反馈控制系统的特性
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• ①压力锅的加热、升温、升压过程
• 把加热炉具与压力锅看成一个系统，压力锅体因外部加 热而升温，分析加热的过程。输入量——接通电源或点 火，输出量——锅体升温、锅内升压以及排气孔排气。 控制过程如下图所示，与用炉火加热普通锅体的过程相 同，属于开环自动控制。实用文档
• 下列说法正确的是
A、闭环控制都是自动的控制系统 B、开环控制都是人工的控制系统 C、闭环控制一定比开环的好 D、按时间顺序进行的控制都是开环控制
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。
第三章反馈控制系统 的特性
实用文档
自行车的速度控制
脚踩的力 （输入）
脚蹬曲柄链轮 中轴链条飞轮
行使的速度 （输出）
一定范围内输入的力实用与文档输出的速度 是成正比的。
电风扇的风速控制
电风扇风 速的挡位
（输入）
电机
扇叶
电风扇 的风速
（输出）
选择不同的挡位输入，输出的风速不同， 一个挡位对应着一个风速。
这就是我们下节课程要学习的闭环控制系统
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• 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
特点 实时的 连续的 反馈环节必须对控制作用产生影响 比如空调房间温度的控制，只要房间实际 温度和设定的温度有误差，它就要实施控 制，直到实际温度和设定的温度相等，控 制过程就结束。 实用文档
实用文档
实用文档
• 分析这样一个控制问题，首先要界定所考察的系统范 围。从整体效果上看，该控制过程的输入量是加热锅体， 加热锅体导致的三个结果：锅体升温、锅内升压以及排 气孔排气，都是输出量，而输出量并未反馈回来影响输 入量，因此它是一个开环控制系统。而更细致的分析， 应该把升温过程与恒压/恒温过程分别进行分析。分析 时考察的系统范围不同，结论也不同。
各种需要精确控制的系统中，尤其是电子控制系
统，比如：各种放大电路中的增益控制；环境的
温度、湿度、水位、压力的控制；机械结构的位
置控制、速度控制等等。因此常常使人觉得：闭
环控制是复杂的、精确的、自动的控制方式，而
开环控制相对的简单、粗糙和非自动。这种感觉
常常造成初学者在分析系统时的误判，需要特别
注意。
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• 以普通家用压力锅的温度控制过程为例，在密 闭状态下，锅内的温度与压力呈对应关系。加热 锅体，锅内温度逐步升高，锅内压力也随之升高； 当锅内的压力达到设定值时，高压将顶开压在排 气阀上的重锤，排出蒸汽，使锅内压力降低，压 力的降低又造成温度的降低。由于重锤的重量是 恒定，因此当温度达到设定值之后，加热量和排 气量将呈动态平衡，锅内压力保持在高于大气压 力的一个恒定值上，锅内温度也保持在高于常压 水的沸点温度的一个恒定值上（一般为110℃左 右），不再继续升高。过程如下图所示：
• 思考：闭上眼睛写字与睁开眼睛写字的区别在 哪里？为什么？
• 以色列的“定点清除”，能够把炮弹打到几千 公里以外的行驶的汽车，这是为什么？是不是 炮弹长了“眼睛”？对了，正是炮弹长了“眼 睛”，这不是普通炮弹，而是导弹。导弹打得 准是因为它具备了自动修正的能力。
• 睁开眼睛写字是否具备自动修正的能力？ • ：在控制系统中如何才能具备自动修正的能力？
• 请写出“芝麻开门”声控开门系统的控制 方框图，有兴趣的同学课后可以制作模型， 把神话变成现实。
• 谁不懂写，请举手。 • 当你 明确“芝麻开门”声控开门系统是开
环控制系统之后方框图 • 你可以把开环控制系统方框图拿出来，想
一想，控制器、执行器、被控对象分别是 什么？
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• 2、公共汽车车门的开关控制。
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开环控制与闭环控制的区别
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• “开环控制”与“闭环控制”的区别就在于控
制系统中有无反馈环节，所谓闭环控制就是存在
反馈环节的控制。这样的系统能够适时地检测控
制的输出结果，并将检测到的信息通过反馈环节
反映到输入端，调整输入量，达到修正控制误差、
提高控制精确度的目的。反馈技术被广泛应用在
实用文档
一、控制系统
什么是控制系统
任何一种控制的实现，都应通过若干个环节， 这些环节就构成了一个系统---控制系统。
为了分析的方便，我们一般用框图的形式描述一 个控制系统，这种图称为控制系统方框图。
