闭环电子系统的设计与应用
《闭环伺服系统设计》课件
自动化生产线伺服系统需要具备高精 度、快速响应和同步控制能力，以确 保生产线的稳定运行。
航空航天伺服系统
航空航天伺服系统是用于控制航 空器和航天器运动的关键技术之 一，具有高精度、高可靠性和耐
极端环境的特点。
航空航天伺服系统需要适应高速 、高海拔和强辐射等极端环境， 确保飞行器和航天器的安全和稳
定。
制作过程中应注重工艺控制， 保证电路板的加工精度和可靠 性。
电机驱动电路设计
01
电机驱动电路是伺服系统的动力 来源，其设计直接影响到伺服系 统的性能。
02
电机驱动电路设计应充分考虑电 机的电气特性，如电压、电流、 电阻等，以确保电机正常工作。
设计中应注重控制精度和响应速 度，以满足伺服系统的需求。
系统调试与优化
系统调试步骤
介绍系统调试的基本步骤、调试方法以及在闭 环伺服系统中的应用。
系统优化技巧
阐述系统优化的基本原则、优化方法以及在闭 环伺服系统中的应用。
性能测试与评估
介绍性能测试的方法、评估标准以及在闭环伺服系统中的应用。
2023
PART 05
闭环伺服系统应用案例
REPORTING
数控机床伺服系统
驱动方式
根据电机类型选择合适的驱动电路或驱动器，如H桥、三相逆变器等。
电Hale Waihona Puke 参数根据系统性能指标确定电机的转速、转矩、功率等参数。
电机控制
通过调整输入电压或电流实现对电机的速度和位置控制。
传感器与反馈控制
传感器类型
选择能够准确测量系统状态（如位置 、速度、加速度等）的传感器。
反馈控制
通过传感器反馈的系统状态信息，与 理想状态进行比较，形成误差信号， 用于调整系统输出。
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》核心素养目标教学设计、教材分析与教学反思-2023-2024学
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》教学分析在电子控制系统领域，开环电子控制系统和闭环电子控制系统是两种常见的控制方式。
本文将对这两种控制系统进行详细的教学分析，帮助读者更好地理解它们的原理和应用。
一、开环电子控制系统开环电子控制系统是一种简单的控制系统，它通过输入指令直接控制执行器的动作，而不思量输出结果对系统的影响。
开环系统中没有反馈回路，无法自动调节输出来纠正误差，因此对系统的稳定性和鲁棒性要求较高。
开环系统通常用于对控制要求不高的场合，如家用电器、玩具等。
开环电子控制系统的特点包括：1. 简单直观：只需输入指令，系统即可执行相应动作，操作简单直观。
2. 精度低：由于没有反馈回路，系统无法自动调节输出，容易受到外部干扰影响，精度较低。
3. 稳定性差：系统稳定性差，容易出现误差累积，影响系统的性能。
二、闭环电子控制系统闭环电子控制系统是一种相对复杂的控制系统，它通过测量输出并与期望输出进行比较，通过反馈回路来调节控制器的输出，以实现系统的稳定性和精度要求。
闭环系统具有自动调节功能，能够根据实际输出情况来调节控制器的输出，使系统更加稳定和精确。
闭环电子控制系统的特点包括：1. 精度高：通过反馈回路调节输出，能够实时纠正误差，提高系统的精度。
2. 稳定性好：系统稳定性高，能够自动调节输出以保持系统稳定。
3. 复杂性高：闭环系统相对开环系统更加复杂，需要精确的传感器和控制器来实现反馈控制。
在实际应用中，开环电子控制系统和闭环电子控制系统各有优缺点，需要根据具体的控制要求来选择合适的控制方式。
开环系统适用于对控制要求不高的场合，闭环系统适用于对精度和稳定性要求较高的场合。
通过本文的教学分析，读者可以更深入地了解开环电子控制系统和闭环电子控制系统的原理和特点，帮助他们在实际工程应用中选择合适的控制方式，提高系统的性能和稳定性。
教学设计方案（第一课时）一、教学目标：1. 了解开环电子控制系统和闭环电子控制系统的基本观点和原理；2. 能够区分开环电子控制系统和闭环电子控制系统的特点和应用途景；3. 能够分析和设计简单的开环电子控制系统和闭环电子控制系统。
1.3开环和闭环电子控制系统-苏教版高中通用技术选修一课件(共33张PPT)
讨论： 请分析音乐喷泉控制系统的工作特点？
有音乐输 入主机
有喷泉输出
无音乐输 入主机
无喷泉输出
喷泉的输出会不会反过来影响到主机？
思考：
音乐喷泉控制系统的工作过程有没有反馈?
答：由于输出的喷泉对系统的控制状态并 不产生影响，所以此系统也不存在反馈。
一、什么是开环电子控制系统
电子门铃的工作过程有没有反馈?
答：输出的音乐声的变化对系统的 控制状态并不产生影响，
即不存在反馈。
分析下列电子控制系统：
电子控制系统 电子音乐门铃 系统 路灯自动控制 系统
电子锁
被控对象 被控量 扬声器 音乐声
控制器
音乐集成电路
路灯
锁舌
光的变化 电子电路 锁舌的运动 集成电路
自动门
门
门的开关 集成电路
开环电子控制系统： 电熨斗、电子门铃、电子调光台灯、电子手表、 程序控制洗衣机
闭环电子控制系统： 电热水器、空调、电冰箱、智能电饭煲、 现代化农业温室
闭环电子控制系统与开环电子控制 系统相比有什么优点？
闭环电子控制系统具有监测和反馈功能， 可以提高控制的精度，而且能实现控制的自 动化。
现在常用的家用电冰箱由压缩机、冷却器、散热器、
闭环电子控制系统的组成方框图如下：
输入
控制 （处理）
输出
被控对象
反馈
检测
思考：
生活中那种产品的工作过程有反馈环节?
