闭环控制系统(精选.)
闭环控制系统工作原理
闭环控制系统工作原理
闭环控制系统工作原理是一种基于反馈机制的控制系统,通过比较输入信号与输出信号之间的差异来调节系统的行为,使输出信号尽可能接近期望值。
闭环控制系统通常由三个主要组成部分组成:传感器、控制器和执行器。
传感器用于测量系统的输出信号,并将该信号发送给控制器。
控制器根据预设的控制算法和输入信号,计算出相应的控制信号,并将其发送给执行器。
执行器根据控制信号来调整系统的参数或输出信号,以使输出信号达到期望值。
在闭环控制系统中,控制器不仅根据输入信号来生成控制信号,还通过与输出信号的比较来进行反馈。
反馈信号提供了实际输出信号与期望输出信号之间的误差信息。
控制器根据这个误差信息来调整控制信号,使系统尽可能减小误差,并使输出信号逼近期望值。
闭环控制系统的工作原理可以通过以下步骤来描述:
1. 传感器测量系统的输出信号,并将其发送给控制器。
2. 控制器比较输出信号与期望信号之间的差异,计算出控制信号。
3. 控制器将控制信号发送给执行器。
4. 执行器根据控制信号来调整系统的参数或输出信号。
5. 传感器再次测量系统的输出信号,并将其反馈给控制器。
6. 控制器根据反馈信号来调整控制信号,以减小误差。
7. 重复以上步骤,直到输出信号达到期望值。
通过不断的反馈和调整,闭环控制系统能够自动对系统进行监控和调节,使系统在不同工作条件下能够保持稳定的输出。
闭环控制系统常用于工业自动化、电子设备、机械控制等领域,对于提高系统的准确性、可靠性和鲁棒性具有重要意义。
闭环控制系统的例子及原理
闭环控制系统的例子及原理1. 家里的空调不就是个闭环控制系统嘛!它就像一个贴心的小管家,时刻感知着室内的温度。
当温度高了,它就会自动制冷,让室内变凉快;等温度低了呢,就停止制冷。
原理呢,就是通过温度传感器采集信息,反馈给控制系统,然后控制系统来指挥空调运行,这不是超厉害吗?2. 你看那电饭煲也是呀!它可以精确地控制煮饭的温度和时间呢。
比如水多了就煮久一点,水少了就调整温度,这不就是在自我调节嘛。
它的原理就是有个温度感应器和定时器之类的,能随时作出反应,简直就像个聪明的小厨师!3. 汽车的定速巡航系统不也很神奇嘛!开启后,就能保持一个稳定的速度行驶。
这不就是它自己在监控和调整速度呀。
它的工作原理就是通过各种传感器来掌握车速等信息,然后让车稳稳地跑,多牛啊!4. 咱们骑的电动车的速度控制系统也是哟!你想啊,你拧动把手,它就能根据你的要求加速减速。
原理就是把手的信号传递给控制系统,然后控制系统来决定给电机多少电,就像个很听你话的小跟班!5. 家用的智能马桶是不是没想到也是呀!它会自动调节水温啊、冲洗强度啥的。
它能根据你的设置和使用情况来调整,和闭环控制系统原理一样呢,有各种传感器在默默工作,太有意思啦!6. 哎呀,自动灌溉系统也是呢!它可以按照设定好的时间和湿度来给植物浇水。
它能知道土地干了还是湿了,然后决定浇不浇水,这多神奇。
就是通过湿度计之类的东西来感应,然后让系统作出正确的决定,就像个勤劳的园丁!7. 人体自身不就是一个超复杂的闭环控制系统嘛!比如体温调节,热了就出汗散热,冷了就打哆嗦产热。
这是身体内部各种机制在协同工作呀,多了不起。
就像一个无比精密的大机器在运作,真的很让人惊叹啊,不是吗?8. 再来看看工厂里的自动化生产线,那也是厉害得很呢!它可以精确地完成各种任务,有一点偏差就会自动调整。
这不就是有一双眼睛在时刻盯着嘛。
其原理就是通过一系列的检测和控制装置来保障生产的顺利进行,就像是一支训练有素的队伍在高效工作呀!总之,闭环控制系统真是无处不在,它们让我们的生活变得更加方便和智能呀!。
生活中闭环控制系统的例子
生活中闭环控制系统的例子
生活中闭环控制系统的例子有很多,其中包括以下几种:
1. 恒温控制系统:家庭中的空调系统就是一个典型的闭环控制系统。
当室内温度达到设定值时,空调会自动停止工作,等到室温下降后再重新启动。
通过不断地监测室内温度并根据设定值进行调整,空调系统能够保持室内温度在一个合适的范围内。
2. 汽车行驶控制系统:现代汽车中的电子控制系统可以监测车速、转向角度、发动机转速等参数,并根据这些信息控制车辆的行驶和制动。
当驾驶员踩下刹车踏板时,制动系统会根据车速和路面情况来控制刹车力度,以确保车辆能够安全停下。
3. 电子稳定控制系统:电子稳定控制系统是现代汽车安全装备的重要部分,它可以监测车辆的加速度、转向角度、车轮速度等参数,并根据这些信息来控制车辆的稳定性。
当车辆发生侧滑或失控时,电子稳定控制系统会自动减少引擎输出功率、制动车轮等,以保证车辆能够保持稳定。
4. 水位控制系统:水位控制系统可以用于控制水塔、水库等水源的水位。
当水位过低时,系统会自动启动水泵,将水泵入水塔或水库中,当水位达到设定值时,水泵会自动停止。
通过不断地监测水位并根据设定值进行调整,水位控制系统能够保持水位在一个合适的范围内。
5. 工业自动化控制系统:工业自动化控制系统可以用于监测和控制生产过程中的各种参数,如温度、压力、流量等。
通过不断地
监测这些参数,并根据预设的控制策略来调整生产过程中的各个环节,工业自动化控制系统可以提高生产效率、降低成本、提高产品质量等。
闭环控制系统的例子和工作原理
闭环控制系统的例子和工作原理
闭环控制系统是一种基于反馈的控制系统,其工作原理是通过测量被控对象的输出,并与期望值进行比较,然后根据比较结果调整输入信号,从而使系统的输出能够接近期望值。
以下是一些闭环控制系统的例子和工作原理:
