基本控制方法簡介

基本控制方法簡介巴俊生開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)：不將控制的結(jié)果反饋回來影響當(dāng)前控制的系統(tǒng)舉例：打開燈的開關(guān)——按下開關(guān)后的一瞬間，控制活動已經(jīng)結(jié)束，燈是否亮起已對按開關(guān)的這個活動沒有影響；一瞬間控制活動即結(jié)束反饋環(huán)節(jié)一個沒有反饋環(huán)節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)：閉環(huán)控制是根據(jù)控制對象輸出反饋來進行校正的控制方式，它是在測量出實際與計劃發(fā)生偏差時，按定額或標準來進行糾正的。閉環(huán)控制，從輸出量變化取出控制信號作為比較量反饋給輸入端控制輸入量，一般這個取出量和輸入量相位相反，所以叫負反饋控制，自動控制通常是閉環(huán)控制。比如家用空調(diào)溫度的控制，比如大家洗澡對水溫的調(diào)節(jié)。兩者區(qū)別是什么?1、有無反饋；2、是否對當(dāng)前控制起作用。開環(huán)控制一般是在瞬間就完成的控制活動，閉環(huán)控制一定會持續(xù)一定的時間，可以借此判斷反饋環(huán)節(jié)作用。開環(huán)控制系統(tǒng)控制過程中，沒有反饋環(huán)節(jié)，不能對控制結(jié)果加以修正、調(diào)節(jié)。是個單程的控制流向。這種控制，稱為開環(huán)控制。以投籃為例。大腦控制信號手臂燈的開關(guān)控制量電燈點亮閉環(huán)控制系統(tǒng)控制器（電子或微機控制裝置）被控對象（加熱爐）被控量（爐內(nèi)溫度）

給定量（設(shè)定的溫度）檢測裝置（熱電偶）控制量（電壓）比較器加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)執(zhí)行器（加熱器）兩種控制系統(tǒng)的特點開環(huán)控制按時序控制的系統(tǒng)，控制過程始終是隨時間的前進而前進的，沒有回頭。閉環(huán)控制有反饋；會調(diào)整；被控量會被控制在一定的值——結(jié)果穩(wěn)定；“結(jié)果”會影響“結(jié)果”、給定量與被控量是可比較的同一種性質(zhì)的量。閉環(huán)控制過程中有反饋環(huán)節(jié)可以把控制結(jié)果反饋回來與期望值進行比較,并根據(jù)它們的誤差及時調(diào)整控制作用，控制流向形成了閉合回路

