3、闭环控制系统
前述利用开环控制系统实现给游泳池注水,是通过设定时间来控制进水阀门的关闭的。如果在进水时间内,进水管的水压变小,使得进水流量变小,就会出现设定时间到了,而水池的水还没有加到设定水位的情况。解决这一问题的办法是,将输入由设定注水时间改为设定游泳池水位,增加一个检测游泳池水位的装置(如水位电极),检测游泳池的实际水位,并把测量值返回到控制系统的输入端,通过一个具有计算功能的装置(比较器),与给定值相比较,当实际水位比设定水位低时,控制器控制进水阀门继续注水;当实际水位达到设定的水位时,控制器发出信号关闭进水阀门。游泳池水位控制系统的方框图如下:
比较器 控制量
给定量→⊕→控制器→执行器→被控对象→被控量
检测装置
从这一控制系统方框图中可以看出,在系统的输入端和输出端之间,除了有从给定水位到实际水位的信息传递,还有从输出端返回到输入端的信息传递,即控制系统可以把输出量返回到输入端与给定值进行比较,构成一条闭合回路。我们把系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。
上图中,检测装置测量出被控量并返回到系统的输入;⊕是比较器,它将给定量与所检测的被控量进行比较,求出偏差值;控制器将这一偏差值进行运算处理,并向执行器下达控制指令;执行器根据指令对被控对象进行控制,从而使被控量稳定在一定范围内。
与开环控制系统相比,闭环控制系统多了一个由检测装置组成的环节。
马上行动
判断下列控制系统是否属于闭环控制系统,画出方框图。
控制系统 |
是否属于闭
环控制系统 |
方框图 |
家用缝纫机的缝纫速度控
制系统 |
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电冰箱的温度控制系统 |
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走道路灯的声光控制系统 |
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交通路口红绿灯自动控
制(根据车流量大小改变
红绿灯时间)系统 |
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阅读
希罗的自动门
公元1世纪,希腊人希罗建造的自动打开庙门的装置是最早利用气压和液压为动力的自动门。如图,祭坛点火使1中的空气膨胀,水流入2,利用水的重力使轴3转动,将门打开。当祭坛的火熄灭时,庙门在重锤的作用下就会自动关闭。
练习
1、家用压力锅的压力控制系统是开环控制系统还是闭环控制系统?它是通过哪些装置实现压力控制的?说出其控制的过程。
2、粮库的温度和湿度都需要控制。小型粮库一般是定期进行人工检测,根据需要进行温度和湿度控制。如果要实现温度和湿度的自动控制,可以采用什么办法?请用方框图说明你的想法。
3、工业锅炉是利用重锤进行压力控制的,重锤挂在横杆上,杆的支点在最左端,中间是锅炉的排气孔。请分析它是如何实现压力控制的,横杆的作用是什么。
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