1. 温度控制系统:该系统通过测量室内温度并与设定的温度值进行比较,然后根据比较结果控制加热器或冷气机的输入信号来维持室内温度接近设定值。
2. 自动驾驶系统:该系统通过使用传感器来感知车辆周围的环境,并与预定的路线进行比较,然后根据比较结果调整车辆的加速度、转向和制动信号,以使车辆保持在所需的路线上。
3. 液位控制系统:该系统通过测量液位并与设定的液位进行比较,然后根据比较结果调节液位控制阀的开度,以使液位保持在设定值附近。
4. 压力控制系统:该系统通过测量压力并与设定的压力进行比较,然后根据比较结果调整压力控制阀的开度,以使压力保持在设定值范围内。
在闭环控制系统中,反馈环起到了至关重要的作用,允许系统对自身的输入和输出进行监测和校正。
通过不断进行反馈,系统可以更准确地跟踪和调整输出,使
其更接近期望值。
这种反馈机制可以提高系统的稳定性、准确性和鲁棒性。
闭环控制系统的工作原理
闭环控制系统的工作原理随着科技的不断发展,人们对于自动化控制的需求也越来越高。
而闭环控制系统便是其中一种常见的控制方式。
本文将从闭环控制系统的定义、基本组成部分、工作原理等方面进行详细阐述。
一、闭环控制系统的定义闭环控制系统是指通过对被控对象反馈信号的监测和处理,将控制器的输出信号与被控对象的实际输出值进行比较,从而调节控制器的输出信号,使得被控对象的输出值达到预定值的一种控制方式。
简单来说,闭环控制系统就是通过对被控对象的反馈信号进行监测和处理,来达到控制目标的一种控制方式。
与之相对的是开环控制系统,开环控制系统没有反馈信号的监测和处理,只能通过对被控对象的输入信号进行调节来达到控制目标。
二、闭环控制系统的基本组成部分闭环控制系统主要由四个基本组成部分组成,分别是被控对象、传感器、控制器和执行机构。
1.被控对象被控对象是指需要进行控制的物理系统,例如机器人、电机、温度等。
被控对象的输出信号是需要被监测和处理的反馈信号。
2.传感器传感器是用来监测被控对象输出信号的装置,将被控对象的输出信号转换成电信号,并送到控制器进行处理。
3.控制器控制器是对传感器采集到的信号进行处理的装置,将处理后的信号与设定值进行比较,从而调节控制器的输出信号,控制被控对象的输出信号。
4.执行机构执行机构是将控制器输出的信号转换成物理信号的装置,例如电机、气缸等,从而控制被控对象的输出信号。
三、闭环控制系统的工作原理1.控制器的输出信号控制器的输出信号是通过对传感器采集到的信号进行处理得到的,控制器将处理后的信号与设定值进行比较,从而得到控制器的输出信号。
例如,当控制器的设定值为20度,传感器采集到的信号为18度时,控制器会输出一个信号,使得被控对象的输出信号向20度靠近。
2.反馈信号的作用反馈信号是指被控对象的输出信号,通过传感器监测和处理得到的信号。
反馈信号的作用是使得控制器能够实时调节输出信号,使得被控对象的输出信号更加接近设定值。
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。
闭环控制系统工作原理
闭环控制系统工作原理
闭环控制系统是一种自动控制系统,可以通过对系统输出与期望输入之间差距的反馈进行调整,从而使系统的输出更加接近期望输入。
其工作原理可以归纳为以下几个步骤:
1. 设定期望输入:在闭环控制系统中,首先需要设置一个期望输入信号,即所需的系统输出。
2. 对比期望输入与实际输出:系统会将期望输入信号与系统实际输出信号进行对比,并计算其之间的差距。
3. 生成误差信号:根据期望输入与实际输出之间的差距,系统会生成一个误差信号,该信号用于指示系统是否达到期望输出。
4. 反馈控制调整:误差信号会被送回到系统的控制器中,控制器会根据该信号制定相应的控制策略。
控制策略可以是比例控制、积分控制、微分控制或者它们的组合,以调整系统的输出。
5. 输出调整:经过控制器调整后,系统会根据控制策略对输出信号进行调整,使其更接近期望输入。
6. 循环过程:上述步骤会不断循环进行,系统会不断根据反馈信号进行调整,以使系统输出逐渐接近期望输入。
通过以上循环过程,闭环控制系统可以不断地根据实际输出与期望输入之间的差距进行调整,以使系统的输出更加接近期望
输入。
这种反馈机制可以提高系统的可靠性、稳定性和精度,使系统能够更好地适应不确定性和扰动。
闭环系统_精品文档
闭环系统概述:闭环系统是一种控制系统,它通过监测反馈信号并对其进行调整,以维持系统的稳态。
闭环系统是一个重要的概念,在工程学、自动化控制领域以及其他许多应用中都得到了广泛应用。
本文将讨论闭环系统的基本原理、应用以及一些相关的概念。
1. 基本原理:闭环系统由几个关键组成部分构成,包括传感器、控制器、执行器和反馈环路。
传感器用于监测系统的状态,并将这些信息传递给控制器。
控制器根据反馈信号采取相应的控制策略,并通过执行器来实施调整。
执行器将控制信号转化为实际动作,改变系统的状态。
反馈环路将系统的输出信号反馈给控制器,以使其能够调整控制策略。
闭环系统的基本原理是通过反馈信号来纠正和调整系统的输出,以使其达到预定的目标。
反馈信号提供了系统实际状态的信息,使控制器能够根据这些信息进行判断和决策。
通过不断地监测和调整,闭环系统可以自动地控制和维护系统的稳态。
2. 应用:闭环系统在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用实例:2.1 工业自动化控制:闭环系统在工业自动化中起着重要的作用。