电冰箱就是一个实例。
家用电冰箱的恒温控制：
家用电冰箱的工作原理:
现在常见的家用电冰箱由电动机、压缩机、 冷却器和散热器组成。它们之间用一根管道相连 接，管道里装着一种沸点很低的制冷剂。管道的 底部安装着压缩机，使制冷剂不断地在管道里循 环。由于管道中有一小段十分铗窄的毛细管，从 而限制了管道内制冷剂的流动速度，并使气态的 制冷剂受到强大的压力，使之由气态变成液态， 对外释放热量。当液态制冷剂通过毛细管进入电 冰箱的内部由较粗管组成的冷却器时，由于压力 突然降低，达到制冷的效果。
2020高考通用技术攻略浙江专用大二轮 讲义：专题十 电子控制系统的概述、设计及其应用
【考纲标准】1.(2017·11月浙江省选考)如图所示的光控电路，当光线暗到一定程度时，继电器J吸合，V1亮。
555集成电路6脚电位升至电源电压的三分之二时，3脚输出低电平；2脚电位降至电源电压的三分之一时，3脚输出高电平。
调试中发出V1始终不亮，下列故障原因分析中合理的是()A.R p虚焊B.R g与R p位置接反了C.R1阻值偏小D.继电器J额定电压偏大解析R p虚焊，2、6脚为高电平，3脚为低电平，V1不亮。
答案 A2.(2018·4月浙江省选考)如图所示是小明设计的泥土湿度检测电路。
把两探头插入花盆的泥土中，当泥土潮湿时，两探头间的电阻值较小；泥土干燥时，两探头间的电阻值较大。
泥土非常潮湿和非常干燥时，V4和V5中只有一个发光。
下列分析中不恰当的是()A.泥土非常潮湿时，V4发光、V5不发光B.调节R p1，可以改变V4、V5发光状态变化时的湿度设定值C.泥土非常干燥时，V1、V2的Uce都约为3 VD.当V4、V5都发光时，V1工作在放大状态解析泥土非常干燥时，V1的Uce都约为0.7 V。
答案 C3.(2019·4月浙江省选考)【加试题】如图所示的温控电路，用Rp设定555芯片5脚的电位Vct。
当温度超过60 ℃时散热风扇电机启动。
下列分析中不正确．．．的是()A.Rt应采用负温度系数的热敏电阻B.调大R h的阻值，电机启动时的温度低于60 ℃C.Rp的滑动触点向下移，电机启动时的温度高于60 ℃D.温度从60 ℃以上降低到60 ℃以下，电机就立即断电答案 D4.(2018·4月浙江省选考)如图所示是小明设计的暗室报警电路。
当暗室门被打开，光线强度达到一定时，蜂鸣器发出报警声。
请根据描述和电路图完成下列任务：(1)当光线由弱变强时，光敏电阻R g的阻值(在A.增大；B.减小；C.不变中选择合适的选项，将序号填入“”处)；(2)继电器J-2触点闭合时的作用是(在A.使二极管V1反向截止；B.使555集成电路3脚保持高电平输出；C.使蜂鸣器在暗室门关闭后继续报警中选择合适的选项，将序号填入“”处)；(3)小明搭建了测试电路，发现蜂鸣器始终不响。
实验36-电力电子电路闭环控制(稳态分析)
C (s) G ( s) 1 G ( s) H ( s) = = R( s) 1 + G ( s) H ( s) H ( s) 1 + G ( s) H (s)
(36-3)
集学科优势
- 30-
求改革创新
华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心
信号与控制综合实验指导书
其等效变换前后的闭环系统方框图如图 36-2 和图 36-3 所示。从图中可以看出，等 效变换是将一个实际系统的控制电路给定值 R(s)变成了等效单位反馈系统中的等效给定 值 R(s)/H(s)，实际系统中的给定 R(s)是低压信号，而等效变换后的给定 R(s)/H(s)由于反 馈系数 H 很小（降压比大） ，而成为高压信号，与系统的实际输出幅度相对应。我们知 道，改变给定是可以控制输出的幅值的，在负反馈系统中输出依据反馈的原理要跟踪输 入信号， 因此， 改变反馈系数 H （即反馈传递函数 H(s)的增益） ， 就可以改变等效输入 （给 定） ，相应改变输出。这在设计中也是一种常见的思路，因为通常采用改变给定的方法来 调节输出会影响到控制精度 （尤其在输出值调节到比较低的时候） ， 而改变反馈增益却不 会影响控制精度。设计反馈回路时考虑设置一个可调电阻，在需要时调节输出幅值，是 很有必要的。
三、实验内容
1. 设计一个电力电子变换电路及控制系统，内容根据实验装置条件自选。 （注：本实 验装置上可以完成实验的变换器电路模块有：DC/DC-Buck，Boost，Cuk 电路；DC/DC 单端正激变换电路；DC/DC 软开关电路；三相桥电路模块） 2. 采用实验装置各种模块（电力电子变换模块、滤波模块、传感器模块、各种检测仪 器和负载）和面包板（或控制电路板） ，构建所设计的电力电子控制系统，针对被控对象 （电力电子变换电路）进行闭环控制，控制器设计方案自选。系统构建方案尽可能简单、 可靠。要求稳态误差小、系统稳定。 3. 实现以上设计方案：用 PWM 控制芯片及外围电路实现；或采用数字控制器，应用 单片机或 DSP 实现。 - 32-
Buck电路的闭环设计及仿真分析
Buck电路的闭环设计及仿真分析一、本文概述随着电力电子技术的飞速发展，电源转换技术已成为现代电子设备不可或缺的一部分。
其中，Buck电路作为一种基本的直流-直流（DC-DC）转换器，因其结构简单、效率高、调节范围宽等优点，在电子设备中得到了广泛应用。
