控制是通过改变被控对象的某些参数或状态来使其输出符合预期的要求。按照控制过程中反馈信号的来源,控制方式可以分为开环控制和反馈控制两种。
开环控制是指当控制器在作用于被控对象时,没有实时收集并利用被控对象的反馈信号。开环控制只关注被控对象的输入和控制器的输出,不能及时修正被控对象的偏差。
反馈控制(也称闭环控制)是在开环控制的基础上,通过采集被控对象的输出信号并与预期输出之间的误差进行比较,达到修正输出并保持被控对象输出稳定的目的。反馈控制对被控对象的变化能够及时响应,提高了控制精度和稳定性。
在控制系统设计时,应根据被控对象及控制要求的不同选择合适的控制模式。开环控制和反馈控制各有优缺点,应根据实际需要选择。
开环控制适用于简单的控制过程,如电灯开关控制。反馈控制则适用于对被控对象的输出有较高要求的复杂控制环境,如温度、水位等参数控制。
有时,开环控制和反馈控制也可以结合使用。例如先采用开环控制的方式获取被控对象的初始状态,再通过反馈控制维持被控对象的稳定性。
开环控制常用于机械、汽车、航空等领域的控制系统中。例如,机械加工时就需要控制刀具的进给速率、切削深度等参数,采用开环控制即可;在航空器起降过程中,控制器指令驾驶员操纵杆的移动来控制高度和速度,也采用了开环控制。
反馈控制则广泛应用于化工、电力、通信等领域。例如,化工生产需要对温度、压力、流量等参数进行精确控制,采用反馈控制模式可实现最佳控制效果;电力系统中,通过调节发电机的输出电压和频率来保持电网稳定,也是采用反馈控制的方式。
开环控制和反馈控制各有优劣。开环控制具有简单、运行速度快、成本低等优点,但在系统出现偏差时不能及时修正影响控制精度和稳定性;反馈控制具有修正及时、精度高、系统稳定等优点,但系统复杂、成本高、有逆向影响等缺点。
因此,在实际应用时,需要根据被控对象、控制要求、经济成本等多方面考虑,综合选择开环控制、反馈控制或开环反馈结合的控制模式。