控制回路：开与闭

反馈控制回路可能是控制工程领域最具创新性和最可靠的工具。 作为一个整体的控制回路是高效的 用于确定系统中的问题和问题、在过程中达到设定值以及保持系统稳定性的工具。控制回路系统主要分为三种类型：闭环、开环和开闭环组合。闭环更依赖反馈，而开环则不然。组合使用反馈和前馈来稳定过程。

下图说明了整个反馈控制回路：

将其拆分，我们得到：

1. 必须控制的进程
2. 测量物理参数的传感器 过程
3. 通过电子信号转换感官信息的发射器
4. 比较信号和设定值的控制器
5. 根据控制器发送的信号执行纠正措施的执行器

在闭环控制系统中，重复该序列直到达到设定值。一些常见的例子是炉温的恒温器或汽车的巡航控制。但这并不意味着所有自动操作都需要反馈才能正常运行。假设序列只需要一次的开环配置可以服务于多个操作，而无需通过反馈不断确认。

闭环控制的类型

连续闭环控制

并非所有闭环过程都是相似的。对于连续控制过程，反馈回路保持用户设置的控制变量值，也称为设定值。控制器从设定值中简单地减去最新的感官测量值。结果的大小决定了控制器通过执行器施加的纠正努力。

例如，激活巡航控制的汽车将使用车速表作为传感器来测量其速度。如果速度低于设定值，则控制器通过供给更多燃料来加速汽车。如果汽车行驶速度过快，则燃料输入会按比例减少。这个测量-决定-执行的过程一直持续到车速达到设定值。

离散闭环控制

对于连续闭环控制，感兴趣的变量始终被测量，但对于离散控制系统，触发事件将导致测量-决定-启动序列。例如，人类在开车前会用眼睛来判断车外环境光的状态，以及是否打开大灯。在触发事件（例如厚云层实例或下一次旅行开始）之前，无需进一步调整。

离散反馈回路比连续反馈回路简单得多，因为它们不涉及连续监控或诸如急剧过冲之类的问题。与使用巡航控制的渐进结果相比，在打开大灯时获得瞬时结果。

开环控制

如前所述，开环控制器假设设定点将一次性达到，并在触发发生时应用单一控制努力。这些控制器也可以选择测量结果。例如，电机是启动还是停止？这些测量主要是出于安全考虑，而不是顺序的一部分。

有时，由于传感器故障或操作员手动接管，闭环控制器可能像开环控制器一样运行。当反馈控制器无法保持其稳定性时，操作员必须进行干预。例如，强大的压力控制器可能无法正确补偿管路压力的下降，从而导致频繁的过冲和振荡。在这些情况下，操作员必须手动控制以稳定系统。

还有一些过程难以配置稳定的控制，需要经验丰富的操作员非常频繁地接管。操作员可以利用他们的经验来操纵过程输入并比控制器更快地保持所需的设定值。但这不是使用控制回路的理想情况。那么如果将开环和闭环控制结合起来会发生什么呢？

结合开环和闭环控制

开环控制具有不准确的缺点，因为去除反馈部分也消除了控制努力做出必要控制努力的保证。开环和闭环控制 如果同时要求速度和精度，可以组合形成前馈策略。

前馈控制器建立在过程的数学模型之上，因此所有控制工作都类似于在手动模式下操作的经验丰富的工程师。它测量初始开环工作的结果，并应用进一步的校正以消除错误并达到设定点。当可以使用合适的传感器来测量过多的标准时，这种类型的控制器会派上用场。如果可以预测其未来的影响，那么控制器可以采取先发制人的措施来确保在最短的时间内消除错误。

例如，如果一辆汽车配备了雷达和巡航控制系统，它可以看到一个山坡并加速以补偿上山所需的额外力量。如果没有提前通知，巡航控制系统永远不会知道它需要加速，从而导致闭环应用纠正措施，直到再次达到设定点。

每种类型的控制回路都有其应用。开环控制最适合一次性达到设定点的情况。闭环控制最适合需要反复试验才能达到设定点的情况。并且组合的开环和闭环控制需要数学模型，有时还需要传感器才能正常工作。选项范围允许操作员根据需要正确选择正确的控制回路。

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