過(guò)程控制入門(mén)（2）| 閉環(huán)還是開(kāi)環(huán)
原創(chuàng)
馮少輝
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#過(guò)程控制入門(mén)
2個(gè)
在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，信息通過(guò)反饋回路從過(guò)程到傳感器，
從
變送器到控制器到執(zhí)行器，再回到過(guò)程。這種稱(chēng)為閉環(huán)控制。
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例如，配備巡航控制的汽車(chē)使用車(chē)速表來(lái)測(cè)量和保持汽車(chē)的速度。如果汽車(chē)行駛太
慢，控制器會(huì)指示加速器向發(fā)動(dòng)機(jī)提供更多燃料。如果汽車(chē)行駛太快
，控
制器會(huì)松開(kāi)油門(mén)。
汽車(chē)是過(guò)程，車(chē)速表是傳感器，加速器是執(zhí)行器。
汽車(chē)的速度是過(guò)程變量。其他常見(jiàn)的過(guò)程變量包括溫度、壓力、流量和液位等。這些都是可以不斷變化的量，可以隨時(shí)測(cè)量。用于操縱此類(lèi)條件的常見(jiàn)執(zhí)行器包括加熱元件、閥門(mén)和風(fēng)門(mén)等。
開(kāi)環(huán)控制器
本身不使用反饋。當(dāng)有此命令時(shí)，他們應(yīng)用單一的控制作用，并假設(shè)將達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。開(kāi)環(huán)控制器仍然可以測(cè)量其命令的結(jié)果：電機(jī)真的啟動(dòng)了嗎？泵真的關(guān)閉了嗎？通常，這些操作是出于安全考慮，而不是作為控制序列的一部分。
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自動(dòng)洗衣機(jī)的洗衣程序是典型的開(kāi)環(huán)控制。
開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)之間的顯著區(qū)別之一是，
在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，所需的輸出不依賴(lài)于控制
動(dòng)作。
而在閉環(huán)系統(tǒng)中，所需的輸出取決于系統(tǒng)的控制動(dòng)作。
即使是閉環(huán)反饋控制器有時(shí)也必須在開(kāi)環(huán)模式下工作。傳感器可能無(wú)法生成反饋信號(hào)，或者操作員可能會(huì)接管反饋操作以手動(dòng)操作控制器的輸出。
當(dāng)反饋控制器被證明
無(wú)法維持穩(wěn)定
的閉環(huán)控制時(shí)，
通常需要操作員干預(yù)。
在許多應(yīng)用中，經(jīng)驗(yàn)豐富的操作員可以比反饋控制器更快地進(jìn)行手動(dòng)校正。利用他們對(duì)過(guò)程過(guò)去行為的了解，操作員可以操作過(guò)程輸入，以便以后實(shí)現(xiàn)所需的輸出值。
另一方面，反饋控制器必須等到其最新作用的效果可以測(cè)量，然后才能決定下一個(gè)適當(dāng)?shù)目刂撇僮?。具有長(zhǎng)時(shí)間常數(shù)或過(guò)長(zhǎng)的純滯后時(shí)間的可預(yù)測(cè)過(guò)程特別適用于開(kāi)環(huán)手動(dòng)控制。
開(kāi)環(huán)控制的主要缺點(diǎn)是精度損失。
沒(méi)有反饋，就不能保
證應(yīng)用于過(guò)程的控制工作實(shí)際上會(huì)產(chǎn)生預(yù)期的效果。
如果需要速度和精度，可以使用前饋策略同時(shí)應(yīng)用開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制。
前饋控制器使用過(guò)程的數(shù)學(xué)模型使其初始控制移動(dòng)，就像經(jīng)驗(yàn)豐富的操作員一樣。
然后，它測(cè)量其開(kāi)環(huán)工作的結(jié)果，并根據(jù)需要進(jìn)行額外的校正，就像傳統(tǒng)的反饋控制器一樣。
針對(duì)開(kāi)環(huán)和閉環(huán)，結(jié)合個(gè)人理解舉個(gè)栗子（文中的除外）？
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香港昌輝公司天津公司的副總經(jīng)理、技術(shù)總監(jiān)
馮少輝
博士(后)，高級(jí)工程師，實(shí)戰(zhàn)派過(guò)程控制專(zhuān)家，Lambda整定方法推廣人，中國(guó)化工學(xué)會(huì)能源化工智能制造專(zhuān)委會(huì)委員，《化工自動(dòng)化及儀表》編委、華東理工大學(xué)碩士企業(yè)導(dǎo)師！
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