開環(huán)控制電路閉環(huán)控制電路

閉環(huán)控制電路是指與控制對象存在反饋聯(lián)系的控制電路。開環(huán)控制電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但控制精度較低。為在系統(tǒng)中保持轉(zhuǎn)速的恒定，可以加入一些測量比較元件組成閉環(huán)系統(tǒng)。

與控制對象存在反饋聯(lián)系的控制電路。開環(huán)控制電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但控制精度較低。為在系統(tǒng)中保持轉(zhuǎn)速的恒定，可以加入一些測量比較元件組成閉環(huán)系統(tǒng)。

閉環(huán)控制測速發(fā)電機SF就是測量元件。將測速發(fā)電機的電壓取出一部分Uf與給定電壓Ug反向串聯(lián),并將差值ΔU作為放大器的輸入信號,即ΔU=Ug-Uf。自動調(diào)速過程如下：設(shè)電動機(M)原來穩(wěn)定工作于額定轉(zhuǎn)速,若負載突然增大，主回路電壓降增大，電動機轉(zhuǎn)速下降，反饋電壓Uf也隨之下降。由于給定電壓Ug沒有變，所以加到放大器輸入端的電壓ΔU 便自動升高,它使晶閘管整流電路輸出電壓Ud增加，補償了所增大的電壓降，于是電動機轉(zhuǎn)速又回升到接近原來的數(shù)值。反饋作用有兩種情況，若反饋信號和原輸入信號極性相同叫正反饋；反之，叫負反饋。正反饋使系統(tǒng)放大倍數(shù)增大，負反饋使系統(tǒng)放大倍數(shù)減小。在自動控制系統(tǒng)中主要應用的是負反饋。在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，忽略一些次要因數(shù)后，各環(huán)節(jié)的靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）規(guī)律如下:電壓比較環(huán)節(jié)ΔU=Ug-Uf；放大器Uk=KpΔU；觸發(fā)器及晶閘管整流裝置Ud=KsUk；晶閘管-電動機系統(tǒng)開環(huán)機械特性n=(Ud-IdR∑)/Ce;測速發(fā)電機Uf=αn。以上各式中,Kp是放大器的電壓放大倍數(shù)；Ks是晶閘管裝置的電壓放大倍數(shù)；α 是測速發(fā)電機的反饋系數(shù)。上述關(guān)系式中消去中間變量，可得轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性方程式 。

式中K=KpKsα/Ce,叫做閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)，它好象是在測速發(fā)電機輸出端把反饋回路斷開，從放大器輸入一直到測速發(fā)電機輸出的總的電壓放大倍數(shù)，是各個環(huán)節(jié)單獨放大倍數(shù)的乘積。這里是以1/Ce=n/ED作為電動機環(huán)節(jié)的“放大倍數(shù)”的。

閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性根據(jù)調(diào)速系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的靜態(tài)關(guān)系式可以畫出系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖(圖1)。圖1中各方塊中的符號是該環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)

分別表示開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的機械特性。可見，只要系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)K足夠大，總可以把閉環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)轉(zhuǎn)速降Δпb減小到允許的范圍，并把調(diào)速范圍提高到預定的要求。2100433B

與控制對象只存在單向作用而沒有反饋聯(lián)系的控制電路。例如晶閘管供電的直流電動機開環(huán)控制系統(tǒng)。Ug作為系統(tǒng)的輸入量,經(jīng)過觸發(fā)電路控制著晶閘管整流電路的輸出電壓，從而控制了電動機的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n稱為輸出量。這樣,一定輸入量Ug對應著一定的轉(zhuǎn)速n。該系統(tǒng)只有輸入量對輸出量的控制作用，而沒有輸出量再返回來影響系統(tǒng)控制作用的能力，這種系統(tǒng)叫開環(huán)控制系統(tǒng)。在忽略了一些次要因數(shù)后，可寫出方程式聯(lián)立求解上述方程可得轉(zhuǎn)速n的表達式,即為開環(huán)系統(tǒng)的機械特性方程式式中Kc為晶閘管整流電路的放大系數(shù)，R∑為電樞回路總電阻,Ce為電動機的電動勢系數(shù),n0為開環(huán)系統(tǒng)電動機的理想空載轉(zhuǎn)速,Δn為開環(huán)系統(tǒng)電動機的靜態(tài)轉(zhuǎn)速降。根據(jù)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的靜態(tài)關(guān)系可以畫出開環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。從結(jié)構(gòu)圖可以看出,在控制通道中,只有輸入量Ug對輸出量n產(chǎn)生控制作用。電樞壓降IdR∑是負載擾動，當負載擾動IdR∑變化時,如果沒有人工干預,則輸出量n必將改變。這說明開環(huán)系統(tǒng)抗擾動能力是很差的，它對控制過程中可能出現(xiàn)的偏差沒有任何修正能力。因此它的控制精度較低，常用在要求不高的場合。

開環(huán)控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件，伺服驅(qū)動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個進給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后，驅(qū)動步進電動機旋轉(zhuǎn)一個角度，再經(jīng)傳動機構(gòu)帶動工作臺移動。這類系統(tǒng)信息流是單向的，即進給脈沖發(fā)出去以后，實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制。

開環(huán)控制系統(tǒng)是輸入信號不受輸出信號影響的控制系統(tǒng)。也就是，不將控制的結(jié)果反饋回來影響當前控制的系統(tǒng)。與閉環(huán)控制系統(tǒng)相對?？刂葡到y(tǒng)中，將輸出量通過適當?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。系統(tǒng)的控制輸入不受輸出影響的控制系統(tǒng)。在開環(huán)控制系統(tǒng)中，不存在由輸出端到輸入端的反饋通路（見反饋控制系統(tǒng)）。因此，開環(huán)控制系統(tǒng)又稱為無反饋控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)由控制器與被控對象組成?？刂破魍ǔ＞哂泄β史糯蟮墓δ?。同閉環(huán)控制系統(tǒng)相比，開環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要簡單得多，同時也比較經(jīng)濟。 開環(huán)控制系統(tǒng)主要是用于增強型的系統(tǒng)。

由于受步進電動機的步距精度和傳動機構(gòu)的傳動精度的影響，難以實現(xiàn)高精度的位置控制，進給速度也受步進電動機工作頻率的限制。因此開環(huán)數(shù)控機床一般適用于中、小型控制系統(tǒng)的經(jīng)濟型數(shù)控機床，特別適用于舊機床改造的簡易數(shù)控機床。 2100433B