闭环控制系统.ppt

合集下载

三《闭环控制系统的干扰与反馈》.ppt

抽水马桶就是典型的案例：
请尝试画出抽水马桶的控制系统方框图
三、干扰与反馈
在控制系统中，除输入量（给定值）
以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。
例如：人在逆风中骑自行车
风
应保持的速度
自行车
行车速度
马上行动
在空调的控制系统中，下列哪些处于干扰因素？
⑴开门、开窗； ⑵房间里增加人； ⑶打开房间里的吊扇； ⑷房间里的人走动。
比较器 +
-
控制电路压缩机温度检测装置
电冰箱
输出温度
⑶走道路灯的声控系统
声音
声音传感器
开关信号
开关电路
灯
灯亮
(4)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
设定红绿灯停留时间
比较器 +
-
控制电路
红绿灯开关红绿灯转换器
车流量检测装置
红绿灯停留时
间
课堂小结
1.闭环控制系统方框图
游泳池水位控制系统的干扰因素
定时器的误差（定时控制系统）进水阀门水流量的不稳定性
控制系统中，为了克服干扰，保持输出稳定，需要将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较，这种比较过程称为反馈。
闭环控制系统是指在系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。
所谓黑箱方法是将要研究的系统作为黑箱，通过对系统输入与输出关系的研究，进而推断系统内部结构及其功能的方法。
拍
西瓜
声音
系统的输入
控制系统
系统的输出
马上行动：列举黑箱方法应用的例子，并填写下表。
黑箱方法应用的例子信息学奥赛选手程序

07自控原理12

其中, 系数a、b 可以是常数, 也可以是时变系数；r(t) 表示输入 ;c(t) 表示输出。 9
线性系统也可细分成两类： 1）系统微分(或差分)方程的系数均为常数,称为线性定常系统。定常特性：系统的响应曲线形状, 只取决于具体的输入, 而与输入的时间起点无关。 2）微分(或差分)方程的系数有时间的函数,则称为线性时变系统. 至少有一个系统组成元件静特性是斜率随时间变化的直线。
1.系统分析 (1) 建立系统的数学模型。 (2) 分析系统的性能, 计算三大性能指标是否满足要求 (3) 分析参数变化对上述性能指标的影响,决定如何合理地选取。
20
2. 系统的设计
步骤如下 :
(1)根据要求的性能指标,综合出系统应有的数学模型。
(2)根据已知的被控对象,求出对象的数学模型, 并画出系统结构图. (3)按结构图与数学模型关系, 根据己知部分和系统应有的数学模型,求出控制器的数学模型和控制规律。 (4)各部分结构确定后, 按己定结构求出系统数学模型, 进行性能分析, 验证它在各种信号作用下是否满足要求, 以便修正。 (5)结构参数最终确定后, 可进行实验仿真, 若效果理想即可制作样机。
图1-11典型的自动控制系统方框图由被控量通过反馈元件所产生的信号, 它是被控量的函数
5
由系 1.2.3 反馈控制系统的组成和术语
是希望也称校正元件或控制典型的自动控制系统一般都是由参考输入元件、比较元件、控的响应器、调节器.由于作也称希望的响制元件、执行元件、被控对象以及反馈元件六个基本单元组成值(理用误差往往十分微弱应值, 它是理 .每个基本单元都用一个方块表示, 信号传递方向用箭头表示, 想输出 , 一般需要进行幅值想化系统所产传递方向都是单向不可逆的, 指向方块的箭头表示输入信号 )与被和功率的放大, 并将生的理想响应离开方块的箭头表示输出信号控量之它转换成适于执行机差 . 构工作的信号; 另外 cr(t) (t) + 理想化系统由于对系统性能的要控制元件的输出作用到执行元件, 系统参求, 需对作用误差信执行元件再直接作用于被控对象, 考比较输入误差号进行运算处理.在输使被控对象随参考输入而变化如阀入一般的控制系统中, r(t) 偏差控制门、伺服电动机等执行参考输控制器常采用 PID + 被控对象 c(t) 元件入元件 b(t) e(t) 元件控制器被指系统中被控制的设备或过程, 主控反它能完成特定的动作或生产任务量反馈元件

