开环控制系统
开环控制系统是最简单的控制设施形式。图
2.1
阐明了池塘水面控制系统。我们期望
保持水面在合理能接受的范围里,即使水流的流出量
v1
在变化。这可以通过手工的不规律
调节流入量
v2
的来完成。但这不是一个精确的调节系统,因为它无法准确地测出流入量,
流出量以及水面的高度。
图
2.2
显示了在该系统中输入与输出间简单的联系。
该物理系统的
信号流程图被称为方框图。
箭头显示信号的输入和输出的。
这种系统没有反馈,
所以用来描
绘缺失的。
图
2.3
图解了磁场控制直流电动机驱动切割轮以恒定的转速旋转。
当小木材被搁置在切
割轮的表面上时,它是阻扰转矩,导致了转速的下降,假设该系统信号是恒定的。
这种情形
作为典型展现在图
2.4.
这种典型代表在电动机和下载器中是减法器。
阻扰转矩或其他次要输入的影响对于开环系统的准确运行是不利的,
它无法自动修复它
的输出,因为没有反馈的存在。
闭环控制系统
闭环系统在它们的反馈系统中获得准确的输入信号。
一个错误检测器在输入与输出间获
得相应比例信号差值为
0.
在实际与理想的输出的差值将会被自动修改在闭环系统里。闭环
系统将会相对地独立于外界的输入和元件特性的改变。
图
2.5
图解了自动控制水位的方式
(该系统的图在图
2.1
)
.
尽管输出
v1
在不断地变化,
该水面仍能够在一定的精确度内持续在
h
的高度。
如果该水面的高度不准确,
误差就会增加。
这个误差被放大且应用在了调节
v2
的电动机上,
从而通过调节输入
v1
值来恢复原来期望的
液面。该相关的分类方框图见图
2.6.
因为有反馈的存在,闭环系统被用于这种形式的运行。
图解在
2.4
的一个自动速度控制磁场直流电动机运用在图
2.7.
即使阻扰转矩的存在,
该反馈系统也能够相对地维持稳定的转速。在功能上作为传感器的转速器将转速转变为电
压,
是该系统的反馈元素。
尽管输出转速不同于理想转速,
但是差动放大器将会产生误差信
号来调节当前电动机从而达到期望转速。
反馈调节系统过去常应用于方位,
速度,
加速等工业和军事领域。
它们有特殊的称谓即
伺服系统。
虽然有很多的优点,
但反馈系统有一个严重的缺陷,
它会变成振荡器在一定条件
下。通过合适的设计,反馈的所有优势能够利用在所有的稳定系统中。