然而，为了确保Buck电路在各种环境和负载条件下的稳定性和高效性，闭环设计显得尤为重要。
本文旨在探讨Buck电路的闭环设计方法，并通过仿真分析验证设计的有效性。
文章首先简要介绍了Buck电路的基本原理和应用背景，然后重点阐述了闭环设计的重要性及常用方法。
在闭环设计部分，文章详细分析了反馈网络的选取、控制策略的制定以及功率级和控制级的协同工作等问题。
同时，结合具体的设计实例，阐述了闭环设计在实际应用中的具体实现过程。
为了验证设计的有效性，文章采用了仿真分析的方法。
通过搭建基于MATLAB/Simulink的仿真模型，对设计的Buck闭环电路进行了全面的仿真分析。
仿真结果证明了闭环设计的有效性，同时也为实际电路的制作和调试提供了重要参考。
文章对闭环设计的Buck电路进行了总结，并指出了未来研究方向和潜在的应用前景。
通过本文的研究，旨在为从事电源转换技术研究和应用的工程师和学者提供有益的参考和启示。
二、Buck电路的基本原理Buck电路，也称为降压转换器，是一种基本的直流-直流（DC-DC）转换电路，其主要功能是将较高的直流电压降低到所需的较低直流电压。
其名称来源于电路中开关元件（如MOSFET或晶体管）的操作，类似于"bucking"（减少或抑制）输入电压。
Buck电路的基本构成包括一个开关（通常是MOSFET），一个电感（或称为线圈），一个二极管（也称为整流器或续流二极管），以及一个输出电容器。
在开关打开时，电流通过电感从输入源流向输出，此时电感储存能量。
当开关关闭时，电感释放其储存的能量，通过二极管向输出电容器和负载供电。
Buck电路的工作原理基于电感的电压-电流关系。
闭环控制系统的描述
闭环控制系统的描述
闭环控制系统是一种通过反馈机制对系统输出进行自动调节的控制系统。
在闭环控制系统中，系统的输出会被传感器或其他监测设备实时测量，并将测量结果反馈给控制器。
控制器根据反馈信息与设定目标进行比较，然后调整控制信号，使系统的输出逐渐接近或达到设定目标。
闭环控制系统的优点在于其具有较高的精度和稳定性，能够自动补偿系统内部和外部的干扰和变化，从而实现对被控对象的精确控制。
常见的闭环控制系统包括温度控制系统、速度控制系统、位置控制系统等。
闭环控制系统通常由控制器、执行器、被控对象和传感器等组成。
控制器是闭环控制系统的核心部分，它接收传感器反馈的信息，并根据控制算法计算出控制信号，发送给执行器。
执行器根据控制信号对被控对象进行调节，使其输出达到设定目标。
传感器则用于实时测量被控对象的输出，并将测量结果反馈给控制器。
在实际应用中，闭环控制系统需要根据被控对象的特点和控制要求进行设计和调试，以确保系统的稳定性和可靠性。
同时，还需要考虑系统的安全性和可维护性等因素，以保障系统的正常运行和长期使用。
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统核心素养目标教学设计、教材分析与教学反思-2023-2024学年
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》导学案一、导入电子控制系统是摩登工业中常见的控制系统，它通过电子设备和计算机技术实现对设备、机器或系统的控制和监测。
在电子控制系统中，开环控制和闭环控制是两种常见的控制方式。
本次导学案将重点介绍开环电子控制系统和闭环电子控制系统的观点、原理和应用。
二、观点诠释1. 开环电子控制系统：开环电子控制系统是指在控制过程中，控制器输出的控制信号不受被控对象状态的影响，即控制器输出的信号直接作用于被控对象，而不思量被控对象的实际状态反馈信息。
2. 闭环电子控制系统：闭环电子控制系统是指在控制过程中，控制器输出的控制信号受到被控对象状态的反馈影响，通过传感器获取被控对象的实际状态信息，再经过比较和调节后输出控制信号，实现对被控对象状态的准确控制。
三、原理分析1. 开环电子控制系统的原理：在开环控制系统中，控制器输出的信号直接作用于被控对象，不思量被控对象的实际状态反馈信息。
这种控制方式简单直接，但缺乏对被控对象状态的准确监测和调节，容易受到外部环境和干扰的影响。
2. 闭环电子控制系统的原理：在闭环控制系统中，通过传感器获取被控对象的实际状态信息，并与期望状态进行比较，再经过控制器调节输出控制信号，实现对被控对象状态的准确控制。
闭环控制系统具有较高的控制精度和稳定性，能够有效抑止外部干扰和变化。
四、应用实例1. 开环电子控制系统应用：开环控制系统适用于一些简单的控制场景，如家用电器、照明系统等，因为这些系统对控制精度要求不高，且受到外部干扰较小。
2. 闭环电子控制系统应用：闭环控制系统广泛应用于工业自动化、航空航天、医疗设备等领域，因为这些系统对控制精度和稳定性要求较高，需要实时监测和调节被控对象的状态。
五、知识拓展1. 开环与闭环控制系统的比较：开环控制系统简单直接，但稳定性和控制精度较差；闭环控制系统精度高、稳定性好，但设计和调试难度较大。
2. 控制系统的发展趋势：随着科技的发展，控制系统将向着智能化、自适应化方向发展，结合人工智能、大数据等技术，实现更高效、智能的控制和监测。
开环电子控制系统和闭环电子控制系统ppt课件
输入
控制(处理)
输出
预置温度 调节装置
(电子电路) (微型电脑）
(继电器)
被控对象
(冷藏室)
反馈
检测
温度传感器
.
