闭环控制系统
第三节闭环控制系统
答案： C
分析：本题考查控制系统的工作过程与方式。控制系统在工作过程 中，若从信息的传输过程分析归类，可以把控制系统分成开环控制系统和闭环 控制系统两类。开环控制系统的结构和原理比较简单，信息只从输入端传至输 出端，仅有一条路径。它的缺点是控制的精确度不高。闭环控制系统的结构和 原理比较复杂，信息流经的路径有两条，一条是输入端传至输出端，另一条是 将输出端信息反传到输入端的比较环节。它的优点是有较高的控制精度和较强 的抗干扰性能。
家用电冰箱的闭环电子控制系统
输入
预置温度 调节装置
比较器
控制(处理)
(电子电路) (微型电脑）
输出
(继ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ器)
被控对象
(冷藏室)
反馈
温度传感器
检测
思考:分析自动控温锅炉控制过程
找出身边开环控制系统和闭环控制系统的例子
开环电子控制系统：电熨斗、电子门铃、电子调光台灯、电 子手表、程序控制洗衣机、带遥控电视 机
闭环电子控制系统：空调机、电冰箱、智能电饭煲、现代 化农业温室
闭环控制系统与开环控制系统相比有什么优点？
闭环控制系统具有监测和反馈功能，可以提高控制的 精度，而且实现控制的自动化。
思考：下列关于控制系统工作过程的说法，正确的是（ ） A 、信息只能从输入端传至输出端 B 、信息只能从输出端传至输汝端 C 、开环控制系统的信息只能从输入端传至输出端 D 、闭环控制系统的信息只能从输出端传至输入端
第三节 闭环控制系统的 干扰与反馈
教学目标
1、理解什么是闭环控制系统。 2、熟悉闭环控制系统的工作过程。 3、结合实例，分析闭环控制系统中反馈环节的
作用。
复习：
输入量
控制器
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。
闭环控制系统名词解释
闭环控制系统名词解释1.闭环控制：闭环控制是控制论中的一个基本概念，它指的是控制系统的一种类型，其中控制器的输出会直接影响系统的输入，形成一个封闭的环路。
在闭环控制系统中，控制器的输出会通过执行器作用于被控对象，同时被控对象的输出会被检测器检测并反馈给控制器，形成一个闭环的反馈机制。
2.开环与闭环：开环控制系统指的是控制器的输出并不会直接作用于被控对象，而是通过其他方式影响被控对象的输入。
在开环控制系统中，控制器的输出和被控对象的输入之间并没有形成直接的反馈机制。
相比之下，闭环控制系统具有更好的稳定性和动态性能，因为它们可以通过负反馈来自动调节系统的输出。
3.负反馈：负反馈是闭环控制系统中常见的一种反馈机制，它指的是检测器的输出与控制器的输入反向变化的一种反馈方式。
在负反馈系统中，如果被控对象的输出偏离了预设值，检测器会检测到这个偏差并将其反馈给控制器，控制器会根据偏差的大小和方向调整其输出，使被控对象的输出回到预设值。
负反馈可以提高系统的稳定性和动态性能。
4.正反馈：正反馈是相对于负反馈而言的，它指的是检测器的输出与控制器的输入同向变化的一种反馈方式。
在正反馈系统中，如果被控对象的输出偏离了预设值，检测器会检测到这个偏差并将其反馈给控制器，控制器会根据偏差的大小和方向调整其输出，使被控对象的输出更加偏离预设值。
正反馈通常会导致系统的不稳定和振荡。
5.控制器：控制器是闭环控制系统中的一个关键组件，它根据预设的控制算法来调整执行器的输出，从而控制被控对象的输入。
控制器通常由微处理器、微控制器、DSP等数字计算器实现。
6.执行器：执行器是闭环控制系统中的另一个关键组件，它接受控制器的指令并驱动被控对象。
执行器通常由电动机、气动阀、液压马达等机械设备实现。
7.检测器：检测器是闭环控制系统中的另一个重要组件，它能够检测被控对象的输出并转换为电信号反馈给控制器。
检测器通常由各种传感器实现，例如温度传感器、压力传感器、位置传感器等。
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。
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。
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练习：判断下列控制系统属于开环还是闭环控制系统
? Ａ、空调机的温度控制 ? Ｂ、全自动洗衣机的洗衣程序控制 ? Ｃ、红外线自动门控制
闭环
开环 开环
高考题再现
（11.3） 监控摄像系统（如图所示）被广泛用于记录 道路交通实时图像信息。对于监控摄像系统，下列环 境因素中不属于干扰因素的是
