开环与闭环控制

开环与闭环控制
1.普通机械式电饭煲简单的工作过程如下：接通电源，拨动杠杆按钮，给出做饭指令，磁钢吸合，拉住与之相连的杠杆，杠杆拨动微动开关，微动开关在杠杆的按压下接通加热回路，磁钢铝壳帽与锅底接触，开始加热。

当饭熟时（不再有水的沸腾），锅底温度升高，磁钢温度达到150℃时失去磁性，在弹簧力作用下，杠杆下移，微动开关恢复常态，结束加热状态。

此时电源仍是接通状态，由于双金属片温控器的作用，电饭煲进入保温状态（70度以下），这就是电饭煲接通电源后即使不按键也能得到温水的原因。

但不按下杠杆按键则
煮不熟饭。

由上面的工作过程可知，普通电饭煲虽然简单，但其控制过程还是比较复杂的。

其工作流程为：给出“做饭”指令——进入加热状态——判断是否达到150度，没有达到，继续加热，如果达到，则进入保温状态。

从这个流程知道，电饭煲的控制，从总体上说，仍是一个开环控制。

因为，输入一个“做饭”指令，输出的就是“做饭”状态。

如果输入的是“温水”指令，则输出的状态就是“温水”状态。

即输入量和输出量是一一对应的。

但是，其局部环节还有反馈。

其参考方块图
如下：
3.宾馆、酒店的“自动叫醒服务系统”是一个开环控制系统。

参考框图如下：
4．家用缝纫机的缝纫速度控制系统
缝纫机“转速控制系统”的控制对象应该是“缝纫机”不应该是“机针”。

对缝纫机来说，还有其它控制系统，如“针距控制系统”、“倒车控制系统”等，这些系统的控制对象都是缝纫机。

参考框图如下：
注：有些学生会认为这个控制系统是一个闭环控制系统，理由是人可以不断调整缝纫的转速。

其实这种理解是错误的。

它不是闭
环的原因是：第一，它输入的转速不是恒定的，没法与输出转速进行比较。

第二，“人”作为操作者，对控制系统施加控制指令的行为不能视为“人作为某个环节参与了控制系统”。

5.走道路灯的声光控制系统
声光自动控制白炽灯开关的基本工作原理如下：白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。

当光线较暗时，光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。

电路是否接通，取决于声音信号强度。

当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽灯，并开始延时，延时时间到，开关自动关断，等待下一次声音信号触发。

这样，通过对环境声光信号的检测与处理，完成电路通断的自动开关控制。

其声控部分的参考框图如下：
6．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
目前所用的交通路口的红绿灯控制系统一般都是按给定的时序来控制的，因此应该是开环控制系统，而不是闭环。

对车流量因素的考虑，是在调查统计的基础上在设计给定时序时体现的。

其参考框图如下：
7.激光制导导弹控制系统是一个十分复杂的随动控制系统，系统的给定值是目标的运动参量（速度、加速度等）和位置参量。

这是一个未知的时间函数。

系统还需要测量导弹的运动参量和位置参量，然后将导弹的运动参量、位置参量分别与目标的同一时刻的相应参量进行比较，得到误差值，这个误差值产生控制作用，控制导弹的状态（运动、位置）向着减小误差的方向变化。

直到命中目标（误差为0）。

而且这个误差也是一个时间函数。

（我这里假定目标为活动目标，如果是固定目标，那就要简单一些）。

其参考框图如下：
什么叫开环和闭环控制系统？
有反馈的控制系统就叫闭环控制系统。

没有反馈的控制系统就叫开环控制系统。

例如：一个加热的控制系统，你不管温度，只管加热，就是开环控制系统。

如果一个加热的控制系统，可以通过温度的反馈，控制加热的功率或者加热时间，这个加热控制系统就叫闭环控制系统。

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，灯是否亮起以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。

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——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，投篮第一次投篮投近了第二次投的时候用力一些，这也是一种反馈但不会对第一次产生影响了，所以是开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，发动机电喷系统的闭环控制是一个实时的氧传感器、计算机和燃油量控制装置三者之间闭合的三角关系。

氧传感器“告诉”计算机混合气的空燃比情况，计算机发出命令给燃油量控制装置，向理论值的方向调整空燃比(14.7：1)。

这一调整经常会超过一点理论值，氧传感器察觉出来，并报告计算机，计算机再发出命令调回到14.7：1。

因为每一个调整的循环都很快，所以空燃比不会偏离14.7：1，一旦运行，这种闭环调整就连续不断。

采用闭环控制的电喷发动机，由于能使发动机始终在较理想的工况下运行(空燃比偏离理论值不会太多)，从而能保证汽车不仅具有较好的动力性能，还能省油。

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—闭环控制
闭环控制是控制论的一个基本概念。

指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。

在控制论中，闭环通常指输出端通过“旁链”方式回馈到输入，所谓闭环控制。

输出端回馈到输入端并参与对输出端再控制，这才是闭环控制的目的，这种目的是通过反馈来实现的。

正反馈和负反馈是闭环控制常见的两种基本形式。

其中负反馈和正反馈从达于目的的角度讲具有相同的意义。

从反馈实现的具体方式来看，正反馈和负反馈属于代数或者算术意义上的“加减”反馈方式，即输出量回馈到输入端后，与输入量进行加减的统一性整合后，作为新的控制输出，去进一步控制输出量。

实际上，输出量对输入量的回馈远不止这些方式。

这表现为：运算上，不止于加减运算，还包括更广域的数学运算；回馈方式上，输出量对输入量的回馈，也不一定采取与输入量进行综合运算形成统一的控制输出，输出量可以通过控制链直接施控于输入量等等。

闭环控制在各种控制实例中有具体的表现方式，比如上面举的汽车发动机燃烧控制。