§闭环控制系统的工作过程资料重点
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
闭环控制系统的控制原理
闭环控制系统的控制原理是通过不断地对系统反馈信息进行测量和比较，以便根据误差信号来调节输出，使系统能够达到所期望的状态或性能。
其主要原理包括以下几个步骤：
1.目标设定：确定系统的期望输出或所需的工作状态。
2.传感器测量：使用传感器或测量设备对系统的实际输出或状态进行监测，并将其转换为电信号或数字信号。
3.误差计算：将目标值与实际测量值进行比较，计算得到误差信号。
误差可以表示为实际值减去期望值。
4.控制器设计：基于误差信号，设计出合适的控制策略和算法来调节系统的输出。
控制器可以是经典的PID控制器，也可以是更为复杂的现代控制算法。
5.控制信号生成：控制器根据误差信号计算出相应的控制信号，该信号将被发送到执行机构或执行装置。
6.执行器响应：执行机构接收到控制信号后，执行相应的动作，调节系统的输出或状态。
7.反馈测量：执行机构改变系统状态后，再次使用传感器或测量设备对系统的实际输出或状态进行测量，并将其转换为电信号或数字信号。
8.反馈信息处理：将反馈测量得到的信息与目标设定进行比较，计算得到新的误差信号。
9.回到步骤4：根据新的误差信号，重新计算控制信号并控制执行机构，实现对系统的闭环调节。
通过持续地测量、比较和调整，闭环控制系统能够实时监测系统状态，并根据反馈信息
进行调节，以满足系统的要求。
这种控制原理可以使系统更加稳定、精确和可靠。
举例说明单闭环比值控制系统的工作过程
举例说明单闭环比值控制系统的工作过程
单闭环比值控制系统是一种常见的自动控制系统，它通过测量被控对象（如温度、压力等）与给定参考值之间的误差，并利用控制器对输出信号进行调整，从而实现对被控对象的控制。
下面以温度控制系统为例来说明单闭环比值控制系统的工作过程：
1. 设置参考值：首先，我们需要设置一个目标温度作为参考值。
2. 测量过程变量：通过传感器实时测量被控对象（如温度）的当前值。
3. 计算误差：将测量到的当前值与设置的参考值进行比较，计算出误差（即偏差）。
4. 控制器调整输出：控制器根据误差信号来决定需要进行的调整动作。
比如，如果当前温度低于目标温度，则控制器会通过增加供热设备的输出来达到升温的目的。
5. 反馈控制：控制器对输出信号进行调整后，被控对象的状态会发生变化。
系统通过反馈机制重新测量被控对象的状态，并将新的测量值与参考值进行比较，重新计算误差。
6. 循环控制：系统会不断地重复上述步骤，通过不断调整输出信号来使误差逐渐减小，直到被控对象的状态稳定在设定值附近。
需要注意的是，单闭环比值控制系统只考虑当前的误差和输出调整，对于系统动态特性的影响较小。
有些情况下，可能需要更为复杂的控制方式，如采用多闭环控制系统来改善系统响应速度和稳定性。
以上就是单闭环比值控制系统的简要工作过程。
开环控制系统与闭环控制系统-PPT课件
系统辨识
先验知识 实验设计 参 数 建 模 和 参 数 估 计
否：修改模型
模型类选择
模型验证 是：接受模型
等价准则选择
辨识的基本原理
为了得到模型参数的估计值，通常采用逐步逼近的 办法 e( k ) 过程
h( k )
辨识表达式 y (k ) θ 0 +
+
z (k )
+ -
~ z (k )
模型 θ
ˆ (k ) θ
控 制 信 号 控 制 量 篮 球 落 点
大脑
手臂,肢体
篮球
开环控制系统的特点
按时序控制的系统 控制过程始终是随时间的前进而前进的， 没有回头。
闭环控制系统
控制过程中有反馈环节可以把控制结果 反馈回来与期望值进行比较,并根据它们 的误差及时调整控制作用，控制流向形 成了闭合回路
闭环控制系统应用实例
内管尺寸：φ12×1.5 共24根，分成四程
材料：全部碳钢
热交换器实验流程图
辨识通道：从蒸汽阀门定位器的输入电流 （mA）至冷水出口温度（°C） 冷水流量：2100升/小时 饱和蒸汽阀前压力：1.5kg/cm² 开环辨识工作点：蒸汽阀门定位器电流5.3 （mA） 冷水出口温度67.0（°C ） 闭环辨识工作点：蒸汽阀门定位器的输入电流 5.5（mA），冷水出口温度65.0 （°C ） 过程调整时间T =195s 采样时间t=15s，数据采样300个周期。
特点
1、有反馈； 2、会调整； 3、被控量会被控制在一定的值——结果稳 定； 4、“结果”会影响“结果”； 5、给定量与被控量是可比较的同一种性质 的量。
