闭环控制系统.doc

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1、闭环控制系统许多实时嵌入式系统使作出控制决策。这些决策通常是由软件和基于硬件反馈的基础上由它控制（被称为机械）。这些反馈通常采用的是模拟传感器，可以通过一个A/D转换器读取他形式。例如：传感器可能代表位置，电压，温度或其他任何适当的参数。每样提供软件和附加信息基础控制决策。闭环控制的基本知识基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。在反馈控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。因此，反馈控制系统又称

2、为闭环控制系统。反馈控制是自动控制的主要形式。自动控制系统多数是反馈控制系统。在工程上常把在运行中使输出量和期望值保持一致的反馈控制系统称为自动调节系统，而把用来精确地跟随或复现某种过程的反馈控制系统称为伺服系统或随动系统。反馈控制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成。比较环节，用来将输入与输出相减，给出偏差信号。这一环节在具体系统中可能与控制器一起统称为调节器。以炉温控制为例，受控对象为炉子；输出变量为实际的炉子温度;输入变量为给定常值温度,一般用电压表示。炉温用热电偶测量，代表炉温的热电动势与给定电压相比较，两者的差值电压经过功率放大后用来驱动相应的执行机构进行控制。　　同开环控制

3、系统相比，闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度，在扰动变量可以测量时，也常同时采用按扰动的控制（即前馈控制）作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。一个闭环系统采用反馈来衡量实际的系统运行参数，如温度，压力，流量，液位，转速控制。这种反馈信号发送回的地方是较理想的系统设定点控制器。该控制器发一个误差信号，即启动纠正措施和驱

4、动器输出设备所需的值。在直流电动机驱动上很容易说明上述情况，转速表提供了一个反馈电压是成正比的实际运动速度。闭环系统具有以下特点：1、一个参考或设定点的建立是所需的操作系统控制的周围。2、过程变量反馈信号，“告诉”在什么时候该系统控制器实际运作。3、一个控制器的比较与系统反馈，并生成一个误差信号，表示期望与实际点和系统运行的系统参考值的差额。4、最后一个元素或控制机制是对系统的错误反应，使之达到平衡。这个系统可能是一个气动控制阀，电子定位器，定位电机，可控硅或晶体管逆变器，一个加热元件，或其他控制设备。5、系统优化要素，修改通过引入数学常数定制控制的具体应用，提供系统稳定的控制操作，并

5、调整系统的响应时间。在过程控制系统中的这些调整内容是：比例，积分和微分（PID）的功能。在电子系统，如发电机电压调节器和马达驱动，典型调试整定包括：（1）增益，控制器的误差放大器，从而影响系统的稳定性和响应时间放大系数；（2）稳定性提供了一个时间延迟反馈的变化反应，以防止振动，并降低系统的“狩猎”；（3）反馈调整它控制的反馈信号，对体系的平衡设定点振幅；（4）升压这是在交流和直流电动机驱动器用来提供额外的低端扭矩；（5）红外补偿，提供了一个控制信号，对于IR降（电压降），其中在直流电机由于增加了电流通过电枢绕组电枢发生补偿。反馈极性在闭环系统，反馈信号可以是再生（同相）或退化（内异相）

6、。再生反馈时存在的极性或相位关系的行为，是以援助或增加的主要控制信号来补偿。如果反馈的幅度足够大或出现振荡发散（这是在无线电频率的振荡器操作中使用的主要）。当在再生反馈控制系统，用这些在红外补偿，有过多的反馈效应，必须限制，否则将导致不稳定的情况。退行性反馈另一方面，将挫伤振荡和生产体系的稳定。在退化反馈，相位关系或反馈信号极性行为取消或降低有关的主要控制信号。反馈极性是至关重要的和适当的反馈极性时，必须确定调试设备的单独控制和反馈装置组成。这不是用一个包裹安装在一起，控制和反馈装置是预先作为一个完整的系统安装好的。在直流电动机驱动器这个例子中，运算放大器作为一个总结逆变器配置的利用。

7、这种配置需要参考和反馈信号的极性相反，因为放大器的输出（误差）将是输入电压（这里参考数学总结是积极的反馈为负）。当一个差分放大器使用时，参考和反馈将是相同的极性，因为放大器的输出（误差）将两个输入电压的数学差异。一个开关控制的例子比例控制是主要的选择开关控制。如果目前的工厂之间的输出，其所需的值（目前的错误）差异较大，软件也许应该改变驱动信号了很多东西。如果错误是小，它应该改变它只是一点点。换句话说，我们总是希望这样的变化：比例其中P是一个常数