我们都知道a控制系统管理或指导系统的运行,以提供特定的输出。在一个闭环系统中,通过比较所获得的输出和所提供的输入来获得所期望的输出。
为了达到这个目的,一部分输出被反馈到输入中以使输入和输出值有所不同。这就是所谓的反馈信号。
因此,我们可以说,由输出控制操作的系统称为a闭环控制系统。
我们已经讨论过了闭环控制系统在我们的前一篇文章中,这样就有了详细的操作思路,可以参考相同的。这里我们将讨论这些例子以及闭环系统的优点和缺点。
闭环控制系统的例子
这里我们将详细讨论自动电熨斗和温度控制系统的操作。
1.自动电熨斗
考虑一个作为闭环系统的自动电熨斗的例子。下图是包含主要组件的框图:
自动电熨斗由一个作为系统控制器的恒温器、一个产生热量的电阻加热元件组成。
铁制仪器的底板起着整个系统过程的作用。
自动电熨斗的基本工作是这样的:当底板的温度达到预定值时,加热动作自动停止。当温度降到某一特定值以下时,它内部又开始加热。
很明显,在这种类型的系统中控制依赖于系统的输出。
最初,在电熨斗中,恒温器有一个特定的数值,作为系统的参考输入。
当向系统提供输入时,电阻加热元件在系统内部产生热量。这就导致了铁鞋底温度的上升。通过一个反馈元件,这个输出温度与温控器的参考输入相比较。
如果实现的输出比参考输入的值更小,那么不同的温度就会启动恒温器,从而打开加热元件。
这就导致了铁鞋底温度的升高。
一旦温度超过参考值,加热元件就会自动关闭,并在一定时间后,温度开始下降。
然而,比较仍在继续,当温度低于特定值时,加热元件再次开始提高鞋底的温度。
电熨斗内部的连续过程就是这样发生的。
2.温度控制系统
现在我们再举一个温度控制系统作为闭环系统的例子。
温度控制系统的主要目的是保持水的恒温。通常,这些系统用于在输出处提供一个恒定的温度(热)。
下图为闭环系统的框图表示:
基本上,在这种类型的系统中,水从出口是一个恒定的流量。同样,从阀门内部产生的蒸汽与水混合,使水具有预定的温度。
在系统内部使用压力温度计作为反馈。因此,当一个参考输入被提供给系统时,阀门就会产生一个控制信号,指示系统提供所需的蒸汽量。
当蒸汽与从出口出来的水混合时,水的温度由压力温度计测量,并与系统给定的参考输入进行比较。
如果期望的温度(参考输入)显示与产生的温度相等,则产生控制信号并停止蒸汽的流动。
但是,如果两个温度值之间存在一定量的变化,那么控制器就会产生关于温度差的控制信号,并在此过程中进一步补偿。
这样,系统内的连续过程就发生了,并保持了可控的温度水平。
优势
- 由于通过输出信号进行控制,闭环系统比开环系统更精确。
- 这些类型的系统受噪音和其他环境干扰的影响较小。
- 它提供了高频率的工作范围。
- 与开环系统相比,这些系统更加灵活。
缺点
- 反馈元素的添加导致了复杂结构的产生。
- 闭环系统并不经济。
- 输出不稳定性问题是闭环系统的一个关键因素,因为反馈的存在会导致系统输出的实时变化。
应用程序
在我们的日常生活中,我们会遇到闭环系统的各种用途。从通过必要的调整来设法提供所需的室温值的空调到自动洗衣机,在洗涤后为布料提供所需的干燥程度。
类似地,从自动烤面包机、水位控制器、家庭加热系统到直流电机速度控制和导弹发射系统等,所有被设计用来产生所需输出的精度都是闭环系统。
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