閉環(huán)控制電路
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2023-07-13 17:12:17 | 19188 次閱讀

該傳感器將監(jiān)測衣服的實際干燥度,并將其與輸入?yún)⒖歼M(jìn)行比較(或從中減去)。誤差信號(誤差=所需干燥度-實際干燥度)由控制器放大,控制器輸出對加熱系統(tǒng)進(jìn)行必要的校正以減少任何誤差。例如,如果衣服太濕,控制器可能會增加溫度或干燥時間。同樣,如果衣服快干了,它可能會降低溫度或停止該過程,以免衣服過熱或燃燒等。
然后,閉環(huán)配置的特征是反饋信號,該信號源自我們的衣物干燥系統(tǒng)中的傳感器。所產(chǎn)生的誤差信號的大小和極性將與衣服所需的干燥度和實際干燥度之間的差異直接相關(guān)。此外,由于閉環(huán)系統(tǒng)對輸出條件有一定的了解,因此(通過傳感器)它能夠更好地處理任何系統(tǒng)干擾或條件變化,這些干擾或變化可能會降低其完成所需任務(wù)的能力。
例如,和以前一樣,烘干機(jī)門打開并且熱量散失。這次,反饋傳感器檢測到溫度偏差,控制器自我修正誤差,以將溫度保持在預(yù)設(shè)值的范圍內(nèi)。或者可能會停止該過程并激活警報以通知操作員。
正如我們所看到的,在閉環(huán)控制系統(tǒng)中,誤差信號,即輸入信號和反饋信號(可能是輸出信號本身或輸出信號的函數(shù))之間的差值,被饋送到控制器從而減少系統(tǒng)誤差,使系統(tǒng)的輸出回到期望值。在我們的例子中,衣服的干燥度。顯然,當(dāng)誤差為零時,衣服就干了。
閉環(huán)控制一詞始終意味著使用反饋控制動作來減少系統(tǒng)內(nèi)的任何誤差,其“反饋”區(qū)分了開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)之間的主要區(qū)別。因此,輸出取決于反饋路徑,反饋路徑通常可以非常精確,并且在電子控制系統(tǒng)和電路中,反饋控制比開環(huán)或前饋控制更常用。
閉環(huán)系統(tǒng)比開環(huán)系統(tǒng)具有許多優(yōu)點。閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的主要優(yōu)點是能夠降低系統(tǒng)對外部干擾的敏感性,例如干燥機(jī)門的打開,從而使系統(tǒng)具有更穩(wěn)健的控制,因為反饋信號的任何變化都會導(dǎo)致補(bǔ)償控制器。
那么我們可以將閉環(huán)控制的主要特征定義為:
通過自動調(diào)整系統(tǒng)輸入來減少錯誤。
提高不穩(wěn)定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
提高或降低系統(tǒng)靈敏度。
增強(qiáng)過程的魯棒性,抵抗外部干擾。
產(chǎn)生可靠且可重復(fù)的性能。
雖然良好的閉環(huán)系統(tǒng)比開環(huán)控制系統(tǒng)具有許多優(yōu)點,但其主要缺點是,為了提供所需的控制量,閉環(huán)系統(tǒng)必須具有一個或多個反饋路徑,從而變得更加復(fù)雜。此外,如果控制器的增益對其輸入命令或信號的變化過于敏感,它可能會變得不穩(wěn)定,并在控制器試圖過度校正自身時開始振蕩,最終會出現(xiàn)故障。因此,我們需要“告訴”系統(tǒng)我們希望它在一些預(yù)定義的限制內(nèi)如何表現(xiàn)。
閉環(huán)求和點
對于調(diào)節(jié)任何控制信號的閉環(huán)反饋系統(tǒng),它必須首先確定實際輸出與期望輸出之間的誤差。這是通過使用反饋環(huán)路和系統(tǒng)輸入之間的求和點(也稱為比較元件)來實現(xiàn)的。這些求和點將系統(tǒng)設(shè)定點與實際值進(jìn)行比較,并產(chǎn)生控制器也會響應(yīng)的正或負(fù)誤差信號。其中:誤差 = 設(shè)定值 – 實際值
閉環(huán)求和點符號
用于表示閉環(huán)系統(tǒng)框圖中求和點的符號是帶有兩條交叉線的圓,如圖所示。求和點可以將信號相加,其中 使用 加號 ( + ) 符號表示設(shè)備為“夏季”(用于正反饋),也可以將信號彼此相減,在這種情況下使用減號 ( ? )使用符號表明該設(shè)備是一個“比較器”(用于負(fù)反饋),如圖所示。
求和點類型請注意,求和點可以有多個信號作為加法或減法輸入,但只有一個輸出,即輸入的代數(shù)和。箭頭還指示信號的方向。求和點可以級聯(lián)在一起,以允許在給定點對更多輸入變量求和。
閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)
任何電氣或電子控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)都是系統(tǒng)輸入與其輸出之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,因此描述了系統(tǒng)的行為。另請注意,特定設(shè)備的輸出與其輸入的比率代表其增益。那么我們可以正確地說,輸出始終是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)乘以輸入。考慮下面的閉環(huán)系統(tǒng)。 典型閉環(huán)系統(tǒng)表示

其中:G塊代表控制器或系統(tǒng)的開環(huán)增益,是前向路徑;H塊代表反饋路徑中傳感器、換能器或測量系統(tǒng)的增益。
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