系统辨识
辨识的定义 L. A. Zadeh曾给辨识下过这样的定义： “辨识就是在输入和输出数据的基础上，从 一组给定的模型类中，确定一个与所测系统 等价的模型。” 三要素： 输入输出数据（辨识的基础） 模型类（寻找模型的范围） 等价准则（辨识的优化目标）
闭环控制系统的基本工作原理
闭环控制系统的基本工作原理
a :(1) 传感器收集现场信息，如流量、温度和压力等。
(2) 通过测量收集到的信息，控制器得出控制指令，即改变控制量的大小及持续时间。
(3) 根据控制器的指令，调节器改变控制量，以改变参数控制的实体。
(4) 实体的变化又反馈到传感器，完成了一个闭环。
b 闭环控制系统的基本工作原理是通过一系列的闭环控制步骤，确定控制参数的变化，实现对受控实体的控制。
这个控制过程涉及传感器、控制器、调节器和实体，以及它们之间的连接，各自起着不同的作用。
4.3闭环控制系统的干扰与反馈
重点知识： 一、干扰因素
2、干扰因素的类型
环境因素： 如逆风行驶自行车时，风对自行车速度的干扰。 人为因素：如飞机飞行过程中，手机信号对飞机航向的干扰
背诵单词时有人在旁边大声讲话。
3、干扰因素的个数
不确定，1个或多个
提问：你还能举出有关干扰因素的例子吗？简要的说说怎样克服这些干扰因素？
马上行动p108
【答案】 B
四、课堂练习
1、使用者虽然不一定懂得电视机内部的构造和机
理，却知道按哪个开关打开它，调整哪些开关可以
得到清晰稳定的画面效果，从外部情况判断简单的
故障。这是（ ）方法的一种具体应用。
A． 功能模拟法
B． 黑箱方法
C． 反馈方法
D． 控制方法
【答案】 B
合理的利用干扰因素， 也会给我们的生活带来 很多帮助。
练一练：
1.导弹依靠自身动力装置推进，在飞行中会遇到气流， 使导弹偏离预设路线。导弹系统始终检测导弹的飞行路线与 预设路线之间的偏差，据此不断调整其飞行路线并导向目标。 这些气流可称为该控制系统的（ ）
A． 反馈 C． 被控量
B． 干扰因素 D． 控制量
马上行动:P111
分析花房控制系统工作过程，并且补一个闭环自动控制事例
事例
花房恒温自 动控制
水箱水位自 动控制
输入量
检测装置
设定的温度
温度检测 装置
设定水位
水位检测 装置
输出量
花房的温度 水箱水位
重点知识： 二、反馈（拼音：fǎn kuì）
2.闭环控制系统的工作过程
从反馈来看，闭环控制系统就是指在系统的输出端与输入端之间存 在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。
闭环控制原理
闭环控制原理
闭环控制原理是一种常用的控制技术，它通过对系统输出和期望输入之间的差异进行反馈，来调整系统的控制输入，使系统的输出能够尽可能地接近期望输入。
闭环控制中的关键概念是反馈。
系统首先接收期望输入信号，并将其与实际输出进行比较，得到误差信号。
然后，该误差信号被传递至控制器，控制器根据误差信号生成控制输入信号，再将其传递给系统。
系统根据控制输入信号来调整其输出，以接近期望输入。
这个过程是循环的，因此称为闭环控制。
闭环控制原理的核心思想是通过不断调整控制器的输出，使系统的输出能够逐渐收敛到期望输入。
具体来说，当输出与期望输入存在误差时，控制器会根据误差大小和方向来调整控制输入，使输出逼近期望输入。
如果误差较大，控制器会提供更大的控制输入，以更快地减小误差。
如果误差接近零，控制器会提供较小的控制输入，以防止过冲或超调现象的发生。
通过不断地反馈和调整，系统的输出最终能够与期望输入非常接近。
闭环控制原理具有很多优点。
首先，它能够抵消系统的不确定性和扰动，使系统在不同工况下能够保持稳定的性能。
其次，它能够提高系统的响应速度和稳定性，并能够减小超调和震荡现象。
此外，闭环控制还可以适应不同的工况和环境变化，并能够实现对系统性能的优化。
总之，闭环控制原理是一种常用的控制技术，通过反馈机制来调整系统的控制输入，使系统的输出能够逐渐接近期望输入。
在实际应用中，闭环控制原理被广泛应用于工业自动化、机械控制、电力系统等领域，以提高系统的性能和可靠性。
闭环控制系统的基本组成
闭环控制系统的基本组成一、引言闭环控制系统是一种常见的控制系统结构，它通过对系统输出进行反馈，实现对系统行为的调节和控制。
本文将介绍闭环控制系统的基本组成，包括传感器、执行器、控制器和反馈环节。
