开环和闭环控制系统的定义、区别及判断方法
一、开环和闭环控制系统的定义
实例:
(一). 开、闭环控制的定义
(二) .原课标中闭环控制系统的结构工作原理及理解中存在的问题
原理图

问题
给定量可以上负下正吗?
下方箭头代表什么量?
代表什么?
被控量箭头指向何方?
输出量是什么?
(三). 闭环控制系统结构概念的补充理解

(注:被控量不是一个结构实体,所以不能用实线方框,图中虚线的改动只是一种理解方法,原图并无错误)
二、开环和闭环控制系统的区别及判断方法
(一)案例
案例一:骑自行车
案例二:驾驶汽车
案例三:空调系统和冰箱系统
(二)一个有争议的案例分析——是否是闭环控制?
案例——人投飞镖
投飞镖——是否是闭环控制?(通用技术网www.tyjs.org注:投篮球同样是此类)

控制过程分析
第一次投飞镖偏左
第二次投飞镖偏右
第三次经过校正后飞镖命中靶心
结论:有检测,有反馈,有控制校正,最后飞镖命中靶心。这个控制过程是否闭环控制?
(三)课标和部分教材中关于闭环控制系统抗干扰作用的论述
1.课标中关于闭环控制系统抗干扰作用
2.部分教材中关于闭环控制系统抗干扰功能的论述
A教材中有关论述:“闭环控制系统能不断地修正控制效果,以减少被控量和基准量之间的误差”。
B教材中有关论述:“不论什么原因使被控量偏离期望值而出现偏差时,必定会产生一个相应的控制作用,去减少或和消除这个偏差,使被控量与希望值趋于一致”。
C教材中有关论述:“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,来减少这一偏差”。(注:此处的输出量应改为被控量才正确!)
结论
闭环控制系统一定有抗干扰性能。
无抗干扰性能的系统不是闭环控制系统。
抗干功能的能力和速度取决于闭环控制系统的结构和性能。
(四)闭环控制系统的三个基本条件
1、被控对象在控制过程中应是同一个对象
2、控制时系统不能中断,应进行实时控制
3. 应能检测被控量的误差,并及时减少误差
(五) 判断一个系统是否闭环控制的两种方法
1、检测能否抗干扰的方法(干扰法)
①干扰被控量(空调)
②干扰被控对象及比较器(人骑自行车)
③人多次投飞镖的状态分析——不能抗干扰
2.检查能否跟踪基准量(跟踪法)
人为改变基准量,如果被控对象能及时受到控制,改变工作状态,使被控量和基准量始终保持相同或相接近,则该系统为闭环控制系统。
如果被控对象不能受到控制而改变工作状态,使被控量(注意:不是输出量)及时跟踪基准量,则该系统不是闭环控制系统。
判断一个系统是否闭环控制的两种方法是等价的!
(六)案例分析
1、空调系统跟踪基准量的变化——人为设定温度的变化
2、人骑自行车跟踪基准量的变化——道路弯曲
3、投飞镖不能跟踪基准量的变化——飞镖投出后,飞镖靶移动时无法跟踪
(七)知识拓展——闭环控制系统的两种类型
1、两个状态的控制(低精确度)
2、无穷个状态的连续控制(高精确度)
案例分析:
★非变频式空调(两个状态)
★变频式空调(连续无穷个状态)
★茶壶倒水到茶杯(连续无穷个状态)
★人吃饭夹菜到嘴中(连续无穷个状态)
★精密制导导弹,飞船系统等工作过程(连续无穷个状态)。
|