1.1 開環(huán)控制和閉環(huán)控制

1.1.1 開環(huán)控制

開環(huán)控制系統(tǒng)是指無被控量反饋的控制系統(tǒng)，即需要控制的是被控對象的某一量（被控量），而測量的只是給定信號，被控量對于控制作用沒有任何影響的系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)圖如圖1-5所示。信號由給定值至被控量單向傳遞。這種控制較簡單，但有較大的缺陷，即對象或控制裝置受到干擾，或工作中特性參數(shù)發(fā)生變化，會直接影響被控量，而無法自動補(bǔ)償。因此，系統(tǒng)的控制精度難以保證，系統(tǒng)的抗干擾能力較差。從另一種意義理解，意味著對被控對象和其他控制元件的技術(shù)要求較高。但其結(jié)構(gòu)簡單，成本低，在系統(tǒng)精度要求不高或擾動影響較小的情況下，具有一定的實用價值，如數(shù)控線切割機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)、包裝機(jī)等多為開環(huán)控制。

圖1-5 開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

1.1.2 閉環(huán)控制（反饋控制）

閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義是有被控量反饋的控制系統(tǒng)，其原理框圖如圖1-6所示。從系統(tǒng)中信號流向看，系統(tǒng)的輸出信號沿反饋通道又回到系統(tǒng)的輸入端，構(gòu)成閉合通道，故稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，或反饋控制系統(tǒng)。

圖1-6 閉環(huán)控制系統(tǒng)原理框圖

這種控制方式，無論是由于干擾造成，還是由于結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化引起被控量出現(xiàn)偏差，系統(tǒng)均利用偏差去糾正偏差，故這種控制方式為按偏差調(diào)節(jié)。

閉環(huán)控制系統(tǒng)的突出優(yōu)點是利用偏差來糾正偏差，使系統(tǒng)達(dá)到較高的控制精度。但與開環(huán)控制系統(tǒng)比較，閉環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，構(gòu)造比較困難。需要指出的是，由于閉環(huán)控制存在反饋信號，利用偏差進(jìn)行控制，如果設(shè)計不當(dāng)，將會使系統(tǒng)無法正常和穩(wěn)定地工作。另外，控制系統(tǒng)的精度與系統(tǒng)的穩(wěn)定性之間也常常存在矛盾。

開環(huán)控制和閉環(huán)控制方式各有優(yōu)缺點，在實際工程中，應(yīng)根據(jù)工程要求及具體情況來決定。如果事先預(yù)知輸入量的變化規(guī)律，又不存在外部和內(nèi)部參數(shù)的變化，則采用開環(huán)控制較好。如果對系統(tǒng)外部干擾無法預(yù)測，系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)又經(jīng)常變化，為保證控制精度，采用閉環(huán)控制則更為合適。如果對系統(tǒng)的性能要求比較高，為了解決閉環(huán)控制精度與穩(wěn)定性之間的矛盾，可以采用開環(huán)控制與閉環(huán)控制相結(jié)合的復(fù)合控制系統(tǒng)。