眾所周知，系統被定義為連接在一起以執行流程（或服務或執行目標）的塊（或組件或對象）的集合。系統的另一個簡單定義是它是一組組件（或元素），它們按順序連接以執行指定的功能（或任務）。

　　系統不僅僅意味著物理實體，它也可以是抽象的或現象或概念。其中，物理系統是由連接在一起以執行功能的物理對象組成。

　　例如，以一臺電動機為例，它是一個物理系統，具有轉子、定子、轉軸、接線等組件，它接受電能作為輸入并產生機械能作為輸出。

　　基于上述示例，可以將系統的概念重新定義為邊界內的組件排列，它們通過接受輸入（或多個輸入）并提供輸出來協同工作。

　　什么是控制系統？

　　控制系統是通過改變/調整輸入來控制輸出的系統。控制系統的另一個定義是它是子系統和過程的組合，它們一起工作以獲得期望的輸出和具有指定輸入的性能。

　　通過考慮下面的一個示例，可以輕松理解控制系統的定義。

　　想象一下你進入電梯并按下鍵“4”（因為你想去4樓）。電梯控制系統接受此輸入并相應地操作電機和門（輸出）。電機運行的持續時間取決于按下的輸入鍵，即，它根據按下的鍵而變化。

　　控制系統還有兩個定義可能很有趣。控制系統是一組相互連接的設備，其中每個設備都有自己的輸入-輸出量，并通過連接其輸出來控制下一個系統。

　　此外，控制系統也可以定義為用于控制或調節其他系統功能的一組設備。例如，為了控制生產機械，在重工業中使用生產控制系統。

　　目前有幾種方法可以對控制系統進行分類，一些常見的控制系統分類是：

　　開環系統和閉環系統——基于反饋信號。

　　線性和非線性系統——基于它們的微分方程。

　　連續和離散系統——基于系統中的信號類型。

　　時變和時不變系統——基于它們的時間依賴性。

　　在本文中，小編將簡單介紹其中的一個系統，即開環系統的特點、應用和優缺點。

　　什么是開環系統？

　　沒有任何反饋連接的控制系統稱為開環系統，也就是這些類型的系統不依賴于其輸出，即在開環系統中，輸出不用作系統的控制變量，并且對輸入沒有影響。

　　開環系統是一種單向信號流系統，由于這些系統不包含任何反饋，即輸出不反饋到輸入，因此這些系統也稱為無反饋系統。下圖顯示了開環系統的簡單框圖：

　　在開環系統中，可以通過改變輸入來調整/改變輸出，但輸出對輸入沒有影響。開環系統的輸出只能由其當前狀態輸入來確定。如果輸出因某些外部噪聲/干擾而受到影響，開環系統無法對其進行糾正。

　　此外，沒有機會糾正開環系統中的轉換錯誤，因此有更多機會發生錯誤。

　　主要應用

　　在日常生活中，有許多應用中使用開環控制系統。一些基于開環控制系統概念設計的流行系統如下：

　　洗衣機

　　電燈泡

　　電動干手器

　　基于時間的面包烤面包機

　　自動水龍頭

　　電視遙控器

　　電動干衣機

　　步進電機或伺服電機

　　噴墨打印機

　　門鎖系統

　　交通控制系統

　　電干衣機

　　根據要烘干的衣物量來操作干衣機。可以在系統中設置了一個計時器來執行此操作，比如說20分鐘。由于它是一個自動開環系統，機器在20分鐘后自動停止工作，無論衣服的性質如何，無論它們是干的還是濕的。

　　干衣機是一個開環系統，因為它在停止工作之前不考慮衣服的狀況。用戶可以根據自己的需要通過設置定時器控件來調整系統的運行時間。觀察下面的開環控制系統框圖，電動干燥機。

　　在這里，電吹風系統有三個模塊，定時器、加熱元件和衣服。首先，用戶在定時器中設置烘干衣服的時間，定時器控制與加熱元件結合工作，產生熱量并烘干衣服。

　　由于沒有衣服、濕度的反饋，系統在預設時間后停止工作，不考慮衣服的狀態。即使衣服干了，系統也會在規定的時間后關閉。

　　由于系統沒有反饋，因此也稱為“無反饋系統”，系統的輸出僅取決于輸入信號，不提供基于輸出的輸入信號的控制動作。

　　開環控制系統的輸出不與系統的輸入進行比較，以檢查輸出中的錯誤。無反饋信號的輸出“完全地”依賴于其輸入，而不依賴于系統外部的任何其他環境或參數。當系統的預設值偏離時，這些系統可能會受到輸出偏差大的影響。由于開環系統對輸出沒有任何了解，因此它本身無法糾正錯誤。這是開環控制系統的主要缺點。

　　另一個缺點是這些系統不能處理外部干擾，并且反對采用改變外部系統參數的能力很差。下圖是有干擾的電動干衣機：

　　因此會遇到這樣的一個問題，即開環系統中發生的錯誤會干擾干燥過程，為了保持這些系統的穩定性，這些系統需要用戶定期（持續）關注。這意味著用戶需要經常檢查衣服的過程和溫度，并在機器偏離所需條件時控制機器。

　　交通控制系統

　　大多數自動交通控制系統是基于時間的開環控制系統，即，每個信號都分配有一個特定的時隙，在該時隙中它的運行與交通量無關。

　　洗衣機

　　在日常生活中使用的開環控制系統的另一個例子是洗衣機。浸泡、洗滌、漂洗和烘干的操作是基于時間的，不取決于衣服的清潔度或衣服是否干燥。

　　電燈泡

　　眾所周知，當電流通過電燈泡時，它就會發光。當供電可用時，通過打開燈泡，可以使其工作。而且這個過程不依賴于燈泡的溫度或任何其他參數。

　　電動干手器

　　干手器使用電源工作，當將手放在它前面時，它會通過吹熱空氣自動干燥手掌，無論手掌干了多少。

　　面包烤面包機

　　面包烤面包機是開環控制系統的另一個簡單示例，因為機器根據預設的時間段運行，而不管面包烘烤是否完成。

　　其實，在日常生活中，使用開環系統的設備還有很多很多。。。

　　主要優缺點

　　開環控制系統的優點包括以下幾點內容：

　　非常簡單且易于設計。

　　比其它類型的控制系統便宜得多。

　　維護非常簡單。

　　一般來說，開環系統在某種程度上是穩定的。

　　易于構建且使用方便。

　　開環控制系統的缺點包括以下幾點內容：

　　帶寬較小。

　　無反饋系統不利于自動化過程。

　　開環系統本質上是不準確的并且也不可靠。

　　如果它們的輸出受到一些外部干擾的影響，則無法自動糾正它們，因為這些是無反饋系統。

　　開環系統是控制系統中的一個重要概念，其應用也是非常的廣泛。由于開環系統的輸入影響輸出而不受輸出影響的系統，因此該系統又叫做無反饋系統。

　　需要注意的是，由于開環控制系統只按照給定的輸入信號對被控對象進行單向控制，而不對被控量進行測量并反向影響控制作用，所以這種系統不具有自動修正由于擾動而引起的使被控制量偏離希望值的能力。

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