电子控制技术解读(闭环)
工业自动化中的闭环控制技术
工业自动化中的闭环控制技术工业自动化在现代工业中日益重要，为了实现高质量的生产以及高效的控制，闭环控制技术成为了不可或缺的一部分。
本文将介绍闭环控制技术在工业自动化中的应用及其原理。
一、闭环控制技术概述闭环控制用于控制系统中，将输出反馈回控制器，根据反馈信息来调整输出，使其更接近预设目标值。
这意味着控制器对输出的调整是基于实际反馈信号的，即使存在外力扰动或者系统动态性能的不稳定性，闭环控制也可以自动调整以维持系统的稳定性。
一个典型的闭环控制系统包括一个传感器、错误检测器、控制器和执行器。
传感器用于获取作用于被控制系统上的信号并将其转换为电气信号，错误检测器用于计算差异信号，控制器根据误差信号调整控制量，执行器用于将控制信号转换成实际需要的输出量。
二、闭环控制技术在工业自动化中的应用闭环控制技术在工业自动化中有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面。
1、工业生产在汽车生产、电子元器件生产、化工生产等行业中，闭环控制可以用于精确控制温度、速度和压力等参数，以便在生产过程中保持出色的一致性和质量水平。
例如，对于工业加热生产流程，闭环控制技术可以通过对加热控制器、传感器和受控物料进行优化配置，实现温度的精确测量、控制和稳定性。
2、机器人控制闭环控制技术在机器人控制中的应用也很广泛。
机器人通常需要进行高精度的位置控制，而其中的误差被称为“机器人的回差”。
为了消除回差，机器人系统通常使用闭环控制，即测量机器人末端的位置，反馈信息到控制器，通过电动机驱动器从而控制机器人的位置、速度和加速度等相关参数。
3、冶炼、采掘在冶炼和采掘等行业中，闭环控制可以实现反馈控制和优化控制，以实现能源和物质消耗的最小化及减少设备损坏。
例如，闭环控制可以用于优化煤炭粉碎机的使用，通过控制机器超负荷行为，稳定煤炭粉碎机的工作，并从而提高生产力和减少维护成本。
三、闭环控制的原理闭环控制的原理与工作流程可以简述如下。
1、传感器传感器用于测量受控变量，例如电动机的功率、温度、位置、速度等等，将其转换为电信号并传回到控制器。
电子控制技术(通用技术选修一)详解
电子控制技术概述本模块是普通高中通用技术课程的一个选修模块。
本模块的教学应紧紧围绕技术课程的目标展开，着眼于培养学生的实践能力和创新精神、提高学生的技术素养。
教学内容的选择要注重基础性、综合性、人文性，努力反映电子技术的新成果。
教学过程强调基于提高生活质量、基于问题解决、与学生日常生活密切相关、有利于培养学生兴趣的教学设计。
鼓励设计方案的多样性，注重引导学生在电子技术基本技能形成的同时领悟出电子技术设计的思想方法、注重提高学生在电子技术学习中的探究、试验、创造和共通能力，使学生成为电子技术学习的主体，更好地面对当今技术社会的挑战。
本模块的教学应反映必修模块“技术与设计1”和“技术与设计2”中技术设计的思想方法。
本模块分设传感器、数字电路、电磁继电器、和电子控制系统及其应用四个主题。
模块-主题结构如下图。
前面三个主题分别阐述了电子控制系统的三个主要组成部分，重点是各部分的作用、原理和应用，第四个主题是将前面三个主题组合成一个控制系统，通过应用性设计，对“技术与设计1”、“技术与设计2”的内容进行应用、综合和拓展迁移。
本模块的重点是在电子控制系统及其应用上。
模块内容通过对日常生活、工农业生产、军事武器的典型案例的分析，使学生建立起系统结构和电子控制系统结构的完整概念，明确传感器、数字电路和电磁继电器作为电子控制系统的三个主要环节的作用，了解电子控制系统设计的一般过程、应遵循的基本原则。
通过亲历设计过程，使学生理解电子技术、亲近电子技术。
可能有一些学生缺乏电子技术的基础知识，建议教师在教学时补充电阻、电容、电感、三极管、放大器等知识和常用电子测量仪器如多用电表、示波器的使用方法。
模块的四个主题，建立电子控制系统的完整结构概念是前提，传感器、数字电路、电磁传感器掌握运用是基础，电子控制系统的综合应用是载体，通过电子技术的操作方法和试验方法的掌握，领悟技术与设计的思想方法，提高学生探究问题的能力，促进所学知识与能力的迁移。
闭环控制名词解释
闭环控制是指控制论的一个基本概念。
指作为被控的输出量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。
带有反馈信息的系统控制方式。
当操作者启动系统后，通过系统运行将控制信息输向受控对象，并将受控对象的状态信息反馈到输入中，以修正操作过程，使系统的输出符合预期要求。
