1、精品文檔！值得擁有!什么叫開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)有反饋的控制系統(tǒng)就叫閉環(huán)控制系統(tǒng)。沒有反饋的控制系統(tǒng)就叫開環(huán)控制系統(tǒng)。例如： 一個加熱的控制系統(tǒng)，你不管溫度，只管加熱，就是開環(huán)控制系統(tǒng)。如果一個加熱的控制系統(tǒng)，可以通過溫度的反饋，控制加熱的功率或者加熱時間，這個加熱控制系統(tǒng)就叫閉環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)：不將控制的結果反饋回來影響當前控制的系統(tǒng)舉例：打開燈的開關按下開關后的一瞬間，控制活動已經(jīng)結束，燈是否亮起以對按開關的這個活動沒有影響；投籃籃球出手后就無法再繼續(xù)對其控制，無論球進與否，球出手的一瞬間控制活動即結束。閉環(huán)控制系統(tǒng)：可以將控制的結果反饋回來與希望值比較，并根據(jù)它們的誤差調整控制作用的

2、系統(tǒng)舉例：調節(jié)水龍頭首先在頭腦中對水流有一個期望的流量，水龍頭打開后由眼睛觀察現(xiàn)有的流量大小與期望值進行比較，并不斷的用手進行調節(jié)形成一個反饋閉環(huán)控制；騎自行車 同理不斷的修正行進的方向與速度形成閉環(huán)控制開環(huán)閉環(huán)的區(qū)別：1、有無反饋；2、是否對當前控制起作用。開環(huán)控制一般是在瞬間就完成的控制活動，閉環(huán)控制一定會持續(xù)一定的時間，可以借此判斷，投籃第一次投籃投近了第二次投的時候用力一些，這也是一種反饋但不會對第一次產(chǎn)生影響了，所以是開環(huán)控制手動控制系統(tǒng)：必須在人的直接干預下才能完成控制任務的系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)：不需要有人干預就可按照期望規(guī)律或預定程序運行的控制系統(tǒng)判斷：騎自行車 人工閉環(huán)系統(tǒng)，導彈

3、自動閉環(huán)系統(tǒng)，人打開燈 人工開環(huán) 系統(tǒng)，自動門、自動路燈 一一自動開環(huán)系統(tǒng) 發(fā)動機電噴系統(tǒng)的閉環(huán)控制是一個實時的氧傳感器、計算機和燃油量控制裝置三者之間閉合的三角關系。氧傳感器告訴”計算機混合氣的空燃比情況，計算機發(fā)出命令給燃油量控制裝 置，向理論值的方向 調整空燃比（14.7: 1）。這一調整經(jīng)常會超過一點理論值，氧傳感器察 覺出來，并報告計算機， 計算機再發(fā)出命令調回到 14.7: 1。因為每一個調整的循環(huán)都很快， 所以空燃比不會偏離 14.7: 1, 一旦運行，這種閉環(huán)調整就連續(xù)不斷。采用閉環(huán)控制的電噴 發(fā)動機，由于能使發(fā)動機始終在較理想的工況下運行（空燃比偏離理論值不會太多），從而能保

4、證汽車不僅具有較好的動力性能，還能省油。閉環(huán)控制，從輸出量變化取出控制信號作為比較量反饋給輸入端控制輸入量，一般這個取出量和輸入量相位相反，所以叫負反饋控制， 自動控制通常是閉環(huán)控制。比如家用空調溫度的控制閉環(huán)控制閉環(huán)控制是控制論的一個基本概念。指作為被控的輸出以一定方式返回到作為控制的輸入端，并對輸入端施加控制影響的一種控制關系。在控制論中，閉環(huán)通常指輸出端通過 旁鏈”方式回饋到輸入，所謂閉環(huán)控制。輸出端回饋到輸入端并參與對輸出端再控制，這才是閉環(huán)控制的目的，這種目的是通過反饋來實現(xiàn)的。正反饋和負反饋是閉環(huán)控制常見的兩種基本形式。其中負反饋和正反饋從達于目的的角度講具有相同的意義。從反饋實現(xiàn)

5、的具體方式來看，正反饋和負反饋屬于代數(shù)或者算術意義上的 加減”反饋方式，即輸出量回饋到輸入端后， 與輸入量進行加減的統(tǒng)一性整 合后，作為新的控制輸出，去進一步控制輸出量。實際上，輸出量對輸入量的回饋遠不止這些方式。這表現(xiàn)為：運算上，不止于加減運算，還包括更廣域的數(shù)學運算；回饋方式上，輸出量對輸入量的回饋， 也不一定采取與輸入量進行綜合運算形成統(tǒng)一的控制輸出，輸出量可以通過控制鏈直接施控于輸入量等等。 閉環(huán)控制在各種控制實例中有具體的表現(xiàn)方式， 比如 上面舉的汽車發(fā)動機燃燒控制。開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖幾例（僅供參考）1.普通機械式電飯煲簡單的工作過程如下：接通電源，撥動杠桿按鈕, 給出

