开环控制系统与闭环控制系统的区别

一个控制系统定义为通过控制输入和处理系统来提供所需响应或输出的机制或系统。如今，控制系统正在被应用于各种智能设备和系统中，例如交通灯系统、洗衣机、火箭发射系统、电力系统等。

根据系统中存在的反馈路径，控制系统可以分为以下两种类型：

  • 开环控制系统

  • 闭环控制系统

在本文中，我们将讨论开环控制系统和闭环控制系统之间所有主要区别，考虑的参数包括基本定义、反馈路径、复杂性、成本、可靠性、应用等。但在讨论差异之前，我们首先了解什么是开环控制系统和闭环控制系统。

什么是开环控制系统？

开环控制系统是指输出信号不会反馈到系统输入的系统。因此，开环控制系统也被称为非反馈控制系统。

在开环控制系统中，输出对系统的控制动作没有影响。因此，开环控制系统无论最终结果如何，都会遵循其输入信号。开环控制系统的框图如图1所示。这里，主要组件是：控制器和被控对象（或处理系统）。输入提供给控制器，控制器产生一个执行信号（或控制信号）。这个执行信号提供给要控制的被控对象或处理系统。

开环控制系统的主要缺点是它处理干扰的能力较差，这可能会降低其完成所需任务的能力。开环控制系统的一些常见示例包括：交通灯系统、磁场控制直流电机、自动洗衣机、浸入式电热棒等。

什么是闭环控制系统？

闭环控制系统是指输出信号反馈到系统输入的系统。因此，在闭环控制系统中，控制动作是所需输出信号的函数。

闭环控制系统的主要组件包括：控制器、被控对象、误差检测器或比较器和反馈元件，这些元件如图2所示连接在一起。误差检测器接收输入信号和反馈信号以产生误差信号，误差信号是输入信号和反馈信号的差值。反馈信号是整个系统输出的样本。

现在，误差信号提供给控制器以产生一个执行信号，该信号控制被控对象或处理系统以产生所需的结果。因此，在闭环控制系统中，系统的输入会自动调整以产生系统所需的响应。闭环控制系统的常见示例包括：空调系统、火箭发射系统、雷达跟踪系统、人类呼吸系统等。

开环控制系统和闭环控制系统的区别

下表突出显示了开环控制系统和闭环控制系统之间所有主要区别：

区别依据 开环控制系统 闭环控制系统
定义 没有提供反馈路径的控制系统称为开环控制系统。 存在反馈路径的控制系统称为闭环控制系统。
也称为 开环控制系统也称为非反馈控制系统。 闭环控制系统也称为反馈控制系统。
控制动作 在开环控制系统中，控制动作与整个系统的输出无关。 在闭环控制系统中，控制动作取决于系统的输出。
设计复杂度 开环控制系统的设计和构造相当简单。 闭环控制系统的设计和构造相对复杂。
主要组件 开环控制系统的主要组件包括：控制器和被控对象。 闭环控制系统的主要组件包括：控制器、被控对象或过程、反馈元件和误差检测器（比较器）。
响应 开环控制系统响应速度快，因为没有输出的测量和反馈。 由于存在反馈，闭环控制系统的响应速度较慢。
可靠性 开环控制系统的可靠性较低。 闭环控制系统更可靠。
精度 开环控制系统的精度取决于系统校准，因此可能较低。 闭环控制系统相对准确，因为反馈保持其精度。
稳定性（就输出而言） 开环控制系统的稳定性更高，即开环系统的输出保持恒定。 闭环控制系统相对不稳定。
优化 开环控制系统未经优化。 闭环控制系统经过优化以产生所需的输出。
维护 开环控制系统需要较少的维护。 闭环控制系统需要相对较多的维护。
实现 开环控制系统易于实现。 闭环控制系统的实现相对困难。
成本 开环控制系统的成本较低。 闭环控制系统的成本相对较高。
噪声 开环控制系统具有更多内部噪声。 在闭环系统中，系统的内部噪声较小。
示例 开环控制系统的常见实际示例包括：自动交通灯系统、自动洗衣机、浸入式电热器等。 闭环控制系统的示例包括：空调、冰箱、烤面包机、火箭发射系统、雷达跟踪系统等。

结论

开环控制系统和闭环控制系统之间最显著的区别在于，开环控制系统没有反馈路径，而闭环控制系统有反馈路径。开环控制系统和闭环控制系统都被广泛应用于许多自动过程中，例如交通灯、自动洗衣机、冰箱和空调中的温度控制系统等。

更新于：2023年9月2日

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