闭环控制是一种比较灵活、工作绩效较高的控制方式，工业生产中的多数控制方式采用闭环控制的设计。
闭环控制简介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。
原理当受控客体受干扰的影响，其实现状态与期望状态出现偏差时，控制主体将根据这种偏差发出新的指令，以纠正偏差，抵消干扰的作用。
在闭环控制中，由于控制主体能根据反馈信息发现和纠正受控客体运行的偏差，所以有较强的抗干扰能力，能进行有效的控制，从而保证预定目标的实现。
管理中所实行的控制大多是闭环控制，所用的控制原理主要是反馈原理。
这种控制如果我们把输入值用x表示，输出值用y表示，客体的功能用s表示，控制系统也即反馈系统的作用用R表示，偏差信息用△x表示，则有：y=S(X+△X)=S(X+Ry)=SX+SRy式中R称反馈因子或控制参数，它反映闭环控制系统的反馈功能或控制功能。
应用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。
开环控制闭环控制通用技术
开环控制闭环控制通用技术开环控制和闭环控制是控制系统中常用的两种技术手段，它们在不同的应用场景下具有各自的特点和优势。
本文将从开环控制和闭环控制的基本概念、原理、特点以及应用等方面进行探讨，旨在探究开环控制和闭环控制的通用技术。
一、开环控制的基本概念和原理开环控制（Open Loop Control）是指在控制过程中，输出信号不受系统的实际状态或反馈信息的影响，仅依靠预先设定好的控制策略进行控制。
开环控制不考虑系统的实际状态和误差，只根据预先设定的输入信号和系统模型进行控制。
开环控制的原理可以用以下简单的模型来描述：输入信号经过系统处理后，得到输出信号。
在开环控制中，输入信号和输出信号之间没有直接的联系，输出信号的质量和精度依赖于系统本身的性能。
二、开环控制的特点和应用1. 特点（1）开环控制简单直观，易于实现和调试；（2）开环控制没有反馈环节，不受外界干扰和系统变化的影响；（3）开环控制的稳定性和精度较低，容易受到误差积累的影响。
2. 应用（1）开环控制常用于一些简单的、不需要高精度的控制系统，如电风扇、电灯等；（2）开环控制也常用于一些实时性要求较高、但对控制精度要求不高的系统，如机器人的简单动作控制。
三、闭环控制的基本概念和原理闭环控制（Closed Loop Control），又称反馈控制，是指在控制过程中，输出信号通过传感器测量得到的反馈信息作为输入信号的一部分，用于调整和修正控制系统的工作状态。
闭环控制通过不断的比较实际输出和期望输出之间的误差，采取相应的控制措施来调整系统的工作状态，从而实现对输出信号的精确控制。
闭环控制的原理可以用以下简单的模型来描述：输入信号经过系统处理后，得到输出信号，并经过传感器测量得到的反馈信息与期望输出进行比较，计算出误差信号。
根据误差信号，控制系统采取相应的控制策略，调整系统的工作状态，使输出信号逐渐趋近于期望输出。
四、闭环控制的特点和应用1. 特点（1）闭环控制具有较高的稳定性和精度，能够有效抑制系统中的干扰和误差；（2）闭环控制能够适应系统的变化和外界的干扰，具有较强的鲁棒性；（3）闭环控制的设计和调试相对较复杂，需要对系统的动态特性进行建模和分析。
高中通用技术苏教版(2019)选择性必修1《电子控制技术》课件：开环电子控制系统和闭环电子控制系统
由电磁继电器等组成，通过指令来控制压缩机 电路的工作与否。
【检测与反馈】
主要由温度传感器组成，它将温度转变为电信 号并反馈到控制（处理）部分。
马上行动
思考：闭环电子控制系统和开环电子控制系统相 比有什么优点？
总结
开环: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子控 制系统
汇报人姓名
目录 /CONTENTS
1
开环电子控制系
统
2
闭环电子控制系
统
开环电子控制系统和闭环电子控制系统
区分方式：
在电子控制系统中,根据信息有无反馈,可把电子控制系统分为开环 电子控制系统和闭环电子控制系统。
01
开环电子控制系统
声控电路
开环电子控制系统
含义: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。
含义:能对输出结果进行检测,并将检测信号反馈到控制(处理)部分,从而对系统的控制产生影 响。
感谢各位的观看
02
闭环电子控制系统
制冷电路
闭环电子控制系统