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。

4.3闭环控制系统的干扰与反馈ppt

பைடு நூலகம்
利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法，成为反馈方法。如普通电水壶将水加热至沸腾时，需要人工关闭电源，而自动电水壶具有当水沸腾时自动切断电源的功能，这就是运动反馈方法实现自动控制的结果。
马上行动
分析“穿针引线”的动作过程，并补充一个适当的事例填写下表。
闭环控制系统的优点是控制精度高，不论何种原因造成系统的输出量偏离给定植，闭环控制系统都会产生控制作用来减小这一偏差。于开环控制系统相比，闭环控制系统的设计比较麻烦，结构也相对复杂，构成控制系统的成本较高。闭环控制系统是自动控制中广泛采用的一种控制方式用于要求高精度和高可靠性的场合。
马上行动
被控对象（篮球）
篮球实际投掷的位置
人在驾车时，要使运行中的骑车保持40km/h的速度不变，司机需要目视速度计（监测装置），然后与给定值（40km/h）进行比较、运算，若与给定值有偏差，就通过调节加速器或自动器（即踩油门或踩刹车）来增减速度。因此，反馈使驾驶工作过程形成了一个闭环：检测－－比较－－运算－－操作－－监测，如此反复，直到被控量的值与给定值一致为止。
第四单元控制与设计
闭环控制系统的干扰和反馈
华甫中学通用技术备课组
章节构成
学习目标：
1、干扰因素 2、反馈 3、功能模拟方法 4、黑箱方法
1、能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。
2、熟悉闭环控制系统中反馈环节的作用。
3、熟悉闭环控制系统的工作过程
4、了解功能模拟方法和黑箱方法在控制系统中的应用
炉温的调节过程：温度检测装置测出加热炉内的温度，并随时与给定的温度值进行比较，若加热炉内的温度高于给定的温度，则通过控制器调整调压器的电压，使通过电阻丝的电流减小，加热炉的温度下降；若加热炉内的温度低于给定的温度，则通过控制器调整调压器的电压，使通过电阻丝的电流增大，炉内温度上升，并维持在正常值的范围内，从而使加热炉的温度基本稳定在给定的温度值上。

开环控制系统与闭环控制系统-PPT课件

特点
1、有反馈； 2、会调整； 3、被控量会被控制在一定的值——结果稳定； 4、“结果”会影响“结果”； 5、给定量与被控量是可比较的同一种性质的量。
系统辨识
辨识的定义 L. A. Zadeh曾给辨识下过这样的定义： “辨识就是在输入和输出数据的基础上，从一组给定的模型类中，确定一个与所测系统等价的模型。” 三要素：输入输出数据（辨识的基础）模型类（寻找模型的范围）等价准则（辨识的优化目标）
比较器
给定量（设定的温度）控制器（电子或微机控制装置）控制量（电压）
执行器（加热器）
被控对象（加热炉）
被控量（炉内温度）
检测装置（热电偶）
加热炉的温度自动控制系统
其他闭环控制系统应用实例
值得一提的是，复杂的闭环控制也未必都属于自动控制。汽车的驾驶就是一个常见的实例：汽车沿着道路行驶，必须有人的操控，从控制的角度看，属于人工控制，这时我们是将人与车作为一个整体，看成一个系统。驾驶员通过操控方向盘、油门、刹车等机构，控制车辆行驶的状态；同时，驾驶员还通过视觉，查看车辆与前方道路或障碍物的位置关系信息，根据这一信息不断修正自己的操作，使车辆按照预定的路线轨迹行驶。在这一过程中，驾驶员通过视觉获取的信息就是反馈量，因此属于闭环控制。
热交换器闭环和开环辨识的模型误差分别为0.1392和 0.0189。闭环模型误差虽然比开环辨识大一些，但数值仍然很小，因而两者都可以用于过程的动态控制。
实验结果表明，对系统进行闭环辨识，可以得到与开环辨识相近的过程模型且不会引起过程输入输出大的波动，也不会危及闭环系统的稳定性，因而是最适宜于工业生产过程应用的闭环辨识实验调节。
ˆ (k ) z
辨识算法

