开环控制系统与闭环控制系统 ppt课件
开环控制系统与闭环控制系统 复习课件-高中通用技术苏教版(2019)必修《技术与设计2》
开环控制系统——案例
自动门控制装置
当人走进自动门时，门上方的红外线装置检测到人 体热辐射发出的红外信息，控制电路接收到该信号后， 便会发出相应的指令，启动电动机运转，从而带动门自 动开启。门开启后如果没有人在周围通知电动机反向运 转，使门关闭。
开环控制系统——投飞镖
期望值
大脑
输入量
控制器
手 执行器
A.控制器 .检测装置
C.电热盘 D.设定温度
【2016陕西卷】
闭环
实际温度
给定 温度
自动
加热装置
水箱
【2021陕西卷】
闭环 飞控单元 高度检测器
自动 电机
无人机
缩输回出/伸量出
被笔控尖对象
【2019陕西卷】
16.如图所示为红外感应饮水机电源控制方框图，该控 制系统的执行器是（ ）
A.饮水机电源 C.控制电路
B.加热状态 D.继电器
【2021陕西卷】
【2022陕西卷】
14.如图所示为汽车底部障碍物探测系统的控制方框图。 该控制系统的控制器是（ ）
A.信号 C.语音模块
落点位置
飞镖
被控对象
输出量
开环控制系统——声控灯、光控灯
输入量
控制器
执行器
输出量
被控对象
声光信号
声光检测 控制装置
开关
灯亮/灭 路灯
开环控制系统——火灾自动报警
输入量
控制器
执行器
输出量
被控对象
烟雾信号
感烟探测器
报警器
报警声 报警部件
【2015陕西卷】
红外输线入信量号 中央控处制器理器 机执械行部器件
B.微处理器 D.扬声器
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。
闭环控制与开环控制
闭环控制与开环控制控制系统在工业自动化领域中起着至关重要的作用，其中闭环控制和开环控制是两种常见的控制策略。
本文将介绍闭环控制和开环控制的基本概念、原理及其应用，并探讨两者的优缺点以及在实际应用中的选择。
一、闭环控制闭环控制，又称反馈控制，是一种通过测量输出并将其与期望值进行比较，然后根据差异来调整输入，以实现系统稳定运行的控制方式。
闭环控制系统一般由传感器、控制器和执行器组成。
其基本原理是通过不断监测和调整系统输出，使其接近或稳定于期望状态。
闭环控制可以提供更稳定、更精确的控制效果。
通过实时的反馈信息，闭环控制可以补偿外部环境变化和系统误差，使系统更具鲁棒性。
闭环控制广泛应用于诸多领域，如温度控制、位置控制、速度控制等。
在这些应用中，闭环控制可以实现精确的控制目标，并对系统的稳定性和鲁棒性有较高的要求。
然而，闭环控制也存在一些缺点。
首先，闭环控制系统的设计和调试较为复杂。
其次，闭环控制需要传感器对系统的输出进行实时监测，从而增加了系统的成本和复杂度。
此外，闭环控制往往需要较快的反应速度，因此需要较高的计算能力和实时性。
二、开环控制开环控制，又称前馈控制，是一种根据预先设定的输入信号来控制系统的运行，而无需实时的反馈信息。
开环控制系统一般由输入设备、控制器和执行器组成。
开环控制通过预先确定的输入信号来指导系统运行，而忽略了系统输出与期望值之间的差异。
开环控制具有设计简单、调试容易的优点。
由于不需要实时的反馈信息，开环控制可以在很多应用中实现较低成本和复杂度的控制。
因此，在一些对控制精度和稳定性要求不高的应用中，开环控制是一个有效的选择。
然而，开环控制也存在一些限制。
首先，开环控制系统对外部环境的干扰和系统误差较为敏感，无法自动调整。
其次，由于没有反馈信息，开环控制无法实时纠正系统偏差，导致输出与期望值之间可能存在较大的误差。
因此，在一些对控制精度和稳定性要求较高的应用中，开环控制无法满足需求。
三、闭环控制与开环控制的应用闭环控制和开环控制在不同的应用场景中表现出各自的优势。
开环和闭环
开环和闭环
引言
介绍
开环
开环的英文名是open-loop。
开环相对于闭环而言，也叫开环控制系统。
意思就是不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统。
开环就相当于单向操作，我们给控制器一个值，控制器就按这个值操作控制。
也就是只控制输出，不计后果的控制。
这种系统比较简单，容易掌握使用，工作稳定，但精度和速度的提高受到限制，所以一般仅用于不考虑外界影响，或惯性小、精度要求不高的一些系统。
打个比方，开环相当于开水龙头，你拧到什么位置，水龙头就出多少大小的水，没有反馈信号。
闭环
开环与闭环的区别
工作原理不同
开环控制系统不能检测误差，也不能校正误差。
控制精度和抑制干扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。
因此，一般仅用于可以不考虑外界影响，或惯性小，或精度要求不高的一些场合。
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。
因此，一般广泛应用于对外界环境要求比较高、高精度场合。
结构组成不同
开环系统没有检测设备，组成简单，但选用的元器件要严格保证质量要求。
闭环系统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。
稳定性不同
开环控制系统的稳定性比较容易解决。
闭环系统中反馈回路的引入增加了系统的复杂性。
后续。
开环控制系统和闭环控制系统的区别与相关
举例：打开灯的开关一一按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束，灯是否亮起