控制系统方框图的输入和输出之间是有一定的关 系的。
控制系统通常又分为开环控制系统和闭环控制系
统。
实用文档
实用文档
小试验:闭上眼睛写“控制系统” 要求体验输出、输入、控制器、执行器、被控对象
分别是什么。
输入量：老师的指令 输出量：所写的字 分析：大脑——控制器，手——执行器，笔——被控对象
输入量：老师的指令 输出量：所写的字 分析：大脑——控制器，手——执行器，笔——被控对象
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• 请同学们课后去试验：睁开眼睛写“控制系统” 四个字。
门
打开门
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2、开环控制系统的组成方框图
控制量
输入 控制器 执行器
被控对象 输出
抓罪犯
公安局
法院
罪犯
依法判刑
控制器：对输入信号进行处理并发出 控制命令的装置或元件，如控制电路。
执行器：直接对被控对象进行控制的 装置或元件。 实用文档
《一千零一夜》里的一个故事：阿 里巴巴和四十大盗的故事
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如果进水管的进水量是均匀的，游泳池中的水 位高度与进水的时间是一一对应的。我们可以在 注水口处装一个定时器，通过定时器来控制注水 过程（时间）。
设定注 入时间
（输入）
定时器
流水量
进水阀
游泳池
游泳池 的水位
（输出）
百度文库
实用文档
开环控制系统的例子
红外自动门
实用文档
红外线自动门
人靠近门
红外线 控制
旋转量
电动机
输入
输出
电饭煲
接通电源的 电信号
锅内的温度
脱粒机
接通电源的 脱粒机脱粒
电信号
的量
红外线自动 红外装置检测到
水龙头
人手发出的信号 实用文档
出水量
一、开环控制系统 1、什么是开环控制系统
定义：控制系统的输出量不对系 统的控制产生任何影响。
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游泳池注水1
一般情况下，一池水需要很长的时间才能灌满， 如果由人工控制整个注水过程，很费时间 。
• 把加热炉具与压力锅看成一个系统，压力锅体因外部加 热而升温，分析加热的过程。输入量——接通电源或点 火，输出量——锅体升温、锅内升压以及排气孔排气。 控制过程如下图所示，与用炉火加热普通锅体的过程相 同，属于开环自动控制。实用文档
• 下列说法正确的是
A、闭环控制都是自动的控制系统 B、开环控制都是人工的控制系统 C、闭环控制一定比开环的好 D、按时间顺序进行的控制都是开环控制
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。
第三章反馈控制系统 的特性
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自行车的速度控制
脚踩的力 （输入）
脚蹬曲柄链轮 中轴链条飞轮
行使的速度 （输出）
一定范围内输入的力实用与文档输出的速度 是成正比的。
电风扇的风速控制
电风扇风 速的挡位
（输入）
电机
扇叶
电风扇 的风速
（输出）
选择不同的挡位输入，输出的风速不同， 一个挡位对应着一个风速。
这就是我们下节课程要学习的闭环控制系统
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• 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
特点 实时的 连续的 反馈环节必须对控制作用产生影响 比如空调房间温度的控制，只要房间实际 温度和设定的温度有误差，它就要实施控 制，直到实际温度和设定的温度相等，控 制过程就结束。 实用文档
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• 分析这样一个控制问题，首先要界定所考察的系统范 围。从整体效果上看，该控制过程的输入量是加热锅体， 加热锅体导致的三个结果：锅体升温、锅内升压以及排 气孔排气，都是输出量，而输出量并未反馈回来影响输 入量，因此它是一个开环控制系统。而更细致的分析， 应该把升温过程与恒压/恒温过程分别进行分析。分析 时考察的系统范围不同，结论也不同。
各种需要精确控制的系统中，尤其是电子控制系
统，比如：各种放大电路中的增益控制；环境的
温度、湿度、水位、压力的控制；机械结构的位
置控制、速度控制等等。因此常常使人觉得：闭
环控制是复杂的、精确的、自动的控制方式，而
开环控制相对的简单、粗糙和非自动。这种感觉
常常造成初学者在分析系统时的误判，需要特别
注意。