闭环控制系统PPT课件.ppt

电源接通，内锅放在发热盘上，使锅内温度升高，当温度达到80度C以上时，饭煮熟，进入保温状态；而保温时，系统通过检测装置会不断检测锅内的温度，当锅内的温度过低时，又会加热，使锅内温度始终保持在一定的范围内。
接通电源来自控制电路发热盘
电饭锅的内锅
电饭锅的内锅温度
输入
热量
输出
给定＋温－度
热量
设
定
注
水
定时器
时
间
输入
进水阀门
游泳池
游泳池水位
水流量
输出
设定＋水－位
水流量
控制器
进水阀门
检测装置
游泳池水位游泳池
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。
闭环控制系统方框图：
给定量比较器控制器
＋－
控制量
执行器
被控对象
检测装置
被控量
案例1：普通家用电饭锅的煮饭控制：煮饭时
1、试分析这个管理方式是开环控制系统还是闭环控制系统？ 2、该控制系统的被控对象和输出量分别是什么？ 3、画出该控制系统的方框图。
给定＋量－
控制器
护士执行
护士的眼睛
门诊室
门诊室里的就诊人数
控制电路
发热盘
检测装置
电饭锅的内锅
电饭锅的内锅温度
案例2：交通路口红绿灯自动控制系统（根据车流量大小改变红绿灯时间）
给定＋车－流量
红绿灯时间
控制电路
红绿灯感应装置
路面车辆
车流量
案例3：现在一些医院里，当专家在门诊室里坐诊时，门口
有一个值班护士，护士根据医生诊断病人的进度，控制病人进入门诊室里的数量，使门诊室里就医病人的数量保持一定量，改变了以往病人多时就全部挤在门诊室里的不良现象，使门诊室里的病人有个轻松的就诊环境。这其实是一个管理方式的改进。

运动技能学习与控制课件第四章感觉系统对运动控制的作用

• 肌腱振动技术：振动器
– 本体感觉反馈失真。
动物手术：切断神经传导
精度明显不如从前，但依然具有完成技能的能力
肌腱振动技术：
二、本体感觉的作用
• 影响运动的准确性
– 对肢体错误位置的反馈提供了纠错的基础。
• 影响动作指令的开始时间
– 例如，伸直食指同时提踵。
• 肢体协调
第五节前馈对动作控制的影响
optical flow
眼球
移動目標
固定目標
一、视觉信息
网球击球时，何时开始动作，何时球拍与球接触，这些信息的获得离不开视觉信息。当球接近人时，球距离越近，视网膜上的投影的变化率越大。通过这种信息可以判断物体接触到视网膜的时间，即触前时间Tc.
一、视觉信息
运动员运用视觉信息来准确起跳。接近40%的调整都发生在最后一步。
人是看不清楚球的
思考题
• 什么是闭环控制系统？ • 中央视觉与周围视觉的区别？ • 什么是触前视觉信息？对于体育运动项目
有什么用？ • 本体感觉在运动控制中的作用。 • 前馈和反馈的区别？
中央视觉
中央有意识
损害这是什么？(What)
外周视觉
中央和外周无意识无
它在哪里？(Where)
一、视觉信息
腹侧视觉系统： •有意识分析的知觉。 •只限制在中央视觉 •需要聚焦和充足的光线。 •于人体注视聚焦的物体很敏感背侧视觉系统 •为运动的视觉控制提供知觉信息 •全视野的（接近180度）， •不要求聚焦 •光线微弱的情况下也能工作。
听觉与动作控制
跑步的脚步声反映出跑步者的节奏；球棒撞击声为棒球运动员提供棒球被击中程度的信息；高尔夫球手通过杆头与球碰撞声音判断击球情况

