控制系统：他们是什么？（开环和闭环控制系统示例）

什么是控制系统？

控制系统被定义为一个设备系统，它管理、命令、指导或调节其他设备或系统的行为，以达到预期的结果。控制系统通过控制循环来实现这一点，控制循环是一种过程设计来保持一个过程变量在一个期望的设定点。

换句话说，控制系统的定义可以简化为系统，控制其他系统。随着人类文明日复一日地进行现代化，自动化需求与其旁边增加。自动化需要控制交互设备的系统。

近年来，控制系统在现代技术和文明的发展和进步方面发挥着核心作用。几乎我们日常生活的每个方面都受到某种类型的控制系统的影响或多或少。

您的日常生活中的控制系统的例子包括空调，冰箱，空调，浴室卫生间罐，自动熨斗，以及汽车中的许多过程 - 如巡航控制。

在工业环境中，我们发现控制系统在产品质量控制，武器系统，运输系统，电力系统，空间技术，机器人，以及更多。

该控制理论原理适用于工程和非工程领域。您可以通过学习我们的信息来了解有关控制系统的更多信息控制系统MCQ。

控制系统的特点

主要的控制系统的特征是，系统的输入和输出应该有明确的数学关系。

当系统的输入和输出之间的关系可以通过线性比例表示时，系统称为线性控制系统。

同样，当输入和输出之间的关系不能通过单线比例表示时，而输入和输出是由一些非线性关系相关的，系统被称为非线性控制系统。

良好控制系统的要求

准确性:准确度是仪器的测量公差，它定义了仪器在正常工作条件下的误差范围。

精度可以通过使用反馈元件来提高。提高任何控制系统的精度错误探测器应该存在于控制系统中。

灵敏度:控制系统的参数总是随着周围环境、内部扰动或其他参数的变化而变化。

这种变化可以在灵敏度方面表达。任何控制系统都应该对这些参数不敏感，但仅对输入信号敏感。

噪声：不希望的输入信号被称为噪声。良好的控制系统应该能够降低噪音效果以获得更好的性能。

稳定性:它是控制系统的重要特征。对于界限输入信号，必须有界的输出，如果输入为零，则输出必须为零，则表示这样的控制系统是稳定的系统。

带宽:工作频率范围决定控制系统的带宽。对于良好控制系统的频率响应，带宽应尽可能大。

速度:控制系统达到其稳定输出的时间是达到的。一个良好的控制系统具有高速。这种系统的瞬态时段非常小。

振荡：少量振荡或输出恒定振荡趋于指示系统稳定。

控制系统类型

有各种各样的控制系统类型，但所有这些都是创建的，以控制输出。用于控制位置，速度，加速度，温度，压力，电压和电流等的系统是控制系统的示例。

让我们占据房间简单温度控制器的一个例子，以清除概念。假设存在简单的加热元件，只要电源接通，就会加热。

只要加热器的电源开关是开着的，房间的温度就会上升，达到房间的期望温度后，电源就会关闭。

再次由于环境温度，室温下降，然后手动地接通加热器元件以再次实现所需的室温。以这种方式，可以在所需水平手动控制室温。这是一个例子手动控制系统。

通过使用电源的定时器切换装置可以进一步提高该系统，其中向加热元件的供电以预定的间隔接通和断开以实现房间的期望温度水平。

控制房间温度的另一种改进的方法。在这里传感器测量实际温度和期望温度之间的差异。

如果它们之间存在任何差异，则加热元件用于减小差异并且当差异变得低于预定水平时，加热元件停止起作用。

两种形式的系统都是自动控制系统。在前一种方面，系统的输入完全独立于系统的输出。只要保持电源开关即可，房间的温度就会增加。

这意味着加热元件产生热量，只要电源供应是保持和最终的室温没有任何控制输入电源的系统。这个系统被称为开环控制系统。

但在后一种情况下，系统功能的加热元件，取决于实际温度和所需温度之间的差异。这种差异称为系统的错误。

这个误差信号被反馈到系统来控制输入。由于输入到输出路径和误差反馈路径形成一个闭环，这种类型的控制系统称为闭环控制系统。

因此，有两个主要控制系统类型。它们如下

1. 开环控制系统
2. 闭环控制系统

开环控制系统

控制动作完全独立于系统输出的控制系统开环控制系统。手动控制系统也是开环控制系统。

下图显示了一个控制系统框图一个开环控制系统，其中进程输出完全独立于控制器动作。

开环控制系统的实例

日常生活中的开环控制系统的示例包括：

1. 电动手干燥器-只要你把手放在机器下面，不管你的手干了多少，热空气(输出)就会出来。
2. 自动洗衣机- 本机根据预先设定的时间运行，无论洗涤完成还是未完成。
3. 面包烤面包机-不论烘烤完成与否，本机按调整时间运行。
4. 自动茶/咖啡机- 这些机器还仅万博实力品牌用于预先调整的时间。
5. 基于定时器的衣服干燥器- 本机干燥湿衣服进行预调整时间，无论衣服干燥多少都没关系。
6. 灯开关- 无论何时需要光线开关，灯泡都会发出灯泡。
7. 立体声系统上的卷- 无论输出量级如何，手动调整音量。