含义:能对输出结果进行检测,并将检测信号反馈到控制(处理)部分,从而对系统的控制产生影 响。
冰箱制冷系统
闭环电子控制系统
【输入】
预先设置一个恰当的冷藏温度。
【控制（处理）】
有点子电路组成，其核心部件是一个微处理器，能 够对预先设置和输出中检测到的电信号进行比较分 析判断，并发出指令
声控灯
开环电子控制系统
【输入】
拍手声音，输入一个触发信号。
【控制（处理）】
声控电路经过出发后工作，产生一个电信号， 使照明电路道通。
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》核心素养目标教学设计、教材分析与教学反思-2023-2024学
《开环电子控制系统和闭环电子控制系统》教学分析在电子控制系统领域，开环电子控制系统和闭环电子控制系统是两种常见的控制方式。
本文将对这两种控制系统进行详细的教学分析，帮助读者更好地理解它们的原理和应用。
一、开环电子控制系统开环电子控制系统是一种简单的控制系统，它通过输入指令直接控制执行器的动作，而不思量输出结果对系统的影响。
开环系统中没有反馈回路，无法自动调节输出来纠正误差，因此对系统的稳定性和鲁棒性要求较高。
开环系统通常用于对控制要求不高的场合，如家用电器、玩具等。
开环电子控制系统的特点包括：1. 简单直观：只需输入指令，系统即可执行相应动作，操作简单直观。
2. 精度低：由于没有反馈回路，系统无法自动调节输出，容易受到外部干扰影响，精度较低。
3. 稳定性差：系统稳定性差，容易出现误差累积，影响系统的性能。
二、闭环电子控制系统闭环电子控制系统是一种相对复杂的控制系统，它通过测量输出并与期望输出进行比较，通过反馈回路来调节控制器的输出，以实现系统的稳定性和精度要求。
闭环系统具有自动调节功能，能够根据实际输出情况来调节控制器的输出，使系统更加稳定和精确。
闭环电子控制系统的特点包括：1. 精度高：通过反馈回路调节输出，能够实时纠正误差，提高系统的精度。
2. 稳定性好：系统稳定性高，能够自动调节输出以保持系统稳定。
3. 复杂性高：闭环系统相对开环系统更加复杂，需要精确的传感器和控制器来实现反馈控制。
在实际应用中，开环电子控制系统和闭环电子控制系统各有优缺点，需要根据具体的控制要求来选择合适的控制方式。
开环系统适用于对控制要求不高的场合，闭环系统适用于对精度和稳定性要求较高的场合。
通过本文的教学分析，读者可以更深入地了解开环电子控制系统和闭环电子控制系统的原理和特点，帮助他们在实际工程应用中选择合适的控制方式，提高系统的性能和稳定性。
教学设计方案（第一课时）一、教学目标：1. 了解开环电子控制系统和闭环电子控制系统的基本观点和原理；2. 能够区分开环电子控制系统和闭环电子控制系统的特点和应用途景；3. 能够分析和设计简单的开环电子控制系统和闭环电子控制系统。
汽车闭环控制名词解释
汽车闭环控制名词解释
汽车闭环控制是指通过传感器获取车辆运行状态信息，经过计算机控制单元（ECU）进行处理，并根据处理结果进行反馈和调整，从而使汽车的各项性能得到最佳状态的控制系统。
该系统包括三个主要部分，分别是控制器、执行器和传感器。
控制器负责接收传感器信息并进行处理，执行器负责根据控制器指令执行对汽车各项系统的调整和控制，传感器则负责采集车辆运行状态信息。
汽车闭环控制是一种动态控制系统，通过不断地检测和调整来保持汽车各项性能的稳定。
常见的闭环控制系统包括发动机控制系统、刹车控制系统、转向控制系统、悬挂控制系统、空调控制系统等。
通过对这些系统进行闭环控制，能够提高汽车的安全性、动力性、舒适性和经济性等各方面性能。
汽车闭环控制系统的核心是控制算法，常见的控制算法有PID控制算法、模糊控制算法、自适应控制算法等。
通过不断的算法优化和控制参数调整，可以实现对汽车各项性能的精确控制和优化。
总之，汽车闭环控制是现代汽车电子控制技术的重要组成部分，能够提高汽车性能和驾驶安全性，是汽车工业不断创新的方向之一。
开环电子控制系统和闭环电子控制系统(课堂PPT)
反
自 动 门 电 动 器 门的开/合
控制电路
馈
开环电子控制系统的特点：
结构简单
造价较 低
适用于被控 对象的状态
变化较为 简单
被控量控制 精度要求
不高
闭环电子控制系统
闭环电子控制系统 控制系统能对输出结果进行检测，并将检测信号反馈到控制处理部分，
从而对系统的控制产生影响。
闭环电子控制系统的组成方框图
