开环控制系统和闭环控制系统
时间:2014-11-12 14:54 来源:自动控制网
| 控制系统中根据有无反馈，可分为开环控制系统和闭环控制系统。 1．开环控制系统：系统的输出量对控制作用没有影响的系统，称为开环控制系统。 在开环控制系统中，只有顺向作用而无反向联系，即控制是单方面进行的。洗衣机（在洗衣机中，浸湿、洗涤和漂洗过程都是按照一种时基顺序进行的，洗衣机不必对输出量，即衣服的清洁程度进行测量。也就是说输出量对控制作用不产生影响），就是开环控制系统的一个实例。 如图1的恒温箱控制系统也是一个开环控制系统。开环控制系统结构简单，但是没有抑制内部和外部干扰的能力。 图1 开环的恒温箱控制系统  工作原理：操作者根据希望的温度，设定给定电压, 期望恒温箱的温度达到希望值，但是由于恒温箱受 环境、条件和干扰的影响,不可能准确的达到希望值。 2．闭环控制系统：能对输出量与参考输入量进行比较，并且将它们的偏差作为控制手段，以保持两者之间预定关系的系统，称为闭环控制系统.如图2所示恒温箱控制就是闭环控制系统。因为闭环控制系统从输入量到输出量不仅有前向通道，还有反馈通道，所以闭环控制系统又称为反馈控制系统。又因为此类控制系统的控制作用是由偏差引起的，所以闭环控制系统又称为偏差控制系统。 图2 恒温箱控制系统  工作原理：当恒温箱内温度高于给定值时，给定电压  与表示电偶测量出的实际温度的电压 之间的偏差信号 为负，这个偏差电压经过电压和功率放大后，去改变电动机的旋转方向，减小调压器的输出电流，直到恒温箱内温度达到给定值为止。此时 ，电动机停止转动。如前例所示，在闭环控制系统中，输入量与反馈信号（反馈信号可以是输出量本身，也可以是输出量的函数）之间的偏差信号被传送到控制器，以便减小误差使系统输出量达到希望的值。 闭环控制这个术语,总是意味着采用反馈控制作用，来减小系统误差。 3．开环和闭环控制系统的比较: （1）开环和闭环系统的优点是采用了反馈，因而使系统的响应对外部干扰和内部系统的参数变化相当不敏感。这样，对于给定的控制对象，有可能采用不太精密且成本较低的元件构成精确的控制系统。在开环情况下，不可能做到这一点。 （2）从稳定性的观点出发，对开环系统来说，稳定性不是主要问题。但在闭环控制系统中，稳定性始终是一个重要问题。因为闭环系统可能引起过调误差，从而导致系统做等幅振荡或变幅振荡. （3）当系统的输入量预先知道，并且不存在任何扰动时，采用开环控制较合适。只有存在着无法预计的扰动和系统中元件的参数存在着无法预计的变化时，闭环系统才具有优越性。闭环系统中采用的元件数量比相应的开环系统多，因此闭环系统的成本和功率比较高。 通常比较经济的做法，是将开环控制与闭环控制适当地结合在一起，以获得满意的性能。这种控制系统称为复合控制系统。如图3所示。  图3 复合控制系统 这个系统既采用了反馈控制，又采用了前馈控制。前馈控制是开环控制，它在扰动量影响输出量之前产生校正作用 |