10
马上行动
（1）找出身边开环电子控制系统和闭环电子控制系
统的例子。
开环电子控制系统：
电熨斗、电子门铃、电子调光台灯、带 遥控电视机公共汽车车门控制系统、
红绿灯定时控制系统、闹钟定时控制系
信息 输入 控制(处理)
输出
被控对象
.
4
例: 电子门铃的开环电子控制系统
输入:
用手按动按钮开关,输入一个触发信号
控制(处理): 音乐集成电路经过触发后工作,产生
一组载有”音乐”的电信号.
输出: 扬声器将电信号转变为音乐声.
特点:
输出的音乐声的变化对系统的控制状态并
不产生影响,即不存在反馈.
.
5
• 分析下列电子控制系统中的被控对象、被控 量、控制器和它们的工作过程的共同点:
电子控制系统概述
第三节 开环电子控制系统 和闭环电子控制系统
.
1
开环控制系统 闭环控制系统
.
2
一、开环电子控制系统
1、什么是开环电子控制系统？ 如果电子控制系统的输出结果对系统的控制
没有影响，也就是被控量的变化不会引起控制量 的改变，即没有反馈。
.
3
一、开环电子控制系统
2、开环控制系统的组成方框图
.
14
制系统的区别进行分析、判 断，在你认为正确的表格中打
开环电子 闭环电子控 控制系统 制系统
电子表
电取暖系统
空调
程序控制洗衣机
pll 环路参数的计算与建模
标题：PLL环路参数的计算与建模引言：相位锁定环路（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种常用的电子系统调频技术。
它可以将输入信号的频率与参考信号的频率进行同步，实现频率合成、时钟恢复等功能。
本文将详细介绍PLL环路参数的计算与建模方法，以帮助读者更好地理解和应用PLL技术。
一、PLL环路基本原理1.1 相位锁定环路的定义相位锁定环路是一种闭环控制系统，由相位比较器、积分环节、低通滤波器和VCO（Voltage-Controlled Oscillator，电压控制振荡器）组成。
通过不断调整VCO的频率或相位，使得输入信号与参考信号保持同步。
1.2 PLL环路的工作原理首先，相位比较器将输入信号与参考信号进行比较，得到相位误差信号。
然后，相位误差信号经过积分环节和低通滤波器处理后，控制VCO的频率或相位。
最终，VCO的输出信号被反馈给相位比较器，形成一个闭环控制系统。
二、PLL环路参数的计算2.1 带宽与稳定裕度PLL的带宽决定了其响应速度和稳定性。
带宽越大，系统的追踪能力越强，但也容易产生噪声和震荡。
带宽的计算可以根据系统的要求和参考信号的频率来确定。
稳定裕度是指PLL系统在输入信号频率变化时的稳定性，一般通过相位裕度和增益裕度来描述。
2.2 频率分辨率与拉RANGE频率分辨率是指PLL系统能够分辨的最小频率变化量，它与VCO 的调谐范围（拉RANGE）有关。
拉RANGE表示VCO可以调整的频率范围，一般由VCO的设计参数确定。
频率分辨率的计算可以通过拉RANGE除以分辨率比得到。
2.3 相位噪声与抖动相位噪声是指PLL系统输出信号在频谱上的相位随机变化。
抖动是指PLL系统输出信号的周期性相位扰动。
相位噪声和抖动对于某些应用场合具有重要影响，一般需要根据系统需求进行计算和优化。
三、PLL环路的建模方法3.1 传递函数模型传递函数模型是一种常用的PLL环路建模方法，通过建立输入信号与输出信号之间的传递函数关系，可以分析PLL系统的频率响应和稳定性。
《闭环电子控制系统作业设计方案》
《闭环电子控制系统》作业设计方案第一课时一、设计目标本次作业设计旨在援助同砚加深对闭环电子控制系统的理解，在设计和试验中精通闭环控制系统的工作原理和方法，同时培育同砚的动手能力和解决问题的能力。
二、设计内容1. 硬件要求：Arduino开发板、蓝牙模块、电机、传感器等。
2. 软件要求：Arduino IDE开发环境、手机APP开发工具等。
3. 设计任务：设计一个闭环电子控制系统，实现通过蓝牙控制电机的转速，并实时监测电机的转速和温度。
三、设计步骤1. 硬件毗连：将Arduino开发板、蓝牙模块、电机和传感器按照电路图毗连好。
2. 软件编程：在Arduino IDE中编写程序，实现蓝牙模块和电机的通讯控制，以及传感器数据的采集和监测。
3. 手机APP开发：应用手机APP开发工具，设计一个简易的APP界面，实现通过蓝牙控制电机的转速和实时监测电机的状态。
4. 系统调试：对整个闭环电子控制系统进行调试和测试，确保系统正常工作并实现设计要求。
四、试验要求1. 按照设计步骤完成试验，并记录试验过程和结果。
2. 对试验中遇到的问题进行解决和分析，提出改进意见。
3. 撰写试验报告，包括试验目标、原理、方法、结果和结论等内容。
4. 试验过程中要注意安全，防止发生意外。
五、评分标准1. 完成试验设计要求的水平。
2. 技术实现的难度和创新性。
3. 试验报告的完备性和明晰度。
4. 试验过程中的表现和结果分析能力。
六、参考资料1. 《Arduino入门与实践》，清华高校出版社。
2. 《电子技术试验指导书》，高等教育出版社。
3. 《闭环控制系统原理与应用》，机械工业出版社。
七、总结通过本次作业设计，同砚可以深度了解闭环电子控制系统的原理和应用，提高试验能力和动手能力，培育解决问题的能力和创新思维。
期望同砚们能够勤勉完成试验设计，取得满足的效果，并将所学知识应用到实际工作和生活中。
愿大家在进修和实践中不息进步，成为优秀的电子工程师！第二课时一、设计目标本次作业设计旨在让同砚通过实际操作，深度理解闭环电子控制系统的工作原理和设计方法。