6、做飯指令，磁鋼吸合，拉住與之相連的杠桿，杠桿撥動微動開關，微動開關 在杠桿的按壓下接通加熱回路，磁鋼鋁殼帽與鍋底接觸，開始加熱。當飯熟時（不 再有水的沸騰），鍋底溫度升高，磁鋼溫度達到 150c時失去磁性，在彈簧力作 用下，杠桿下移，微動開關恢復常態(tài)，結束加熱狀態(tài)。此時電源仍是接通狀態(tài)， 由于雙金屬片溫控器的作用，電飯煲進入保溫狀態(tài)（70度以下），這就是電飯 煲接通電源后即使不按鍵也能得到溫水的原因。但不按下杠桿按鍵則煮不熟飯。由上面的工作過程可知，普通電飯煲雖然簡單，但其控制過程還是比較復雜 的。其工作流程為：給出“做飯”指令一一 進入加熱狀態(tài)一一判斷是否達到150 度，沒有達到，繼續(xù)加熱，

7、如果達到，則進入保溫狀態(tài)。從這個流程知道，電飯 煲的控制，從總體上說，仍是一個開環(huán)控制。因為，輸入一個“做飯”指令，輸 出的就是“做飯”狀態(tài)。如果輸入的是“溫水”指令，則輸出的狀態(tài)就是“溫 水”狀態(tài)。即輸入量和輸出量是一一對應的。但是，其局部環(huán)節(jié)還有反饋。其參 考方塊圖如下：2.公共汽軍上的軍威制是一個葬的“開關按產(chǎn)也就祟一挺她的開環(huán)目就控制，X工作介質可以是電，5,國成機娥.其參考愜圖如下：3 .賓館、酒店的“自動叫醒服務系統(tǒng)”是一個開環(huán)控制系統(tǒng)參考框圖如下：4 .家用縫紉機的縫紉速度控制系統(tǒng)縫紉機“轉速控制系統(tǒng)”的控制對象應該是“縫紉機”不應該是“機針”。對縫紉機來說，還有其它控制系統(tǒng)，如

8、“針距控制系統(tǒng)”、“倒車控制系統(tǒng)”等, 這些系統(tǒng)的控制對象都是縫紉機。參考框圖如下：注：有些學生會認為這個控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)， 理由是人可以不斷 調整縫紉的轉速。其實這種理解是錯誤的。它不是閉環(huán)的原因是：第一，它輸入 的轉速不是恒定的，沒法與輸出轉速進行比較。第二，“人”作為操作者，對控制系統(tǒng)施加控制指令的行為，不能視為“人作為某個環(huán)節(jié)參與了控制系統(tǒng)”。5 .走道路燈的聲光控制系統(tǒng)聲光自動控制白熾燈開關的基本工作原理如下： 白天或夜晚光線較亮時，光 控部分將開關自動關斷，聲控部分不起作用。當光線較暗時，光控部分將開關自 動打開，負載電路的通斷受控于聲控部分。電路是否接通，取決于聲音信號

9、強度。 當聲強達到一定程度時，電路自動接通，點亮白熾燈，并開始延時，延時時間到， 開關自動關斷，等待下一次聲音信號觸發(fā)。這樣，通過對環(huán)境聲光信號的檢測與 處理，完成電路通斷的自動開關控制。其聲控部分的參考框圖如下：俯ER與整印師6 .交通路口紅綠燈自動控制（根據(jù)車流量大小改變紅綠燈時間）系統(tǒng)目前所用的交通路口的紅綠燈控制系統(tǒng)一般都是按給定的時序來控制的， 因 此應該是開環(huán)控制系統(tǒng)，而不是閉環(huán)。對車流量因素的考慮，是在調查統(tǒng)計的基 礎上在設計給定時序時體現(xiàn)的。具參考框圖如下：EER5郵口用7 .激光制導導彈控制系統(tǒng)是一個十分復雜的隨動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的給定值是 目標的運動參量（速度、加速度等）和位

