闭环系统

有时，为了达到系统的一致性和稳定性，并产生控制系统的期望输出，我们使用反馈回路。反馈只不过是输出信号的一部分。这一概念在控制系统中是最常见和重要的，以实现稳定的输出。根据反馈连接，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”。换句话说，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，输入被来自输入的反馈信号控制，从而可以纠正发生的错误。闭环控制系统是双向信号流系统。

反馈是指将输出的一部分连接到系统的输入，以保持控制系统的稳定。通过提供一个反馈回路，我们可以将任何开环控制系统转换为闭环系统。反馈回路根据输出要求提供输入信号的自动校正。

通过将生成的输出与实际情况进行比较，闭环系统维持并实现所需的输出。如果所产生的输出偏离决定（实际）输出，则闭环控制系统产生误差信号，并且误差信号被馈送到信号的输入。

因此，通过将错误信号添加到输入中，下一个循环产生的输出将得到纠正。这些也被称为自动控制系统。闭环系统不容易受到外部干扰。

的框图闭环系统的情况如下所示。

由于这些系统包含反馈回路，因此闭环控制系统也被称为“反馈控制系统”。通过给输入信号反馈，我们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

我们在日常生活中使用闭环控制系统。基于开环控制系统的概念设计的一些系统如下所示。

• 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-稳定的电压是实现馈电输出电压回系统。
• 水位控制器-水位在水库决定输入水进入它。
• 空调 - 空调机根据其室温自动调节其温度。
• 在使用转速表和/或电流传感器的电动机调速器中，传感器检测速度并向系统发送反馈以调节其速度。

反馈系统的实例

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。电干布机的方框图如下所示。

温度传感器将监控衣服的状态，无论它们是干燥还是潮湿，并将其与提交的输入参考进行比较。如果晾衣状态和所需输出不匹配（不相似），则系统会生成错误信号并将其发送回输入。

放大器产生放大输出的信号到控制器，这样，它可以调整加热元件到期望的输出水平。所以如果衣服快要干了，控制器就会调节并降低温度或停止加热元件的加热过程，使机器里的衣服不会被烧。

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

然后反馈传感器将计算出衣服的温度，然后将误差信号发送给控制器。使控制器在系统中设定所需的温度。这将是处理衣服烘干机错误发生的过程。

误差信号表示实际输出和产生的输出之间的差异，并且该误差信号被提供为控制器的输入来调节系统输出。如果误差信号为零，则只有所需的输入等于所产生的输出。

反馈系统的类型

基于反馈信号的性质，闭环控制系统分为2种类型。他们是

1. 积极的反馈信号
2. 负反馈信号

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。积极反馈也称为“再生反馈”。

例子

电子中正反馈回路的最佳例子是“运放”。我们可以通过一个电阻将输出电压的一部分连接到非反相输入的反馈回路来实现正反馈回路。

如果我们将一个正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，输出的一部分通过反馈回路连接回输入以产生高输出电压。当反馈回路连接到输入时，输出变得越来越正。在某一点，运放的输出将达到饱和。

同样地，如果我们给运放提供一个负的输入电压信号Vin，那么输出将变成负的。与输入相连接的反馈回路将增强放大后的信号，使其变得更负。这意味着，正反馈系统中的反馈信号会强化输出信号的性质。

正环路增益系统的传递函数为A V = G / (1-GH)。如果GH = 1，则系统的增益为无穷大，因此即使没有输入，系统也会自动振荡。在这个状态下，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。使用正反馈回路的另一个例子是滞后效应。滞后意味着系统的剩余状态，即使它没有提供任何输入。我们在一些双稳态逻辑门中遵守这种行为。

正反馈被广泛应用于定时电路和振荡器中。

2）负反馈信号

将负反馈信号连接到输入端的闭环系统称为“负反馈系统”。负反馈系统框图如下所示。消极反馈又称“退行性反馈”。

负反馈系统更稳定并提高稳定性。我们将在进一步的教程中讨论负面反馈系统及其应用。西汉姆必威

应用程序

闭环控制系统用于控制电压和电流发电机等电子电机。除此之外，它们还可以控制机器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。

• 提高响应速度
• 保护设备
• 提高准确性

闭环扭矩控制

这种扭矩控制技术将被用于自行车和汽车等电池驱动的车辆。当驾驶员按下加速器时，驾驶员设置参考扭矩T。如果驱动器控制的扭矩为T*则实际扭矩T将跟随控制扭矩。

放置在负载上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，系统故障和连接故障将有大量电流。如果我们不控制当前，除非进行一些预防措施，否则电子设备将损坏并导致损失，经济和工业。

因此，为了限制电流并控制电流流，我们在电子设备或系统中实例化电流限制控制器。电流传感器将连续监控提供给电机的电流。

当电机中的电流超过所需的安全水平时，传感器激活反馈回路，并且某些量的电流备份到控制器以将电流设置回限值。

当电流再次达到安全限制时，反馈循环取消激活。

闭环速度控制

这是驱动程序最常用的反馈循环。观察下图，使用电流传感器和速度传感器限制电机的速度。

在此速度控制电机图中，我们看到2个反馈循环，一个是用于监控和控制电流，另一个是用于控制速度。内圈是通过使用电流传感器来控制电流。它限制了电机的电流或扭矩到安全IMIT。外循环，速度控制传感器监视电动机的速度并将反馈发送到控制器，并控制其超过预定级别的速度。

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，这些都是非常准确和较少的误差。
• 它们可以通过反馈信号自动纠正错误。
• 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。
• 由于它们具有非常高的噪声裕度，因此噪音的影响较小。

闭环控制系统的缺点

• 它们非常复杂，并且设计很复杂。
• 从经济上讲，它们非常昂贵。
• 需要很高的维护。
• 有时反馈信号引起系统振荡，这将给出振荡响应。
• 需要更多的时间和精力来设计稳定的闭环系统。

反馈系统摘要

• 系统是连接在一起以执行过程的块的集合。
• 控制系统被定义为用来控制或调节其他系统的功能的一组设备。
• 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。
• 闭环系统可以自动纠正通过使用反馈循环发生输出中发生的错误。
• 这些系统比开环系统更稳定，但在设计上更复杂。
• 基于反馈信号的性质，闭环控制系统分为2种类型。他们是
  1. 积极的反馈信号
  2. 负反馈信号
• 将正反馈信号与输入相连接的闭环系统称为“正反馈系统”。输入端连接到正输入管脚的运算放大器。
• 将负反馈信号连接到输入端的闭环系统称为“负反馈系统”。输入端连接到正输入管脚的运算放大器。
• 采用反馈系统或开环控制系统
  • 提高响应速度
  • 保护设备
  • 提高准确性