闭环控制系统的工作过程和方式

A、手动控制、开环控制 B、自动控制、开环控制 C、自动控制、闭环控制 D、手动控制、闭环控制
【2011年会考第38题】某核电站运行时，高压循环水经过反应堆被加热到300—400℃，这些高压循环水再把蒸汽发生器中的水加热成蒸汽用于发电。为了保证系统的正常运行，需要控制循环水的温度，其控制过程为（原理如图所示）：热电偶测出循环水的温度，该温度被传送到控制机构与设定的温度进行比较，根据偏差值通过驱动机构调节控制棒，控制反应堆的发热功率，使水温达到预设的值。请完成下列各题，在有“ ▲ ”处填上相应的内容。
给定比较器
水温
控制器 (控制电路)
加热时间
输出量
执行器
被控对象 ②（▲）
(加热器)
①（▲）
检测装置
图甲热水机保温自动控制系统
⑵该系统是 ▲ (选填“开环”或“闭环”)控制系统；
⑶小黄发现办公室的饮水机经常在没人时电源还开着。为了解决这一问题，他尝试设计一个能自动控制电源的控制系统，通过红外线传感器获取几米以内的人体热辐射信号来控制电源的开启或关闭。小黄设计的控制系统方框图如图乙所示，继电器内有一开关，开关的打开或闭合由控制电路控制，该开关可以控制220V电源的通断。请在图乙上有“ ▲ ”处填上相应的内容。
【类型一】机械式控制方式。当浮球浸在水中时，因为浮力而上升，通过连杆控制系统带动浮门运动，使进水阀关闭，停止进水；当水少了，浮球下降，进水阀打开，又再进水，如此循环。
其中的检测装置是什么？
【类型二】传感器控制方式。电子式水位传感器能对水位进行检测，当被测液体到达预设点时，将输出信号给水位控制器，从而实现对液位的控制。
(3)出水管出水会导致水塔水位下降，在控制系统中将这种现象称为_干__扰___

闭环管理的概念PPT课件

• 第三种情况是传送，三种货物参赛着已经预感到，他不能达到最佳值目标，所以只是尝试了一下，便推出了比赛。
结果
• 结果在这个运输路径当中，从的结果越来越差，常常我们把责任归结装车的人，但实际上，那个在仓库发出计划的人出错了。
SUCCESS
THANK YOU
闭环管理的原则
• 系统整体性 • 高质量 • 强化企业管理 • 降低成本 • 安全生产 • 全方位 • 明确职责 • 严格考核
程序
• 依据闭环管理的原理所确定的闭环管理的程序是：(1)确立控制标准；(2)评定活动成效；(3)纠正错误手段，消除偏离标准和计划的情况。
PDCA循环
SUCCESS
2019/7/26
THANK YOU
2019/7/26
闭环管理的操作运用
• 闭环管理是现代企业普遍遵循的一种管理模式，是先进管理模式的精髓和实质，其基本原理是运用系统论的观点和方法，按照时间和工作顺序，通过引入过程反馈机制，实现整个管理链条的闭合衔接。闭环管理可杜绝工作的漏洞，提高效率，执行好制度，落实好责任规范企业的管理。
• 第一种情况传送一种货物，随着节拍的加快运送到制定地点的货物越来越多，达到最佳值。但当节拍加快到一定程度时装车的人因迎接不假以至于货物散落到地上，送到指定地点的货物会越来越少
• 第二种情况时传送两种货物，但要从中选出一种装在卡车上，你会发现运送到制定地点的货物远没有达到，运送一种货物的最佳值。
• 闭环管理常常存在有计划无结果，或是计划与结果相去甚远，的情况，闭环管管理难以实现的原因是，一计划制定不切实际，二没有进行原因分析，三虽然进行了原因分析但未落实对策，四未检查执行效果。
培训
• 确定培训内容 • 实施培训计划 • 加强培训考核

