闭环系统

有时，为了达到系统的一致性和稳定性，并产生控制系统所需的输出，我们使用反馈回路。反馈只是输出信号的一部分。这一概念在控制系统中最为频繁和重要，以实现输出的稳定性。基于反馈连接，将控制系统分为两类。它们是开环控制系统和闭环控制系统。

闭环反馈系统

具有反馈回路的控制系统称为闭环控制系统。也就是说，利用反馈信号产生输出的控制系统称为“闭环控制系统”。在这些控制系统中，输入是由输入的反馈信号控制的，因此它可以纠正发生的错误。闭环控制系统是一种双向信号流控制系统。

反馈是将一部分输出连接到系统的输入上，以保持控制系统的稳定。通过提供一个反馈回路，可以将任何开环控制系统转化为闭环控制系统。反馈回路根据输出要求自动校正输入信号。

通过将生成的输出与实际情况进行比较，闭环系统保持并达到预期的输出。如果产生的输出与确定的(实际的)输出有偏差，闭环控制系统产生一个错误信号，这个错误信号被馈送给信号的输入。

因此，通过将错误信号添加到输入，下一个循环生成的输出将被纠正。这些也被称为自动控制系统。闭环系统不太容易受到外部干扰。

的框图的闭环系统如下图所示。

由于这些系统包含反馈回路，闭环控制系统也被称为“反馈控制系统”。通过对输入信号进行反馈，可以精确地控制控制系统的输出。一个闭环控制系统可以有多个反馈回路。

例子

我们在日常生活的许多应用中都使用闭环控制系统。下面给出一些基于开环控制系统概念设计的系统。

• 自动电熨斗-根据熨斗的温度自动控制加热元件。
• 伺服稳压器——电压稳定是通过将输出电压反馈给系统来实现的。
• 水位控制器-水库的水位决定输入的水。
• 空调—空调可根据自身环境温度自动调节温度。
• 在电机调速器中使用转速表和/或电流传感器，传感器感知速度并发送反馈给系统以调节其速度。

反馈系统的实际例子

在市场上我们看到一些自动干布机。有人知道它们是闭环控制系统的一个例子吗?在自动控制系统或闭环反馈系统中，我们在系统的输入端使用一个换能器来连续监测烘干机内衣物的温度。电干布机的框图如下图所示。

温度传感器将监测衣服的状态，无论它们是干的还是湿的，并将其与提交的输入参考进行比较。如果衣服状态和期望的输出不匹配(不相似)，那么系统将产生一个错误信号，并将其发送回输入。

放大器产生放大输出信号给控制器，这样，它就可以将加热元件调整到所需的输出电平。所以如果衣服快要干了，那么控制器就会调节和降低温度或者停止加热元件的加热过程，以保证机器里的衣服不会被烧焦。

闭环系统能够通过反馈信号处理外部噪声干扰(导致系统效率降低)。例如，如果我们打开干燥器，会损失一些温度，系统内部的温度会降低。

然后反馈传感器会计算出衣服的温度，然后将误差信号发送给控制器。这样控制器就可以设定系统所需的温度。这将是处理错误发生在衣服烘干机的过程。

误差信号是指实际输出和产生输出之间的差值，该误差信号作为输入提供给控制器，以调节系统输出。如果误差信号为零，那么只有期望的输入等于产生的输出。

反馈系统的类型

根据反馈信号的性质，将闭环控制系统分为两类。他们是

1. 积极的反馈信号
2. 负面的反馈信号

1)正反馈信号

将正反馈信号与输入相连接的闭环系统称为正反馈系统。正反馈系统框图如下所示。正反馈也被称为“再生反馈”。

例子

电子学中正反馈回路最好的例子是运算放大器。我们可以通过电阻将输出电压的一部分通过反馈回路连接到非反相输入，从而实现正反馈回路。

如果我们将一个正的输入电压信号连接到运放的非反相端口，它将放大输入信号，输出将变得更正。因此，部分输出通过反馈回路连接到输入端，从而产生更高的输出电压。随着反馈回路与输入连接，输出变得越来越积极。在某一点上，运算放大器的输出将达到饱和。