例如,在生产线上,闭环系统可以根据传感器监测到的产品质量信息来调整生产过程,以达到所需的质量水平。
闭环系统还可以用于温度控制、压力控制、流量控制等。
2.2 交通控制系统:闭环系统在交通控制系统中被广泛应用。
例如,智能交通灯系统可以根据车流量和道路情况来自动调整绿灯时间,以减少交通拥堵并优化交通流动性。
闭环系统还可以用于公共交通调度和信号控制。
2.3 医疗设备:闭环系统在医疗设备中也起重要作用。
例如,心脏起搏器使用闭环系统来监测心脏的活动并提供相应的刺激,以维持心脏的正常功能。
闭环系统还可以用于药物输送、呼吸机控制等。
2.4 机械控制系统:闭环系统在机械控制中也有广泛应用。
例如,自动驾驶汽车使用闭环系统来感知周围环境,并根据这些信息来控制车辆的行为。
闭环系统还可以用于飞行器导航和机器人控制。
3. 相关概念:闭环系统的一些相关概念包括开环系统、负反馈和正反馈。
闭环控制系统
1、自动化控制按照控制理论可分为两部分:经典控制理论和现代控制理论。
2、反馈定义:将系统的输出全部或部分地返送回系统的输入端并与输入信号共同作用于系统的过程。
3、闭环控制系统的组成:给定元件,反馈元件,比较元件,放大元件,执行元件,和校正元件等单元组成。
4、给定元件的作用:主要用于产生给定信号或输入信号。
5、偏差的定义:系统的输入量与反馈量之差,即比较环节的输出。
6、按系统中传递信号的性质把系统分为:连续控制系统和离散控制系统两大类。
7、控制系统的基本要求:稳定性、准确性、快速性。
8、数学模型;数学模型是描述系统输入输出变量以及内部各变量之间相互关系的数学表达式。
9、工程上常用的数学模型:微分方程、传递函数、和状态方程。
10、传递函数的定义:传递函数是线性定常系统在零初始条件下,输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。
11、比例环节:输出量以一定的比例复现输入量,不失真不滞后的环节,称为比例环节。
表达式为:K U U G s i S S ==)()(0)( 12、系统框图:系统中各个元件功能和信号流向的图解表示。
13、梅逊公式的作用;可以直接求得输入量到输出量的系统传递函数。
14、时域分析;就是根据系统的微分方程,采用拉普拉斯变换法直接解出系统的时间响应,再根据时间响应的表达式和时间响应曲线来分析系统的稳定性、准确性、快速性。
15、系统时间响应的组成;瞬态响应和稳定响应。
16、根据阻尼系统判断二介系统:①当0<ξ<1时 二阶系统称为欠阻尼系统 ②当ξ=1时 二阶系统称临界阻尼系统 ③当ξ>1时 二阶系统称为过阻尼系统 ④当ξ=0时 二阶系统称为零阻尼系统17、稳态误差;系统进入稳态后其实际输出量与期望输出量之间的相差程度。
18、系统的类型是根据闭环系统的开环传递函数来定义的。
19、频率响应;系统对正弦输入的稳态响应。
20、最小相位系统;系统传递函数)(S G 的所有零点和极点均在[s]平面的左半平面则该系统为最小相位系统。
闭环控制系统的工作原理
闭环控制系统的工作原理
闭环控制系统是一种通过不断检测和修正输出与期望输出之间的差异来实现控制目标的系统。
它包括四个主要组成部分:传感器、控制器、执行器和反馈回路。
首先,传感器用于实时地检测被控对象的状态或输出参数,并将检测到的信息转化为电信号或其他形式的信号输出。
其次,控制器接收来自传感器的信号,并与预设的期望参考值进行比较。
通过对比两者的差异,控制器能够判断被控对象是否需要进行调整。
然后,控制器根据差异的大小和方向,计算出相应的控制信号并发送给执行器。
执行器将控制信号转化为能够控制被控对象的物理量或作用力,从而使被控对象实现所需的控制效果。
最后,反馈回路将执行器的输出值传递回传感器,形成一个闭合的反馈环路。
传感器通过检测反馈信号,并将其与预设值进行比较,继续向控制器提供差异信息。
控制器根据反馈信号的信息再次进行计算和调整,以实现对被控对象的实时控制。
通过不断地循环检测、比较和调整,闭环控制系统能够实时地跟踪和调整被控对象的状态,使其尽可能接近预设值,达到所需的控制效果。
闭环控制系统具有自我校正和适应性强的特点,能够应对外界环境变化和被控对象的非线性特性。
生活中闭环控制系统的例子
生活中闭环控制系统的例子
生活中闭环控制系统的例子很多,其中包括自动灯光控制系统、恒温器、自动洗衣机、自动门、自动喷水灌溉系统等等。
自动灯光控制系统是一种非常普遍的闭环控制系统。
它通过光敏电阻或红外线传感器检测周围环境的亮度,进而控制灯光的开关以保持合适的照度。
这个系统的输入是环境亮度,输出是灯光开关信号,通过负反馈机制使得输出不断调整以达到期望目标。
恒温器是另一个常见的闭环控制系统。
它通过温度传感器检测室内温度,进而控制暖气或空调的开关以保持恒定的室内温度。
它的输入是室内温度,输出是暖气或空调开关信号,同样通过负反馈机制实现温度保持。
自动洗衣机是一个更为复杂的闭环控制系统。
它通过传感器检测水位、温度、洗涤和漂洗时间等调节洗衣机的运行。
洗涤过程中,洗衣机会不断反馈水位、温度、时间等信息,根据设定的程序自动调整各个参数,以达到更好的洗涤效果。
自动门也是闭环控制系统的一个例子。
当有人靠近门口时,门上的感应器会检测到并发出信号,系统会根据这个信号自动开门,当人通过后自动关门。
这个系统通过检测门的开关状态以及人的位置信息,实现了自动门的开关控制。
自动喷水灌溉系统也是一个常用的闭环控制系统。
它通过土壤湿度传感器检测土壤湿度,判断是否需要喷水。
