开环和闭环(反馈控制、开环控制、复合控制的介绍)

Posted 2023-05-25

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反馈控制是自动控制系统中最基本的控制方式，也是应用最广泛的一种控制方式。除此之外，还有开环控制方式和复合控制方式，它们都有各自的特点和不同的适用场景。

1、反馈控制方式

反馈控制

如反馈控制的原理介绍所述，反馈控制方式是根据偏差进行控制的。

反馈控制的特点是，不论什么原因导致被控量偏离期望值出现偏差时，必定会产生一个相应的控制作用去降低或消除这个偏差，从而使被控量与期望值趋于一致。

按照反馈控制方式组成的反馈控制系统，具有抑制任何扰动对被控量产生影响的能力，具有较高的控制精度。但反馈控制系统所使用的元件多，结构复杂，特别是系统的性能分析和设计也比较麻烦。

反馈控制是一种重要的且被广泛应用的控制方式，自动控制理论的主要研究对象就是反馈控制系统。

开环控制方式指控制装置和被控对象之间只有顺向作用，没有反向联系的控制过程，如下图所示，按这种方式组成的系统称为开环控制系统。

开环控制和闭环控制

开环控制系统的特点是系统的输出量不会对系统的控制作用产生影响。

开环控制系统可以是按照给定量的控制方式，也可以是按照扰动的控制方式。

按照给定量的控制方式：其控制作用直接由系统的输入量产生，给定一个输入量，就有一个输出量与之相对应，其控制精度完全取决于所用的元件和校准的精度。这种开环控制方式没有自动修正偏差的能力，抗扰动性差。但其结构简单、调整方便、成本低，适用于精度要求不高或扰动影响比较小的场景。如自动售货机、自动洗衣机和路口的红绿灯控制等，一般都是开环控制系统。
按照扰动的控制方式：即利用可测量的扰动量，产生一定的补偿作用，以降低或抵消扰动对输出量的影响。这种按扰动控制的开环控制方式，能直接从扰动取得信息，并以此改变被控量，因此其有一定的抗扰性，控制精度也比按照给定量的控制方式要高。适用于扰动是可测量的场景。

开环控制

按照扰动的开环控制方式 在技术上比 按照偏差的闭环控制方式 简单，但适用于扰动可测的场景，而且一种补偿装置只能补偿一种扰动因素，对其余扰动没有作用。因此，比较合理的一种控制方式是把按照偏差控制和按照扰动控制结合起来。

对于主要扰动，采用适当的补偿装置实现抗扰动的效果。同时，反馈控制系统实现按照偏差的控制方式，以消除其余扰动产生的偏差。这样，系统的主要扰动已被补偿，反馈控制系统就比较容易设计，控制效果也会更好。

这种结合按照偏差控制和按照扰动控制的方式，就称为复合控制方式。

电机的控制

近几十年来，以现代数学为基础，引入计算机的新的控制方式也有了很大发展，如最优控制、自适应控制、模糊控制等。