A ．噪声 C ．闪电
电磁铁
【问题3】该控制系统属于？
定时器
√ 开开环环控控制制系系统统？
出料口
弹性铜片
闭环控制系统？
写出此控制系统的工作过程方框图？
投料机的工作原理
给定时器设定好投料时间，时间到电路接通电磁铁产生磁性 吸住弹性铜片，出料口打开，料食投出。投料时间过，电路切断 电磁铁失去磁性，弹性铜片被弹回出料口关闭。
设定投 料时间
定时? 器
（控制器）
电磁铁 弹性?铜片
（执行器）
出料? 口
（被控对象）
出料口 开/关
投料杯 出料口
弹性铜片
电磁铁
定时器
Байду номын сангаас
被控对象的判断
1.射击比赛的射手通过瞄准目标，使子弹射中靶心，
分析这个过程，其控制的对象是（ C ）
A．手
B．枪 C．子弹 D．靶
2.如图所示是红外线感应自动出液机，采用电池供
电，当手靠近出液口时，出液口自动打开，反之自
动关闭。该控制系统的被控对象是（ A ）
A．出液口
B．红外线检测装置
C．机械传动装置和连杆机构
D．洗手液
闭环控制系统
【问题4】搪瓷碗的水位在什么情况下会偏离 5cm？
比较器
设定水位
＋
硬塑料管 － (控制器）
水龙头
(执行器）
干扰 碗内实际水位
搪瓷碗
(被控对象）
设定位移
伺服装置
机床
实际位移
检测装置
（2）实际位移量与设定位移量的比较是由 ▲ 完成的(从①检测装置；②数控装置；③输 入装置；④伺服装置中选择一项，将序号填在“ ▲”处)。
高考题再现
19 （10.9 ）如图所示是·上海世博会“智能化垃 圾气力输送系统”中的垃圾桶，桶内装有容量传感器， 当垃圾达到桶容积的 80%时，该信息传输到垃圾处理 控制中心，中心启动千米外的抽风机开始抽气，将垃 圾吸住“垃圾收集站”。关于这个控制系统，下列说 明正确的是 ( )
画出此自动加水器塑的料管工管作口 过程方框图 (检测装置）
工作过程是当水龙头打开，水就
流入碗内，碗内的水位逐渐升高，浸
没到塑料管管口时，没有空气进入密 封的铁桶，水龙头停止出水；当碗内
水位降低至塑料管管口以下，空气从
塑料管进入铁桶内，水又流出来，使 碗内实际水位控制在管口位置
高考题再现
考点分析：会分析控制系统的基本组成
A 、执行器是容量传感器
B 、控制器是抽风机
C 、被控对象是桶内垃圾
D 、设定值是实际吸出的垃圾量
开闭环控制的区分：
1、根据开闭环的定义， 看输出量对控制过程是否产生影响； （信号的传递是否是单向的）
2、根据工作过程方框图， 看是否有检测装置参与反馈； 3、根据两量的可比性，看输入量与输出量是否是同一类型的量。
二、控制系统
人工控制 分类： 自动控制
机械控制 电子控制 液压控制 气压控制
控 1、开环控制系统 特征：信号单向传递
制 输入量
控制器
控制量 执行器
功能模拟法
研究方法： 黑箱方法
干扰 被控对象
输出量
与 2、闭环控制系统 核心：反馈 给定量 比较器
设
＋－
控制器
执行器
干扰 控制量 被控对象
检测装置
计 3、区分开、闭环控制系统的方法
B ．浓雾 D ．沙尘
考点分析：会说出控制系统的主要干扰
控制系统方案的设计
讨论项目 明确控制的目的 分析被控对象的主要特性 明确被控量、控制量 分析主要的干扰因素 控制系统方案的选择（开 环/闭环控制系统） 所需的设备、元件等
控制系统
1
2
3
5 4
小 一、控制
结
控制目的 三
：
要
被控对象
素
控制手段
专题复习 控制与设计
【问题1】 定时自动投料机控制过程的三要素是？
控 控制目的：定时投料
制 三
被控对象：出料口
要 素
按执行部件分
控制手段： 按人的参与情况分 机械控制？
人工控制？√ 电子控制？
√ 自自动动控控制制？ 液压控制？ 气压控制？
【问题2】该控制系统模拟人的功能和行为的方法称为？
黑箱方法？ √ 功能模拟法？
25.(11.9)如图所示是数控机床的位置控制系 统示意图。 检测装置检测机床工作台的实际 位移，并将该位移值传输给数控装置与设定 位移量进行比较，数控装置根比较的偏差值
控制伺服装置解运题动，方驱法动：机床审工清作台题到意达，指 充分 定的位置。 利用示意图的有关信息。
（1）根据示意图及其描述，在控制系统方框图中“__▲__”处填写相应的内容。
A 、根据开闭环的定义，看输出量对控制过程是否产生影响；
B、根据工作过程方框图，看是否有检测装置参与反馈；
C、根据两量的可比性，看输入量与输出量是否是同一性质的量。
三、控制系统的设计
被控量
我们每个人的人生， 何尝不需要控制， 要想使自己朝着期望的方向发展， 必须要有明确的目标、采取相应的控制手段 ……