当土壤湿度低于一定阈值时,系统会自动启动喷水泵进行喷水,直到土壤湿度达到设定值后
自动停止喷水。
总之,闭环控制系统在生活中的应用非常广泛,通过不断的负反馈机制,可以实现自动化、智能化,提高生活效率和质量。
闭环控制系统
(6)校正元件:也叫补偿元件,是结构与参数便于调整的元件,以串联或反馈的方式连接在系统中,完成所 需的运算功能,以改善系统的性能。根据在系统中所处的位置不同,可分别称为串联校正原件和反馈校正元 件。
区别
区别
同开环控制系统区别
同开环控制系统相比,闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中,不管出于什么原因(外部扰动或系统 内部变化),只要被控制量偏离规定值,就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此,它具有抑制干扰的能力, 对元件特性变化不敏感,并能改善系统的响应特性。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性,而且增益选择不当 时会引起系统的不稳定。为提高控制精度,在扰动变量可以测量时,也常同时采用按扰动的控制(即前馈控制) 作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。
闭环控制系统
控制系统的一种类型
01 原理
03 区别 05 应用实例
目录
02 基本组成 04 控制特点
基本信息
闭环控制系统是控制系统的一种类型。具体内容是指:把控制系统输出量的一部分或全部,通过一定方法和 装置反送回系统的输入端,然后将反馈信息与原输入信息进行比较,再将比较的结果施加于系统进行控制,避免 系统偏离预定目标。闭环控制系统利用的是负反馈。即是由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系 统,又称反馈控制系统。
一般来说,开环控制系统结构比较简单,成本较低。开环控制系统的缺点是控制精度不高,抑制干扰能力差, 而且对系统参数变化比较敏感。一般用于可以不考虑外界影响或精度要求不高的场合,如洗衣机、步进电机控制 装置以及水位调节系统等。
闭环控制系统的例子及工作原理
闭环控制系统的例子及工作原理1. 家里的空调不就是一个闭环控制系统嘛!它就像一个勤劳的小管家,时刻感知着室内的温度。
工作原理呢,就是温度传感器检测到室内温度过高或过低,然后把信息传给控制系统,控制系统就下达指令给空调,让它制冷或制热啦,直到室内温度达到设定的舒适范围。
哎呀,真的是太方便了!2. 你看那自动驾驶的汽车,这也是超级酷的闭环控制系统的例子哟!它仿佛是一个聪明的司机,不断接收着各种信息,比如路况、车速啥的。
它的工作原理是通过各种传感器收集数据,再经过计算和分析,然后操控汽车的行动,让车子在路上稳稳地行驶,这难道不神奇吗?3. 咱天天用的电饭煲也有闭环控制系统呀!它就像一个贴心的厨师。
当它检测到饭已经煮好了,就会自动切换到保温模式,这工作原理不就是通过温度传感器来感知嘛,然后控制系统来做出反应,是不是很厉害?4. 厂里的那些自动化生产设备不也是吗?它们就如同不知疲倦的工人在努力工作着。
它们利用各种传感器来监控生产过程中的参数,然后根据设定来进行调整,保证生产的质量和效率,这闭环控制系统可真是大功臣啊!5. 你想想,家里的智能马桶也是哦!它可以根据你的使用习惯来调整水温、冲洗力度啥的,多棒呀!它的工作原理就是靠传感器来了解你的需求,然后智能系统来执行指令,哇,真的太贴心啦!6. 大型冷库的温度控制系统也是典型的闭环控制系统呢!它就像是一个严谨的守护者,时刻保卫着冷库的温度。
通过温度传感器和控制系统的紧密配合,让冷库始终保持在需要的低温状态,这作用可大了去了!7. 还有那水族馆的水质控制系统呀,也是很重要的闭环控制系统!就好像一个细心的管理员,确保鱼儿们生活在良好的水质环境中。
利用各种传感器监测水质参数,然后系统做出相应的处理,让水一直干净清澈,这多牛啊!总之,闭环控制系统无处不在,给我们的生活带来了超多的便利和好处!。
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
给定量 + 比较器
设定车 -
流量
电脑
控制量 信号机
检测装置(监控探头)
红绿灯
被控量
实际 车流 量
交通路口红绿灯自动控制(根据车流量大小改变红 绿灯时间)系统
设定车 流量
控制端
信号机
地感线圈
红绿灯
实际车 流量
控制系统的输出量不对系统的控制产
控 开环 生任何影响
闭环控制系统的例子
电冰箱
给定量 (设定的 温度)
比较器 控制器
(控制装 置)
控制量 (制冷量)
执行器
(制冷 装置)
被控对象 (电冰箱)
检测装置 (冰箱温控装置)
被控量 (冰箱实 际温度)
空调
水箱ห้องสมุดไป่ตู้位控制——自动控制
系统组成:水箱(包括水箱里的水)、阀门、连杆机构、浮
子(俗称水漂)
工作过程:
1、当水面低于设定水位时,浮子下落,阀门打开,进水; 2、浮子监测水面高度,并随着水面升高而浮升; 3、当水面达到设定的水位时,浮子传感,通过连杆机构,将
系统的输出量仅受输入量控制,输入
制
量到输出量之间的信号是单向传递
系
系统的输出量返回到输入端并对控制过
统 闭环 程产生影响
输出量到输入量之间的信号形成一个回 路
给定量+ 比较器
-
控制器
控制量
被控量
执行器
被控对象
检测装置
讨论:
在你身边你见到的闭环控制系 统有哪些?
