开环控制系统与闭环控制系统 ppt课件

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。

开环和闭环
引言
介绍
开环
开环的英文名是open-loop。

开环相对于闭环而言，也叫开环控制系统。

意思就是不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统。

开环就相当于单向操作，我们给控制器一个值，控制器就按这个值操作控制。

也就是只控制输出，不计后果的控制。

这种系统比较简单，容易掌握使用，工作稳定，但精度和速度的提高受到限制，所以一般仅用于不考虑外界影响，或惯性小、精度要求不高的一些系统。

打个比方，开环相当于开水龙头，你拧到什么位置，水龙头就出多少大小的水，没有反馈信号。

闭环
开环与闭环的区别
工作原理不同
开环控制系统不能检测误差，也不能校正误差。

控制精度和抑制干扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。

因此，一般仅用于可以不考虑外界影响，或惯性小，或精度要求不高的一些场合。

闭环控制的优点是充分发挥了反馈的重要作用，排除了难以预料或不确定的因素，使校正行动更准确，更有力。

但它缺乏开环控制的那种预防性。

如在控制过程中造成不利的后果才采取纠正措施。

因此，一般广泛应用于对外界环境要求比较高、高精度场合。

结构组成不同
开环系统没有检测设备，组成简单，但选用的元器件要严格保证质量要求。

闭环系统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。

稳定性不同
开环控制系统的稳定性比较容易解决。

闭环系统中反馈回路的引入增加了系统的复杂性。

后续。

开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关的实例开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统举例：打开灯的开关——按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束，灯是否亮起以对按开关的这个活动没有影响；闭环控制系统：可以将控制的结果反馈回来与希望值比较，的系统举例：调节水龙头——首先在头脑中对水流有一个期望的流量，有的流量大小与期望值进行比较，并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制；手动控制系统：必须在人的直接干预下才能完成控制任务的系统自动控制系统：不需要有人干预就可按照期望规律或预定程序运行的控制系统自动门、自动路灯——自动开环系统开环控制系统方框图19例开环控制系统的方框图：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6、十字路口的红绿灯定时控制系统控制量控制量控制量控制量控制量控制量控制量控制量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11、活动猴控制系统13、家用缝纫机缝纫速度控制系统14、普通电风扇控制系统15、普通全自动洗衣机控制系统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控制量控制量控制量控制量控制量控制量控制量控制量控制量19、电吹风控制系统闭环控制系统方框图12例闭环控制系统的方框图：1、投篮2、供水水箱的水位自动控制系统3、加热炉的温度自动控制系统控制量给定量被控量给定量被控量给定量 被控量给定量4、抽水马桶的自动控制系统5、花房温度控制系统6、夏天房间温度控制系统7、家用电饭锅保温控制系统8、家用电冰箱温度控制系统9、宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统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给定量被控量冰箱实给定量给定量被控量控制量10、粮库温、湿度自动控制系统11、自动电热水壶控制系统被控量 粮库内给定量（设定控制量给定量控制量。

系统有三种基本控制方式：开环控制、闭环控制和复合控制。

其中闭环控制是自动控制系统最基本的控制方式，且应用广泛。

一、开环控制开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程,按这种方式组成的系统称为开环控制系统,其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响，不具备自动修正的能力。

其输入可分为给定值输入和干扰输入。

涉及的基本概念
控制系统；用以完成一定控制任务的元、部件的组合。

控制器：对被控对象起控制作用的设备总体，即控制装置。

被控对象：需要控制的机器、设备或生产过程。

输入量：作用于控制系统的物理量，可分为使系统具有预定功能的控制输入量(简称控制量)和破坏系统控制输入量和输出量之间预定规律的干扰输入量(简称干扰或扰动量)。

输出量：控制系统或被控对象的需要进行控制的物理量。

二、闭环控制 闭环控制是将输出量直接或间接反馈到输入端形成闭环、参与控制的控制方式。

若由于干扰的存在，使得系统实际输出偏离期望输出，系统自身便利用负反馈产生的偏差所取得的控制作用再去消除偏差，使系统输出量恢复到期望值上，这正是反馈工作原理。

可见，闭环控制具有较强的抗干扰能力. 涉及的基本概念反馈：输出量送回至输入端并与输入信号比较的过程。

负反馈：反馈的信号是与输入信号相减而使偏差越来越小。

三、复合控制 复合控制是开环控制和闭环控制相结合的一种控制方式，是在闭环控制的基础上，通过增设顺馈补偿器来提高系统的控制精度，从而改善控制系统的稳态性能。

主要应用于高精度的控制系统中。

开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关的实例开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统举例：打开灯的开关——的这个活动没有影响； 闭环控制系统：可以将控制的结果反馈回来与希望值比较，的系统 举例：调节水龙头——有的流量大小与期望值进行比较，并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制；骑自行车同理不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制 自动控制系统：不需要有人干预就可按照期望规律或预定程序运行的控制系统 判断：骑自行车——人工闭环系统，导弹——自动闭环系统，人打开灯——人工开环系统，自动门、自动路灯——自动开环系统 开环控制系统方框图19例 开环控制系统的方框图： 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 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 控制量控制量控制量控制量 控制量 控制量控制量 控制量 输入量 （定时时间） 控制量10、宾馆自动叫醒服务系统11、活动猴控制系统 12、公共汽车车门开关控制系统13、家用缝纫机缝纫速度控制系统14、普通电风扇控制系统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、电吹风控制系统控制量 控制量（压缩空控制量控制量控制量 控制量 控制量控制量控制量闭环控制系统方框图12例闭环控制系统的方框图：1、投篮2、供水水箱的水位自动控制系统3、加热炉的温度自动控制系统4、抽水马桶的自动控制系统5、花房温度控制系统给定量 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 被控量控制量6、夏天房间温度控制系统7、家用电饭锅保温控制系统8、家用电冰箱温度控制系统9、宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统10、粮库温、湿度自动控制系统11、自动电热水壶控制系统给定量被控量房内实被控量给定量 控制量被控量 冰箱实给定量 给定量被控量—80℃） 控制量被控量 粮库内给定量（设定控制量给定量控制量。