閉環(huán)控制

當(dāng)受控客體受干擾的影響，其實(shí)現(xiàn)狀態(tài)與期望狀態(tài)出現(xiàn)偏差時(shí)，控制主體將根據(jù)這種偏差發(fā)出新的指令，以糾正偏差，抵消干擾的作用。在閉環(huán)控制中，由于控制主體能根據(jù)反饋信息發(fā)現(xiàn)和糾正受控客體運(yùn)行的偏差，所以有較強(qiáng)的抗干擾能力，能進(jìn)行有效的控制，從而保證預(yù)定目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。管理中所實(shí)行的控制大多是閉環(huán)控制，所用的控制原理主要是反饋原理。這種控制如果我們把輸入值用x表示，輸出值用y表示，客體的功能用s表示，控制系統(tǒng)也即反饋系統(tǒng)的作用用R表示，偏差信息用△x表示，

則有:y=S(X+△X)=S(X+Ry)=SX+SRy

式中R稱反饋因子或控制參數(shù)，它反映閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋功能或控制功能。

閉環(huán)控制在各種控制實(shí)例中有具體的表現(xiàn)方式:

正反饋與負(fù)反饋是閉環(huán)控制常見的兩種基本形式。其中負(fù)反饋與正反饋從達(dá)到目的的角度講具有相同的意義。從反饋實(shí)現(xiàn)具體方式來(lái)看，正反饋與負(fù)反饋屬于代數(shù)或者算術(shù)意義上的"加減"反饋方式，即輸出量回饋至輸入端后，和輸入量進(jìn)行加減的統(tǒng)一性整合后，作為新控制輸出，去進(jìn)一步控制輸出量。實(shí)際上，輸出量對(duì)輸入量回饋遠(yuǎn)不止這些方式。這表現(xiàn)為:運(yùn)算上，不僅僅是加減運(yùn)算，還包括了更廣域的數(shù)學(xué)運(yùn)算;回饋方式上，輸出量對(duì)輸入量回饋，也不一定采取和輸入量進(jìn)行綜合運(yùn)算形成統(tǒng)一的控制輸出，輸出量能通過(guò)控制鏈直接施控于輸入量等等。

發(fā)動(dòng)機(jī)電噴系統(tǒng)的閉環(huán)控制是一個(gè)實(shí)時(shí)的氧傳感器、計(jì)算機(jī)和燃油量控制裝置三者之間閉合的三角關(guān)系。氧傳感器"告訴"計(jì)算機(jī)混合氣的空燃比情況，計(jì)算機(jī)發(fā)出命令給燃油量控制裝置，向理論值的方向調(diào)整空燃比(14.7:1)。這一調(diào)整經(jīng)常會(huì)超過(guò)一點(diǎn)理論值，氧傳感器察覺出來(lái)，并報(bào)告計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再發(fā)出命令調(diào)回到14.7:1。因?yàn)槊恳粋€(gè)調(diào)整的循環(huán)都很快，所以空燃比不會(huì)偏離14.7:1，一旦運(yùn)行，這種閉環(huán)調(diào)整就連續(xù)不斷。采用閉環(huán)控制的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)，由于能使發(fā)動(dòng)機(jī)始終在較理想的工況下運(yùn)行(空燃比偏離理論值不會(huì)太多)，從而能保證汽車不僅具有較好的動(dòng)力性能，還能省油。

閉環(huán)控制是根據(jù)控制對(duì)象輸出反饋來(lái)進(jìn)行校正的控制方式，它是在測(cè)量出實(shí)際與計(jì)劃發(fā)生偏差時(shí)，按定額或標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行糾正的。閉環(huán)控制，從輸出量變化取出控制信號(hào)作為比較量反饋給輸入端控制輸入量，一般這個(gè)取出量和輸入量相位相反，所以叫負(fù)反饋控制，自動(dòng)控制通常是閉環(huán)控制。比如家用空調(diào)溫度的控制。