双闭环直流调速系统
双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统是一种电力电子变换器设计用于控制直流电机转速的重要方法。
它使用两个控制循环，内环控制电机转速，外环控制负载的速度变化。
其中一般采用PI控制器，理论上能够在滞后角度及相位裕量方面提供相应的保障。
本文将对双闭环直流调速系统进行详细讲解。
系统结构双闭环直流调速系统包含两个主要部分：电机和电力电子变换器。
电机是系统的执行部分，它将电能转化为机械能。
电力电子变换器则是将电源接通到电机的途径。
其包含整流器/变频器、PWM控制器和功率放大器等组成部分。
在系统中，电力电子变换器通过对电流、电压和功率方面的控制，实现对电机的控制。
双闭环直流调速系统包含两个控制环路，内环和外环。
内环用于控制电机的转速，外环用于控制负载的变化速度。
内环控制器与电机直接耦合，接受电机转速控制信号，并控制电机驱动电压或电流。
外环控制器将负载反馈信号与期望速度信号进行比较，并计算出负载期望机械功率。
内环控制器为外环控制器提供实时电机转速，以便自动调整期望速度。
内部控制环路内环是双闭环直流调速系统的核心部分，它使用反馈控制技术控制电机转速。
内环控制器接受来自电机的反馈信号，并根据电机实际转速和期望转速之间的差异来控制驱动电压或电流。
转速反馈可以使用反电动势（EMF）或霍尔传感器来实现。
最常用的电机控制器是基于PI型控制器。
此控制器将PID控制（比例、积分、微分控制）的K值设定为0（因为在直流电机控制中微分控制几乎不可行），并针对不同比例和积分控制来为电机控制提供所需的响应特性。
反馈中的延迟和其他因素会导致偏差，因此比例控制器通常用于加速响应。
积分控制器用于使系统更加稳定，以响应慢速变化。
这些控制器参数通常是根据预期转速、电压和电流范围进行调整。
系统优缺点优点1.与传统的直流调速系统相比，双闭环直流调速系统能够更好地控制直流电机的转速。
内外环的设计使得控制速度响应更快，同时提高了系统的稳定性。
2.内环和外环控制器，使用的是速度反馈，可实时监测直流电机的转速，以控制电压和电流从而实现所需功率/MN的输出。
闭环控制系统的控制原理
闭环控制系统的控制原理控制系统是一种通过对被控对象施加一定的输入，以实现期望输出的系统。
闭环控制系统是其中一种常见的控制系统，其控制原理是基于反馈机制的。
闭环控制系统通过测量被控对象的输出，与期望输出进行比较，然后根据比较结果对输入进行调整，以使输出接近期望输出。
闭环控制系统由四个主要组成部分构成：被控对象、传感器、控制器和执行器。
被控对象是需要被控制的物理系统，例如机械或电子设备。
传感器用于测量被控对象的输出，并将其转换为与输入量相对应的信号。
控制器接收传感器的信号，并根据期望输出和实际输出之间的差异来生成控制信号。
执行器将控制信号转换为能够影响被控对象的实际输入。
闭环控制系统的关键原理是反馈机制。
传感器测量到被控对象的实际输出后，将其反馈给控制器。
控制器根据实际输出与期望输出之间的差异，作出相应的调整。
这种反馈机制使得系统能够对输出进行实时调整，以使其接近期望输出。
闭环控制系统的设计需要考虑多个方面。
首先，需要确定期望输出，并将其与实际输出进行比较。
这可以通过设置一个参考输入和一个比较器来实现。
其次，需要选择合适的控制算法。
不同的控制算法适用于不同的控制系统，例如比例控制、积分控制和微分控制等。
此外，还需要确定合适的控制参数，以确保系统的稳定性和快速响应。
闭环控制系统的优点在于能够自动调整系统的行为，以适应不同的工况和外部干扰。
通过反馈机制，系统可以实时检测和纠正输出误差，从而提高系统的稳定性和精度。
闭环控制系统还可以实现自动化控制，减少人工干预，提高生产效率。
然而，闭环控制系统也存在一些限制。
首先，反馈延迟会影响系统的响应速度。
如果反馈信号的传输时间很长，系统的调整时间将会延长。
其次，不正确的控制参数选择可能导致系统不稳定或超调。
因此，在设计闭环控制系统时，需要仔细考虑这些因素，并进行合理的参数调整和系统优化。
闭环控制系统的控制原理是基于反馈机制的。
通过测量实际输出、与期望输出进行比较，并根据比较结果对输入进行调整，闭环控制系统能够实现对被控对象的精确控制。
自动控制原理闭环系统知识点总结
自动控制原理闭环系统知识点总结一、引言自动控制是现代科学技术的重要组成部分，而闭环系统作为自动控制的基础之一，在工程实践中具有广泛的应用。
本文将对闭环系统的相关知识点进行总结和归纳，旨在帮助读者更好地理解和应用闭环系统。
二、闭环系统的定义与组成闭环系统又称反馈控制系统，是指通过测量被控对象的输出信号，并与期望值进行比较，将比较结果反馈给控制器，根据反馈信息进行调节，从而使被控对象的输出信号接近期望值的一种控制系统。
闭环系统主要由被控对象、传感器、控制器和执行器等组成。
1. 被控对象：闭环系统中需要被控制的物理或数学模型，可以是机械装置、电子电路或工业过程等。
2. 传感器：用于检测和测量被控对象的输出信号，并将其转化为电信号输入到控制器。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器等。
3. 控制器：根据传感器测量的反馈信息和期望值，采取相应的控制策略，输出控制信号，调节被控对象的行为。
控制器可以是模拟控制器或数字控制器。
4. 执行器：接收控制器输出的控制信号，并转化为物理效应，对被控对象进行调节。
执行器可以是马达、电动机或阀门等。