以对按开关的这个活动没有影响；
闭环控制系统:可以将控制的结果反馈回来与希望值比较，并根据它们的误差调 整控制作用的系统
举例：调节水龙头 一一首先在头脑中对水流有一个期望的流量，水龙头打开后由 眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较，并不断的用手进行调节形成一个反馈闭
■
（定时器）
■
（进水门阀）
■
（游泳池）
（游泳池的水位）
（电流）
输入量
控制器
■
执行器
4
被控对象
输出量
（设定亮、灭时序）
（电脑）
（时序控制装置）’
■
（红绿灯）
（灯亮、灭时序）
开环系统，自动门、自动路灯 一一自动开环系统
开环控制系统方框图
3、宾馆自动门控制系统
4、楼道自动声控灯装置控制量
（电流）
输入量
ih-
控制器
fa-
执行器
■
被控对象
输出量
（有无声音）
■
（声电传感
（触点延时开关）
■
（楼道灯）
（灯亮或灭）
（水流量）
输入量
■
控制器
ih-
执行器
■
被控对象
输出量
.
（设定注水的时间）
环控制；骑自行车 同理不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制
开环闭环的区别 ：1、有无反馈；2、是否对当前控制起作用。开环控制一般是在
瞬间就完成的控制活动，闭环控制一定会持续一定的时间，可以借此判断。
手动控制系统：必须在人的直接干预下才能完成控制任务的系统 自动控制系统：不需要有人干预就可按照期望规律或预定程序运行的控制系统 判断：骑自行车 一一人工闭环系统，导弹一一自动闭环系统，人打开灯一一人工
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
开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关的实例
开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关的实例开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统举例：打开灯的开关——按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束，灯是否亮起以对按开关的这个活动没有影响；闭环控制系统：可以将控制的结果反馈回来与希望值比较，的系统举例：调节水龙头——首先在头脑中对水流有一个期望的流量，有的流量大小与期望值进行比较，并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制；手动控制系统：必须在人的直接干预下才能完成控制任务的系统自动控制系统：不需要有人干预就可按照期望规律或预定程序运行的控制系统自动门、自动路灯——自动开环系统开环控制系统方框图19例开环控制系统的方框图：1、水泵抽水控制系统2、家用窗帘自动控制系统4、楼道自动声控灯装置5、游泳池定时注水控制系统6、十字路口的红绿灯定时控制系统控制量控制量控制量控制量控制量控制量控制量控制量8、自动升旗控制系统9、宾馆火灾自动报警系统10、宾馆自动叫醒服务系统11、活动猴控制系统13、家用缝纫机缝纫速度控制系统14、普通电风扇控制系统15、普通全自动洗衣机控制系统17、宾馆自动门加装压力传感器防意外事故自动控制系统18、可调光台灯控制系统控制量控制量控制量控制量控制量控制量控制量控制量控制量19、电吹风控制系统闭环控制系统方框图12例闭环控制系统的方框图：1、投篮2、供水水箱的水位自动控制系统3、加热炉的温度自动控制系统控制量给定量被控量给定量被控量给定量 被控量给定量4、抽水马桶的自动控制系统5、花房温度控制系统6、夏天房间温度控制系统7、家用电饭锅保温控制系统8、家用电冰箱温度控制系统9、宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统被控量给定量给定量被控量房内实给定量被控量控制量被控量给定量被控量冰箱实给定量给定量被控量控制量10、粮库温、湿度自动控制系统11、自动电热水壶控制系统被控量 粮库内给定量（设定控制量给定量控制量。
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
开环与闭环控制系统辨识PPT共34页
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
34
Байду номын сангаас
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
开环与闭环控制系统辨识
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
开环控制和闭环控制
系统有三种基本控制方式：开环控制、闭环控制和复合控制。
其中闭环控制是自动控制系统最基本的控制方式，且应用广泛。
一、开环控制开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而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，不具备自动修正的能力。
其输入可分为给定值输入和干扰输入。
涉及的基本概念
控制系统；用以完成一定控制任务的元、部件的组合。