1.2 开环控制和闭环控制

（3）、公园音乐喷泉自动控制系统
音乐信号声控装置阀门喷水量喷嘴喷水与否
广东交通职业技术学院机电工程系 12:25
2. 闭环控制系统(Closedloop Control System) 闭环控制系统(Closed 若系统输出量通过反馈环节返回来作用于控制部分，形成闭合环路，则这样的系统称为闭环控制系统，又称为反馈控制系统(Feedback Control System)或按偏差控制。也就是控制装置与受控对象之间不但有顺向作用，而且还有反向联系，被控量对控制过程有影响。
执执执工
(步步热电电步步电电步)
控控控控
(工工工)
输输输 (给移)
图 1-7 数控加工机床开环控制方框图此系统的输入量为加工程序指令，输出量为机床工作台的位移，系统的控制对象为工作台，执行机构为步进电动机和传动机构。由图可见，系统无反馈环节，输出量并不返回来影响控制部分。
广东交通职业技术学院机电工程系 12:25
－
UfT
功功电电
热电电
减减减
调电减
热电
T
热热热
图1-13 电炉箱自动控制方框图
T UfT ∆U＝(UsT －UfT ) (>0) Ua (>0)
热电电电
UR
T
自电自自，直直＝给给给，＝0时时 T ∆U
图1-14 炉温自动调节过程
广东交通职业技术学院机电工程系 12:25
3、闭环控制系统的特点（1）系统输出量参予了对系统的控制作用（2）控制精度高（3）抗干扰能力强（4）系统可能工作不稳定，通常要加校正元件
列举你所知道的开环控制系统：（1）、水泵抽水控制系统
输入量（接通电源）控制器（电机）控制量（水流量）输出量（水管排出水）被控对象（水管）

开环控制系统闭环控制系统

闭环控制系统亦称为反馈控制系统。闭环控制系统与开环控制系统相比，具有精度高，动态性能好，抗干扰能力强等优点，它的缺点是结构复杂，维修困难，价格昂贵等。
二、系统的分类
2．按照信号处理技术分类
控制系统可以分为模拟控制系统和数字控制系统凡是采用模拟技术处理信号的控制系统都称为模拟控制系统，而采用数字技术处理信号的控制系统则称为数字控制系统。现在许多控制系统都采用微处理机直接作为控制器，负责采集信号、运算控制规律以及产生控制指令等。机械系统是连续的物理过程，而微处理机控制器处理离散的数字信号，二者之间必须通过采样器和数据保持器连接起来通常，这类计算机控制系统通常称为采样—数据控制系统。
由此可见控制系统在典型输入信号作用下的由此可见控制系统在典型输入信号作用下的性能指标通常由性能指标通常由稳态性能稳态性能和和动态性能动态性能两部分组两部分组三系统的过渡过程和性能指标三系统的过渡过程和性能指标三系统的过渡过程和性能指标三系统的过渡过程和性能指标1稳态性能稳态性能对于单输入单输出系统来说在时域中稳态响对于单输入单输出系统来说在时域中稳态响应的性能指标是稳态误差它等于系统在典型信号应的性能指标是稳态误差它等于系统在典型信号作用下时间作用下时间tt趋向于无穷大时的稳态输出与参考趋向于无穷大时的稳态输出与参考输入整定的希望输出之差
(3) 执行器在这里就是控制阀，它可以根据控制器送来的信号以及信号值的大小自动调节阀门的开启度，相当于人工控制时手和阀的组合。
一、控制与控制系统
干扰
给定值+ 偏差控制器控制器控制阀操纵被控对象被控变量
-
输出
变量
测量值
传感器
自动控制系统方框图
利用系统框图可以清楚、方便地表示自动控制系统中各个组成部分之间的相互关系，在研究自动控制系统时，通常用方框图表示控制系统的组成。

