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第四单元 三、闭环控制系统的干扰与反馈
更新日期:2011-10-11    作者:顾建军主编    编辑:admin    点击量:5380

闭环控制系统与开环控制系统的比较

开环控制系统本身不能对被控量的偏差进行调整和补偿。也就是说,由于某种干扰信号的作用使输出信号出现非正常状态时,系统本身没有自动纠正的能力,要进行纠正,必须借助于人工。所以,开环控制系统的控制精确度(或称控制精度)相对比较低。但如果控制系统中各组成元件的特性比较稳定,而且外界的干扰相对较小,则开环控制系统也可以保证一定的精度。开环控制系统一般结构简单,适用于控制精度要求不高而系统本身的元件又比较稳定的场合。

闭环控制系统的优点是控制精度高,不论何种原因造成系统的输出量偏离给定量,闭环控制系统都会产生控制作用来减小这一偏差。与开环控制系统相比,闭环控制系统的设计比较麻烦,结构也相对复杂,构成控制系统的成本较高。闭环控制系统是自动控制中广泛采用的一种控制方式,用于要求高精度和高可靠性的场合。

 

马上行动

就开环控制系统与闭环控制系统的联系与区别,设计一个图表。

 

3、功能模拟方法

左图是加热炉温度的手动控制系统示意图。

比较加热炉温度自动控制系统与手动控制系统,我们发现,控制器代替人脑实现了控制温度的功能,执行器代替人手实现了调压的功能,检测装置代替人眼实现了检测温度值的功能。

这种以功能和行为的相似性为基础,用“模型”模拟“原形”的功能和行为的方法,就是功能模拟法。

历史上曾经有过能模拟人的动作行为的各种模型,却没有解决从结构上模拟人的大脑进行思考的问题,因为人的大脑太复杂了。在没有彻底弄清人脑内部结构和机理的情况下,必须另辟一条新的模拟途径,这条途径不要求从结构上去模拟人脑,而是只要求模型在功能行为上与人脑相似。也就是说,仅仅根据模型与人脑在功能行为上的相似,实现对人脑的模拟。例如,在国际象棋的人机对弈中,计算机具有与人脑类似的逻辑判断功能,能模拟棋手的思维与人下棋。

 

阅读

功能模拟方法的提出

在第二次世界大战中,英美等国为了打破德国法西斯的空中优势,集中了一批优秀的科学家和工程师,研究如何使高炮更有效地击落敌机。根据实战的需要,要求设计一种具有控制功能的高速计算机,它可以根据外界的各种情况,控制高炮按照预测的位置发射炮弹,使炮弹与飞机正好在空中的某一点相遇。

参加研究的美国数学家维纳联想起人与机器在控制自己的行为和动作上存在相似性和共同之处,进行了艰苦的努力和探索,突破了传统思想的束缚,揭示了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律,提出了功能模拟的方法,并在此基础上创立了控制论,为现代科学技术研究提供了崭新的科学方法。

 

探究

功能模拟方法对技术设计有何意义?

 

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