三、闭环控制的基本原理闭环控制系统的基本原理是通过比较被控对象的输出信号与期望值的差异，将差异作为反馈信息反馈给控制器，控制器对被控对象进行调节。
闭环控制系统的基本流程如下：1. 传感器测量被控对象的输出信号，将信号转化为电信号。
2. 控制器接收传感器的测量信号，并与期望值进行比较，计算出控制信号。
3. 执行器接收控制信号，并对被控对象进行相应的调节。
4. 传感器再次测量被控对象的输出信号，并将测量结果反馈给控制器。
5. 控制器根据反馈信息与期望值的比较结果，调整控制信号，进一步改变执行器对被控对象的调节。
四、闭环系统的优势闭环控制系统相比于开环控制系统具有以下优势：1. 鲁棒性强：闭环系统通过反馈信息不断对被控对象进行调节，可以有效地抵抗外界干扰和系统参数变化，提高系统的稳定性和鲁棒性。
闭环控制系统设计与实现
闭环控制系统设计与实现闭环控制系统是一种经典的控制系统，其设计和实现涉及到多个方面的知识。
在这篇文章中，我们将介绍闭环控制系统的基本概念、设计流程、实现方法和应用实例。
一、基本概念闭环控制系统也称为反馈控制系统，是指在控制过程中，通过对输出信号进行采样，并与期望输出进行比较，不断地调整系统参数，使输出信号逐渐接近期望输出信号，以达到控制目的的一种控制方式。
闭环控制系统由四个基本部分组成：输入、处理、输出和反馈。
其中，输入是指将输入信号送入系统中，处理是指系统对输入信号进行处理，输出是指处理后的信号送往外部，反馈是指将输出信号通过传感器采集后反馈给系统，以对系统进行参数调整。
控制系统的目标就是通过对反馈信号的采集和处理，不断地调整系统参数，使输出信号尽可能地接近期望输出信号。
二、设计流程闭环控制系统的设计流程主要包括以下几个步骤：1、确定控制对象和控制目标。
2、选择合适的传感器和执行器，并设计控制算法。
3、建立数学模型，分析系统的传递函数。
4、进行系统参数的测量和调整，以使系统达到最佳性能。
5、进行系统测试和调试，并对系统进行优化和改进。
三、实现方法1、模拟控制方法：模拟控制方法是指将物理系统模拟成电路或其他可以用电子元件实现的模型，通过模拟电路控制物理系统的运动。
模拟控制方法具有响应速度快、稳定性好、可靠性高等优点，但由于受到元器件的限制，不适合处理大型、高精度的控制系统。
2、数字控制方法：数字控制方法是指将物理系统的运动状态转换为数字信号，通过计算机编程的方式进行控制。
数字控制方法由于具有计算机高速、精度高、稳定性好等特点，被广泛应用于工业控制、机器人控制等领域。
3、混合控制方法：混合控制方法是模拟控制方法和数字控制方法的结合，兼具两者的优点和劣势。
混合控制方法一般采用计算机作为系统控制器，通过接口电路将计算机和模拟电路连接起来，实现系统控制。
四、应用实例1、水压控制系统：水压控制系统是对水压进行控制的一种控制系统。
开环、闭环、磁通门电流具体的应用
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电子工程中的系统控制与设计
电子工程中的系统控制与设计随着科技的不断进步与应用的不断扩张，电子工程在现代社会中扮演着舞台上的重要角色。
而系统控制与设计也成为了电子工程中不可或缺的重要环节。
本文将从不同的角度来探讨电子工程中的系统控制与设计相关问题。
一、系统控制1、控制系统的概念电子工程中的控制系统是指通过不同的控制手段对电子系统进行控制、调节、保护等操作。
在电子工程中，控制系统通常拥有两个主要部分，即控制器以及受控对象。
其中控制器的作用是监控受控对象，并通过不断地调整控制信号来控制受控对象。
2、控制系统的分类电子控制系统可以分为不同的类型，包括开环控制、闭环控制、反馈控制等。
其中开环控制是最基本的一种控制方式，在这种控制方式下，控制信号会被直接输出到受控对象中，但是因为无法对受控对象的实际输出进行监测，因此开环控制存在着一定的缺陷。
闭环控制是一种相对复杂的控制方式，它通过不断地监测受控对象的实际输出，并将其与设定值进行比较，从而对控制信号进行动态调整。
反馈控制属于闭环控制的一种。
3、控制系统的应用电子工程中的控制系统应用非常广泛，包括数字控制系统、自动化控制系统、电磁控制系统等。
例如，数字控制系统可以运用于机床、工作台、自动生产线等机械领域，实现数字化控制；自动化控制系统则可以在生产线上实现自动化生产，极大地提高生产效率；电磁控制系统则广泛应用于高速火车、电梯、飞机等领域，保证了受控对象的安全性。
二、系统设计1、系统设计的概念电子工程中的系统设计可以被定义为一种通过不同技术手段来设计、开发和测试电子系统的过程。
在这个过程中，设计师需要考虑多种因素，包括功能性、可靠性、可维护性、安全性等。
2、系统设计的过程电子系统设计的过程可以分为不同的步骤，包括需求分析、概念设计、详细设计、制造、测试等。
其中，需求分析是整个设计过程的起点，在此步骤中，设计师需要了解受控对象的需求及控制系统的相关要求。
在概念设计阶段，则需要考虑不同的设计方案，比较其优缺点，并选定合适的设计方案。
闭环系统的充分必要条件
闭环系统的充分必要条件
1. 反馈机制，闭环系统必须包含一个反馈机制，能够将系统的
输出信息与期望的目标进行比较，并将差异反馈给系统的输入端。
通过反馈机制，系统可以根据实际情况对输入进行调整，以达到预
期的目标。
2. 控制器，闭环系统需要一个控制器，用于接收反馈信号并根
据差异调整系统的输入。
控制器可以是硬件设备或软件算法，根据
具体的应用领域和系统需求来设计。
3. 可测量性，闭环系统中的输出量必须是可测量的，以便与目
