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| 从根本上讲,控制回路有两种类型:开环控制和闭环(反馈)控制。 | | 从根本上讲,控制回路有两种类型:开环控制和闭环(反馈)控制。 |
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− | 在开环控制中,来自控制器的控制动作独立于“过程输出”(或“受控过程变量”-PV)。一个很好的例子是仅由计时器控制的中央供暖锅炉,因此无论建筑物的温度如何,都将热量恒定地施加。控制动作是定时打开/关闭锅炉,过程变量是建筑物温度,但两者都不相关。
| + | 在开环控制中,来自控制器的控制动作独立于“过程输出”(或“受控过程变量 '''(Controlled Process Variable)'''”)。一个很好的例子是仅由计时器控制的中央供暖锅炉,因此无论建筑物的温度如何,都将热量恒定地施加。控制动作是定时打开/关闭锅炉,过程变量是建筑物温度,但两者都不相关。 |
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− | 在闭环控制中,来自控制器的控制动作取决于过程变量(PV)值的反馈。在类似于锅炉的情况下,闭环回路将包括一个恒温器,以将建筑物温度与恒温器上设定的温度(设定值-SP)进行比较。这将产生一个控制器输出,通过打开和关闭锅炉来将建筑物维持在所需温度。因此,闭环控制器具有反馈回路,该反馈回路可确保控制器施加合适的控制动作将过程变量操纵为与“参考输入”或“设定点”相同。因此,闭环控制器也称为反馈控制器<ref>"Feedback and control systems" - JJ Di Steffano, AR Stubberud, IJ Williams. Schaums outline series, McGraw-Hill 1967</ref>。
| + | 在闭环控制中,来自控制器的控制动作取决于过程变量值的反馈。在类似于锅炉的情况下,闭环回路将包括一个恒温器,以将建筑物温度与恒温器上设定的温度(设定值)进行比较。这将产生一个控制器输出,通过打开和关闭锅炉来将建筑物维持在所需温度。因此,闭环控制器具有反馈回路,可确保控制器施加合适的控制动作,将过程变量操纵为与“参考输入”或“设定点”相同。因此,闭环控制器也称为反馈控制器<ref>"Feedback and control systems" - JJ Di Steffano, AR Stubberud, IJ Williams. Schaums outline series, McGraw-Hill 1967</ref>。 |
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− | 根据英国标准协会,闭环控制系统的定义是“一个具有监视反馈的控制系统,该反馈而形成的偏差信号被用于控制最终控制元件的动作,从而尽可能使偏差减小到零。”<ref>{{cite book|title= The Origins of Feedback Control|last=Mayr|first= Otto| author-link= Otto Mayr |year= 1970
| + | 根据英国标准协会,闭环控制系统的定义是“一个具有监视反馈的控制系统,该反馈形成的偏差信号被用于控制最终控制元件的动作,从而尽可能使偏差减小到零。”<ref>{{cite book|title= The Origins of Feedback Control|last=Mayr|first= Otto| author-link= Otto Mayr |year= 1970 |
| |publisher =The Colonial Press, Inc.|location= Clinton, MA USA|isbn= |pages=}}</ref> | | |publisher =The Colonial Press, Inc.|location= Clinton, MA USA|isbn= |pages=}}</ref> |
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− | 同样 “ 反馈控制系统是一种系统,通过比较这些变量的功能并将该差异用作控制手段,趋于保持一个系统变量与另一个系统变量之间的规定关系。” <ref>{{cite book|title= The Origins of Feedback Control|last=Mayr|first= Otto| author-link= Otto Mayr |year= 1969|publisher =The Colonial Press, Inc.|location= Clinton, MA USA|isbn= |pages=}}</ref>
| + | 同样,“反馈控制系统是一种倾向于通过比较变量的函数,并用差异作为控制手段,维护一个系统变量与另一个系统变量之间的预设关系的系统。” <ref>{{cite book|title= The Origins of Feedback Control|last=Mayr|first= Otto| author-link= Otto Mayr |year= 1969|publisher =The Colonial Press, Inc.|location= Clinton, MA USA|isbn= |pages=}}</ref> |
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| ===其他例子=== | | ===其他例子=== |
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− | 控制系统的一个示例是汽车的巡航控制系统,该系统是一种将车速保持在驾驶员提供的期望速度或参考速度的设备。该控制器是巡航控制,被控对象是汽车,而系统是汽车和巡航控制。系统输出是汽车的速度,控制本身是发动机的油门位置,它确定发动机提供多少动力。
| + | 控制系统的一个例子是汽车的巡航控制系统,该系统是一种将车速保持在驾驶员提供的期望速度或参考速度的设备。该系统的控制器是巡航控制器,被控对象是汽车,而系统是汽车和巡航控制器。系统输出是汽车的速度,控制变量本身是发动机的油门位置,用于确定发动机提供多少动力。 |
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− | 实现巡航控制的一个原始方法是在驾驶员启动巡航控制时锁定油门位置。不过,如果巡航控制系统在一段不平坦的道路上启动,车辆上山时行驶速度会较慢,下山时则较快。这种类型的控制器被称为开环控制器,因为没有反馈; 没有测量系统输出(汽车的速度)来改变控制(油门位置)因此,控制器不能补偿作用在汽车上的变化,比如道路坡度的变化。
| + | 实现巡航控制的一个原始方法是在驾驶员启动巡航控制时锁定油门位置。不过,如果巡航控制系统运行在一段不平坦的道路上,车辆上山时行驶速度会较慢,下山时则较快。这种类型的控制器被称为开环控制器,因为没有反馈;没有测量系统输出(汽车的速度)来改变控制(油门位置)。因此,控制器不能补偿作用在汽车上的变化,比如道路坡度的变化。 |
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− | 在闭环控制系统中,来自监测汽车速度(系统输出)的传感器的数据进入控制器,控制器连续比较代表速度的量和代表期望速度的参考量,计算得到的差称为'''误差''',决定了节气门的位置(控制)。输出结果是匹配的汽车的速度参考速度(保持所需的系统输出)。现在,当汽车上坡时,输入(感知速度)和参考速度之间的差异不断地决定油门位置。当感觉到的速度低于参考,差值增加,油门打开,发动机功率增加,加速车辆。这样,控制器动态地抵消汽车速度的变化。这些控制系统的中心思想是反馈回路,控制器影响系统的输出,反过来测量并反馈给控制器。
| + | 在闭环控制系统中,来自监测汽车速度(系统输出)的传感器的数据进入控制器,控制器连续比较代表速度的量和代表期望速度的参考量,计算得到的差称为'''误差''',决定了节气门的位置(控制)。输出结果是匹配的汽车的速度参考速度(保持所需的系统输出)。现在,当汽车上坡时,输入(感知速度)和参考速度之间的差异不断地决定油门位置。当感觉到的速度低于参考,差值增加,油门打开,发动机功率增加,加速车辆。这样,控制器动态地抵消汽车速度的变化。这些控制系统的中心思想是反馈回路,控制器影响系统的输出,反过来测量并反馈给控制器。 |
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| ==经典控制理论== | | ==经典控制理论== |