开环系统控制摘要

开环配置不监视或测量其输出信号的状态，因为没有反馈

在上一篇关于电子系统的教程中，我们看到可以定义一个系统作为指导或控制输入信号以产生所需输出条件的子系统的集合。

任何电子系统的功能是自动调节输出并将其保持在系统所需的输入值或“设置”点”。如果系统输入因任何原因而发生变化，系统的输出必须做出相应的响应并自行改变以反映新的输入值。

同样，如果发生某些事情干扰系统输出而不改变输入值，输出必须通过返回其先前的设置值来响应。过去，电气控制系统基本上是手动或所谓的开环系统，内置很少的自动控制或反馈功能来调节过程变量，以保持所需的输出水平或值得。

例如，电动干衣机。根据衣服的数量或湿度，用户或操作员会将计时器（控制器）设置为30分钟，在30分钟结束时，干衣机将自动停止和关闭，即使衣服仍在湿润或潮湿。

在这种情况下，控制动作是手动操作员评估衣服的湿度并相应地设定过程（干燥器）。

所以在这个例子中，干衣机是一个开环系统，因为它不监控或测量输出信号的状况，即衣服的干燥程度。然后干燥过程的准确性或干燥衣服的成功将取决于用户（操作员）的经验。

然而，用户可以调整或微调系统的干燥过程。时间通过增加或减少时间控制器干燥时间，如果他们认为不会满足原来的干燥过程。例如，将定时控制器增加到40分钟以延长干燥过程。考虑以下开环框图。

开环干燥系统

然后，开环系统，也称为非反馈系统，是一种连续控制系统，其中输出对输入信号的控制动作没有影响或影响。换句话说，在开环控制系统中，输出既不测量也不“反馈”以与输入进行比较。因此，无论最终结果如何，开环系统都应忠实地遵循其输入命令或设定点。

此外，开环系统不知道输出条件，因此无法自我纠正当预设值漂移时可能产生的任何错误，即使这会导致与预设值的偏差很大。

开环系统的另一个缺点是它们配备不足以处理干扰或变化。可能降低其完成所需任务的能力的条件。例如，烘干机门打开并且热量损失。时间控制器持续整整30分钟，但在干燥过程结束时衣服没有被加热或干燥。这是因为没有信息反馈来维持恒定的温度。

然后我们可以看到那个开放环路系统错误会干扰干燥过程，因此需要用户（操作员）的额外监督注意。该预期控制方法的问题在于，用户需要经常查看过程温度，并且每当干燥过程偏离其期望的衣物烘干值时采取任何校正控制动作。这种类型的手动开环控制在实际发生错误之前作出反应称为前馈控制

前馈控制（也称为预测控制）的目标是测量或预测任何潜在的开环扰动，并在受控变量偏离原始设定点之前手动补偿它们。因此，对于上面的简单示例，如果烘干机门打开，它将被检测并关闭，从而允许干燥过程继续。

如果使用正确，如果用户很快响应错误情况（门打开），在30分钟结束时从湿衣服到干衣服的偏差将是最小的。但是，如果系统发生变化，这种前馈方法可能不完全准确，例如在30分钟过程中没有注意到干燥温度下降。

然后我们可以定义“开放”的主要特征-loop系统“as as：

实际值和期望值之间没有比较。

An开环系统对输出值没有自动调节或控制动作。

每个输入设置确定控制器的固定操作位置。

外部条件的变化或干扰不会导致直接输出变化（除非手动更改控制器设置）。

任何开环系统都可以表示为多个级联块串行或带有输入和输出的单个框图。开环系统的框图显示，从输入到输出的信号路径表示没有反馈回路的线性路径，对于任何类型的控制系统，输入的名称为θi和输出θo。

通常，我们不必操纵开环程序框图来计算其实际传递函数。我们可以从每个框图中写下正确的关系或方程，然后从这些方程中计算出最终的传递函数，如图所示。

开环系统

因此，每个区块的转移功能是：

整体传递函数如下：

然后开环增益是简单地给出：

当 G 表示传递函数系统或子系统，它可以改写为： G（s）=θo（s）/θi（s）

开环控制系统通常用于需要借助“开 - 关”信号对事件进行排序的过程。例如，洗衣机需要将水切换为“ON”，然后当满水时切换为“OFF”，接着将加热器元件切换为“ON”以加热水然后在合适的温度下切换为“OFF”，

这种类型的“开 - 关”开环控制适用于负载变化缓慢且过程非常缓慢的系统，需要不经常改变控制动作。操作员。

开环控制系统摘要

我们已经看到控制器可以操纵其输入以获得对系统输出的预期效果。输出对输入信号的控制动作没有影响或影响的一种控制系统称为开环系统。

“开环系统” “输出信号或条件既不被测量也不被”反馈“，以便与输入信号或系统设定点进行比较。因此，开环系统通常被称为“非反馈系统”。

此外，由于开环系统不使用反馈来确定是否实现了所需的输出，因此它“假设”为输入的期望目标是成功的，因为它无法纠正它可能产生的任何错误，因此无法补偿系统的任何外部干扰。

开环电机控制

所以例如，假设直流电机控制器如图所示。电动机的旋转速度取决于电位计提供给放大器（控制器）的电压。输入电压的值可以与电位计的位置成比例。

如果电位器移动到电阻的顶部，最大正电压将提供给代表全速的放大器。同样，如果电位器抽头移动到电阻的底部，则将提供零电压，表示速度非常慢或停止。

然后电位器滑块的位置代表输入，θi 由放大器（控制器）放大，以设定速度 N 驱动DC电机（过程），表示系统的输出θo。电机将继续以由电位器位置确定的固定速度旋转。

由于从输入到输出的信号路径是不构成任何环路一部分的直接路径，因此整体增益为系统将从电位器，放大器，电机和负载获得各个级联的级联值。显然，电机的输出速度应与电位器的位置相同，使系统的整体增益为1。

然而，电位器，放大器和电机的单独增益电源电压或温度的变化可能随时间而变化，或者电机负载可能会增加，表示对开环电机控制系统的外部干扰。

但用户最终会意识到系统的变化性能（电机速度的变化）可以通过相应地增大或减小电位器输入信号来校正它，以保持原始或所需的速度。

这种“开环电机控制”的优点是它具有潜在的廉价和易于实现的特点，使得它非常适用于定义明确的系统，输入和输出之间的关系是直接的，不受任何外部干扰的影响。不幸的是，这种类型的开环系统是不适当的，因为系统中的变化或干扰会影响电动机的速度。然后需要另一种形式的控制。

在下一个关于电子系统的教程中，我们将看一下将一些输出信号反馈到输入的效果，以便系统控制基于实际值和期望值之间的差异。这种类型的电子控制系统称为闭环控制。