标进行比较。
只有能够准确测量输出，才能进行有效的反馈和控制。
4. 稳定性，闭环系统必须是稳定的，即系统在受到外界扰动或
输入变化时能够保持平衡和稳定的状态。
稳定性是闭环系统的一个
重要指标，可以通过分析系统的传递函数和稳定性条件来评估。
5. 可调性，闭环系统应具备可调节的特性，以便根据需求进行
参数调整和优化。
通过调整控制器的参数，可以使系统更好地适应
不同的工作条件和变化的要求。
6. 适应性，闭环系统应具备适应环境变化和参数变化的能力。
系统应能够自动调整控制策略，以适应外界环境的变化和系统内部参数的变化，从而保持系统的性能和稳定性。
这些条件共同构成了闭环系统的充分必要条件，能够确保系统的稳定运行和有效控制。
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第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
输入：三根裸露的硬铜线组成水位探头，A是高 水位探头；B是低水位探头；C是零水位探头。调整 探头位置可改变输入量。 控制（处理）：由三极管开关电路组成。水位 传感器检测并反馈水箱的实际水位与设定值进行比 较，经判断后发出向水箱送水或停止送水的指令。 输出：由继电器、电动机、水泵、水箱等组成。 检测：由三根水位探头组成一个传感器，对水 箱水位随时进行检测，并把水位信号反馈至比较器。
作业：
教材第105页练习1、2
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
水箱水位闭环电子控制系统方框图
输入 调节水位探头 C，确定高水 位，调节水位 探头B，确定 低水位。
比较器
控制（处理） 电子电路对 输入信号分 析后，发出 指令。
输出 电磁继电器、 电动机、抽 水泵等完成 水的输送。
被控对象 水箱中的 水位。
反馈
水箱水位闭环电子控制系统方框图
(6)凉蛋
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
鸡蛋孵化温度控制器模型图：
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
鸡蛋孵化温度控制器的设计与应用 【设计要求】 （1）设计一个鸡蛋孵化温度控制系统。
（2）要求孵化温度控制在37 ℃ ～39℃范围内。
【设计分析】
（1）根据设计要求，确定温度是被控量，孵 化室是被控对象。 （2）由于对孵化室的温度控制严格地规定了 温度允许变化的范围，所以必须使用闭环电子控制 系统。通过对被控量的检测与反馈，可以实现较高 精度的温度控制。
检测 由 ABC 三 个 水 位探头组成的 水位传感器检 测水箱中水位 的高低。
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
水箱水位闭环电子控制系统电路图
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
水箱水位闭环电子控制系统印制板电路图
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
【工作过程】：参考教材
【安装调试】：参考教材
第二节
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
水箱恒温闭环控制系统的设计
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
水箱恒温闭环控制电路方框图
控制量
设定温控点 控制器 继电器 电热棒
热敏传感器
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
水箱恒温闭环控制电路图
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
课堂小结：
本节课，我们通过几个典型的闭环电子控制 系统实例的设计与安装学习了闭环电子控制系统 的相关知识和设计安装步骤，在设计过程中还需 要学生进行不断地研究与实践，在实践中积累更 多经验和能力，以提高其在生活中的应用。
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
电饭锅温度控制器电路图
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
二、鸡蛋孵化温度控制器 的设计与应用
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
鸡蛋孵化温度控制系统的介绍
鸡蛋孵化过程仅有温度是不行的。需要以下几个条件： (1)温度 (2)湿度
(3)通风
(4)入孵位置 (5)翻蛋
输入:
预置控制 温度装置
控制（处理）: 选择控制（处 理）电路的元 器件
输出: 选择电磁 继电器、 电炉等
被 控 对 象 孵 化 室
反馈
检测: 温 度 传 感器
鸡蛋孵化温度控制器方框图
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
【设计方案】 设计方案A 根据设计分析，组成如下电路图：
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
闭环电子控制系统的设计和应用
参考教材，自己设计方案完成水箱水位 闭环电子控制系统的设计与应用的拓展。
