通用技術(shù)開閉環(huán)控制的分析

1、如何判斷開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)浙江省倉南縣勤奮高中林伯寬2008-6-22誤區(qū)：自動的控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)； 有相反的控制過程的控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)； 有檢測裝置就是閉環(huán)控制系統(tǒng)；基本概念：開環(huán)控制系統(tǒng)是由輸入來控制輸出的單向控制； 閉環(huán)控制系統(tǒng)是輸出量反饋回輸入端參與控制的控制系統(tǒng)；下圖是一個典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)水箱水位的閉環(huán)控制系統(tǒng)注入水流量控制方框圖：實際水位給定水位水箱進水閥門桿杠浮子其控制過程是： 當(dāng)實際水位較低時，浮子在較低的位置通過杠桿打開進水閥門，隨后的實際水位會上升。（請注意：這是由于實際水位較低，通過控制讓隨后的實際水位上升）當(dāng)實際水位上升到一定高度時，浮子處在較高的

2、位置，通過杠桿將進水閥門關(guān)閉，隨后水箱的位置保持在一定的高度。（請注意：實際水位會保持在一定高度的結(jié)果是由于實際水位達到給定值的緣故）由此可見，閉環(huán)控制系統(tǒng)的帶有反饋的控制過程實際上就是“結(jié)果”控制“結(jié)果”的過程。因此，只有原輸出量影響隨后的輸出量的控制過程才是閉環(huán)控制過程。設(shè)計一種自動伸縮的晾衣架： 當(dāng)感應(yīng)器檢測到有雨，把信號傳給開關(guān)電路，命令開關(guān)接通電路，電動機通電而轉(zhuǎn)動，帶動衣架收回。當(dāng)感應(yīng)器檢測到有陽光，命令開關(guān)倒接電路，從而電動機倒轉(zhuǎn)，帶動衣架伸出。請問此例是開環(huán)控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng)？ 先分析有雨收回的過程。其被控對象是衣架，輸出量是收回衣架，衣架之所以收回不是因為衣架的收縮或伸

3、出而收回，而是有雨才收回的，它的控制不是“結(jié)果”控制“結(jié)果”，而是雨對衣架的單向控制。所以它是開環(huán)的控制系統(tǒng)。有人就會疑問：它還有檢測到陽光而伸出的反向控制過程，這兩個合在一起應(yīng)該是閉環(huán)的？沒有疑問，還是開環(huán)的。因為，陽光控制它伸出是陽光對衣架伸出進行的單向控制，跟雨控制衣架收回是一樣的道理。沒有檢測原來的衣架位置，而對隨后的衣架位置產(chǎn)生影響的反饋控制過程。轉(zhuǎn)動（倒轉(zhuǎn)）方框圖：晾衣架電動機感應(yīng)開關(guān)雨（陽光）收回（伸出） 另，提供一條經(jīng)驗：輸入量與輸出量不是同一種物理量就不可能是閉環(huán)控制過程。（當(dāng)然要建立在輸入量、輸出量非常明確的基礎(chǔ)上）我們現(xiàn)在來看看，壓力鍋燒開水的過程：經(jīng)過約十分鐘時間的加熱

4、，高壓鍋開始了第一次噴汽，隨后停止噴汽，約十秒以后開始第二次噴汽，隨后又停止噴汽，約五秒后開始第三次噴汽，隨后又停止噴汽，約兩秒后開始第四次噴汽，接著就不間斷地平穩(wěn)噴汽。（以上是本人仔細觀察一次加熱開水的過程）此時鍋內(nèi)的氣壓可以這樣計算：P= P物 =其中mg是鍋蓋上壓力閥的重力，s是出汽口的橫截面積，也就是說平穩(wěn)噴汽時鍋內(nèi)的氣壓與壓力閥的重力產(chǎn)生的氣壓平衡了，即此時鍋內(nèi)氣壓就會被控制在一定值。問：這種壓力鍋的壓力控制系統(tǒng)是開環(huán)的控制系統(tǒng)還是閉環(huán)的控制系統(tǒng)？先分析其控制過程，當(dāng)實際氣壓較低時，出汽口被封閉，隨后實際氣壓會升高，當(dāng)實際氣壓升高一定值時，水蒸氣會沖開壓力閥門，即噴汽，以之減小鍋內(nèi)氣

5、壓，幾次調(diào)整后，鍋內(nèi)氣壓會保持在一定值。因此，它是以之前的實際氣壓來控制隨后的實際氣壓，以之達到限制鍋內(nèi)氣壓的目的。所以它的壓力控制系統(tǒng)是地地道道的閉環(huán)控制系統(tǒng)。有人會疑問：鍋內(nèi)氣壓之所以升高是因為輸入熱量的結(jié)果，這里的溫度控制應(yīng)該是開環(huán)的。是有這么個過程，但不能影響閉環(huán)的性質(zhì)。猶如閉環(huán)的水箱水位控制系統(tǒng)中，由于水的注入，而水位上升的控制過程，這部分控制也是開環(huán)的，卻不會影響它整體的閉環(huán)性質(zhì)。實際上閉環(huán)控制系統(tǒng)本身是以開環(huán)控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，任何閉環(huán)的都有開環(huán)的部分！噴汽方框圖：給定一定氣壓實際氣壓壓力鍋壓力閥門控制器檢測裝置另：壓力鍋由間歇性噴汽到穩(wěn)定的噴汽過程實際上就是閉環(huán)控制系統(tǒng)自動調(diào)整而穩(wěn)定的過程?？傊_環(huán)控制的特點：1、它是單向的控制過程； 2、輸入量與輸出量往往是不同性質(zhì)的量。閉環(huán)控制的特點：1、有反饋； 2、會調(diào)整； 3、被控量會被控制在一定的值結(jié)果穩(wěn)定； 4、“結(jié)果