10、置參量。這是一個未知的時間函數(shù)。系 統(tǒng)還需要測量導彈的運動參量和位置參量，然后將導彈的運動參量、位置參量分 別與目標的同一時刻的相應參量進行比較， 得到誤差值，這個誤差值產(chǎn)生控制作 用，控制導彈的狀態(tài)（運動、位置）向著減小誤差的方向變化。直到命中目標（誤 差為0）。而且這個誤差也是一個時間函數(shù)。（我這里假定目標為活動目標，如 果是固定目標，那就要簡單一些）。其參考框圖如下：uFhiFuiifii如果是固定目標，就把接收器改為給定目標位置參量， 也就不需要運動參數(shù) 的反饋回路了。狀態(tài)操作裝置就只需要方位操作裝置（舵機）就行了。當然有一點在注意，紅綠燈的時間并不能完全靠車流量的多少來控制。對單個交

11、叉口而言，當交通需求較小時，信號周期則應短一些，但一般不能少15秒，以免某一方向的綠燈時間小于 15秒使車輛來不及通過路口影響交通安全； 當交通需求較大時，信號周期則應長一些，但一般不能超過120秒，否則某一方 向的紅燈時間將超過60秒，駕駛員心理上不能忍受。當交通需求很小時，一般 按最小周期運行；當交通需求很大時，只能按最大周期控制，此時，車輛堵塞現(xiàn) 象已不可避免。（來源城市交通智能紅綠燈控制系統(tǒng)智能交通網(wǎng)） 測控系統(tǒng)的結構測控系統(tǒng)是指由相關的器件、儀器和測試控制裝置有機組合而成的具有獲取某種信息，并實 施控制被控對象或系統(tǒng)運行行為之功能的整體，其結構如下圖所示。激勵裝置 被測對藤 北就噩

12、信號調理信號處理如示記呆規(guī)賽芹測控系統(tǒng)的組成激勵裝置傳感器調理環(huán)節(jié)處理環(huán)節(jié)顯示、記錄環(huán)節(jié)反饋、控制環(huán)節(jié)圖中信號處理、 反饋控制、顯示等環(huán)節(jié)，目前的發(fā)展趨勢是經(jīng)A/D轉換后采用計算機等進行分析、處理，并經(jīng) D/A轉換控制被測控的對象。在這里，需要指出的是為了準確的獲得被測對象的信息，要求系統(tǒng)中的每一個環(huán)節(jié)的輸出量 與輸入量之間必須具有一一對應關系。而且，其輸出的變化能夠準確地反映出其輸入的變化，即實現(xiàn)不失真的測試。1.3.1 .1開環(huán)控制和閉環(huán)控制實際的控制系統(tǒng)， 根據(jù)有無反饋作用可以分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)。1 .開環(huán)控制系統(tǒng)如果系統(tǒng)只是根據(jù)輸入量和干擾量進行控制，而輸出

13、端和輸入端之間不存在反饋回路，輸出量在整個控制過程中對系統(tǒng)的控制不產(chǎn)生任何影響，這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。圖1.4所示的數(shù)控機床進給系統(tǒng)，由于沒有反饋通道，所以是一個開環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的輸出量僅受輸入量的控制。圖1.4數(shù)控機床工作臺進給開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)的輸入量與輸出量之間有明確的對應關系，但如果在某種干擾的作用下，使得系統(tǒng)的輸出偏離了原始值，則由于不存在反饋， 控制器無法獲得關于輸出量的實際狀態(tài)，系統(tǒng)將無法自動糾偏，所以，開環(huán)系統(tǒng)的控制精度通常較低。但是如果組成系統(tǒng)的元件特性和參數(shù)值比較穩(wěn)定，而且外界的干擾也比較小，則這種控制系統(tǒng)也可以保證一定的精度。開環(huán)控制系統(tǒng)的最大優(yōu)點是系統(tǒng)簡單

14、， 一般都能穩(wěn)定可靠地工作，因此對于要求不高的系統(tǒng)可以采用。開環(huán)控制系統(tǒng)的一般結構如圖 1.5所示。圖1.5開環(huán)控制系統(tǒng)框圖2 .閉環(huán)控制系統(tǒng)如果系統(tǒng)的輸出端和輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程產(chǎn)生直接影響，這種系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，如前述的恒溫箱自動控制系統(tǒng)就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的一般結構如圖1.6所示。圖1.6閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖閉環(huán)控制系統(tǒng)的突出優(yōu)點是不管遇到什么干擾，只要被控制量的實際值偏離給定值，閉環(huán)控制就會自動產(chǎn)生控制作用來減小這一偏差，因此，閉環(huán)控制精度通常較高。閉環(huán)控制系統(tǒng)也有它的缺點，這類系統(tǒng)是靠偏差進行控制的，因此，在整個控制過程中始終存在著偏差，由于元件的慣性（如負載的慣性），若參數(shù)配置不當，很容易引起振蕩，使系統(tǒng)不 穩(wěn)定，而無法工作。3 .半閉環(huán)控制系統(tǒng)如果控制系統(tǒng)的 反饋信號 不是直接從系統(tǒng)的輸出端引出，