二、传感器传感器是闭环控制系统中的重要组成部分，它用于将系统的状态转化为可测量的信号。
传感器可以感知各种物理量，如温度、压力、速度等，并将其转化为电信号或其他形式的信号。
传感器的准确性和灵敏度对于闭环控制系统的性能至关重要。
三、执行器执行器是闭环控制系统中的另一个关键组成部分，它用于根据控制信号执行相应的动作。
执行器可以是电动机、阀门、液压缸等，其作用是根据控制信号改变系统的状态。
执行器的性能直接影响到闭环控制系统的响应速度和稳定性。
四、控制器控制器是闭环控制系统的核心组成部分，它根据系统的输出和期望输出之间的差异，生成控制信号来调节系统的行为。
控制器可以是简单的比例控制器，也可以是更复杂的PID控制器或模糊控制器。
控制器的设计和调节对于闭环控制系统的性能优化至关重要。
五、反馈环节反馈环节是闭环控制系统的关键环节，它将系统的输出作为输入信号反馈给控制器，用于调节控制信号。
通过反馈环节，闭环控制系统可以实时监测系统的状态，并根据实际情况进行调整。
反馈环节的设计和调节对于闭环控制系统的稳定性和鲁棒性具有重要影响。
六、闭环控制系统的工作原理闭环控制系统的工作原理是通过不断比较系统的实际输出和期望输出之间的差异，生成控制信号来调节系统的行为，使系统的输出逐渐接近期望输出。
当系统的输出达到期望输出时，控制信号将趋于稳定，闭环控制系统将保持在稳定状态。
七、闭环控制系统的优势闭环控制系统相比于开环控制系统具有以下优势：1. 对系统参数变化和外部扰动具有较强的鲁棒性，能够自动调节系统行为，保持系统的稳定性和性能；2. 可以实时监测系统的状态，并根据实际情况进行调整，适应不同的工作条件；3. 可以提高系统的响应速度和精度，实现更精确的控制。
开环电子控制系统和闭环电子控制系统ppt课件
输入
控制(处理)
输出
预置温度 调节装置
(电子电路) (微型电脑）
(继电器)
被控对象
(冷藏室)
反馈
检测
温度传感器
.
10
马上行动
（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：
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
信息 输入 控制(处理)
输出
被控对象
.
4
例: 电子门铃的开环电子控制系统
输入:
用手按动按钮开关,输入一个触发信号
控制(处理): 音乐集成电路经过触发后工作,产生
一组载有”音乐”的电信号.
输出: 扬声器将电信号转变为音乐声.
特点:
输出的音乐声的变化对系统的控制状态并
不产生影响,即不存在反馈.
.
5
• 分析下列电子控制系统中的被控对象、被控 量、控制器和它们的工作过程的共同点:
电子控制系统概述
第三节 开环电子控制系统 和闭环电子控制系统
.
1
开环控制系统 闭环控制系统
.
2
一、开环电子控制系统
1、什么是开环电子控制系统？ 如果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。
.
3
一、开环电子控制系统
2、开环控制系统的组成方框图
.
14
制系统的区别进行分析、判 断，在你认为正确的表格中打
开环电子 闭环电子控 控制系统 制系统
电子表
电取暖系统
空调
程序控制洗衣机
闭环控制系统
(6)校正元件：也叫补偿元件，是结构与参数便于调整的元件，以串联或反馈的方式连接在系统中，完成所 需的运算功能，以改善系统的性能。根据在系统中所处的位置不同，可分别称为串联校正原件和反馈校正元 件。
区别
区别
同开环控制系统区别
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
控制系统的一种类型
01 原理
03 区别 05 应用实例
目录
02 基本组成 04 控制特点
基本信息
闭环控制系统是控制系统的一种类型。具体内容是指：把控制系统输出量的一部分或全部，通过一定方法和 装置反送回系统的输入端，然后将反馈信息与原输入信息进行比较，再将比较的结果施加于系统进行控制，避免 系统偏离预定目标。闭环控制系统利用的是负反馈。即是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。
一般来说，开环控制系统结构比较简单，成本较低。开环控制系统的缺点是控制精度不高，抑制干扰能力差， 而且对系统参数变化比较敏感。一般用于可以不考虑外界影响或精度要求不高的场合，如洗衣机、步进电机控制 装置以及水位调节系统等。