控制器：对被控对象起控制作用的设备总体，即控制装置。
被控对象：需要控制的机器、设备或生产过程。
输入量：作用于控制系统的物理量，可分为使系统具有预定功能的控制输入量(简称控制量)和破坏系统控制输入量和输出量之间预定规律的干扰输入量(简称干扰或扰动量)。
输出量：控制系统或被控对象的需要进行控制的物理量。
二、闭环控制 闭环控制是将输出量直接或间接反馈到输入端形成闭环、参与控制的控制方式。
若由于干扰的存在，使得系统实际输出偏离期望输出，系统自身便利用负反馈产生的偏差所取得的控制作用再去消除偏差，使系统输出量恢复到期望值上，这正是反馈工作原理。
可见，闭环控制具有较强的抗干扰能力. 涉及的基本概念反馈：输出量送回至输入端并与输入信号比较的过程。
负反馈：反馈的信号是与输入信号相减而使偏差越来越小。
三、复合控制 复合控制是开环控制和闭环控制相结合的一种控制方式，是在闭环控制的基础上，通过增设顺馈补偿器来提高系统的控制精度，从而改善控制系统的稳态性能。
主要应用于高精度的控制系统中。
开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关的实例
开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关的实例开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统举例：打开灯的开关——的这个活动没有影响； 闭环控制系统：可以将控制的结果反馈回来与希望值比较，的系统 举例：调节水龙头——有的流量大小与期望值进行比较，并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制；骑自行车同理不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制 自动控制系统：不需要有人干预就可按照期望规律或预定程序运行的控制系统 判断：骑自行车——人工闭环系统，导弹——自动闭环系统，人打开灯——人工开环系统，自动门、自动路灯——自动开环系统 开环控制系统方框图19例 开环控制系统的方框图： 1、水泵抽水控制系统 2、家用窗帘自动控制系统3、宾馆自动门控制系统 5、游泳池定时注水控制系统6、十字路口的红绿灯定时控制系统7、公园音乐喷泉自动控制系统8、自动升旗控制系统9、宾馆火灾自动报警系统 控制量控制量控制量控制量 控制量 控制量控制量 控制量 输入量 （定时时间） 控制量10、宾馆自动叫醒服务系统11、活动猴控制系统 12、公共汽车车门开关控制系统13、家用缝纫机缝纫速度控制系统14、普通电风扇控制系统15、普通全自动洗衣机控制系统16、手电筒控制装置 17、宾馆自动门加装压力传感器防意外事故自动控制系统 18、可调光台灯控制系统19、电吹风控制系统控制量 控制量（压缩空控制量控制量控制量 控制量 控制量控制量控制量闭环控制系统方框图12例闭环控制系统的方框图：1、投篮2、供水水箱的水位自动控制系统3、加热炉的温度自动控制系统4、抽水马桶的自动控制系统5、花房温度控制系统给定量 被控量给定量被控量给定量 被控量给定量被控量给定量给定量 被控量控制量6、夏天房间温度控制系统7、家用电饭锅保温控制系统8、家用电冰箱温度控制系统9、宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统10、粮库温、湿度自动控制系统11、自动电热水壶控制系统给定量被控量房内实被控量给定量 控制量被控量 冰箱实给定量 给定量被控量—80℃） 控制量被控量 粮库内给定量（设定控制量给定量控制量。
通用技术开环和闭环控制系统
3.简单闭环控制系统的方框图：
给定
比较器 +
量
控制器
-
控制量
执行器
被控对象
检测装置
被控量
探究
这是闭环系统吗？
同学们几乎每天听着扩音机里播放的音 乐做广播体操，但扩音机从未引起大家的注 意。学习了上面的内容后，请大家思考：
扩音机是一个什么控制系统？
希 罗 的 自 动 门
祭坛 水罐 点火 重锤
庙门 转动轴 旋转 庙门 开启/
请完成p106的马上行动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器制冷装置温度值检测装置比较器文档仅供参考如有不当之处请联系本人改正
第二节 控制系统的 工作过程与方式
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。
二、开环控制系统
案例分析：自动门
• 自动门的动作过程是怎样的？
– 当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口 时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又 关闭。
• 自动门的功能和技术要求：
– 功能：无人时，常关；有人时，开门 – 技术要求：当人距门1m时，门即打开；门打开
后，延时10s后关门
自动门如何实现自动开、关的呢？
红外传感器
控制电路
电机
人体 热辐射
红外传感器
控制电路
电机
控制量
转动
自动门
门的开启 与关闭
控制器
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开环控制系统与闭环控制系统
给定量 （设定的温度）
比较器