在閉環(huán)控制系統(tǒng)里，即使有干擾，也能通過(guò)自己的調(diào)節(jié)保持原來(lái)的狀態(tài)。實(shí)施閉環(huán)控制的抗干擾能力來(lái)自于反饋?zhàn)饔?。因?yàn)樵诮M織形式上增設(shè)了一個(gè)反饋機(jī)構(gòu)，能把造成偏離目標(biāo)的原因以及一貫干擾的因素及時(shí)地反饋給控制者，使決策控制層作出正確的決策，隨時(shí)修正目標(biāo)。

閉環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)是充分發(fā)揮了反饋的重要作用，排除了難以預(yù)料或不確定的因素，使校正行動(dòng)更準(zhǔn)確，更有力。但它缺乏開環(huán)控制的那種預(yù)防性。如在控制過(guò)程中造成不利的后果才采取糾正措施。

開環(huán)控制系統(tǒng):不將控制的結(jié)果反饋回來(lái)影響當(dāng)前控制的系統(tǒng)

舉例:打開燈的開關(guān)--按下開關(guān)后的一瞬間，控制活動(dòng)已經(jīng)結(jié)束，燈是否亮起已對(duì)按開關(guān)的這個(gè)活動(dòng)沒(méi)有影響;投籃--籃球出手后就無(wú)法再繼續(xù)對(duì)其控制，無(wú)論球進(jìn)與否，球出手的一瞬間控制活動(dòng)即結(jié)束。

閉環(huán)控制系統(tǒng):可以將控制的結(jié)果反饋回來(lái)與希望值比較，并根據(jù)它們的誤差調(diào)整控制作用的系統(tǒng)

舉例:調(diào)節(jié)水龍頭--首先在頭腦中對(duì)水流有一個(gè)期望的流量，水龍頭打開后由眼睛觀察現(xiàn)有的流量大小與期望值進(jìn)行比較，并不斷的用手進(jìn)行調(diào)節(jié)形成一個(gè)反饋閉環(huán)控制;騎自行車--同理，不斷的修正行進(jìn)的方向與速度形成閉環(huán)控制。

開環(huán)閉環(huán)的區(qū)別:1、有無(wú)反饋;2、是否對(duì)當(dāng)前控制起作用。開環(huán)控制一般是在瞬間就完成的控制活動(dòng)，閉環(huán)控制一定會(huì)持續(xù)一定的時(shí)間，可以借此判斷。

投籃第一次投籃投近了第二次投的時(shí)候用力一些，這也是一種反饋但不會(huì)對(duì)第一次產(chǎn)生影響了，所以是開環(huán)控制。

開環(huán)控制沒(méi)有反饋環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高,響應(yīng)時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)很長(zhǎng),精確度不高，使用于對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性精確度要求不高的簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，開環(huán)控制是指控制裝置與被控對(duì)象之間只有按順序工作，沒(méi)有反向聯(lián)系的控制過(guò)程,按這種方式組成的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng),其特點(diǎn)是系統(tǒng)的輸出量不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的控制作用發(fā)生影響，沒(méi)有自動(dòng)修正或補(bǔ)償?shù)哪芰Α?/p>

閉環(huán)控制有反饋環(huán)節(jié)，通過(guò)反饋系統(tǒng)使系統(tǒng)的精確度提高,響應(yīng)時(shí)間縮短,適合于對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間,穩(wěn)定性要求高的系統(tǒng)。

半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在開環(huán)控制系統(tǒng)的伺服機(jī)構(gòu)中裝有角位移檢測(cè)裝置，通過(guò)檢測(cè)伺服機(jī)構(gòu)的滾珠絲杠轉(zhuǎn)角間接檢測(cè)移動(dòng)部件的位移，然后反饋到數(shù)控裝置的比較器中，與輸入原指令位移值進(jìn)行比較，用比較后的差值進(jìn)行控制，使移動(dòng)部件補(bǔ)充位移，直到差值消除為止的控制系統(tǒng)。這種伺服機(jī)構(gòu)所能達(dá)到的精度、速度和動(dòng)態(tài)特性優(yōu)于開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，為大多數(shù)中小型數(shù)控機(jī)床所采用。

《自動(dòng)控制理論》、《現(xiàn)代控制理論》、《數(shù)控技術(shù)》等。