在工农业生产以及日常生活应用中,常常会 需要对容器中的液位(水位)进行自动控制。 比如自动控制水箱、水池、水槽、锅炉等容器 中的蓄水量,生活中抽水马桶的自动补水控制、 自动电热水器、电开水机的自动进水控制等。 其系统都为一般的闭环控制系统。
通用技术开环和闭环控制系统
精选ppt
12
水箱注水控制系统方框图:
设定 时间
控制器
水流量
水箱的水位
进水阀门
水箱
(输出)
增加反馈后水箱注水控制系统方框图
给定
比较器 +
水位
控制器
-
水流量
进水阀门
水箱
检测装置
水箱的水位 (输出)
精选ppt
13
1、定义:
系统的输出量返回到输入端并对控制过程产 生影响的控制系统称为闭环控制系统
第二节 控制系统的 工作过程与方式
精选ppt
1
一、控制系统
电风扇的风速控制是通过改变电机的转速 来实现的。给电风扇设定风速挡位,电机就以 一定的转速带动扇叶转动,输出预定的风速。 风速挡位是该控制系统的输入,扇叶转动的风 速是该控制系统的输出,一个挡位对应着一个 风速。
精选ppt
2
电风扇的控制
输入 风速挡位
控制系统
输入
输出
电风扇风速控制 调速器或档位 风扇的转速
电饭煲
电源的电信号 锅内的温度
脱粒机
电源的电信号 脱粒的量
红外线自动水龙头 人手的红外信号 水龙头的出水量
精选ppt
5
2、分类:
开环控制系统 控 (open loop control system) 制 系 统
闭环控制系统 (closed loop control system)
祭坛点火水罐重锤开启关闭转动轴旋转1家用缝纫机的缝纫速度控制系统属于开环控制系统脚踏力度脚蹬曲柄链轮中轴链条缝纫速度2电冰箱的温度控制系统属于闭环控制系统温度计温度设定温度控制制冷装置温度值检测装置比较器设定声音分贝控制电路灯泡计时器灯光时间3走道路灯的声光控制系统开环4交通路口红绿灯自动控制系统闭环设定车流红绿灯计时器红绿灯显示时间检测装置开环闭环控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响系统的输出量仅受输入量控制输入量到输出量之间的信号是单向传递系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响输出量到输入量之间的信号形成一个回路反馈回路
闭环控制——精选推荐
闭环控制闭环控制是根据控制对象输出反馈来进⾏校正的控制⽅式,它是在测量出实际与计划发⽣偏差时,按定额或标准来进⾏纠正的。
闭环控制,从输出量变化取出控制信号作为⽐较量反馈给输⼊端控制输⼊量,⼀般这个取出量和输⼊量相位相反,所以叫负反馈控制,⾃动控制通常是闭环控制。
⽐如家⽤空调温度的控制。
当受控客体受⼲扰的影响,其实现状态与期望状态出现偏差时,控制主体将根据这种偏差发出新的指令,以纠正偏差,抵消⼲扰的作⽤。
在闭环控制中,由于控制主体能根据反馈信息发现和纠正受控客体运⾏的偏差,所以有较强的抗⼲扰能⼒,能进⾏有效的控制,从⽽保证预定⽬标的实现。
管理中所实⾏的控制⼤多是闭环控制,所⽤的控制原理主要是反馈原理。
这种控制如果我们把输⼊值⽤x表⽰,输出值⽤y表⽰,客体的功能⽤s表⽰,控制系统也即反馈系统的作⽤⽤R表⽰,偏差信息⽤△x表⽰,则有:y=S(X+△X)=S(X+Ry)=SX+SRy式中CF称反馈因⼦或控制参数,它反映闭环控制系统的反馈功能或控制功能。
在闭环控制系统⾥,即使有⼲扰,也能通过⾃⼰的调节保持原来的状态。
实施闭环控制的抗⼲扰能⼒来⾃于反馈作⽤。
因为在组织形式上增设了⼀个反馈机构,能把造成偏离⽬标的原因以及⼀贯⼲扰的因素及时地反馈给控制者,使决策控制层作出正确的决策,随时修正⽬标。
闭环控制的优点是充分发挥了反馈的重要作⽤,排除了难以预料或不确定的因素,使校正⾏动更准确,更有⼒。
但它缺乏开环控制的那种预防性。
如在控制过程中造成不利的后果才采取纠正措施。
开环控制没有反馈环节,系统的稳定性不⾼,响应时间相对来说很长,精确度不⾼,使⽤于对系统稳定性精确度要求不⾼的简单的系统,开环控制是指控制装置与被控对象之间只有按顺序⼯作,没有反向联系的控制过程,按这种⽅式组成的系统称为开环控制系统,其特点是系统的输出量不会对系统的控制作⽤发⽣影响,没有⾃动修正或补偿的能⼒。
闭环控制有反馈环节,通过反馈系统使系统的精确度提⾼,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求⾼的系统。
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闭环控制系统许多实时嵌入式系统使作出控制决策。
这些决策通常是由软件和基于硬件反馈的基础上由它控制(被称为机械)。
这些反馈通常采用的是模拟传感器,可以通过一个A / D转换器读取他形式。
例如:传感器可能代表位置,电压,温度或其他任何适当的参数。
每样提供软件和附加信息基础控制决策。
闭环控制的基本知识基于反馈原理建立的自动控制系统。
所谓反馈原理,就是根据系统输出变化的信息来进行控制,即通过比较系统行为(输出)与期望行为之间的偏差,并消除偏差以获得预期的系统性能。
在反馈控制系统中,既存在由输入到输出的信号前向通路,也包含从输出端到输入端的信号反馈通路,两者组成一个闭合的回路。
因此,反馈控制系统又称为闭环控制系统。
反馈控制是自动控制的主要形式。
自动控制系统多数是反馈控制系统。
在工程上常把在运行中使输出量和期望值保持一致的反馈控制系统称为自动调节系统,而把用来精确地跟随或复现某种过程的反馈控制系统称为伺服系统或随动系统。
反馈控制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成。
比较环节,用来将输入与输出相减,给出偏差信号。
这一环节在具体系统中可能与控制器一起统称为调节器。
以炉温控制为例,受控对象为炉子;输出变量为实际的炉子温度;输入变量为给定常值温度,一般用电压表示。
炉温用热电偶测量,代表炉温的热电动势与给定电压相比较,两者的差值电压经过功率放大后用来驱动相应的执行机构进行控制。
同开环控制系统相比,闭环控制具有一系列优点。
在反馈控制系统中,不管出于什么原因(外部扰动或系统内部变化),只要被控制量偏离规定值,就会产生相应的控制作用去消除偏差。
因此,它具有抑制干扰的能力,对元件特性变化不敏感,并能改善系统的响应特性。
但反馈回路的引入增加了系统的复杂性,而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。
为提高控制精度,在扰动变量可以测量时,也常同时采用按扰动的控制(即前馈控制)作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。
一个闭环系统采用反馈来衡量实际的系统运行参数,如温度,压力,流量,液位,转速控制。
这种反馈信号发送回的地方是较理想的系统设定点控制器。
该控制器发一个误差信号,即启动纠正措施和驱动器输出设备所需的值。
在直流电动机驱动上很容易说明上述情况,转速表提供了一个反馈电压是成正比的实际运动速度。
闭环系统具有以下特点:1、一个参考或设定点的建立是所需的操作系统控制的周围。
2、过程变量反馈信号,“告诉”在什么时候该系统控制器实际运作。
3、一个控制器的比较与系统反馈,并生成一个误差信号,表示期望与实际点和系统运行的系统参考值的差额。
4、最后一个元素或控制机制是对系统的错误反应,使之达到平衡。
这个系统可能是一个气动控制阀,电子定位器,定位电机,可控硅或晶体管逆变器,一个加热元件,或其他控制设备。
5、系统优化要素,修改通过引入数学常数定制控制的具体应用,提供系统稳定的控制操作,并调整系统的响应时间。
在过程控制系统中的这些调整内容是:比例,积分和微分(PID)的功能。
在电子系统,如发电机电压调节器和马达驱动,典型调试整定包括:(1)增益,控制器的误差放大器,从而影响系统的稳定性和响应时间放大系数;(2)稳定性提供了一个时间延迟反馈的变化反应,以防止振动,并降低系统的“狩猎”;(3)反馈调整它控制的反馈信号,对体系的平衡设定点振幅;(4)升压这是在交流和直流电动机驱动器用来提供额外的低端扭矩;(5)红外补偿,提供了一个控制信号,对于IR降(电压降),其中在直流电机由于增加了电流通过电枢绕组电枢发生补偿。
反馈极性在闭环系统,反馈信号可以是再生(同相)或退化(内异相)。
再生反馈时存在的极性或相位关系的行为,是以援助或增加的主要控制信号来补偿。
如果反馈的幅度足够大或出现振荡发散(这是在无线电频率的振荡器操作中使用的主要)。
当在再生反馈控制系统,用这些在红外补偿,有过多的反馈效应,必须限制,否则将导致不稳定的情况。
退行性反馈另一方面,将挫伤振荡和生产体系的稳定。
在退化反馈,相位关系或反馈信号极性行为取消或降低有关的主要控制信号。
反馈极性是至关重要的和适当的反馈极性时,必须确定调试设备的单独控制和反馈装置组成。
这不是用一个包裹安装在一起,控制和反馈装置是预先作为一个完整的系统安装好的。
在直流电动机驱动器这个例子中,运算放大器作为一个总结逆变器配置的利用。
这种配置需要参考和反馈信号的极性相反,因为放大器的输出(误差)将是输入电压(这里参考数学总结是积极的反馈为负)。
当一个差分放大器使用时,参考和反馈将是相同的极性,因为放大器的输出(误差)将两个输入电压的数学差异。
