开环控制系统举例

开环控制系统

以直流电动机的转速控制系统为例，说明开环控制系统的工作原理。

用直流电动机D来驱动一个需要以恒速转动的负载。当电位器R的滑动端确定在某一个位置时，电位器就给出一个确定的电压Ur，Ur经运算放大器、触发器和可控制硅功率放大器（称控制器）输出电压为Ua，Ua加在直流电动机两端。电动使以一个相应的转速n驱动负载转动。若改变滑动端的位置，Ur就改变，Ua、n都发生改变。故可知，对应电位器滑动端的某一个位置，电动机就运行在某一个对应的转速n上。从而达到了控制电动机的转速n的目的。

如果负载发生变化，电动机转速偏离给定值，如果要求电机转速维持给定转速不变，这个系统不能实现。要实现就必须有人参与。由操作人员测出电机的实际转速，与给定的转速进行比较，判断出偏离的值，再由操作人员调整滑动端的位置使电动机转速恢复到给定值。

从上面的分析可以看，给定值（Ur）直接控制电机转速，而电机转速n不能反过来影响Ur，这种控制系统称为开环控制系统。

这个系统电动机D为被控制对象，转速n为输出量（被控制量），Ur为输入量负载波动，可控电源变化等为扰动量。

上一页下一页开环控制系统结构图

开环控制系统可用图1-1-2结构图表示

图1-1-2开环控制结构图

结构图可以表示开环控制系统输入量与输出量之间的关系，由图可以看出，输入量直接经过控制器作用于被控对象，所以输入量影响输出。当出现扰动时，没有人干预的情况下输出量不能按照输入量所期望的状态去工作，输出量不能反过来影响输入量。

图1-1-3中CF是测速电机，测速电机的输出电压UCF与转速n成比例，UCF反馈到输入端与输入电压Ur进行比例，得出偏电压UE，由偏差电压UE通过控制器控制电机的转速。当电位器滑动端在某一位置时，给出一个输入电压Ur，相应电机就输出某一个转速n，当有干扰时，

从上面分析可知，为了实现闭环控制，必须对输出量进行测量，并将测量的结果反馈到输入端与输入量进行相减得到偏差，再由偏差产生直接控制作用去消除偏差。整个系统形成一个闭环。

输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环参与控制的系统称为闭环控制系统。也叫反馈控制系统。

闭环控制系统结构图

闭环控制系统中各元件的作用和信号之间的关系可用结构图1-1-4表示。

输入电压Ur减去主反馈电压UCF得偏差电压Ue，经控制器输出电压Ua加在电机两端，电机转动输出转速，带动测速发电机转动输出UCF。