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简述开环系统和闭环系统之间的区别差异

557 2022-08-01 来源: IC先生 作者: IC先生

开环(open loop)和闭环(closed-loop)控制系统是电子电路中两个比较重要的概念,二者之间显着区别之一是,在开环系统中,所需的输出不取决于控制动作;而在闭环系统中,所需的输出取决于系统的控制动作。

那么,开环系统和闭环系统之间究竟有哪些主要的差异?在本文中,小编简单来介绍下开环和闭环系统之间区别,以便大家对这二者的概念更好的理解。

开环控制系统

在开环控制系统中,输出不影响系统的控制动作。换句话说,工作依赖于时间的系统称为开环控制系统,开环系统没有反馈。下面列举几个例子。

开环系统原理图

示例1:考虑由操作员手动完成控制动作的干衣机。根据衣服的湿度,假设操作员将计时器设置为40分钟。40分钟后,即使衣服还是湿的,计时器也会停止

干衣机工作原理


也就是说,即使没有获得所需的输出,干衣机也会停止工作,这表明系统没有反馈。这里干衣机是开环系统的例子,定时器是系统的控制器。

示例2:自动洗衣机开环系统的示例。操作员手动设置机器的运行时间,机器在设定的时间后停止运转,甚至达不到想要的衣物清洁度。发生这种情况是因为机器没有反馈系统来指示系统的控制动作以获得所需的输出。

开环系统的优势是设计简单,需要较少的维护。此外,它运行速度快,非常经济。但系统的缺点是精度较低,可靠性较差。

闭环控制系统

闭环控制系统意味着系统的输出取决于它们的输入,系统在其输出和输入之间有一个或多个反馈回路。闭环系统的设计方式是通过将其与实际输入进行比较来自动提供所需的输出。闭环系统产生的误差信号是输入和输出之间的差异。

闭环控制系统

示例1:假设在上面开环系统的封闭式干衣机示例中,使用传感器来感应衣服的干燥度,并向控制器提供与干燥度相关的反馈信号,这里的干燥度是系统的输出。传感器充当系统的反馈。传感器将信号提供给机器的控制器,因此干衣机提供所需的输出。

示例2:空调是闭环系统的典型例子。空调通过与周围温度进行比较来调节温度。温度比较是在恒温器的帮助下完成的。当AC提供误差信号(即周围温度与室温之间的差值)时,恒温器会打开或关闭压缩机。

空调闭环系统

闭环系统更加可靠和准确,但是闭环系统非常昂贵并且需要高维护,设计难度也比较复杂。

开环和闭环控制系统对比

下面简单比较下开环和闭环控制的性质:

开环系统 闭环系统
定义 控制动作不受输出影响的系统称为开环控制系统 在闭环中,输出取决于系统的控制动作
其他名称 无反馈系统 反馈系统
组件 控制器和受控过程 放大器、控制器、受控过程、反馈
设计 简单 复杂
可靠性 不可靠 可靠
准确性 取决于校准 因为反馈而准确
稳定 稳定 不稳定
相应 快速 缓慢
校准 简单
系统干扰 受影响 不受影响
线性度 非线性 线性
典型例子 红绿灯、自动洗衣机、浸水杆、电视遥控器等 空调、温度控制系统、速度和压力控制系统、冰箱、烤面包机

开环和闭环系统主要区别

通过以上内容的分析,可以很容易总结出开环和闭环系统之间的差异,具体如下:

  1. 开环系统意味着系统的输出不受输入的影响。在闭环系统中,所需的输出取决于它们的输入。
  2. 开环系统称为无反馈系统,而闭环系统称为反馈系统。
  3. 控制和受控过程是开环系统的两个组成部分。闭环需要一些额外组件,如放大器、控制器、受控过程、反馈系统等。
  4. 开环系统的构建很容易,因为系统中使用的组件很少。闭环系统的构建是相当困难的。
  5. 闭环系统的精确度相对较高。
  6. 与闭环系统相比,开环系统更稳定。这里的“稳定”一词意味着系统的输出即使在受到干扰后也保持不变。
  7. 开环系统未优化,而闭环系统已优化。
  8. 与闭环系统相比,开环系统的校准困难。
  9. 输出控制系统具有非线性响应,而输入控制系统具有线性响应。

总结

开环和闭环是两种类型的控制系统,其中开环系统工作在输入上,结构简单,而闭环系统复杂,输出取决于输入。

简单来说,开环控制系统是指在一个控制系统中系统的输入信号不受输出信号影响的控制系统;而闭环控制系统则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,又称反馈系统。

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简述开环系统和闭环系统之间的区别差异


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文章标签: 控制系统
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