由于存在电冰箱外面的温度较高、经常开门等干扰因素，电冰箱冷 藏室不能一直保持预置温度，当电冰箱内温度回升并超过预置温度时， 电子控制电路又发出指令，使电磁继电器接通压缩机工作电路，压缩机 重新工作并进行制冷。如此往复循环，使电冰箱内能始终保持恒温。
马上行动P14
（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。
√ √
√ √ √
√ √
开环电子控制系统和闭环电子控制系统的特 征讨论与区别？
特征：开环电子控制系统的结构相对简单,控制精度较低; 闭环电子控制系统的结构比较复杂控制精度相对较高。
区别：有无反馈
开环电子控制系统和闭环电子控制系统
练习
2、注意你周围的电子产品，查找说明书等有关资料，找出一个 由闭环电子控制系统构成的电子产品，画出它的方框图，分析 它是如何运用反馈来实现自动控制的。
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、闹钟定时控制系统、自 动烘手机控制系统、游泳池注水定时控制系统
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
（2）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，而且实现控制的自动化。
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4
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闭环控制电子控制系统
2021/3/2
闭环电子控制系统是在开环电子控制系统基 础上增加反馈环节而构成的。它具有较高的 控制精度，能实现自动控制。冰箱、空调、 恒温箱、智能洗衣机、水位监控设备等大都 采用闭环电子控制系统。
输入
X
控制（处理）
输出
被控对象
检测
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❖ t上≧39℃时，Rt2减小→4管脚电位降低→9管脚输出高 电平→三极管V2截止→三极管V3截止→继电器线圈J断 电→继电器触点J-2断开→电热丝电路断开，停止加热。
❖ 被控对象部分：放置于孵化室的电热丝
❖ 反馈部分：Rt1与Rt2温度传感器采集温度信息，一旦温 度达到某一值，阻值变化引起2、4管脚电位的变化(输 入量的变化)
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案例分析2：水箱水位闭环电子控制系统的设计和应用
2021/3/2
设计分析（1）根据设计要求，确定温度是被控量，孵化室是被 控对象；
（2）由于对孵化室的温度控制严格地规定了温度允许变化的范 围，所以必须使用闭环电子控制系统。通过对被控量的检测和反 馈，可以实现较高精度的温度控制；
（3）按照闭环电子控制系统的方框图，确定预置温度范围，选 择控制电路的元器件、输出部件和检测温度的传感器，通过查找 资料将各部分用接口电路连接起来，组成一个闭环电子温度控制 系统；
三
会分析和解决安装过程中出现的常见问题。
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2021/3/2
开环控制电子控制系统
信息 输入
控制(处理)
输出 被控对象
❖ 特点：电子控制输入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。这种电子控制系统叫开环电 子控制系统，例如上节课电子门铃的设计及其 应用。
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闭环控制框图定量电路分析(联系到对应电路模块)
2021/3/2
❖ 输出部分：继电器电路+电热丝电路
❖ 继电器电路+电热丝电路说明：t下≦37℃时，Rt1增大 →2管脚电位升高→9管脚输出低电平→三极管V2导通→ 三极管V3导通→继电器线圈J通电→继电器触点J-2闭合 →电热丝电路接通，开始加热；
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2021/3/2
重点提醒
❖V6(2CP1A)的作用： 当V3突然截止时 ]线 圈中储存的能量通过V6产生回路放 掉， 如果不接V6， 就会瞬间产生高电压 将V3击穿。从而起到保护V3的作用。
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2021/3/2
