllo a retroazione consiste di cinque componenti di base: (1) ingresso, (2) processo controllato, (3) uscita, (4) elementi di rilevamento e (5) dispositivi di controllo e attuazione. Questi cinque componenti sono illustrati nella Figura 1. Il termine controllo di feedback ad anello chiuso è spesso usato per descrivere questo tipo di sistema.
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L’ingresso al sistema è il valore di riferimento, o set point, per l’uscita del sistema. Questo rappresenta il valore operativo desiderato dell’uscita. Usando l’esempio precedente del sistema di riscaldamento come illustrazione, l’ingresso è l’impostazione della temperatura desiderata per una stanza. Il processo controllato è il riscaldatore (per esempio, il forno). In altri sistemi di feedback, il processo potrebbe essere un’operazione di produzione, i motori a razzo su una navetta spaziale, il motore dell’automobile nel controllo di crociera, o uno qualsiasi di una varietà di altri processi a cui viene applicata la potenza. L’uscita è la variabile del processo che viene misurata e confrontata con l’ingresso; nell’esempio di cui sopra, è la temperatura ambiente.
Gli elementi di rilevamento sono i dispositivi di misurazione utilizzati nel ciclo di feedback per monitorare il valore della variabile di uscita. Nell’esempio del sistema di riscaldamento, questa funzione è normalmente realizzata utilizzando una striscia bimetallica. Questo dispositivo consiste in due strisce di metallo unite per la loro lunghezza. I due metalli possiedono diversi coefficienti di espansione termica; così, quando la temperatura della striscia viene aumentata, essa si flette in proporzione diretta al cambiamento di temperatura. Come tale, la striscia bimetallica è in grado di misurare la temperatura. Ci sono molti tipi diversi di sensori utilizzati nei sistemi di controllo di retroazione per l’automazione.
Lo scopo del controllore e dei dispositivi di attuazione nel sistema di retroazione è quello di confrontare il valore di uscita misurato con il valore di ingresso di riferimento e di ridurre la differenza tra loro. In generale, il controllore e l’attuatore del sistema sono i meccanismi con cui si realizzano i cambiamenti nel processo per influenzare la variabile di uscita. Questi meccanismi sono di solito progettati specificamente per il sistema e consistono in dispositivi come motori, valvole, interruttori a solenoide, cilindri a pistone, ingranaggi, viti di potenza, sistemi di pulegge, azionamenti a catena e altri componenti meccanici ed elettrici. L’interruttore collegato alla striscia bimetallica del termostato è il controllore e il dispositivo di attuazione del sistema di riscaldamento. Quando l’uscita (temperatura ambiente) è inferiore al punto stabilito, l’interruttore accende il riscaldamento. Quando la temperatura supera il punto stabilito, il riscaldamento viene spento.