开环控制系统的优点

开环控制系统的优点包括：

1. 施工和设计简单。
2. 经济。
3. 易于维护。
4. 一般稳定。
5. 方便使用的输出是很难衡量的。

开环控制系统的缺点

开环控制系统的缺点包括:

1. 他们是不准确的。
2. 他们不可靠。
3. 输出的任何变化都不能自动修正。

闭环控制系统

控制系统，其中输出对输入数量的影响，以这样的方式，输入数量将基于生成的输出调整为a闭环控制系统。

开环控制系统可以通过提供反馈转换为闭环控制系统。由于外部干扰，此反馈会自动对输出的适当变化。

以这种方式，闭环控制系统称为自动控制系统。下图显示了闭环控制系统的框图，其中从输出中取出反馈并进入输入。

闭环控制系统的实例

日常生活中的开环控制系统的示例包括：

1. 自动电熨斗- 加热元件由铁的输出温度控制。
2. 伺服稳压器-电压控制器的操作取决于输出电压的系统。
3. 水位控制器- 输入水由水库的水位控制。
4. 导弹发射，雷达自动跟踪- 通过比较导弹的目标和位置来控制导弹的方向。
5. 空调- 根据房间的温度，空调功能。
6. 汽车冷却系统-它的操作取决于它所控制的温度。

闭环控制系统的优点

闭环控制系统的优点包括：

1. 即使在非线性存在下，闭环控制系统也更准确。
2. 由于存在反馈信号而导致的任何误差都是高度准确的。
3. 带宽范围很大。
4. 促进自动化。
5. 系统的灵敏度可以使系统变小以使系统更稳定。
6. 该系统受到噪声的影响较小。

闭环控制系统的缺点

闭环控制系统的缺点包括：

1. 他们是肋骨。
2. 它们很复杂的设计。
3. 需要更多的维护。
4. 反馈导致振荡响应。
5. 由于反馈的存在，整体收益减少。
6. 稳定性是主要问题，需要更多的护理来设计稳定的闭环系统。

开环控制系统与闭环控制系统

下表比较了开环和闭环控制系统。

Sr.。	开环控制系统	闭环控制系统
1	没有反馈元素。	反馈元素总是存在的。
2	不存在错误检测器。	始终存在错误检测器。
3.	它是稳定的。	它可能会变得不稳定。
4.	简单的构造。	复杂的建筑。
5.	它是经济。	这是昂贵的。
6.	有一个小带宽。	具有较大的带宽。
7.	它是不准确的。	这是准确的。
8.	更少的维护。	更多的维护。
9.	它是不可靠的。	它是可靠的。
10.	例子：手干燥机，茶壶	示例：伺服电压稳定器，汗水

闭环控制系统中的反馈循环

在设计时，反馈是一个常见而强大的工具控制系统。反馈回路是一种工具，它将系统输出考虑在内，并使系统能够调整其性能以满足系统的预期结果。

在任何控制系统中，由于环境条件的变化或任何种类的干扰，输出都会受到影响。一个信号从输出端被反馈到输入端。

将该信号与参考输入进行比较，并且产生误差信号。该错误信号应用于控制器，并校正输出。这种系统称为反馈系统。下图显示了反馈系统的框图。

当反馈信号为正时，则该系统称为正反馈系统。对于正反馈系统，误差信号是参考输入信号和反馈信号的相加。

当反馈信号为负时，系统称为负反馈系统。对于负反馈系统，误差信号由参考输入信号与反馈信号之间的差异给出。

反馈在控制系统中的影响

以下标签适用于下图：
输入信号
E =错误信号
g =前向路径增益
H =反馈
C =输出信号
反馈信号

反馈对控制系统有以下影响:

1. 减少了系统输入和系统输出之间的误差。
2. 系统增益降低了1/(1±GH)。
3. 改善了不敏感性（即，对变化的反应较少）。
4. 稳定性得到改善。