一个开关控制的例子比例控制是主要的选择开关控制。
如果目前的工厂之间的输出,其所需的值(目前的错误)差异较大,软件也许应该改变驱动信号了很多东西。
如果错误是小,它应该改变它只是一点点。
换句话说,我们总是希望这样的变化:比例其中P是一个常数比例增益由系统的设计集。
例如,如果使用的PWM驱动信号,它可以采取介于0%和100%工作周期的任何值。
如果驱动器上的信号是20%占空比和输出误差在余下的则是小,我们可能只需要调整到18%或19%,达到该工厂所需的输出。
如果比例增益选择得好,当时的工厂需要达到一个新的设定值将尽可能短,超调(或冲),并尽量减少振荡。
不幸的是,单是没有比例控制在所有控制应用提供足够的。
一个或更多的响应时间,超调的要求,振荡可能无法履行其在任何比例增益设置。
单比例控制的最大问题是,你要达到新的预期值迅速减少,为了避免过冲和波纹。
建议迅速作出反应的高比例增益;尽量减少过冲和振荡,建议小比例增益。
实现在同一时间都可能无法在所有的系统。
幸运的是,我们通常有(或可以得出)对工厂的产量变化率的信息。
如果输出是变化很快,过冲有可能还在后面。
在这种情况下,我们可以减少比例,由比例控制器更改大小。
对一个信号的变化率也被称为及其衍生物。
在当前的时间导数是简单的价值从以前的样本改变目前的1。
这意味着,我们应该减去一个变化:微分其中D是一个不断衍生收益。
唯一的其他东西,我们需要做的是保存在内存中前面的示例。
在实践中,比例,微分(PD)的控制器工作。
最终的结果是一个具有超调量远低于比1比例控制器单独纹波较慢的响应时间。
积分剩下的一个问题是,PD控制本身并不能完全解决一直到所需的输出。
事实上,在不同的比例增益,这是完全可能的是,PD控制器将最终解决的输出值是远从理想。
出现该问题,如果每个单独的误差仍然低于比例部分起作用的起始值。
(你说的误差是3,P= 1 / 8,使用整数的数学。
)的导数项不会有什么作用,除非输出正在发生变化。
别的东西需要向驱动装置设定值。
这些是整体所必须的。
一个积分是随着时间的总和在这种情况下,在全厂上下过去的错误和输出,即使积分增益系数,我通常是小,一个持久的错误,最终导致数额增长较大,积分项强制在驱动器中信号的变化。
在实践中,积累误差通常是限制在一些最大和最小值。
总之,在开关和比例控制的两种闭环控制的基本技术中。
然而,衍生工具及/或整体而言,有时添加比例控制器,以改善某一植物的反应定性性质。
当所有三个名词一起使用,首字母缩写用来描述控制器的PID。
Closed Loop Control System Many real-time embedded systems make control decisions. These decisions are usually made by software and based on feedback from the hardware under its control (termed the plant). Such feedback commonly takes the form of an analog sensor that can be read via an A/D converter. A sample from the sensor may represent position, voltage, temperature, or any other appropriate parameter. Each sample provides the software with additional information upon which to base its control decisions.Basics of Closed-Loop ControlEstablished based on the feedback control system theory. The so-called feedback principle, in accordance with changes in the information system output control, that is, by comparing the system behavior (output) and the deviation between the expected behavior, and the elimination of bias in order to achieve the desired system performance. In the feedback control system, there was not only the signal from the input to output prior to the pathway, also contain input from the output to the signal feedback path, the two form a closed loop. Therefore, the feedback control system, also known as closed loop control system. Feedback control is the main form of control. Most of the feedback control system control system. In engineering often to run the expectations manipulation to output and consistent feedback control system, known as automatic adjustment system, to be used to accurately follow or replicate a process known as feedback control system or servo system .Feedback control system by the controller, the controlled object and the feedback path formed. More links, for subtracting the input and output, error signal is given. This link may be in specific systems, together with the controller, referred to as regulators. With temperature control, for example, the controlled object for the stove; output variables for the actual oven temperature; input variables for a given constant temperature, usually expressed with the voltage. Temperature measurement using thermocouples, on behalf of the thermal emf and the furnace temperature for a given voltage compared to the difference between the voltage through the power amplified to drive the corresponding actuator control. Compared with open loop control system,closed-loop control has a number of advantages. In the feedback control system, for whatever reason (external disturbances or changes within the system), as long as the amount of deviation from the specified value to be controlled, it will generate the appropriate control action to eliminate bias. Therefore, it can inhibit the ability of interference, not sensitive to the device characteristics and can improve the system's response. However, the introduction of feedback loops to increase the complexity of the system, but choose not to then the gain will cause system instability. To