经典的闭环控制系统方框图例
闭环控制系统方框图10例
闭环控制系统方框图10例
1、空调温度控制系统
2、家用电冰箱温度控制系统
3、加执炉温度控制示意
4
+
给
定量
控
制器
加
热器
加
热炉
炉内
温度
比较
器
检测装置（反
馈）
-
干
扰
控执被控
被控量
（输出
给定量
（输入
检测装置控
比
控制器
执
行器
被控
对象
被控量
（篮球位
给定量
（篮圈位
检测装置
（眼睛）控制量（投掷
比控制器
（电子
执行器
（压缩
被控
对象
被控
量
（冷
藏室温度）
给定量
（设定的温
检测装置
（温度传感
控制量
比
5、供水水箱的水位自动控制系统
6、抽水马桶的自动控制系统
7、花房温度控制系统
8、宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统
9、粮库温、湿度自动控制系统
被控量 （水箱水
给定量 （设定的水
被控量 （水箱水
给定量
给定量 （设被控量 （花房
控制
被控量 （
水
给定量 （设定控制量 被控
（粮（的温、控制量
10、自动电热水壶控制系统
控制量
（水。
开环闭环控制系统方框图
开环控制系统方框图20例
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
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 （水流量）
控制量 控制量 控制量 控制量 控制量
14、根据车流量大小自动改变红绿灯时间控制系统
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
20、普通电风扇控制系统
控制量 控制量 控制量
输入量 （压力传感器是否测到压力异常信号） 控制量 控制量
控制量
控制量
闭环控制系统方框图12例
1
2、投篮
3、供水水箱的水位自动控制系统
4、加热炉的温度自动控制系统
5、抽水马桶的自动控制系统
6、花房温度控制系统
7、夏天房间温度控制系统
8、家用电饭锅保温控制系统
9、家用电冰箱温度控制系统
给定量
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
房内实
给定量
被控量
控制量 被控量 冰箱实
给定量 （设定的温度）（设定的温度）
被控量
—80℃） 控制量
10、宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统
11、粮库温、湿度自动控制系统
12、自动保温电热水壶控制系统
被控量
给定量 控制量 被控量 粮库内
给定量（设定控制量 给定量
控制量。
07自控原理12
其中, 系数a、b 可以是常数, 也可以是时变系数；r(t) 表示输入 ;c(t) 表示输出。 9
线性系统也可细分成两类： 1）系统微分(或差分)方程的系数均为常数,称为线性定常 系统。 定常特性：系统的响应曲线形状, 只取决于具体的输入, 而与输入的时间起点无关。 2）微分(或差分)方程的系数有时间的函数,则称为线性时 变系统. 至少有一个系统组成元件静特性是斜率随时间变化的直线 。
1.系统分析 (1) 建立系统的数学模型。 (2) 分析系统的性能, 计算三大性能指标是否满足要求 (3) 分析参数变化对上述性能指标的影响,决定如何合理 地选取。
20
2. 系统的设计
步骤如下 :
(1)根据要求的性能指标,综合出系统应有的数学模型。
(2)根据已知的被控对象,求出对象的数学模型, 并画出系 统结构图. (3)按结构图与数学模型关系, 根据己知部分和系统应有 的数学模型,求出控制器的数学模型和控制规律。 (4)各部分结构确定后, 按己定结构求出系统数学模型, 进行性能分析, 验证它在各种信号作用下是否满足要求, 以便修正。 (5)结构参数最终确定后, 可进行实验仿真, 若效果理想 即可制作样机。
图1-11典型的自动控制系统方框图 由被控量通过反馈元件所产生的信号, 它是被控量的函数