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• 以普通家用压力锅的温度控制过程为例，在密 闭状态下，锅内的温度与压力呈对应关系。加热 锅体，锅内温度逐步升高，锅内压力也随之升高； 当锅内的压力达到设定值时，高压将顶开压在排 气阀上的重锤，排出蒸汽，使锅内压力降低，压 力的降低又造成温度的降低。由于重锤的重量是 恒定，因此当温度达到设定值之后，加热量和排 气量将呈动态平衡，锅内压力保持在高于大气压 力的一个恒定值上，锅内温度也保持在高于常压 水的沸点温度的一个恒定值上（一般为110℃左 右），不再继续升高。过程如下图所示：
• 思考：闭上眼睛写字与睁开眼睛写字的区别在 哪里？为什么？
• 以色列的“定点清除”，能够把炮弹打到几千 公里以外的行驶的汽车，这是为什么？是不是 炮弹长了“眼睛”？对了，正是炮弹长了“眼 睛”，这不是普通炮弹，而是导弹。导弹打得 准是因为它具备了自动修正的能力。
• 睁开眼睛写字是否具备自动修正的能力？ • ：在控制系统中如何才能具备自动修正的能力？
• 请写出“芝麻开门”声控开门系统的控制 方框图，有兴趣的同学课后可以制作模型， 把神话变成现实。
• 谁不懂写，请举手。 • 当你 明确“芝麻开门”声控开门系统是开
环控制系统之后方框图 • 你可以把开环控制系统方框图拿出来，想
一想，控制器、执行器、被控对象分别是 什么？
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• 2、公共汽车车门的开关控制。
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开环控制与闭环控制的区别
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• “开环控制”与“闭环控制”的区别就在于控
制系统中有无反馈环节，所谓闭环控制就是存在
反馈环节的控制。这样的系统能够适时地检测控
制的输出结果，并将检测到的信息通过反馈环节
反映到输入端，调整输入量，达到修正控制误差、
提高控制精确度的目的。反馈技术被广泛应用在
实用文档
一、控制系统
什么是控制系统
任何一种控制的实现，都应通过若干个环节， 这些环节就构成了一个系统---控制系统。
为了分析的方便，我们一般用框图的形式描述一 个控制系统，这种图称为控制系统方框图。
控制系统方框图的输入和输出之间是有一定的关 系的。
控制系统通常又分为开环控制系统和闭环控制系
统。
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小试验:闭上眼睛写“控制系统” 要求体验输出、输入、控制器、执行器、被控对象
分别是什么。
输入量：老师的指令 输出量：所写的字 分析：大脑——控制器，手——执行器，笔——被控对象
输入量：老师的指令 输出量：所写的字 分析：大脑——控制器，手——执行器，笔——被控对象
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• 请同学们课后去试验：睁开眼睛写“控制系统” 四个字。
门
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2、开环控制系统的组成方框图
控制量
输入 控制器 执行器
被控对象 输出
抓罪犯
公安局
法院
罪犯
依法判刑
控制器：对输入信号进行处理并发出 控制命令的装置或元件，如控制电路。
执行器：直接对被控对象进行控制的 装置或元件。 实用文档
《一千零一夜》里的一个故事：阿 里巴巴和四十大盗的故事
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如果进水管的进水量是均匀的，游泳池中的水 位高度与进水的时间是一一对应的。我们可以在 注水口处装一个定时器，通过定时器来控制注水 过程（时间）。
设定注 入时间
（输入）
定时器
流水量
进水阀
游泳池
游泳池 的水位
（输出）
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红外自动门
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红外线自动门
人靠近门
红外线 控制
旋转量
电动机
输入
输出
电饭煲
接通电源的 电信号
锅内的温度
脱粒机
接通电源的 脱粒机脱粒
电信号
的量
红外线自动 红外装置检测到
水龙头
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出水量
一、开环控制系统 1、什么是开环控制系统
定义：控制系统的输出量不对系 统的控制产生任何影响。
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游泳池注水1
一般情况下，一池水需要很长的时间才能灌满， 如果由人工控制整个注水过程，很费时间 。