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

闭环控制系统

反馈控制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成。比较环节是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。
(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。

闭环控制系统的设计

04
闭环控制系统应用实例
温度控制系统设计
温度控制系统是闭环控制中常见的一种，主要用于工业和家庭环境中对温度的精确控制。
温度控制系统通过温度传感器检测环境温度，并将该信号传输至控制器。控制器根据预设的温度值与实际温度值的差异，输出相应的控制信号，如调节加热元件的功率，以实现温度的精确控制。
液位控制系统设计
控制精度分析
分析系统输出与期望输出之间的误差大小和分布情况，评估控制精度。
03
闭环控制系统设计方法
根轨迹法
总结词
根轨迹法是一种通过绘制闭环极点在复平面上的轨迹来分析控制系统稳定性的方法。
详细描述
根轨迹法通过分析开环传递函数的极点位置变化来预测闭环系统的稳定性。通过改变开环传递函数的某些参数，可以观察到闭环极点的变化，从而判断闭环系统的稳定性。根轨迹法还可以用于确定系统对特定参数变化的敏感度。
闭环控制系统是一种反馈控制系统，它通过比较实际输出与期望输出之间的误差来调整系统的输入，从而减小误差并使输出达到期望的目标值。
闭环控制系统的基本组成
总结词
闭环控制系统通常由控制器、受控对象、反馈通道和前馈通道等部分组成。
详细描述
控制器是闭环控制系统的核心，负责接收输入信号并根据控制算法计算输出信号；受控对象是实际需要控制的设备或系统；反馈通道负责将受控对象的输出信号反馈回控制器；前馈通道则用于补偿系统中的干扰和变化。
闭环控制系统的特点
总结词
闭环控制系统具有高精度、高稳定性和适应性强的特点。
详细描述
由于闭环控制系统采用了负反馈机制，能够实时监测系统输出并与期望值进行比较，因此具有高精度和高稳定性，能够快速适应不同的输入和环境变化。此外，通过调整控制算法和参数，闭环控制系统还可以实现复杂的控制策略和优化目标。

第一章闭环控制系统频率特性

M 1.2
M 1.0
1 2
A( )
M 1.3
M 1.4
jV
M 0.5
M 0.25
1.0
Mr
1
0
U
r
G ( j )
图5-63 利用等M圆图求取A(ω )
0.1
1 r
10
100

图5-64 控制系统闭环幅频特性图15
需要指出，上述方法可直接得到G（jω ）与等M圆簇各交点处的M值，其对应的ω 值还必须查表才能得到。方法是，先根据给定的开环频率特性 G(jω )表达式，分别由给定的 ω 值(按合适步长从小到大)计算出开环幅频特性 G( j ) 和开环相频特性 G ( j ) 的对应值，这只要编制一个简单程序，便可将所有数据计算和打印出来（如表5-1所示）。对照G(jω )与等M圆簇各交点坐标位置查表得到对应的角频率ω 值，最后将各交点的ω 值和M值列表（如表5-2所示）标出，便可绘出如图5-64所示的闭环幅频特性A(ω)。用等M圆求取闭环幅频特性不仅简单方便，而且可以在G平面上直接看到当开环频率特性曲线 G(jω )的形状发生某种变化时，闭环幅频特性 A(ω )将会因之出现那些相应的变化，以及这些变化的趋势。由图5-63和图5-64还可看出，与G(jω )曲线相切的圆所表示的 M值就是闭环幅频特性的最大值，如果切点的M值大于1，则切点处的M值就是谐振峰值Mr，对应的频率值就是谐振频率ω r。谐振峰值Mr和谐振频率ω r是闭环幅频特性的两个重要特征量。它们与闭环系统的控制性能密切相关，有关内容将在§5-7中讨论。 16
2、闭环频域性能指标谐振峰值 Ar 频带宽度ωb
g
A
180o (c )