李玲霞

【摘要】從機電控制系統(tǒng)實際操作過程看來，自控可分為開環(huán)控制方式，包括按干擾補償?shù)拈_環(huán)方式和給定值操縱的開環(huán)方式，開環(huán)控制，閉環(huán)控制相結(jié)合的復(fù)合控制方式，按偏差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制方式。

【關(guān)鍵詞】閉環(huán)控制 機電 復(fù)合控制 控制系統(tǒng) 開環(huán)控制

一、機電控制系統(tǒng)概述

對于機電控制系統(tǒng)而言，其最主要的任務(wù)便是使得被控制的對象實際的控制量與目標值保持一定。在整個控制的過程中，相關(guān)觀察的任務(wù)一般是通過系統(tǒng)內(nèi)部的傳感裝置進行，而比較分析相關(guān)的任務(wù)則是通過系統(tǒng)整個的控制部分協(xié)同完成，而具體的執(zhí)行任務(wù)則是通過每一個執(zhí)行控件分任務(wù)完成。對于機電控制系統(tǒng)實際控制過程如下圖1中所示：

從上圖中我們不難發(fā)現(xiàn)，參與到控制過程的信號實際上是來自于三條不同的通道，即是被控量、給定值以及干擾量。而這些信號也是整個控制過程中最為主要的依據(jù)。根據(jù)信號的來源不同，一般情況下自動控制可以分為以下幾種最基本的控制操作方式。

二、開環(huán)控制方式概述

（一）開環(huán)控制——按照給定值進行操作

所謂的開環(huán)控制，實際上是按照給定值進行控制的一種方式，其具體測量的內(nèi)容也是給定值，而被控制的則是被控量，被控對象以及控制裝置之間關(guān)系如下圖2中所示。其實際的控制作用這是通過系統(tǒng)的直接輸入量所產(chǎn)生的，只要鍵入一個具體的輸入量，就會生成一個與之相對應(yīng)的輸出量，而實際控制過程中的精度完全依賴與校準以及所用元件的精度。

對于開環(huán)控制而言，其控制方法較為簡單，不存在任何的糾錯能力、對于控制精度很難進行保證、抗干擾動性相對較差，當(dāng)系統(tǒng)受到內(nèi)部或者外部的干擾時，實際控制過程中特性參數(shù)極容易發(fā)生變化，這也會使得控制過程中的被控量受到影響，使被動量與給出的定值出現(xiàn)較大的偏差，但是系統(tǒng)本身卻不能進行任何的修改。但是因為其操作、結(jié)構(gòu)的簡單、成本低廉，如果是精度要求或者是影響相對較小的操作環(huán)境下，開環(huán)控制就具有極高的實用性。

這樣的系統(tǒng)主要的工作原理為：步進電動機作為伺服系統(tǒng)的驅(qū)動元件，其實質(zhì)是實現(xiàn)數(shù)字脈沖到角度位移的變換，它不用位置檢測元件實現(xiàn)定位，而是由驅(qū)動裝置本身實現(xiàn)。外部給定的指令脈沖送入步進電動機，步進電動機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的角度正比于指令脈沖的個數(shù)，運動角速度由送入脈沖的頻率決定。很明顯步進電動機的轉(zhuǎn)動角度和速度均由此定值決定，因此它是一種按給定值操縱的開環(huán)控制系統(tǒng)其控制精度不高。

（二）按照干擾補償方式的開環(huán)控制

通過干擾補償控制相關(guān)的開環(huán)控制系統(tǒng)能夠?qū)梢詼y量的擾動量實現(xiàn)有效的利用，并由此產(chǎn)生一種特殊的補償作用，從而抵消或者是較小擾動對輸出量所造成的影響，按照干擾補償相關(guān)的系統(tǒng)控制原理，在這種控制過程中，因為涉及的是測量干擾，所以一般情況下只能夠?qū)梢赃M行測量的干擾進行一定的補償，對于一些無法進行測量的干擾，系統(tǒng)本身也無法進行任何的控制。所以，其控制的精度依然會受到設(shè)計原理上的諸多限制。

這一種按照干擾補償相關(guān)的系統(tǒng)控制本身是直接通過擾動來取得相關(guān)的信息，并且借此對被控量進行改變，所以其抗擾動性能辦較好，控制的精度也相對較高，但是其適用條件有一定的限制性——只適用于擾動可以被準確測量的場合。

三、復(fù)合控制方式概述

復(fù)合式控制是機電控制系統(tǒng)中將開環(huán)控制和閉環(huán)控制相結(jié)合的一種有效地控制方法，其主要運作原理是：在閉環(huán)控制回路的基礎(chǔ)之上，附外添加上一個輸入信號或者是具有擾動作用的信息反饋通路，以此來達到提高機電系統(tǒng)控制精度的效果。

信息反饋控制裝置只有在外部出現(xiàn)了明顯的擾動影響之后，才能進行有效的糾正工作，而在外部擾動影響沒有出現(xiàn)的時候是不能進行正常有效的修正工作的。機電控制系統(tǒng)按照擾動控制的方法來進行對系統(tǒng)的控制，在技術(shù)層面上來說比按偏差控制方法要簡單的多，但是要注意的是，擾動控制方法只能在可以進行有效擾動測量的場合進行運用，并且一個補償裝置只能對一個擾動因素進行有效補償，對其余的擾動起著很少或者跟不起不到補償作用。所以針對這一情況，機電控制系統(tǒng)比較合理的控制方法是將按偏差控制方法和按擾動控制方法相互結(jié)合，取長補短。對于機電中的主要擾動采用適當(dāng)?shù)难a償裝置來實現(xiàn)按擾動進行控制，與此同時，在組成相應(yīng)的反饋控制系統(tǒng)來實現(xiàn)機電的按偏差進行控制，來消除其余擾動對機電控制系統(tǒng)產(chǎn)生的操作偏差。而這樣將按擾動控制方法和按偏差控制方法相互結(jié)合起來的控制方法就稱之為復(fù)合控制方法。

四、通過偏差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制的方式

通過偏差進行調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制方式是目前實用性最大，適用性最廣泛的控制系統(tǒng)。在一般的反饋控制系統(tǒng)當(dāng)中，被控量是需要被控制的，但是測量的對象是被控量與給定值之間的偏差。系統(tǒng)可以根據(jù)具體的偏差進行相應(yīng)的控制，只要是被控量與給定值之間存在偏差，系統(tǒng)就會對其進行自動的更正，對被控量所出現(xiàn)的偏差進行不斷的修整，從而實現(xiàn)對控制過程中需要被控制的對象實現(xiàn)有效地控制。

對于這種控制方式而言，其本身的特點包括：因為被控量需要返回與給定值進行一定的比較，所以相應(yīng)的控制信號鼻血沿著反饋通道進行不斷循環(huán)的閉路傳送，并且由此形成一個閉合的回路，一般稱其為反饋控制或者是閉環(huán)控制。

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