首先先了解什么是开环控制系统和闭环控制系统。
一、开环控制:控制器与被控对象间只有顺序作用而无反向联系且控制单方向进行。若组成系统的元件特性和参数值比较稳定,且外界干扰较小,开环控制能够保持一定的精度。 缺点:精度通常较低、无自动纠偏能力。
二、闭环控制:闭环控制系统在输出端和输入端之间存在反馈回路,输出量对控制过程有直接影响。
以下两张图能更直观的表现出来,比如以前用的热水壶,在燃气灶上烧水,不关火就一直烧,输出的水温与输入的热量没有关系,这就是开环系统;现在的智能电水壶,可以智能调节水温,控制器会定时检测传感器传来的信号,当检测到的水温低于参考值时,控制器继续加热,当检测到的水温等于或高于参考值时控制器停止加热。这就构成了一个反馈系统,即闭环系统。
抽象一下,开环系统的Q(热量)与Tw(水温)无关,闭环系统Q则是输入Tw的函数。
画成系统框图的形式:
对于开环系统的传递函数:它是开环系统中系统输出的拉氏变换与系统输入的拉氏变换之比,即系统的开环传递函数 。
闭环系统的传递函数:对输入信号进行拉普莱斯变换得到V(s),得到闭环系统方程
进行整理得:
因此得到闭环系统的传递函数为:
画出新的传递函数框图:
这样就把闭环系统问题转化为开环系统问题。根据开环系统特性可以进行稳定性分析。