闭环控制系统的设计

不同的闭环控制系统用于实现不同的控制目的，要求往往也不一样。对于简单的闭环控制系统，有以下基本要求：

第一，一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是稳定的，当干扰出现时，输出量发生偏离，系统通过动态调整使被控量回到平衡状态，系统的这种调整过程有可能使系统产生振荡，若振荡呈逐渐衰减趋势，能很快稳定下来，还属于稳定系统，否则就是不稳定系统。

第二，控制系统的控制精度必须符合要求，即系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内。

第三，闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。

在进行闭环控制系统的设计时，几项控制要求之间往往会产生矛盾，需要结合具体问题全面解决或有所侧重地解决。

案例分析

抽水马桶水箱的自动控制系统的设计

设计项目：

抽水马桶水箱的自动控制系统。

设计要求：

1、当水箱中的水位低于某一指定的高度时，进水口立即进水。

2、当水箱的水位达到某一指定的高度时，进水口停止进水。

3、控制系统对控制精度和系统的稳定性均没有特别的要求。

设计分析：

1、从设计要求来看，这是一种自动控制，因此选择闭环控制系统。

2、被控对象是抽水马桶的水箱，被控量是抽水马桶水箱水位的高度，控制量是进水管的水流量（即进水量），水箱水位的高度与进水量之间呈线性关系。

3、主要干扰因素是水箱的出水流量。

方案构思：

采用浮球作为水位高度的检测装置。当水箱的水位低于水箱的某个高度时，出现了水位差（给定的水位高度与实际水位高度之差），这个信号通过浮球、连杆机构传给水阀，使进水阀打开，从而水箱进水；当水箱的水位达到水箱的某个高度时，水位差为零，进水阀关闭。

        +                 进水量

给定立位→杠杆比较→进水阀门→水箱→水位

            ←浮球（反馈）

讨论

在上述案例中，如果要节约用水，减少水箱每次冲水的量，你能设计哪几种方案？