閉環(huán)控制概述

閉環(huán)控制是指控制論的一個(gè)基本概念。指作為被控的輸出量以一定方式返回到作為控制的輸入端，并對(duì)輸入端施加控制影響的一種控制關(guān)系。帶有反饋信息的系統(tǒng)控制方式。當(dāng)操作者啟動(dòng)系統(tǒng)后，通過系統(tǒng)運(yùn)行將控制信息輸向受控對(duì)象，并將受控對(duì)象的狀態(tài)信息反饋到輸入中，以修正操作過程，使系統(tǒng)的輸出符合預(yù)期要求。閉環(huán)控制是一種比較靈活、工作績(jī)效較高的控制方式，工業(yè)生產(chǎn)中的多數(shù)控制方式采用閉環(huán)控制的設(shè)計(jì)。

閉環(huán)控制是根據(jù)控制對(duì)象輸出反饋來(lái)進(jìn)行校正的控制方式，它是在測(cè)量出實(shí)際與計(jì)劃發(fā)生偏差時(shí)，按定額或標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行糾正的。閉環(huán)控制，從輸出量變化取出控制信號(hào)作為比較量反饋給輸入端控制輸入量，一般這個(gè)取出量和輸入量相位相反，所以叫負(fù)反饋控制，自動(dòng)控制通常是閉環(huán)控制。比如家用空調(diào)溫度的控制。

當(dāng)受控客體受干擾的影響，其實(shí)現(xiàn)狀態(tài)與期望狀態(tài)出現(xiàn)偏差時(shí)，控制主體將根據(jù)這種偏差發(fā)出新的指令，以糾正偏差，抵消干擾的作用。在閉環(huán)控制中，由于控制主體能根據(jù)反饋信息發(fā)現(xiàn)和糾正受控客體運(yùn)行的偏差，所以有較強(qiáng)的抗干擾能力，能進(jìn)行有效的控制，從而保證預(yù)定目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。管理中所實(shí)行的控制大多是閉環(huán)控制，所用的控制原理主要是反饋原理。這種控制如果我們把輸入值用x表示，輸出值用y表示，客體的功能用s表示，控制系統(tǒng)也即反饋系統(tǒng)的作用用R表示，偏差信息用△x表示，則有：y=S(X+△X)=S(X+Ry)=SX+SRy式中R稱反饋因子或控制參數(shù)，它反映閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋功能或控制功能。

發(fā)動(dòng)機(jī)電噴系統(tǒng)的閉環(huán)控制是一個(gè)實(shí)時(shí)的氧傳感器、計(jì)算機(jī)和燃油量控制裝置三者之間閉合的三角關(guān)系。氧傳感器“告訴”計(jì)算機(jī)混合氣的空燃比情況，計(jì)算機(jī)發(fā)出命令給燃油量控制裝置，向理論值的方向調(diào)整空燃比(14.7:1)。這一調(diào)整經(jīng)常會(huì)超過一點(diǎn)理論值，氧傳感器察覺出來(lái)，并報(bào)告計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再發(fā)出命令調(diào)回到14.7:1。因?yàn)槊恳粋€(gè)調(diào)整的循環(huán)都很快，所以空燃比不會(huì)偏離14.7:1，一旦運(yùn)行，這種閉環(huán)調(diào)整就連續(xù)不斷。采用閉環(huán)控制的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)，由于能使發(fā)動(dòng)機(jī)始終在較理想的工況下運(yùn)行(空燃比偏離理論值不會(huì)太多)，從而能保證汽車不僅具有較好的動(dòng)力性能，還能省油。

閉環(huán)控制在各種控制實(shí)例中有具體的表現(xiàn)方式：正反饋與負(fù)反饋是閉環(huán)控制常見的兩種基本形式。其中負(fù)反饋與正反饋從達(dá)到目的的角度講具有相同的意義。從反饋實(shí)現(xiàn)具體方式來(lái)看，正反饋與負(fù)反饋屬于代數(shù)或者算術(shù)意義上的“加減”反饋方式，即輸出量回饋至輸入端后，和輸入量進(jìn)行加減的統(tǒng)一性整合后，作為新控制輸出，去進(jìn)一步控制輸出量。實(shí)際上，輸出量對(duì)輸入量回饋遠(yuǎn)不止這些方式。這表現(xiàn)為：運(yùn)算上，不僅僅是加減運(yùn)算，還包括了更廣域的數(shù)學(xué)運(yùn)算;回饋方式上，輸出量對(duì)輸入量回饋，也不一定采取和輸入量進(jìn)行綜合運(yùn)算形成統(tǒng)一的控制輸出，輸出量能通過控制鏈直接施控于輸入量等等。

在閉環(huán)控制系統(tǒng)里，即使有干擾，也能通過自己的調(diào)節(jié)保持原來(lái)的狀態(tài)。實(shí)施閉環(huán)控制的抗干擾能力來(lái)自于反饋?zhàn)饔?。因?yàn)樵诮M織形式上增設(shè)了一個(gè)反饋機(jī)構(gòu)，能把造成偏離目標(biāo)的原因以及一貫干擾的因素及時(shí)地反饋給控制者，使決策控制層作出正確的決策，隨時(shí)修正目標(biāo)。閉環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)是充分發(fā)揮了反饋的重要作用，排除了難以預(yù)料或不確定的因素，使校正行動(dòng)更準(zhǔn)確，更有力。但它缺乏開環(huán)控制的那種預(yù)防性。如在控制過程中造成不利的后果才采取糾正措施。