improve the control precision can be measured in the disturbance variables, they often also used by disturbance of the control (ie, feedforward control) as a supplement to constitute a feedback control complex control systems.A Closed-Loop system utilizes feedback to measure the actual system operating parameter being controlled such as temperature, pressure, flow, level, or speed. This feedback signal is sent back to the controller where it is compared with the desired system setpoint. The controller develops an error signal that initiates corrective action and drives thefinal output device to the desired value. In the DC Motor Drive illustrated above, the tachometer provides a feedback voltage which is proportional to the actual motor speed. Closed-Loop Systems have the following features:1.A Reference or Set Point that establishes the desired operating point around which the system controls.2.The process variable Feedback signal that “tells” the controller at what point the system is actually operating.3.A Controller which compares the system Reference with the system Feedback and generates an Error signal that represents the difference between the desired operating point and the actual system operating value.4.A Final Control Element or mechanism which responds to the system Error to bring the system into balance.This may be a pneumatically controlled valve, an electronic positioner, a positioning motor, an SCR or transistor power inverter, a heating element, or other control device.5.System Tuning Elements which modify the control operation by introducing mathematical constants that tailor the control to the specific application, providesystem stabilization, and adjust system response time. In process control systems these tuning elements are: Proportional, Integral, and Derivative (PID) functions. In electrical systems, such a generator voltage regulators and motor drives, typical tuning adjustments include:(1).Gain, the amplification factor of the controller error amplifier, which affects both system stability and response time;(2).Stability which provides a time-delayed response to feedback variations to prevent oscillations and reduce system “hunting”;(3).Feedback an adjustment which controls the amplitude of the feedback signal that is balanced against the system set-point;(4).Boost which is used in AC and DC motor drives to provide extra low-end torque;(5).IR Compensation which provides a control signal that compensates for the IR Drop (V oltage Drop) which occurs in the armature windings in DC machines due to increased current flow through the armature.Feedback PolarityIn closed-loop systems, feedback signals may be either Regenerative (in-phase) or Degenerative (out-of-phase). Regenerative feedback exists when the feedback polarity or phase relationship acts to aid or boost the main control signal. If the amplitude of the feedback is sufficiently large oscillations will be developed. (This is the principal used in the operation of radio frequency oscillators.) When regenerative feedback is used in control systems, such in the case of IR Compensation, the effect of excessive feedback must limited, otherwise instability will result.Degenerative feedback, on the other hand, will dampen oscillations and produce system stability. In degenerative feedback, the phase relationship or polarity of the feedback signal acts to cancel or reduce that of the main control signal.Feedback polarity is critical and proper feedback polarity must be determined when commissioning equipment which consists of separate control and feedback devices. This is not a concern to the installer of a packaged system where the control and feedback devices are pre-wired as a complete system.In the example DC Motor Drive, an operational amplifier configured as a summing inverter is utilized. This configuration requires that the reference and feedback signals be of the opposite polarity because the