类似地，如果我们向运放提供一个负输入电压信号Vin，那么输出将变成负的。连接到输入端的反馈回路将加强放大信号，使其变得更负。这意味着，正反馈系统中的反馈信号将加强输出信号的性质。

得到的正回路系统的传递函数为A ~ V = G / (1-GH)。如果GH = 1，那么系统的增益将是无穷大，因此系统将自动振荡，即使没有输入连接到它。在这种状态下，系统就像一个振荡器。

正反馈系统用于获得条件输入信号的快速切换响应。另一个使用正反馈回路的例子是滞后效应。迟滞是指一个系统的剩余状态，即使它没有提供任何输入。我们在一些双稳态逻辑门中观察到了这种行为。

正反馈广泛应用于定时电路和振荡器中。

2)负反馈信号

将负反馈信号与输入相连接的闭环系统称为负反馈系统。负反馈系统框图如下图所示。负反馈也被称为“退行性反馈”。

负反馈系统更稳定，提高了稳定性。我们将在进一步的教程中讨论负反馈系统及其应用。伟德老虎机手机版

应用程序

闭环控制系统用于控制电压、电流发生器等电子设备。除此之外，它们还可以控制机械的速度和系统的其他参数。闭环控制系统用于以下规定的要求。

• 提高反应速度
• 在设备保护方面
• 提高准确性

闭环转矩控制

这种转矩控制技术将用于电池驱动的车辆，如自行车和汽车。当驾驶员按下油门时，参考扭矩T由驾驶员设定。如果驾驶员控制的转矩为T*，则实际转矩T将跟随控制转矩。

放置在负载的扭矩传感器将发送关于电机速度的反馈，并帮助保持所需的速度。

限流控制

在电子设备中，由于系统故障和连接故障会产生大量的电流流动。如果我们不控制电流，除非采取一些预防措施，电子设备将损坏和导致损失，经济和工业。

所以为了限制电流和控制电流，我们在电子设备或系统中实例化一个电流限制控制器。电流传感器将持续监测提供给电机的电流。

当电机中的电流流量超过所需的安全水平，传感器激活反馈回路，一些电流负反馈到控制器，以设置电流回限。

当电流再次达到安全极限时，反馈回路失效。

闭环调速

这是车手最常用的反馈回路。观察下图，它使用电流传感器和速度传感器来限制电机的速度。

在这个速度控制电机图中，我们看到两个反馈回路，一个用于监测和控制电流，另一个用于控制速度。内环是通过使用电流传感器来控制电流流量。它将电机的电流或转矩限制在安全范围内。外环，速度控制传感器监测电机的速度并将反馈发送给控制器，并控制其中的速度超过预定义的水平。

开环控制系统的优点

• 由于闭环控制系统有反馈信号来控制输出，这些是非常准确的，不容易出错。
• 它们可以通过反馈信号自动修正误差。
• 闭环系统非常精确。
• 开环系统的带宽比闭环系统的带宽大。
• 它们可以支持自动化。
• 由于它们有很高的噪声余量，因此受噪声的影响较小。

闭环控制系统的缺点

• 它们非常复杂，设计起来也很复杂。
• 从经济上讲，它们的成本非常高。
• 需要很高的维护。
• 有时反馈信号会引起系统振荡，从而产生振荡响应。
• 设计一个稳定的闭环系统需要花费更多的时间和精力。

反馈系统的总结

• 系统是连接在一起执行一个进程的块的集合。
• 控制系统被定义为一组用于控制或调节其他系统的功能的设备。
• 利用反馈信号产生输出的控制系统称为“闭环控制系统”。例如:自动电熨斗、空调等。
• 闭环系统利用反馈回路可以自动修正输出中的错误。
• 这些系统比开环系统更稳定，但设计复杂。
• 根据反馈信号的性质，将闭环控制系统分为两类。他们是
  1. 积极的反馈信号
  2. 负面的反馈信号
• 将正反馈信号与输入相连接的闭环系统称为正反馈系统。例如:运算放大器，其输入连接到正输入引脚。
• 将负反馈信号与输入相连接的闭环系统称为负反馈系统。例如:运算放大器，其输入连接到正输入引脚。
• 采用反馈控制系统或开环控制系统
  • 提高反应速度
  • 在设备保护方面
  • 提高准确性