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
设计和安装开环电子控制系统的一般步骤如下：
（1）按照设计要求进行分析，确定被控量和被控对象。
（2）如果对空置量控制的精确度要求较高，应利用有反馈的闭环电子控制系 统对被控对象实施控制。 （3）根据闭环电子控制系统方框图，选择控制（处理）部分的电子电路、输 出部分的执行器、检测部分中的传感器，并参考有关资料，通过接口连接电路将 各个部分紧密地连接成一个完整的控制系统。
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
（3）按照闭环电子控制系统的方框图，确定
预置温度范围，选择控制（处理）电路的元器件、
输出部件和检测温度的传感器，通过查找资料将 各部分用接口电路连接起来，组成一个闭环电子 温度控制系统。 （4）分析本系统受到的干扰因素，并考虑减
少干扰影响的措施。
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
输入
控制（处理）
输出
被控对象
反馈 闭环电子控制系统的组成方框图
检测
常见的闭环电子控制系统有家用电冰箱、空调、 电热水器、智能电饭锅、现代化农业温室等等。
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
开环电子控制系统 特点：系统的输出端与输入端不存在反馈回路， 输出量对系统的控制作用不发生影响的系统。 闭环电子控制系统（反馈控制系统） 特点：系统输出信号与测量元件之间存在反馈 回路。“闭环”这个术语的含义，就是将输出 信号通过测量元件反馈到系统的输入端，通过 比较、控制来减小系统误差。
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
三、水箱水位闭环电子控 制系统的设计和应用
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
水箱水位闭环电子控制系统的介绍 水位控制器是指通过机械式或电子式的方法 来进行高低水位的控制，可以控制电磁阀、水泵 等，成为水位自动控制器或水位报警器，从而来 实现半自动化或者全自动化，方法有多种，根据 选用不同的产品而不同。
【工作过程】：参考教材
【安装调试】：参考教材
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
参考教材，自己设计方案完成鸡蛋孵 化温度控制器的设计安装于调试。
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
本节课我们主要通过对鸡蛋孵化温度控制 系统的设计与应用了解了闭环电子控制系统的 基本设计，在设计与制作过程中还有需要要注 意的事项，下节课我们将进一步进行研究闭环 电子控制系统设计与应用。
第一节
开环电子控制系统的设计和应用
（4）按照电路图安装电路。 （5）将系统各部分进行整体安装和调试。在调试过程中，输入预置空控制 量，根据被控量的变化进行监控。认真分析干扰因素对被控量的干扰，并通过 调整预置控制量等各种方法把干扰的影响减少至最低。 （6）通过制作、试验，发现涉及存在的问题，对方案进行改进或优化。
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
温度的测量和控制对人类日常生活、工业生产、 气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。在 许多场合，及时准确获得目标的温度信息是十分重 要的，近年来，温度测控领域发展迅速，并且随着 数字技术的发展，温度的测控芯片也相应的登上历 史的舞台，能够在工业、农业等各领域中广泛使用。
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
闭环电子控制系统
鸡蛋孵化温度控制器的设计与应用
水箱水位闭环电子控制系统的设计和应用 设计和安装闭环电子控制系统的一般步骤和注意事项
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
一、闭环电子控制系统
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
闭环电子控制系统与开环电子控制系统不同， 它能对输出结果进行检测，并将检测信号反馈到控 制处理部分，从而对系统的控制产生影响。它的方 框图为：
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
水箱或水池用水位控制器的电路图
第二节 水位传感器
闭环电子控制系统的设计和应用
第二节
闭环电子控制系统的设计和应用
水箱水位闭环电子控制系统的设计和应用
【设计要求】 （1）设计和制作一个水箱水位闭环电子控制系统的模型。 （2）能模拟水塔水箱水位的自动控制。 【设计分析】 （1）根据对设计要求的分析，水箱中的水位高度是被控量，水箱中的水是被控 对象。 （2）由于对水箱中水位的高度变化有严格的要求，即要求水箱中储存的水不能 超过某一水位（高水位），也不能低于某一水位（低水位），因此必须对被控量进行 检测，并反馈所测得的结果。实现这一控制必须采用闭环电子控制系统。 （3）根据闭环电子控制系统的方框图，选择合适的输入、控制（处理）、输出、 检测部分的元器件（或实用电路）、设备等。