设计方案B电路图
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❖ 根据电路分析，书本工作过程V1和V2应该分析 有误。
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2021/3/2
设计方案B模拟试验
模拟演示工作过程
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2021/3/2
设计方案C
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2021/3/2
核心芯片IC CB7555管脚介绍
6脚阈值的解释：又叫临界值，是指一个效 应能够产生的最低值或最高值。
（4）分析本系统受到的干扰因素，并考虑减少干扰影响的措施。
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设计A：JN6201鸡蛋温度控制器电路图
2021/3/2
8芯片IC JN6201管脚介绍
❖ 1、2、3、4输出高电平有效 ❖ 6、接地 ❖ 7、接电源（3V）（5V） ❖ 9、输出高电平。音频中出高电平，结束后低电
2021/3/2
设计方案B分析思考
❖ 1、由于硅三极管饱和导通时be电压在0.7V左 右、基极电流在50μA左右 ；发光二极管发光时 电压在1.8V左右、发光电流30mA左右， （1.8V一0.7V）／50μA ＝20KΩ。如果R2 是1K那么CF741的6脚电压必须达到 1KΩX30mA＝30V，供电电压是9V，显然无 法达到，所以只有将R2减小很多，如果R2用 10Ω，那么6脚电压只要1.8V十10ΩX30mA ＝2.1V，就能使V1发光 V3饱和导通。
大家好
2021/3/2
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普通高中通用技术课程
电子控制技术
第四章 闭环电子控制系统的 设计和应用解读
LOGO
22199240@
2021/3/2
海宁市南苑中学 吴海江
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对本节内容的学科教学指导要求
2021/3/2
三点教学要求
一
简单闭环电子控制系统的基本工作原理理解
二
能设计安装简单的闭环电子控制系统并进行调试
❖ 输入量部分：温度设定值→温度的变化引起Rt1、 Rt2阻值的变化→芯片JN6201的2、4管脚电 位变化
❖ 控制部分：JN6201芯片电路+指示电路+延时 电路
❖指示电路说明：t下<37 ℃时，Rt1增大→2管
脚电位升高→10管脚输出高电平→三极管V1导
通→发光二极管V4亮，指示温度低于下限温度
时加热(电热丝开10 始工作)。
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闭环控制框图定量电路分析(联系到对应电路模块)
2021/3/2
❖延时电路说明：当温度低于37 ℃时加热， 加热过程中，温度在升高，Rt1在减小→2 管脚电位也在减小→9管脚低电平在增大 →由于没有增达到一定值，三极管V2依然 导通→三极管V3依然导通→继电器线圈J 通电→继电器触点J-2闭合→电热丝继续 加热，从而保证将低于37 ℃加热至高于 或等于37 ℃时，三极管V2没有立即停止， 而是延时导通，直到温度达到39 ℃时才 截止。
开环与闭环电子控制系统的比较
2021/3/2
闭环电子控制系统与开环电子 控制系统不同，它能对输出结果进 行检测，并将检测信号反馈到控制 处理部分，从而对系统的控制产生 影响。
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案例分析：鸡蛋孵化温度控制器的设计和应用
2021/3/2
设计要求：（1）设计一个鸡蛋孵化温度控制系统 （2）要求孵化温度控制在37—39℃范围内
平
❖10、指示灯 。音频输出中闪烁，结束后低电平 ❖ 11、14音频输出 ❖其余管脚一般不用。置空
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闭环控制框图定量电路分析(联系到对应电路模块)
2021/3/2
❖ 开关S闭合，电路通入直流3V电压Vcc，为电路 提供电源。假设温度传感器为负温度系数温敏电 阻(大部分温敏电阻都是负温度系数的)