开环和闭环_百度文库

作者:传奇扑克中文官网 发布时间:2020-06-19 06:03

  问:解释一下“开环电路”“闭环电路”, 如何区分某种电器是开环还是闭环? 答:所谓开环是指无反馈电路非环状电路, 而闭环即为有反馈的环状电路。 比如笔计本的电源适配器,它对输出电压(以 DC19V 居多)进行侦测反馈至前端并以此作为调节电压,使其输出衡定 电压。而家用的射灯变压器(开关电源类)为开环电路,即它没有反馈电路,不对输出电压进行侦测反馈,它的输出 电压随输入电压改变而发生改变。 问:什么叫开环控制电路? 答:与控制对象只存在单向作用而没有反馈联系的控制电路。例如晶闸管供电的直流电动机开环控制系统(图 1) 。 Ug 作为系统的输入量,经过触发电路控制着晶闸管整流电路的输出电压,从而控制了电动机的转速,转速 n 称为输出 量。这样,一定输入量 Ug 对应着一定的转速 n。由图可见,该系统只有输入量对输出量的控制作用,而没有输出量再 返回来影响系统控制作用的能力,这种系统叫开环控制系统。 在忽略了一些次要因数后,可写出方程式: 联立求解上述方程可得转速 n 的表达式,即为开环系统的机械特性方程式 式中 Kc 为晶闸管整流电路的放大系数,R∑为电枢回路总电阻,Ce 为电动机的电动势系数,n0 为开环系统电动机的 理想空载转速, 为开环系统电动机的静态转速降。 Δn 根据系统各环节的静态关系可以画出开环系统静态结构图 (图 2) 。 从结构图可以看出,在控制通道中,只有输入量 Ug 对输出量 n 产生控制作用。电枢压降 IdR∑是负载扰动,当负载扰 动 IdR∑变化时,如果没有人工干预,则输出量 n 必将改变。这说明开环系统抗扰动能力是很差的,它对控制过程中可 能出现的偏差没有任何修正能力。因此它的控制精度较低,常用在要求不高的场合。 问:什么叫闭环控制电路 答:闭环控制电路是指与控制对象存在反馈联系的控制电路。开环控制电路结构简单,成本低,但控制精度较低。 为在系统中保持转速的恒定,可以加入一些测量比较元件组成闭环系统(图 1) 。 闭环控制 测速发电机 SF(图中 TG)就是测量元件。将测速发电机的电压取出一部分 Uf 与给定电压 Ug 反向串 联,并将差值ΔU 作为放大器的输入信号,即ΔU=Ug-Uf。自动调速过程如下:设电动机(M)原来稳定工作于额定转 速,若负载突然增大,主回路电压降增大,电动机转速下降,反馈电压 Uf 也随之下降。由于给定电压 Ug 没有变,所 以加到放大器输入端的电压ΔU 便自动升高,它使晶闸管整流电路输出电压 Ud 增加,补偿了所增大的电压降,于是 电动机转速又回升到接近原来的数值。反馈作用有两种情况,若反馈信号和原输入信号极性相同叫正反馈;反之,叫 负反馈。正反馈使系统放大倍数增大,负反馈使系统放大倍数减小。在自动控制系统中主要应用的是负反馈。在单闭 环调速系统中,忽略一些次要因数后,各环节的静态(稳态)规律如下:电压比较环节ΔU=Ug-Uf;放大器 Uk=KpΔU; 触发器及晶闸管整流装置 Ud=KsUk; 晶闸管-电动机系统开环机械特性 n=(Ud-IdR∑)/Ce;测速发电机 Uf=αn。 以上各式 中,Kp 是放大器的电压放大倍数;Ks 是晶闸管装置的电压放大倍数;α 是测速发电机的反馈系数。上述关系式中消 去中间变量,可得转速负反馈单闭环调速系统的静特性方程式 式中 K=KpKsα/Ce,叫做闭环系统的开环放大倍数,它好象是在测速发电机输出端把反馈回路断开,从放大器输入一 直到测速发电机输出的总的电压放大倍数,是各个环节单独放大倍数的乘积。这里是以 1/Ce=n/ED 作为电动机环节的 “放大倍数”的。 闭环调速系统的静特性 根据调速系统各环节的静态关系式可以画出系统的静态结构图(图 2)。图中各方块中的 符号是该环节的放大倍数,或称传递函数。比较一下闭环系统静特性和开环系统机械特性,就能清楚地看出闭环控制 的优越性。如果断开反馈回路,则上述系统的开环机械特性是 而闭环时的静特性可写成 式中 nok 和 nob 分别表示开环和闭环系统的理想空载转速, Δnk 和Δnb 分别表示开环和闭环系统的静态速降。 闭环调 速系统的静特性有下列性质:①在同样的负载扰动下,闭环系统的静态速降减为开环系统速降的 1/(1+K),K 是闭环系 统的开环放大倍数。②如果要维持理想空载转速不变,闭环时的给定电压须比开环时相应地提高(1+K)倍;给定电压不 能过分提高时,须增设电压放大器。③在同样的最高转速和低速静差率的条件下,闭环系统的调速范围可以扩大到开 环调速范围的(1+ K)倍。如果将开环系统和闭环系统的理想空载转速调到相等,比较上式可得Δnb=Δnk/(1+K)。这表 明系统由转速反馈构成闭环后,在同样大小负载条件下,静态转速降比开环时减小了(1+K)倍,从而大大提高了机械特 性硬度。图 3 分别表示开环和闭环系统的机械特性。可见,只要系统的开环放大倍数 K 足够大,总可以把闭环系统的 静态转速降Δпb 减小到允许的范围,并把调速范围提高到预定的要求。


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