5
由系 1.2.3 反馈控制系统的组成和术语
是希望 也称校正元件或控制 典型的自动控制系统一般都是由参考输入元件、比较元件、控 的响应 器、调节器.由于作 也称希望的响 制元件、执行元件、被控对象以及反馈元件六个基本单元组成 值(理 用误差往往十分微弱 应值, 它是理 .每个基本单元都用一个方块表示, 信号传递方向用箭头表示, 想输出 , 一般需要进行幅值 想化系统所产 传递方向都是单向不可逆的, 指向方块的箭头表示输入信号 )与被 和功率的放大, 并将 生的理想响应 离开方块的箭头表示输出信号 控量之 它转换成适于执行机 差 . 构工作的信号; 另外 cr(t) (t) + 理想化系统 由于对系统性能的要 控制元件的输出作用到执行元件, 系统 参 求, 需对作用误差信 执行元件再直接作用于被控对象, 考 比较输入 误差 号进行运算处理.在 输 使被控对象随参考输入而变化如阀 入 一般的控制系统中, r(t) 偏差 控制 门、伺服电动机等 执行 参考输 控制器常采用 PID + 被控对象 c(t) 元件 入元件 b(t) e(t) 元件 控制器 被 指系统中被控制的设备或过程, 主 控 反 它能完成特定的动作或生产任务 量 反馈元件
开环闭环控制系统方框图
开环闭环控制系统
方框图
1
2020年4月19日
2020年4月19日
开环控制系统方框图20例
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
控制
控制
控制
控制
控制
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
10、宾馆自动叫醒服务系统
控制
控
控制
控制
控制
4
2020年4月19日
13、家用缝纫机缝纫速度控制系统
14、根据车流量大小自动改变红绿灯时间控制系统
15、普通全自动洗衣机控制系统
16、手电筒控制装置
控制控制
控制
控制
控制
5
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
20、普通电风扇控制系统
闭环控制系统方框图12例
输入量 （压力控制
控制
控制
控制
被控
给。
闭环控制系统方框图10例
闭环控制系统方框图10例
1、空调温度控制系统
2、家用电冰箱温度控制系统
3、加执炉温度控制示意
4
给定量被控量
给定量 被控量 冷藏室
给定量
5、供水水箱的水位自动控制系统
6、抽水马桶的自动控制系统
7、花房温度控制系统
8、宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统
9、粮库温、湿度自动控制系统
被控量
给定量
被控量
给定量
给定量
被控量
控制量
被控量
给定量 控制量
被控量 粮库内
给定量（设定控制量
10、自动电热水壶控制系统
给定量（电流）
控制量。
闭环控制系统的方框图
闭环控制系统
1、定义：能将控制的结果(即比较量)反馈回来与希望值 （即基准量）进行比较，并根据它们的误差及时的调整控制 作用的系统，称为闭环控制系统。
2、特征：与开环控制系统相比，闭环控制系统多了一个 由检测装置组成的环节，构成一条闭合回路。
例：保温电热杯 水位设定供水控制系统等
手摇扇
电风扇
空调器
风扇的风速控制过程中是由人直接参与的，属于手动控制。
控制的分类(2)(3)
按执行部件的不同分类：机械控制 气压控制 液压控制
电子控制……
按控制方式分类：开环控制 闭环控制
保
热 得 快
温 电 热
水
杯
工作过程分析:前者插电后加热,水温升高直至沸腾. 后者插电后加热,水温升高,达到沸腾温度时保险器自 动跳开,停止加热.当温度下降到一定温度时，电热水 杯继续加热，循环往复。
热得快----开环控制 电热水杯----闭环控制 开环控制和闭环控制差别主要看有没有反馈
第二节 控制系统的组成与描述
控制系统:任何一个控制的实现,都要通过若干个环节,
这些环节就构成了一个系统.称为控制系统.