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。
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）
开环控制系统与闭环控制系统
先验知识
实验设计
参数
模型类选择
等价准则选择
否：修改模型
建
模
和
参
模型验证
数
是：接受模型
估
计
辨识的基本原理
为了得到模型参数的估计值，通常采用逐步逼近的
办法
过程
e(k )
h(k)
辨识表达式 y(k)
开环控制系统与闭环控制系统
1、有无反馈； 2、是否对当前控制起作用。开环控制一
般是在瞬间就完成的控制活动，闭环控 制一定会持续一定的时间，可以借此判 断馈环节
开环控制系统与闭环控制系统
控制过程中，没有反馈环节，不能对 控制结果加以修正、调节。是个单程 的控制流向。这种控制，称为开环控 制。以投篮为例。
不满意
开环控制系统与闭环控制系统
closed-loop system identification 在闭环条 件下确定开环系统(或正向通道)的动态性。一 般的系统辨识方法都是针对开环控制系统的， 于闭环控制系统的辨识，主要是指根据闭环操 作所得的数据，在什么条件下可以辨识和如何 辨识系统的正通道参数的问题。稳定的闭环系 统对于不同反馈作用输入信号可能有几乎相同 的输出信号，因此闭环系统输入和输出数据所 提供的信息比开环的少。所以闭环误差大于开 环辨识。 （实验验证）
+
z(k)
θ0
+
模型 θ
θˆ(k )
+ ~z (k)
-
zˆ(k )
辨识算法
辨识的分类 离线辨识、在线辨识 非参数模型辨识、参数模型辨识 非参数模型辨识（经典辨识）：假定过程是线性
的前提下不必事先确定模型具体结构。阶跃响应、 脉冲响应、频率响应、相关分析、谱分析等
参数模型辨识（现代辨识）：必须假定一种模型
结构，通过极小化误差准则来确定模型参数。最小 二乘类法、梯度校正法、极大似然法等
辨识的内容： 步骤：
根据辨识目的，利用 先验知识，初步确立 模型结构→采集数据 →进行模型参数和结 构辨识→验证，获得 最终模型。
辨识目的和先验知识
实验设计 获取输入输出数据
模型类型和结构 模型参数估计
模型验证 满意
最终模型
4.3 转速反馈控制的直流调速系统
开环控制系统与闭环控制系统
在仿真的基础上，对实验室规模的蒸汽—水热交 换机进行开环与闭环辨识实验，输入跟输出信号 都采用工业仪表测量记录。
热交换机外形尺寸：φ200×1400 换热面积：2M 2 内管尺寸：φ12×1.5 共24根，分成四程 材料：全部碳钢
开环控制系统与闭环控制系统
1.不能轻易切断过程的反馈回路，否则可能造成过 程失控，严重影响运行。
2.自适应控制问题时，辨识跟控制是有机结合的， 这时辨识一定要在闭环情况下进行，以便随时修 改控制规律。
3.系统本身就存在着内在的，固有的反馈，因为他 们是内部存在的是客观的，无法解除的。
开环控制系统与闭环控制系统
测速反馈环节 Un n α——转速反馈系数（V·min/r） 电压比较环节 Un Un*Un 比例调节器 Uc KpUn Kp——比例调节器的比例系数 电力电子变换器 Ud0 KsUc 直流电动机 n Ud0 I dR
Ce
开环控制系统与闭环控制系统
静特性方程式 ：
n K pK sU n *IdRK pK sU n * R Id
开环控制系统与闭环控制系统
控 制 信 号 大脑
控 制 量 手臂,肢体
篮 球 落 篮球 点
开环控制系统与闭环控制系统
按时序控制的系统 控制过程始终是随时间的前进而前进的，
没有回头。
开环控制系统与闭环控制系统
控制过程中有反馈环节可以把控制结果 反馈回来与期望值进行比较,并根据它们 的误差及时调整控制作用，控制流向形 成了闭合回路
C e(1K pK s /C e) C e(1K ) C e(1K ) 式中: K K p Ks ——闭环系统的开环放大系数
Ce
相当于在测速反馈电位器输出端把反馈回路断开 后，从放大器输入起直到测速反馈输出Байду номын сангаас止总的 电压放大系数，是各环节单独的放大系数的乘积。
闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速 与负载电流（或转矩）间的稳态关系。
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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。
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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。”
闭环控制系统：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
开环控制系统与闭环控制系统
小组成员：王皓辰 肖连翘
开环控制系统与闭环控制系统
开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统 举例：打开灯的开关——按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束，灯是 否亮起已对按开关的这个活动没有影响；投篮——篮球出手后就无法再继续 对其控制，无论球进与否，球出手的一瞬间控制活动即结束反馈环节一个没 有反馈环节