什么是开环控制系统

1 1 什么是开环控制系统 什么是闭环控制系统 它们各有什么优缺点 答 开环控制系统由控制器和被控对象组成 由输入端通过输入信号控制被控对象得输出 物理量得变化 开环控制系统是最简单的一种控制系统 闭环控制系统是负反馈控制系统 闭环控制系统具有输入信号控制被控量的通道 同时 具有由输出量信号反馈到输入端的反馈通道 负反馈控制系统是按输入信号与输出信号的 偏差进行控制的 开环控制系统简单 但不能抑制系统外部或内部扰动的影响 闭环控制系统不但能抑制 扰动的影响 对系统的动态和稳态性能都可能大大提高 2 闭环控制系统由那些基本环节组成 它们各起什么作用 答 闭环控制系统由控制器 被控对象和测量元件等几个基本环节组成 被控对象是设备 或系统 的主体 控制器是将控制信号变成控制作用的部件 实现对设备 或系统 控 制的主要部件 测量元件是将被控物理量转换成电信号元件 以实现反馈控制和监测被控 物理量的作用 3 图 T1 1 是一个简单的水位控制系统 试说明它的工作原理 指出系统的被控对象 被控量 给定量 输入信号 画出系统工作原理的方框图 图 T1 1 答 这个简单的水位控制系统是通过浮球和杠杆来实现的 水 浮球 进水 出水 杠杆 h 水位 高度 阀门 2 浮球可以检测水位的高低 这个信息通过杠杆来调节进水阀门来实现对水位的调节 控制 这个调节作用也是一个负反馈过程 当水位升高时 浮球位置上移 从而使阀门下 移 减小进水量 使水位不再上升 当水位下降时 浮球位置下移 从而使阀门上移 增 加进水量 使水位不再下降 图中输入信号是浮球的理想位置 被控对象是进水阀门 被控量是水池的水位 可以 看出 浮球的实际位置是水位的检测信号 4 图 T1 2 是一个直流发电机的励磁调节电压控制系统 试说明它的工作原理 画出系统工作原理的方框图 说明如何调节输出电压 分析引起输出电压不稳定的主要干扰源 图 T1 2 答 这是一个通过调节励磁 控制输出电压的直流发电机系统 控制作用的实现是由输入信号电压控制励磁电源的电压输出 再由励磁电源的输出电 压来控制直流发电机的输出电压 反馈信号从输出电压通过分压器得到 然后直接送入励 直流发电机 反馈信号 输入 信号 ug uf ub k 电源 负 载 ud 输出 电压 浮球 浮球位置 误差信号 杠杆进水阀门 控制量水位 被控量 浮球理想 位置 3 磁电源输入端 形成复反馈控制 调节输出电压可以通过调节输入信号的大小来实现 当需要输出电压升高 可以调节 输入信号电压增大 需要输出电压减小 同样 可以使输入信号电压减小 引起输出电压波动的主要干扰一般是负载电流的大小 负载增加时 可能引起输出电 压下降 环境温度 发电机和励磁电源的参数变化 也可能引起输出电压变化 5 图 T1 3 是一个晶体管直流稳压电源 试说明它的工作原理 画出系统工作原理的方框图 试说明电路中起测量作用的元件 起执行作用的元件和起给定信号作用的元件 说明如何调节输出电压的大小 图 T1 3 答 晶体管直流稳压电源通过电压调节功能可以在输入电压一定的波动范围内保持输出电 压的基本稳定 这个系统也是建立在负反馈控制的原理上的 uiuo 放大器 稳压管 基准电压 输入 电压 输出 电压 T1 电压量测 反馈电压 信号 误差信号 励磁调节器直流发电机 励磁电压输出电压 被控量 电压控制 信号 4 调节输出电压是通过晶体管的输入电流来实现的 当输入电流较大时 晶体管的射极 输出电流大 当输入电流较小时 晶体管的射极输出电流小 从而调节输出的电压大小 当晶体管全导通时 晶体管进入饱和状态 则输出电压达到最高 并失去调节作用 输出电压信号的检测是通过分压器实现的 在运算放大器的输入端 输出信号与基准 电压信号进行比较 由此得到的偏差信号控制运算放大器输出电流大小 从而控制晶体管 的输入电流和输出电压 在电路图中 测量元件是分压器 执行元件是晶体管 给定信号是稳压二极管的基准 电压 欲调节稳压电源的输出电压 可以通过调节稳压管的基准电压 或分压器的分