几个概念
期望值（给定量）：是人们在控制过程中希望达到了目的。 控制器：控制命令（信号）的发出装置。 执行器：将控制器发出的信号转换成能影响被控对象的信号的装置。 被控对象：控制系统中所要求控制的装置和生产过程。
执行器：进水阀门
控制量：水流量
游
控制对象：游泳池 输出量：游泳池的水位
泳
给定水位
池
Hale Waihona Puke 水流量水控制器 进水阀门 游泳池 位
比较器
2.3闭环控制系统的 动态结构图
ur
R2 uc
I1
(
s
)
U1(s) R1
I2 (s) U1(s)Cs
U1(s) Ur (s) Uc(s)
U1(s) 1 I1(s)
R1
U1(s) CS I2(s)
Ur(s) +
U1(s) Uc(s)
I1(s) +
I(s) + I2(s)
I(s)
R2
U c(s)
U1(s) 1 I1(s)
R1
u(t) ±r(t)
u(t),U(s) U(s) ±R(s)
±
r(t),R(s)
方框（或环节）：表示对信号进行的数学 变换，在方框中写入元部件或系统的传递 函数。
u(t),U(s)
c(t),C(s)
G(s)
方框与实际系统中的元部件并非一一对应。
2 动态结构图的特性
(1)结构图是线图方式的数学模型，可以用 来描述控制系统的系统结构关系。
i2 C2
eo
-
-
b
C. IR1 ( s ) I ( s ) I ( s )
R2
c1
IR2
IR1
+
Ic1
D.
1 I ( s )×
U
(s)
c1
Cs
c1
1
Ic1
Uc1
1/C1s
+
R1
a
R2
+
ei
i1 C1
i2 C2
eo
-
b
E. U ( s ) U ( s ) U ( s )
c1
o
R
2
eo
-
通用技术系统知识
档位
电路
电压
风扇、 电热丝
电吹 风
风速、 温度
17、宾馆自动门加装压力传感器防意外事故自动控制系统
压力传感器 是否测到压 力异常信号
控制电路
转
电机 动 门刹车
门锁定 与否
18、可调光台灯控制系统
设定的档位 控制电路
电流 大小
可变电阻
灯泡
灯泡亮度
19、电吹风控制系统 设定的档位 控制电路
电动机
转 动
电风扇
风速
20、普通电风扇控制系统
设定的 控制
兔子
眼睛
老鹰实际位置
8、加热炉的温度自动控制系统方框图
设定温度
比较器
+× -
一种电子或微机控制装置
控制器
电流 大小
加热器
加热炉
检测装置 （热电偶）
炉内温度
9、水箱液位控制系统闭环控制系统方框图
水箱设定水位
比较器
+× -
机械电气装 置
控制器
控制阀
出 水
干扰
量
水箱
浮子
水箱水实际水位
2008 专题复习与训练 P27 三、(3)
量
进水阀门
游泳池
检测装置
游泳池 实际水位
练习：
1、电风扇控制系统方框图
电风扇风速的挡位
控制电路
电机
转 动
扇叶
风速
2、水泵抽水控制系统方框图
接通电源
电机
水 流
水泵 量
水管
水管排出的水
3、自动升旗简易控制装置方框图
定时时间
定时装置
转
电动机 动 滑轮、国旗
升旗速度
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闭环电子控制系统必须符合两个条件:
(一）它的核心是电子技术；
(二)有反馈。反方把人划入控制系统，这个控制系统的核心就不单单是电子技术，故不能称为闭环电子控制系统。但因为存在反馈，可称为闭环控制系统。
同开环控制系统相比,闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中,不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化）,只要被控制量偏离规定值,就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它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。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性,而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度，在扰动变量可以测量时，也常同时采用按扰动的控制（即前馈控制）作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。
闭环控制系统框图
一、家用压力锅工作原理
二、投篮
三、供水水箱的水位自动控制系统
四、加热炉的温度自动控制系统
五、抽水马桶的自动控制系统
六、花房温度控制系统
七、夏天房间温度控制系统
八、家用电饭锅保温控制系统
九、家用电冰箱温度控制系统
十、宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统
十一、粮库温、湿度自动控制系统
经典的闭环控制系统方框图例
———————————————————————————————— 作者：
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经典的闭环控制系统方框图12例
闭环电子控制系统：由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统，又称反馈控制系统。
基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。