amplifier output (error) will be the mathematical sum of the input voltages (here the reference is positive and the feedback is negative). When a differential amplifier is used, the reference and feedback will be of the same polarity because the amplifier output (error) will be the mathematical difference of the two input voltages.An example of on-off controlProportional control is the primary alternative to on-off control. If the difference between the current plant output and its desired value (the current error) is large, the software should probably change the drive signal a lot. If the error is small, it should change it only a little. In other words, we always want a change like:Proportionwhere P is a constant proportional gain set by the system's designer.For example, if the drive signal uses PWM, it can take any value between 0% and 100% duty cycle. If the signal on the drive is 20% duty cycle and the error remaining at the output is small, we may just need to tweak it to 18% or 19% to achieve the desired output at the plant.If the proportional gain is well chosen, the time the plant takes to reach a new setpoint will be as short as possible, with overshoot (or undershoot) and oscillation minimized.Unfortunately, proportional control alone is not sufficient in all control applications. One or more of the requirements for response time, overshoot, and oscillation may be impossible to fulfill at any proportional gain setting.The biggest problem with proportional control alone is that you want to reach new desired outputs quickly and avoid overshoot and minimize ripple once you get there. Responding quickly suggests a high proportional gain; minimizing overshoot and oscillation suggests a small proportional gain. Achieving both at the same time may not be possible in all systems.Fortunately, we do generally have (or can derive) information about the rate ofchange of the plant's output. If the output is changing rapidly, overshoot or undershoot may lie ahead. In that case, we can reduce the size of the change suggested by the proportional controller.The rate of change of a signal is also known as its derivative. The derivative at the current time is simply the change in value from the previous sample to the current one. This implies that we should subtract a change of:Differentialwhere D is a constant derivative gain. The only other thing we need to do is to save the previous sample in memory.In practice, proportional-derivative (PD) controllers work well. The net effect is a slower response time with far less overshoot and ripple than a proportional controller alone.IntegrationA remaining problem is that PD control alone will not always settle exactly to the desired output. In fact, depending on the proportional gain, it's altogether possible that a PD controller will ultimately settle to an output value that is far from that desired. The problem occurs if each individual error remains below the threshold for action by the proportional term. (Say the error is 3, P = 1/8, and integer math is used.) The derivative term won't help anything unless the output is changing. Something else needs to drive the plant toward the setpoint. That something is an integral term.An integral is a sum over time, in this case the sum of all past errors in the plant output,Even though the integral gain factor, I, is typically small, a persistent error will eventually cause the sum to grow large and the integral term to force a change in the drive signal. In practice, the accumulated error is usually capped at some maximum and minimum values.In summary, on-off and proportional control are the two basic techniques of closed-loop control. However, derivative and/or integral terms are sometimes added to porportional controllers to improve qualitative properties of a particular plant's response. When all three terms are used together, the acronym used to describe the controller is PID.最新文件仅供参考已改成word文本。