值得一提的是，復(fù)雜的閉環(huán)控制也未必都屬于自動控制。汽車的駕駛就是一個常見的實例：汽車沿著道路行駛，必須有人的操控，從控制的角度看，屬于人工控制，這時我們是將人與車作為一個整體，看成一個系統(tǒng)。駕駛員通過操控方向盤、油門、剎車等機構(gòu)，控制車輛行駛的狀態(tài)；同時，駕駛員還通過視覺，查看車輛與前方道路或障礙物的位置關(guān)系信息，根據(jù)這一信息不斷修正自己的操作，使車輛按照預(yù)定的路線軌跡行駛。在這一過程中，駕駛員通過視覺獲取的信息就是反饋量，因此屬于閉環(huán)控制。生活中閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用實例雙閉環(huán)控制介紹直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣泛的電氣傳動裝置之一。廣泛的應(yīng)用于軋鋼機、冶金、印刷、金屬切割機床等很多領(lǐng)域的自動控制中。近年來，交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流調(diào)速系統(tǒng)無論在理論上和實踐上都比較成熟，并且從反饋閉環(huán)控制的角度來看，它又是交流調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)[1]，所以直流調(diào)速系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中有著舉足輕重的作用。直流調(diào)速系統(tǒng)簡介直流調(diào)速系統(tǒng)是當(dāng)今電力拖動自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用最普遍的一種系統(tǒng)。目前，需要高性能可控電力拖動的領(lǐng)域多數(shù)都采用直流調(diào)速系統(tǒng)。20世紀50年代末，晶閘管（大功率半導(dǎo)體器件）變流裝置的出現(xiàn)，使變流技術(shù)產(chǎn)生了根本性的變革，開始進入晶閘管時代。由晶閘管變流裝置直接給直流電動機供電的調(diào)速系統(tǒng)，稱為晶閘管-電動機直流調(diào)速系統(tǒng)，簡稱V-M系統(tǒng)VM系統(tǒng)圖單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)簡介由前面的分析可知，開環(huán)系統(tǒng)不能滿足較高的調(diào)速要求。許多需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機械，常常不允許有很大的靜差率。為了提高調(diào)速質(zhì)量，必須采用閉環(huán)系統(tǒng)。用轉(zhuǎn)速檢測裝置，例如在電動機上安裝一臺測速發(fā)電機TG，檢測出輸出量或被調(diào)量n的大小和極性，并把它變換成與轉(zhuǎn)速成正比的負反饋電壓Ufn，與轉(zhuǎn)速給定電壓Un相比較后，得到偏差電壓△Un，經(jīng)放大產(chǎn)生觸發(fā)裝置GT的控制電壓Uc，用以控制電動機的轉(zhuǎn)速。這就組成了轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)無靜差，且采用電流截止負反饋作限流保護可以限制啟（制）動時的最大電流。單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)還存在以下問題：（1）在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中用一個調(diào)節(jié)器綜合多種信號，各參數(shù)間相互影響，難于進行調(diào)節(jié)器動態(tài)參數(shù)的調(diào)整，系統(tǒng)的動態(tài)性能不夠好。（2）系統(tǒng)中采用電流截止負反饋環(huán)節(jié)來限制啟動電流，不能充分利用電動機的過載能力獲得最快的動態(tài)響應(yīng)，即最佳過度過程。為了獲得近似的理想的過度過程，并克服幾個信號綜合于一個調(diào)節(jié)器輸入端的缺點，最好的辦法就是將主要的被調(diào)量轉(zhuǎn)速與輔助被調(diào)量分開加以控制，用兩個調(diào)節(jié)器分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，構(gòu)成轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，即控制轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差調(diào)節(jié)，又控制電流使系統(tǒng)在充分利用電動機過載能力的條件下獲得最佳過度過程，其關(guān)鍵是處理好轉(zhuǎn)速控制和電流控制之間的關(guān)系，就是將兩者分開，用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，用電流調(diào)節(jié)器ACR調(diào)節(jié)電流。

雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性（1）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突加給定時的啟動過程設(shè)置雙閉環(huán)控制的一個重要目的是要獲得接近于理想啟動過程。（2）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的抗擾性能負載擾動和電網(wǎng)電壓擾動是雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的兩個主擾動，只要系統(tǒng)能有效的抑制它們所引起的動態(tài)轉(zhuǎn)速降（升）和恢復(fù)時間，就說明系統(tǒng)具有較強的動態(tài)抗擾能力。三種控制方法比較直流調(diào)速系統(tǒng)的三種控制方法也是逐步發(fā)展的。V-M系統(tǒng)像是手推車，能走。但是速度慢，還不穩(wěn)定，上坎，下坡的時候速度老是變化。單閉環(huán)系統(tǒng)像是馬力不足的汽車，起步慢，上坡慢，速度相對穩(wěn)定。雙閉環(huán)就是跑車，起步快，帶定速巡航的，定到多少速度就跑多少，受外部環(huán)境影響很小。閉環(huán)控制在MPPT中應(yīng)用

最大功率點跟蹤的核心控制思想就是對直流電壓的擾動，判斷直流功率的變化。從而找到最大功率點。這就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。雙閉環(huán)系統(tǒng)在逆變器中的應(yīng)用PWM技術(shù)的引入，對逆變器輸出波形也要求越來越高，各種基于PWM逆變器的控制方案也隨之產(chǎn)生，其中雙閉環(huán)控制應(yīng)用最為廣泛。雙閉環(huán)控制就是電壓外環(huán)與電流內(nèi)環(huán)的結(jié)合而成，在雙閉環(huán)控制方案提出前，通常使用電壓環(huán)對逆變器控制，電壓環(huán)對交流側(cè)電流的調(diào)節(jié)效果不好，抗擾能力差等缺